Миллионы женщин (и немало мужчин) клянутся своей корректирующей одеждой Spanx. Они в восторге от продуктов и подкрепляют похвалу своими кошельками, покупая чулочно-носочные изделия, нижнее белье и купальники марки Spanx в Интернете или в розничных магазинах. Все это объясняет, почему выручка Spanx превысила 250 миллионов долларов в 2011 году и почему основательница компании Сара Блейкли стала миллиардершей.
Забавно то, что Spanx находится всего в нескольких ветвях от часто оклеветанного пояса на эволюционном дереве формирования тела. И пояс, как и знаменитые бренды Playtex 1950-х, 60-х и 70-х годов, во многом обязан повальному увлечению конца 19-го века, когда производители по всему миру пытались разбогатеть на ошеломляющем разнообразии эластичной одежды, включая корсеты, подвязки, носки, грыжевые повязки и пояса верности.
В своей функциональной основе все эти эластичные, облегающие аксессуары основаны на материале, известном как эластичный. Как существительное (не путать с прилагательным, означающим упругий или упругий), эластичный относится к любому текстилю - шнуру, ленте или ткани, сотканным из полос натурального или синтетического каучука. Поскольку эластик возвращается к своей первоначальной длине или форме после растяжения, он имеет множество полезных применений. Многие из современных приложений отражают попытки промышленной мании конца 1800-х годов, только с более удовлетворительными результатами.
Что стало поворотным моментом? Почему второе поколение эластика показало себя намного лучше, чем первое? Два события привели к распространению резины, которое мы наблюдаем сегодня: более эффективные методы производства резины и более эффективные промышленные процессы в начале 1900-х годов для преобразования резины в действительно полезные продукты. Поэтому неудивительно, что компания 3M представила первый успешный эластичный бинт - All Cotton Elastic, или ACE, - в 1918 году. Или что Playtex удалось захватить рынок поясов, начиная с моделей, которые были проданы в 1940-х годах.
История резинки наполнена патентными баталиями, предпринимательским щегольством и, да, даже сумасшедшей химией. Его сеттинг столь же разнообразен: от джунглей Южной Америки до заводов Англии и сверкающих лабораторий Америки после Второй мировой войны. Но мы собираемся начать наше путешествие в штанах, чуть ниже пояса, где пояс нижнего белья прижимается к вашей коже.
Эластичное: знакомое и иностранное
Elastic настолько распространен сегодня, что мы даже не задумываемся о нем. Подобно скрепкам и застежкам-молниям, мы просто ожидаем, что они будут работать, даже не задаваясь вопросом, что это такое, как оно сделано или что люди делали до его появления. Возьмите эластичный пояс. На самом деле, возьмите пару нижнего белья (желательно чистого) из своей спальни и тщательно его осмотрите. Вы заметите знакомое растяжение ленты, за которым следует приятное пружинящее действие, когда она возвращается к своей первоначальной форме. Это как резинка, но не она. Когда вы кладете руки на резиновую ленту, вы касаетесь сырой резины. Когда вы делаете то же самое с эластичным поясом, вы касаетесь ткани.
Хотите верьте, хотите нет, но столь распространенные сегодня трусы и боксеры с эластичными поясами были изобретены только в 1930-х и 1940-х годах. До этого людям приходилось искать другие механизмы, чтобы удерживать нижнее белье на месте.
- Сначала появилась набедренная повязка из кожи, шерсти или льна.
- Затем, в Средние века, люди надевали похожие на брюки бюстгальтеры, завязывая их на талии и ногах.
- В конце концов, простые регулируемые трусы из хлопка, льна или шелка заменили бюстгальтеры. На этих пуговицах спереди и завязках сбоку.
- Союзные костюмы - сочетание верхней и нижней частей нижнего белья - также пользовались популярностью у мужчин и женщин со времени их изобретения в конце 19-го века до начала 20-го века. Они застегивались спереди и имели задний клапан, известный как «люк для доступа».
- Наконец, в 1940-х годах такие производители, как Hanes, начали заменять завязки и кокетки на пуговицах эластичными поясами.
Что так долго? Что-то из этого было своего рода инерцией моды - если не сломалось, не чини, - но что-то было промышленной необходимостью. Производители текстиля должны были либо адаптировать свои операции для производства резинки, либо найти партнеров, которые могли бы поставлять ее экономически выгодно. В любом случае, изготовление эластика ничем не отличалось от изготовления других тканых материалов. Для этого требовался ткацкий станок, который представлял собой машину, которая позволяла переплетать продольные нити, известные как основа, с поперечными нитями, известными как уток. В обычной тканой ткани эти нити будут состоять из пряжи, полученной из натуральных волокон, таких как хлопок или шерсть. Но в резинке нити пряжи были сплетены вместе с нитями из натурального или синтетического каучука.
Сегодня автоматизированные ткацкие станки управляют процессом ткачества, хотя результаты остаются теми же: эластичная ткань, которую можно включить в множество предметов одежды. До сих пор мы сосредоточились на эластичных поясах боксеров и трусов, потому что они представляют собой удобный пример. Но эластичность находит свое применение во всем: от бюстгальтеров и ремней до подтяжек и брюк с гибкой талией. Даже всегда под рукой шоковый шнур, или банджи, начинает свою жизнь на текстильной фабрике.
Разрежьте любой из этих растягивающихся элементов, и вы найдете один общий элемент: тонкие резиновые нити или толстые резиновые ленты, такие же, как те, которые вы используете в офисе или на кухне. Интересно, что резинки не являются древним изобретением. Как и пояса, которые их содержат, резинки - это современная история успеха.
Мужчины с резинкой
В конце 1700-х и начале 1800-х годов мир стал совсем маленьким. Корабли всех размеров доставляли моряков, пиратов и исследователей в экзотические порты на всех континентах. По пути они видели странные продукты, минералы и другие природные материалы, известные коренным жителям тех земель, которые они посетили. Одним из самых странных материалов, с которым они столкнулись в Центральной и Южной Америке, был каучук - французское написание индейского термина, обозначающего «плакучее дерево». Рассматриваемая древесина относилась к деревьям и кустарникам рода Hevea. Когда на коре деревьев гевеи делали надрезы, из них выделялось молочное вещество, известное как латекс. Южноамериканские индейцы обнаружили, что латекс, оставленный для испарения, образует податливый, гибкий материал, из которого можно формировать шарики, наносить на плащи и изготавливать обувь и бутылки.
Моряки, возвращавшиеся в Европу из Центральной и Южной Америки, привозили часть сырья, а также изделия из него. Знаменитый британский химик Джозеф Пристли экспериментировал с этим веществом в конце 1700-х годов и заметил, как оно очень эффективно стирает следы карандаша. К моменту смерти Пристли в 1804 году его так называемая «резина» пользовалась большим спросом во всем мире. Венчурные капиталисты, изобретатели и махинаторы, стремящиеся быстро разбогатеть, изо всех сил старались превратить эластичный, водонепроницаемый материал в полезные товары и одежду. К сожалению, каучук был стабилен в узком диапазоне температур.
Двое мужчин, работающих по обе стороны Атлантики, изо всех сил пытались создать стабильную форму каучука. Одним из них был Чарльз Гудиер, болезненный торговец, проводивший свои эксперименты в Филадельфии, Нью-Йорке и Уоберне, штат Массачусетс. Другим был Томас Хэнкок, английский изобретатель, который сотрудничал с Чарльзом Макинтошем в производстве водонепроницаемых плащей. Хэнкок также разработал способ создания простых эластичных нитей, вырезая кусочки из резиновых бутылок и сырых кусков каучука. Обеспокоенный тем, сколько отходов образуется в результате этого процесса, он в 1820 году приступил к проектированию и разработке жевательного аппарата - машины, которая могла жевать и взбивать резиновые отходы до тех пор, пока они не сливались в единый лист полезного материала. И все же объяснение химических шагов, необходимых для стабилизации резины при экстремальных температурах, ускользнуло даже от находчивого Хэнкока.
Рождение резинки
Гудиер впервые заработал грязные деньги в 1839 году. Путем медленного приготовления латекса с серой он, наконец, открыл процесс превращения каучука в прочный материал с почти безграничными возможностями применения. Он отправил немного нового каучука своему зятю, производителю текстиля, который сразу же увидел потенциал, включив каучук в мужские рубашки для создания эффекта гофрировки или гофры, который был популярен в то время. Goodyear также отправляла образцы британским резиновым компаниям. В конце концов, несколько штук оказались в руках Томаса Хэнкока, который реконструировал технологию производства Goodyear на основе серы. В 1843 году Хэнкок подал заявку на патент на процесс, который он теперь назвалвулканизация, в честь Вулкана, римского бога огня..
Теперь, наконец, резиновый бум может начаться всерьез. Появились новые компании, и резиновые изделия - от обуви до простыней - заполонили рынок. В 1845 году Стивен Перри и Томас Барнабас Дафт из Лондона изобрели современную резиновую ленту, нарезав узкие кольца из вулканизированной резиновой трубки. Сегодня производство резинок происходит примерно так же. Во-первых, рабочие создают каучук, смешивая латекс с рядом химических веществ в зависимости от желаемых эластичных свойств. Затем они выдавливают сырую резиновую смесь так, чтобы она образовывала длинную полую трубку. Они надевают этот резиновый рукав на круглую трубу, известную как оправка, и подвергают материал воздействию высокой температуры и давления. Это процесс вулканизации, который отверждает каучук и стабилизирует его на неопределенный срок. Наконец, они отрезают узкие резиновые полоски от конца трубки, моют и сушат их, а затем упаковывают для отправки.
Резиновые нити изготавливаются таким же образом, за исключением того, что они вырезаются из листов резины, а не из трубок. Эти кусочки натурального каучука поступают к производителям текстиля, которые переплетают эластичные нити с пряжей из натуральных волокон в эластичные изделия. Некоторые производители также используют нитки из синтетических эластичных материалов.
Не отправлено гевеей: Synthetic Elastic
Превращение латекса в пригодную для использования резину может быть одним из величайших достижений науки. Но вслед за этим прорывом последовал еще один - разработка синтетического или искусственного каучука из нефти и других минералов. Большая часть этой работы проводилась во время и сразу после Второй мировой войны, когда нехватка натурального каучука во время войны побудила правительства инвестировать в соответствующие исследования и разработки.
Все эти исследования и разработки привели к созданию трех важных синтетических материалов: бутадиенового каучука, стирол-бутадиенового каучука и этилен-пропиленового мономера. Все эти материалы были мягкими, очень гибкими и эластичными, и их можно было использовать, по крайней мере теоретически, в качестве прямой замены в продуктах, обычно изготавливаемых из натурального каучука. И все же им всем не хватало такого же сопротивления изгибу - способности выдерживать многочисленные циклы изгиба без повреждений или ухудшения - как у их естественного аналога. Хотя эти синтетические материалы идеально подходили для автомобильных шин и других промышленных применений, они были менее популярны у производителей текстиля, которые по-прежнему предпочитали волокна, вырезанные из натурального каучука..
Все изменилось в 1959 году, когда два химика DuPont представили синтетическое волокно из полиуретана, синтетической смолы, в которой полимерные звенья связаны уретановыми группами. Большинству людей полиуретан известен как основной ингредиент красок, лаков, клеев и пенопластов. Но когда полимер разбавляют, а затем пропускают через металлическую пластину с крошечными порами, он образует нити жидкого полимера, которые затем можно нагреть и высушить, чтобы сформировать твердые волокна. Химики DuPont назвали эти волокна спандексом, и компания выпустила свой новый продукт под названием Lycra, ориентируясь на производителей «основной одежды для женщин».
Спандекс обладает некоторыми полезными качествами для текстильной промышленности. Волокна, обычно матово-белые, легко впитывают красители. Они мало впитывают влагу и остаются стабильными при машинной стирке и сушке при умеренных температурах. Но самая привлекательная их черта - исключительная эластичность. Волокна спандекса могут быть растянуты в сотни раз за пределы их первоначальной длины, не ломаясь, и быстро возвращаются к своей первоначальной длине. Это делает их идеальными для множества предметов одежды, в которых они обычно сочетаются с другими синтетическими волокнами, такими как нейлон, или натуральными волокнами, такими как хлопок. Например, типичный корсет Spanx может содержать 80% нейлона, 18% спандекса и 2% хлопка.
Когда он был впервые представлен, спандекс нашел свое применение в обычных предметах одежды - бюстгальтерах, бандажах и спортивном снаряжении. Сегодня спандекс можно считать современной резинкой, ключевым конструкционным материалом, из которого состоит 80 процентов всей одежды, покупаемой американцами. Производители вплетают его во все, от нижнего белья до верхней одежды, включая инновационные модели, такие как PajamaJeans, в которых спандекс сочетается с хлопчатобумажной джинсовой тканью для создания облегающих и облегающих брюк.
Свойства спандекса, которые мы так любим, являются прямым результатом интересной науки. Далее мы перейдем с подиума в химическую лабораторию.
Эластичность, химический угол
Мы узнали, что резинка растягивается и возвращается к своей первоначальной форме, потому что она содержит волокна резины или резиноподобного материала. Но почему резина вообще ведет себя именно так? Ученые теперь знают, что каучук принадлежит к группе соединений, известных какэластомеры, смесь «эластика» и «полимеров». Молекулы полимера выглядят как длинные цепочки повторяющихся звеньев. Эти звенья, или мономеры, идентичны по всей длине молекулы и остаются связанными прочными ковалентными связями. В большинстве полимеров основу цепи составляют атомы углерода.
Вот где становится интересно. Многие полимеры содержат большие, громоздкие мономеры, а это означает, что отдельные строительные блоки молекулы собираются вместе. Это делает полимер жестким и негибким при комнатной температуре. Другие полимеры имеют субъединицы, которые настолько хорошо сочетаются друг с другом, что имеют кристаллическую структуру при нормальных температурах. Эти виды полимеров дают нам пластмассы и смолы. Тогда есть эластомеры, которые имеют совершенно другое устройство. В нормальных условиях длинные молекулы эластомера беспорядочно свернуты, как масса скользящих змей. Когда к этим молекулам прикладывается сила, они выпрямляются в том направлении, в котором их тянут. Представьте себе массу змей, внезапно выстроившихся и вытянувшихся во всю длину, из конца в конец. Как только сила высвобождается, молекулы спонтанно возвращаются в свое обычное, свернутое положение.
Разграничительной линией между пластиковыми полимерами и эластичными полимерами является температура, известная кактемпература стеклованияили TgЧрезвычайно гибкие молекулы имеют температуры стеклования в диапазоне отрицательных 195 градусов по Фаренгейту (отрицательных 125 градусов по Цельсию). Жесткие или кристаллические молекулы могут иметь температуру стеклования до 419 градусов по Фаренгейту (215 градусов по Цельсию). Например, Tg для полистирола (используемого в пенопласте) и полиметилметакрилата (используемого в Lucite) составляет 212 градусов по Фаренгейту (100 градусов по Цельсию).
Натуральный каучук представляет собой полимер, известный как полиизопрен. Он построен из повторяющихся звеньев изопрена, углеводорода, состоящего из пяти атомов углерода и восьми атомов водорода. В своей длинноцепочечной форме полиизопрен может принимать одну из четырех трехмерных форм, которые химики называют изомерами. Натуральный каучук почти полностью состоит из одного из этих изомеров, цис-1,4-полиизопрена.
Как мы уже отмечали, натуральный каучук стабилен в довольно узком диапазоне температур. Когда молекула изопрена начинает остывать, она кристаллизуется. При нагревании начинает терять эластичность. И если он реагирует с кислородом и озоном в атмосфере, молекула начинает распадаться на двойные углерод-углеродные связи. Во время вулканизации полиизопрен нагревается с серой, в результате чего соседние полимерные цепи соединяются вместе посредством атомов серы, образуя рыхлую молекулярную сеть, которая преодолевает все недостатки необработанного каучука.
Не то чтобы вам нужно было знать что-то из этого, чтобы наслаждаться одеждой и аксессуарами, наполненными резинкой. С другой стороны, довольно круто думать, что резинка на вашем поясе могла быть родом из джунглей Южной Америки или что ваш формирователь тела Spanx обязан своим появлением двум химикам из DuPont, которые носят карманные протекторы и перевязывают полимеры.
Примечание автора: как работает эластичность
Когда я получил это задание, я боялся, что меня завалят информацией. Это, безусловно, так, если вы исследуете резину. Но если вы попытаетесь найти информацию о производстве эластичных материалов, то увидите, что это удивительно непрозрачная тема.