스판덱스 원사는 무엇입니까?

탄성 직물 분야에서 스판덱스 원사는 수많은 제품의 편안함, 유연성 및 성능을 재정의한 혁신적인 혁신으로 자리잡고 있습니다. 몸에 꼭 맞는 운동선수의 레깅스부터 일상적인 데님의 지지력이 뛰어난 허리 밴드까지, 스판덱스 원사의 독특한 신축성 및 회복 능력은 현대 직물 제조에서 없어서는 안 될 구성 요소가 되었습니다. 그렇다면 스판덱스 원사는 정확히 무엇이고, 다른 탄성 소재와 무엇이 다른가요?

 

1. 스판덱스 원사의 정의 및 핵심특성

브랜드명 Lycra®(Invista의 등록 상표)로도 알려진 스판덱스 원사는 다음과 같이 분류되는 합성 탄성 섬유입니다.분할된 폴리우레탄중합체. 정의에 따르면 이는 면이나 폴리에스터와 같은 기존의 비탄성 원사와 구별되는 두 가지 특성인 뛰어난 신축성과 회복성을 나타내는 길고 연속적인 필라멘트(또는 필라멘트 집합)입니다.

국제표준화기구(ISO)는 스판덱스를 최소한원래 길이의 500%그리고 내부로 회복초기 크기의 10%스트레칭 힘이 제거된 후. 이러한 놀라운 탄력성은 대부분의 천연 또는 합성 섬유와 비교할 수 없을 정도로 뛰어나므로 스판덱스 원사는 유연성과 형태 유지가 중요한 응용 분야의 표준이 됩니다.

스판덱스 원사는 고무 등 천연 탄성 소재와 달리 가볍고, 촉감이 부드러우며, 햇빛, 화학물질, 열 등의 환경적 요인에 강해 다양한 산업에 활용도가 넓습니다. 이는 일반적으로 통기성, 내구성 또는 광택과 같은 기본 섬유의 바람직한 특성을 유지하면서 직물의 탄력성을 향상시키기 위해 다른 섬유(예: 면, 폴리에스테르 또는 나일론)와의 혼합에 사용됩니다.

 

2. 화학성분

스판덱스 원사의 뛰어난 신축성과 복원력은 독특한 화학 구조에서 비롯됩니다. 스판덱스는 다음과 같이 구성됩니다.분할된 폴리우레탄두 가지 유형의 분자 세그먼트로 구성된 폴리머:소프트 세그먼트그리고하드 세그먼트. 이 이중 세그먼트 구조는 탄성 동작의 핵심입니다.

2.1 소프트 세그먼트: 늘이기 활성화

부드러운 부분은 스판덱스 폴리머 사슬의 약 70~90%를 구성합니다. 그들은 길고 유연한 사슬에서 파생됩니다.폴리에테르디올또는폴리에스테르 디올- 느슨한 코일형 구조를 형성하는 반복 단위를 갖는 유기 화합물. 이 코일은 작은 스프링처럼 작동합니다. 힘이 가해지면(예: 직물을 당기는 경우) 코일이 풀리면서 실이 크게 늘어납니다.

예를 들어, 폴리에테르 기반 소프트 세그먼트는 유연성이 뛰어나고 가수분해(물에 의한 분해)에 대한 저항성이 있어 습기와 접촉하는 수영복이나 활동복에 사용되는 스판덱스에 이상적입니다. 반면, 폴리에스테르 기반의 소프트 세그먼트는 내열성이 더 뛰어나고 고온 가공(예: 염색 또는 다림질)이 필요한 의류용 스판덱스에 자주 사용됩니다.

2.2 하드 세그먼트: 회복 운전

경질 세그먼트는 폴리머 사슬의 10~30%를 구성하며 다음에서 파생됩니다.디이소시아네이트(예: 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, MDI) 및체인 연장제(예: 에틸렌 디아민). 이러한 세그먼트는 짧고 단단하며 극성이 높아 인접한 폴리머 사슬과 강한 분자간 결합(예: 수소 결합)을 형성합니다.

늘어나는 힘이 제거되면 단단한 부분 사이의 이러한 강한 결합은 "분자 앵커" 역할을 하여 풀린 부드러운 부분을 다시 코일 상태로 끌어당깁니다. 이 공정을 통해 스판덱스 원사는 반복적인 스트레칭 사이클 후에도 원래의 길이와 모양을 회복할 수 있습니다. 단단한 세그먼트가 없으면 부드러운 세그먼트는 늘어난 상태로 유지되어 영구적인 변형이 발생합니다(스프링이 부러지는 것과 같은).

2.3 가교: 내구성 강화

제조 과정에서 추가적인 화학 반응이 발생합니다.상호 연결인접한 폴리머 사슬 사이. 이러한 가교는 스판덱스 원사의 구조를 강화하는 공유 결합으로, 인장 강도, 내마모성 및 크리프 저항성(일정한 응력 하에서 느린 변형)을 향상시킵니다. 교차결합의 밀도는 원사의 특성을 맞춤화하기 위해 조정될 수 있습니다. 교차결합 밀도가 높을수록 강도는 높아지지만 신축성은 약간 감소하며, 밀도가 낮을수록 신축성은 증가하지만 내구성은 감소할 수 있습니다.

 

3. 스판덱스 원사의 제조공정

스판덱스 원사의 생산은 폴리머 합성, 방사, 연신 및 마감 처리를 포함하는 복잡한 다단계 공정입니다. 각 단계는 최종 원사가 원하는 탄성 및 기계적 특성을 충족하도록 신중하게 제어됩니다. 가장 일반적인 두 가지 제조 방법은 다음과 같습니다.건식 방사 공정(글로벌 스판덱스 생산의 90% 이상에 사용됨)습식 방사 공정(특수 고성능 스판덱스에 사용)

3.1 건식방적: 주요 방법

건식 방사는 효율적이고 비용 효율적이며 다양한 데니어(두께)의 스판덱스 원사를 생산하는 데 적합하기 때문에 가장 널리 사용되는 기술입니다. 이 프로세스는 6가지 주요 단계로 구성됩니다.

3.1.1 고분자 합성

먼저, 분할된 폴리우레탄 폴리머가 반응 용기에서 합성됩니다. 여기에는 세 가지 주요 단계가 포함됩니다.

프리폴리머 형성: 폴리에테르 또는 폴리에스테르 디올은 디이소시아네이트와 반응하여 반응성 말단 그룹을 가진 장쇄 분자인 "프리폴리머"를 형성합니다.

체인 확장: 프리폴리머를 용매(일반적으로 디메틸포름아미드, DMF 또는 디메틸아세트아미드, DMAc)에 사슬 연장제(예: 에틸렌 디아민)와 혼합합니다. 이 반응은 고분자 사슬을 늘려 분자량과 탄성을 증가시킵니다.

솔루션 준비: 생성된 폴리머는 용매에 용해되어 고형분 함량이 25~40%인 점성 "방사 도프"를 형성합니다. 도프의 점도는 매우 중요합니다. 너무 두꺼워서 압출할 수 없습니다. 너무 얇으면 필라멘트가 약해집니다.

3.1.2 압출(회전)

회전하는 도프는 다음을 통해 펌핑됩니다.방적 돌기- 수백 또는 수천 개의 작은 구멍(일반적으로 직경 0.05-0.15mm)이 있는 금속판. 구멍의 수와 크기는 실의 필라멘트 수와 데니어를 결정합니다(예: 구멍이 100개인 방사구금은 필라멘트 100개를 생성합니다).

도프가 방사구금을 빠져나오면서회전목욕("건조탑"이라고도 함) 뜨거운 공기(100~150도)가 채워져 있습니다. 뜨거운 공기는 도프에서 용매를 증발시켜 폴리머가 연속 필라멘트로 응고되도록 합니다. 용매는 응축 시스템을 사용하여 공기에서 회수되고 재활용되어 폐기물과 비용을 줄입니다.

3.1.3 도면(방향)

그런 다음 응고된 필라멘트는 다음과 같은 공정에서 일련의 가열된 롤러(연신 롤)를 통과합니다.그림. 롤러는 증가하는 속도로 회전하여 필라멘트를 원래 길이의 3~5배로 늘립니다. 이 스트레칭은 필라멘트의 길이를 따라 폴리머 사슬을 정렬합니다.

(부드러운 부분과 단단한 부분을 정리하여) 실의 탄력성과 회복성을 향상시킵니다.

(폴리머 구조의 결함을 줄여) 인장 강도를 높입니다.

필라멘트의 직경을 줄여 실의 질감을 개선합니다.

연신 정도(연신 비율)는 신중하게 제어됩니다. 연신 비율이 높을수록 더 강하고 탄력 있는 실이 생성되고, 연신 비율이 낮을수록 더 부드럽고 유연한 실이 생성됩니다.

3.1.4 온도 설정

드로잉 후 필라멘트는 다음을 통과합니다.열고정 오븐(150-200도) 구조를 안정화합니다. 열 경화는 정렬된 폴리머 사슬을 "고정"하여 후속 가공(예: 염색 또는 의류 제조) 중에 실이 수축하거나 탄력성을 잃는 것을 방지합니다. 또한 열과 화학물질에 대한 실의 저항성을 향상시킵니다.

3.1.5 권선

열 고정된 필라멘트는 다음과 같은 공정을 통해 큰 보빈이나 원뿔에 감겨집니다.굴곡. 권취기는 원사의 장력을 제어하여 균일한 스풀링을 보장하므로 직물 생산 중 엉킴을 방지하고 일관성을 보장합니다. 그런 다음 보빈은 포장되어 직조 또는 편직을 위해 직물 공장으로 배송됩니다.

3.2 습식 방사: 특수 용도

습식 방사는 탁월한 강도나 내화학성을 갖춘 고성능 스판덱스 원사를 생산하는 데 사용됩니다(예: 산업용 직물 또는 의료용). 뜨거운 공기를 이용해 용제를 제거하는 건식방사와 달리 습식방사는액체 응고욕(예: 물 또는 메탄올과 같은 비용매)를 사용하여 필라멘트를 응고시킵니다.

습식 회전에서:

방사 도프는 응고조로 압출되고, 여기서 용매는 도프 밖으로 확산되고 중합체는 필라멘트로 침전됩니다.

필라멘트는 가열된 롤러 대신 응고조에서 당겨져 폴리머 사슬을 정렬합니다.

필라멘트를 세척하여 잔류 용매를 제거하고, 건조하고, 열 고정한 후 보빈에 감습니다.

습식 방사 스판덱스는 건식 방사 스판덱스보다 구조가 더 균일하고 인장 강도가 높지만 가격이 더 비싸고 생산 속도가 느립니다. 결과적으로 일반적으로 비용보다 성능이 우선시되는 틈새 애플리케이션에 사용됩니다.

 

4. 스판덱스 원사의 주요 특성

스판덱스 원사의 인기는 기계적, 화학적, 물리적 특성의 독특한 조합으로 인해 광범위한 응용 분야에 적합합니다. 다음은 가장 중요한 속성입니다.

4.1 탁월한 탄력성과 회복성

앞서 언급했듯이 스판덱스 원사는 다음과 같이 늘어날 수 있습니다.원래 길이의 500-800%- 다른 일반적인 탄성 섬유보다 훨씬 더 많습니다(예: 천연 고무는 800%까지 늘어나지만 스판덱스의 내구성은 부족합니다). 스트레칭 후에는 안쪽으로 회복됩니다.원래 길이의 95-98%- 600cm(500% 신율)로 늘어난 100cm 스판덱스 원사는 힘이 제거된 후 102-105cm로 돌아갑니다. 거의 완벽한 복원력을 통해 스판덱스로 만든 의류는 반복적인 착용과 세탁 후에도 모양을 유지합니다.

4.2 가볍고 부드러운 질감

스판덱스 원사는 면(1.5g/cm3)이나 폴리에스테르(1.4g/cm3)보다 밀도가 약 1.2g/cm3로 가볍기 때문에 매우 가볍습니다. 이러한 가벼움으로 인해 부피 없이 편안함이 필요한 의류(예: 속옷, 운동복 또는 양말류)에 이상적입니다. 또한 뻣뻣하거나 끈적거릴 수 있는 천연고무와 달리 피부에 닿는 느낌이 부드럽고 부드러운 질감을 가지고 있습니다.

4.3 높은 인장강도와 내마모성

탄력성에도 불구하고 스판덱스 원사는 인상적인 인장 강도(실을 끊는 데 필요한 힘)를 가지고 있습니다. 일반적으로 다음과 같은 끈기를 가지고 있습니다.데니어당 0.5~1.0그램(g/d)-폴리에스테르(4.0-5.0g/d)만큼 강하지는 않지만 대부분의 의류 용도에는 충분합니다. 더 강한 섬유(예: 나일론이나 폴리에스터)와 혼합하면 결과 직물은 스판덱스의 탄력성을 유지하면서 기본 섬유의 강도를 이어받습니다.

스판덱스는 가교된 폴리머 구조 덕분에 내마모성(마찰로 인한 마모에 대한 저항성)도 우수합니다. 따라서 양말, 레깅스, 작업복과 같이 표면과 반복적으로 마찰을 받는 마모가 심한 품목에 적합합니다.

4.4 열, 화학물질, 햇빛에 대한 저항성

스판덱스 원사는 광범위한 환경 요인에 대한 저항력이 있어 이를 사용한 의류의 수명을 연장합니다.

내열성: 최대 온도까지 견딜 수 있습니다.130-150도(종류에 따라 다름) 녹거나 탄력을 잃지 않습니다. 이를 통해 표준 직물 공정을 사용하여 염색하거나 다림질할 수 있습니다(180도 이상의 고온에서는 품질이 저하될 수 있음).

내화학성: 대부분의 세제, 오일, 유기용제에 대한 저항성이 있어 수영복(염소에 대한 저항성), 스포츠웨어(땀 및 세탁세제에 대한 저항성)에 적합합니다. 그러나 폴리우레탄 구조를 분해할 수 있는 강산이나 염기에 취약합니다.

자외선 저항: 햇빛에서 나오는 자외선(UV) 방사선에 대해 중간 정도의 저항력을 가지고 있습니다. UV 광선에 장기간 노출되면 점진적인 성능 저하(퇴색 또는 탄력성 손실)가 발생할 수 있지만, 스판덱스를 UV 저항성 섬유(예: 폴리에스터)와 혼합하거나 폴리머에 UV 안정제를 첨가하면 이 문제를 완화할 수 있습니다.

4.5 통기성 및 수분 흡수

순수 스판덱스 원사는 통기성이 높지는 않지만 면, 린넨, 폴리에스테르와 같은 통기성 섬유와 혼합하면 기본 섬유의 통기성을 유지합니다. 일부 최신 스판덱스 원사는 수분 흡수(피부에서 땀을 빼내는 능력)를 향상시키기 위해 마이크로채널 또는 다공성 구조로 설계되어 활동복에 이상적입니다.

 

5. 구조 및 용도에 따른 스판덱스 원사의 분류

스판덱스 원사는 각각 특정 용도에 맞게 설계된 여러 구조 형태로 제공됩니다. 가장 일반적인 분류는 다음을 기반으로 합니다.필라멘트 수, 데니어, 그리고덮는 유형(베어, 단일 덮개 또는 이중 덮개).

5.1 필라멘트 개수별

스판덱스 원사는 여러 개의 연속 필라멘트로 구성되며 필라멘트 수(필라멘트 수)는 질감, 강도 및 유연성에 영향을 미칩니다.

모노필라멘트 스판덱스: 하나의 두꺼운 필라멘트(뻣뻣하므로 단독으로 사용하는 경우는 거의 없음)입니다.

멀티필라멘트 스판덱스: 10~1000개의 필라멘트가 꼬여져 있는 형태입니다. 대부분의 스판덱스 원사는 멀티필라멘트이며 의류에 일반적으로 사용되는 필라멘트 수는 20~50개입니다. 필라멘트 수가 많을수록 더 부드럽고 유연한 실이 생성되며(예: 50필라멘트 스판덱스는 10필라멘트 스판덱스보다 부드럽습니다), 필라멘트 수가 적을수록 더 강하고 내구성이 뛰어난 실이 생성됩니다.

5.2 데니어별(두께)

데니어(d)는 실의 굵기를 나타내는 측정 단위로, 데니어가 높을수록 실의 두께가 두꺼워집니다. 스판덱스 원사의 데니어 단위는 다음과 같습니다.10d(극세)에게1000d(대형), 의류에 대한 일반적인 데니어는 20d, 40d 및 70d입니다.

초극세 스판덱스(10d-30d): 팬티스타킹, 란제리, 가벼운 티셔츠 등 가볍고 얇은 원단에 사용됩니다. 부드럽고 눈에 거의 띄지 않아 신축성이 눈에 띄지 않아야 하는 의류에 이상적입니다.

미디엄 스판덱스(40d-100d): 청바지, 드레스, 스포츠웨어 등 일상복에 사용됩니다. 신축성과 내구성의 균형을 맞춰주며, 너무 두껍지 않으면서도 충분한 신축성을 제공하여 편안함을 선사합니다.

헤비듀티 스판덱스(100d+): 산업용 섬유, 의료용 붕대 또는 고강도 활동복(예: 역도용 레깅스)에 사용됩니다. 강도와 탄성이 높아 무거운 하중을 받아 반복적으로 늘어나는 용도에 적합합니다.

5.3 피복 유형별

대부분의 스판덱스 원사는 내구성, 질감 또는 염색성을 향상시키기 위해 다른 섬유(예: 폴리에스테르 또는 나일론)로 "덮여" 있습니다. 세 가지 주요 피복 유형은 다음과 같습니다.

5.3.1 베어 스판덱스 원사

베어 스판덱스 원사는 외부 덮개가 없는 순수 스판덱스입니다. 가장 높은 탄력성(500-800% 신율)을 가지고 있지만 마모 및 걸림 현상이 발생하기 쉽습니다. 단독으로 사용되는 경우는 거의 없습니다. 대신, 직조 또는 편직 중에 다른 섬유와 혼합됩니다(예: 스트레치 데님의 경우 면사와 혼합). 베어 스판덱스는 최대의 탄력성이 요구되는 의료용 직물(예: 압축 붕대)에도 사용됩니다.

5.3.2 단일 피복 스판덱스 원사(SCY)

단일 피복 스판덱스 원사는 피복 기계를 사용하여 단일 층의 비탄성 필라멘트(예: 폴리에스터 또는 나일론)로 감싼 베어 스판덱스 코어로 구성됩니다. 커버링 필라멘트는 미터당 500-1500회 꼬임(TPM)의 속도로 스판덱스 코어 주위로 꼬여 있습니다.

주요 특징:

베어 스판덱스보다 부드럽고 내구성이 뛰어납니다.

적당한 탄력성(신율 400-600%).

이중 커버 스판덱스보다 비용이 저렴합니다.

응용: 캐주얼 의류(예: 티셔츠, 스웨트팬츠), 양말(예: 양말) 및 가정용 직물(예: 스트레치 시트).

5.3.3 이중 피복 스판덱스 원사(DCY)

이중 피복 스판덱스 원사는 두 개의 비탄성 필라멘트 층으로 감싼 스판덱스 코어를 가지고 있습니다. 첫 번째 층은 한 방향(예: 시계 방향)으로 꼬여 있고, 두 번째 층은 반대 방향(시계 반대 방향)으로 꼬여 있습니다. 이 "역 꼬임"은 실의 안정성, 내구성 및 걸림에 대한 저항성을 향상시킵니다.

주요 특징:

Covered 스판덱스 원사 중 내구성과 안정성이 가장 높습니다.

부드러운 질감과 일관된 탄력성(신율 300-500%).

해어짐과 보풀에 강합니다.

응용: 고급 의류(예: 운동복, 레깅스, 브라), 양말류(예: 스타킹) 및 친밀한 의류(예: 보정속옷).