수영복 재질로 쓰이는 스판덱스 고분자는 분자 사슬 내에 단단한 구역과 유연한 구역이 반복되는 구조를 가져, 인장력을 가하면 늘어났다가 힘을 제거하면 복원되는 원리가 무엇인가요?

Question

수영복 재질로 쓰이는 스판덱스 고분자는 분자 사슬 내에 단단한 구역과 유연한 구역이 반복되는 구조를 가져, 인장력을 가하면 늘어났다가 힘을 제거하면 복원되는 원리가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

스판덱스는 분자 사슬 안에 단단한 하드 세그먼트와 유연한 소프트 세그먼트가 교대로 반복되는 구조를 가집니다. 이 두 구역이 서로 다른 역할을 하며 고무 같은 탄성을 만들어냅니다.

​유연한 구역은 분자 간의 인력이 약하고 회전이 자유로운 사슬로 이루어져 있습니다. 힘이 가해지지 않은 평소에는 무질서하게 구부러지고 엉킨 코일 형태로 존재합니다. 반면 단단한 구역은 우레탄 결합을 통해 분자끼리 강한 수소 결합을 이룹니다. 이 구역들은 단단한 고정대 역할을 하며 분자 사슬 전체가 구조를 유지할 수 있도록 붙잡아줍니다.

​스판덱스를 잡아당기면 유연한 구역의 엉켜 있던 사슬들이 힘의 방향으로 곧게 펴지면서 전체 길이가 늘어납니다. 이때 단단한 구역은 강한 결합력으로 버텨주기 때문에, 분자가 완전히 미끄러지거나 끊어지지 않고 형태를 유지할 수 있습니다.

​이후 잡아당기던 힘을 없애면 곧게 펴졌던 유연한 사슬들이 원래의 무질서하고 안정적인 코일 상태로 되돌아가려는 성질을 부립니다. 이때 단단한 구역이 양 끝에서 단단히 고정하고 있는 덕분에, 유연한 사슬이 수축하면서 원래의 형태로 깨끗하게 복원되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

스판덱스는 폴리우레탄으로 이루어져 있습니다.

스판덱스란 용어를 붙이기 위해서는 이러한 폴리우레탄의 함량이 85%가 넘어가야 스판덱스라고 부를 수 있습니다.

스판덱스가 다른 원단보다 훨씬 높은 탄성을 가지고 있는 이유는 분자구조가 부드러운 부분과 단단한 부분을 가진 형태이기 때문입니다.

스판덱스에 장력이 가해지게 되면 부드러운 부분이 늘어나게 되는데 더이상 늘어날 수 없게 단단한 부분은 지탱을 해주게 됩니다. 물론 단단한 부분 보다 더 강한 인장력이 가해지면 파단이 일어나게 되긴 합니다.

하지만 그 이하의 힘이 가해지고 멈추게 되면 단단한 부분에 의해 원상복구되는 특징을 가진 원단 입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)