دانشمندان MIT نخ الاستیک کاملاً بازیافتی بر پایه پلی‌اتیلن با ساختار هسته-غلاف توسعه دادند که پس از ۱۰ چرخه ذوب و ریسندگی مجدد، خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند. جایگزینی پایدار برای اسپاندکس در صنعت نساجی و پوشاک ورزشی.

 مقدمه
سالانه بیش از ۱۰ میلیون تن منسوجات در ایالات متحده دفن یا سوزانده می‌شود و بخش عمده‌ای از این ضایعات به دلیل وجود اسپندکس (الاستان) غیرقابل بازیافت هستند. حدود ۸۰ درصد منسوجات بازار آمریکا حاوی مقداری اسپاندکس‌اند که ترکیب شیمیایی متفاوت آن با پلی‌استر یا نایلون، فرآیند جداسازی و بازیافت Textile-to-Textile را عملاً غیرممکن یا بسیار پرهزینه می‌کند.
مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) با توسعه یک نخ الاستیک مونو-متریال بر پایه پلی‌اتیلن (Polyethylene)، گامی مهم در حل این چالش برداشته‌اند. این نخ که با فرآیندی شبیه «دستگاه اسپاگتی‌ساز» تولید می‌شود، خواص کشسانی و استحکام نخ‌های رایج پلی‌استر/اسپندکس را حفظ می‌کند، اما به‌طور کامل و بدون نیاز به جداسازی شیمیایی قابل بازیافت است. نتایج پژوهش در مجله ACS Materials Letters منتشر شده و نشان می‌دهد که حتی پس از ۱۰ چرخه ذوب و ریسندگی مجدد، عملکرد مکانیکی نخ تقریباً بدون افت باقی می‌ماند.
این نوآوری می‌تواند تحول اساسی در صنعت DTY، پوشاک ورزشی، منسوجات فنی و توسعه اقتصاد چرخشی ایجاد کند.

توضیح کامل فناوری جدید MIT
تیم تحقیقاتی به رهبری سوتلانا بوریسکینا (Svetlana Boriskina) از دپارتمان مهندسی مکانیک MIT، نخ الاستیک جدیدی طراحی کرده‌اند که تماماً از پلی‌اتیلن (همان پلاستیک رایج در بطری‌های شیر و کیسه‌های خرید) ساخته شده است. برخلاف نخ‌های متداول که هسته اسپندکس (پلی‌یورتان) را با غلاف پلی‌استر یا نایلون ترکیب می‌کنند، این نخ از دو نوع رزین پلی‌اتیلنی با خواص مکانیکی متفاوت اما شیمی پایه یکسان تشکیل شده است.
هسته کشسان از کوپلیمرهای پلی‌اتیلنی با خواص الاستومری و غلاف از پلی‌اتیلن با استحکام بالاتر ساخته می‌شود. این ساختار مونو-متریال امکان ذوب مستقیم کل نخ و ریسندگی مجدد آن را بدون جداسازی فراهم می‌کند. آزمایش‌ها نشان داد که پس از ۱۰ چرخه بازیافت، استحکام و انعطاف‌پذیری نخ در سطح نخ‌های الاستیک تجاری باقی می‌ماند.

چرا اسپاندکس مانع بازیافت منسوجات است؟
اسپندکس (الاستان) یک فیبر مصنوعی بر پایه پلی‌یورتان است که حداقل ۸۵ درصد آن از سگمنت‌های سخت و نرم پلی‌یورتان تشکیل شده و قابلیت کشش ۱۰۰ تا ۶۰۰ درصد دارد. حتی مقادیر کم (۱ تا ۵ درصد در پارچه‌های پنبه‌ای یا پشمی و تا ۲۰ درصد در پلی‌استر/نایلون) باعث مشکلات جدی در بازیافت می‌شود:
- در بازیافت مکانیکی: الاستیسیته بالا منجر به گرفتگی فیلترها، تشکیل گلوله‌های الیافی و چسبندگی به غلطک‌ها می‌شود.
- در بازیافت شیمیایی: پایداری شیمیایی بالا، فرآیندهای هیدرولیز یا الکولیز را مختل کرده و بازده بازیابی مونومرهای دیگر را کاهش می‌دهد (مثلاً کاهش ۳۲ درصدی در الکولیز پلی‌استر/اسپاندکس).
- نیاز به جداسازی شیمیایی پرهزینه و اغلب سمی که از نظر صنعتی مقیاس‌پذیر نیست.
نتیجه این است که بیشتر پوشاک کشسان به دفن زباله یا سوزاندن ختم می‌شوند. طبق گزارش‌های Ellen MacArthur Foundation، کمتر از ۱ درصد منسوجات جمع‌آوری‌شده به منسوجات جدید تبدیل می‌شوند.

 پلی‌اتیلن؛ از بسته‌بندی تا الیاف نساجی
پلی‌اتیلن (PE) ساده‌ترین و ارزان‌ترین پلیمر ترموپلاستیک است و بیشترین تولید پلاستیک جهان را دارد. تیم MIT از سال ۲۰۲۱ روی ریسندگی پلی‌اتیلن به الیاف نساجی کار کرده و نشان داده‌اند که با تنظیم نانوساختار (بلورینگی و جهت‌گیری زنجیره‌ها) می‌توان خواص رطوبت‌گیری، استحکام و حتی عملکرد در دمای پایین را کنترل کرد.

مزایای کلیدی PE برای منسوجات:
- دمای ذوب پایین‌تر نسبت به پلی‌استر و نایلون (صرفه‌جویی انرژی).
- ردپای کربن کمتر در سنتز.
- امکان استفاده از PE بازیافتی (کیسه‌های پلاستیکی و بطری‌ها) به‌عنوان خوراک.
- مقاومت خوب در برابر لکه و خشک‌شدن سریع.

ساختار هسته–غلاف (Core-Sheath Yarn) و مزایای آن
نخ جدید از ساختار کلاسیک هسته-غلاف بهره می‌برد:
- هسته: کوپلیمر پلی‌اتیلنی الاستومری (مشابه رفتار اسپندکس).
- غلاف: الیاف پلی‌اتیلنی با استحکام بالاتر که دور هسته پیچیده می‌شوند.
از آنجا که هر دو جزء از یک خانواده شیمیایی هستند، سازگاری کامل دارند و در ذوب یکنواخت رفتار می‌کنند. این ویژگی «مونو-متریال» بودن، مزیت اصلی نسبت به ترکیب‌های ناهمگن اسپندکس است. بوریسکینا تأکید می‌کند: «چون دقیقاً از یک شیمی پایه برخوردارند، با هم سازگارند و همین قابلیت بازیافت بالای نخ را ممکن می‌کند.»

فرآیند تولید نخ جدید (Extrusion و Melt Spinning)
فرآیند تولید شبیه دستگاه اسپاگتی‌ساز است:
1. گرانول‌های دو نوع رزین پلی‌اتیلن تا حدود ۳۵۰ درجه فارنهایت (°F) گرم و ذوب می‌شوند.
2. از طریق اکستروژن به الیاف بسیار ظریف تبدیل می‌گردند (Melt Spinning).
3. الیاف غلاف با دستگاه ریسندگی صنعتی دور هسته الاستیک پیچیده می‌شوند.
سونگ‌هیون کیم توضیح می‌دهد: «فقط آن را در یک بشکه با هیتر ذوب می‌کنید و سپس اکسترود و به الیاف تبدیل می‌کنید. مثل دستگاه اسپاگتی است.» این فرآیند مقیاس‌پذیر و سازگار با تجهیزات موجود صنعت نساجی است.
نخ MIT نسبت به Elastolefinهای موجود عملکرد مکانیکی بهتری در ساختار هسته-غلاف ارائه می‌دهد و نسبت به اسپندکس، بازیافت‌پذیری کامل دارد.

مزایا و محدودیت‌های صنعتی
مزایا:
- بازیافت کامل بدون مواد شیمیایی سمی.
- حفظ خواص پس از چرخه‌های متعدد.
- امکان تبدیل به دکمه، سگک و قطعات پلاستیکی جانبی.
- سازگاری با زیرساخت بازیافت موجود پلی‌اتیلن.
- پتانسیل کاهش ضایعات نساجی در مقیاس بزرگ.

محدودیت‌ها:
- نیاز به بهینه‌سازی بیشتر برای رنگ‌پذیری و احساس دست (hand feel) در برخی کاربردها.
- هزینه‌های اولیه انتقال فناوری و مقیاس‌سازی.
- وابستگی به کیفیت خوراک PE بازیافتی برای کاربردهای خاص.

تأثیر بر صنعت DTY، پوشاک ورزشی و منسوجات فنی
در صنعت DTY (Draw Textured Yarn) و تولید نخ‌های کشسان، این فناوری می‌تواند جایگزین مستقیم اسپندکس در پارچه‌های ورزشی، لباس‌های فشاری، جوراب و منسوجات فنی شود. پوشاک ورزشی که معمولاً حاوی درصد بالایی اسپندکس هستند، بزرگ‌ترین بازار هدف خواهند بود. همچنین در منسوجات فنی (مانند کاربردهای نظامی و فضایی که تیم MIT روی آن‌ها کار کرده) پتانسیل بالایی دارد.

نقش این فناوری در اقتصاد چرخشی (Circular Economy)
این نخ نمونه‌ای کلاسیک از طراحی برای چرخشی بودن (Design for Circularity) است. پوشاک ساخته‌شده می‌تواند پس از پایان عمر مصرف، جمع‌آوری، ذوب و دوباره به نخ یا قطعات پلاستیکی تبدیل شود. این رویکرد با اهداف Ellen MacArthur Foundation و Textile Exchange همسو است و می‌تواند نرخ بازیافت Textile-to-Textile را که اکنون کمتر از ۱ درصد است، به شکل معناداری افزایش دهد.

آینده بازیافت منسوجات الاستیک
با تجاری‌سازی این فناوری و توسعه زیرساخت‌های جمع‌آوری، انتظار می‌رود در ۵ تا ۱۰ سال آینده سهم قابل‌توجهی از بازار نخ‌های الاستیک به مواد مونو-متریال بازیافتی اختصاص یابد. ترکیب این نخ با فناوری‌های شناسایی فیبر (مانند بارکدهای نوری) می‌تواند جداسازی و بازیافت را بیش از پیش تسهیل کند.
نخ الاستیک پلی‌اتیلنی MIT با ساختار هسته-غلاف، پاسخی عملی به یکی از بزرگ‌ترین موانع بازیافت منسوجات ارائه می‌دهد. با حفظ عملکرد مکانیکی و امکان بازیافت کامل بدون جداسازی شیمیایی، این فناوری پتانسیل تغییر پارادایم در صنعت نساجی و حرکت به سمت اقتصاد چرخشی واقعی را دارد. موفقیت تجاری آن وابسته به همکاری صنعت، برندها و سیاست‌گذاران خواهد بود.

سؤالات متداول 
۱. نخ جدید MIT دقیقاً از چه موادی ساخته شده است؟ از دو نوع رزین پلی‌اتیلن با خواص مکانیکی متفاوت اما شیمی پایه یکسان.
۲. آیا این نخ واقعاً پس از ۱۰ بار بازیافت خواص خود را حفظ می‌کند؟ بله، طبق آزمایش‌های MIT، استحکام و کشسانی پس از ۱۰ چرخه ذوب و ریسندگی مجدد در سطح قابل قبول باقی می‌ماند.
۳. چرا اسپندکس بازیافت منسوجات را دشوار می‌کند؟ به دلیل شیمی متفاوت با پلی‌استر/نایلون و مشکلات مکانیکی و شیمیایی در فرآیندهای بازیافت.
۴. فرآیند تولید این نخ چگونه است؟ ذوب گرانول‌ها، اکستروژن به الیاف (شبیه دستگاه اسپاگتی) و پیچیدن غلاف دور هسته.
۵. آیا می‌توان از پلی‌اتیلن بازیافتی (کیسه پلاستیکی) برای تولید این نخ استفاده کرد؟ بله، پتانسیل استفاده از خوراک بازیافتی وجود دارد و تیم MIT روی آن کار کرده است.
۶. این نخ جایگزین کدام محصولات می‌شود؟ عمدتاً نخ‌های پلی‌استر/اسپندکس و نایلون/اسپندکس در پوشاک ورزشی و کشسان.
۷. آیا این فناوری در مقیاس صنعتی قابل اجراست؟ پژوهشگران معتقدند فرآیند مقیاس‌پذیر است و با تجهیزات موجود سازگار می‌باشد.
۸. تفاوت اصلی با Elastolefin چیست؟ عملکرد مکانیکی بهتر در ساختار هسته-غلاف و تمرکز ویژه بر بازیافت‌پذیری کامل.
۱۱. آیا این نخ برای پوشاک روزمره مناسب است؟ پتانسیل بالایی دارد، اما بهینه‌سازی بیشتر برای احساس دست و رنگ‌پذیری ممکن است لازم باشد.
۱۲. نقش این فناوری در کاهش ضایعات نساجی چیست؟   با امکان بازیافت کامل، می‌تواند بخش عمده‌ای از پوشاک کشسان را از دفن زباله خارج کند.
۱۳. آیا می‌توان پوشاک ساخته‌شده را به دکمه و سگک تبدیل کرد؟ بله، پژوهشگران این امکان را مطرح کرده‌اند.
۱۴. چه درصدی از منسوجات آمریکا حاوی اسپاندکس هستند؟ حدود ۸۰ درصد طبق گفته بوریسکینا.
۱۵. آینده این فناوری چگونه پیش‌بینی می‌شود؟  با تجاری‌سازی، می‌تواند بخش مهمی از بازار نخ‌های الاستیک را تسخیر کند و اقتصاد چرخشی را تقویت نماید.

منابع:
- MIT News: MIT engineers design recyclable elastic yarn (2026)
- ACS Materials Letters (مقاله اصلی تیم بوریسکینا و همکاران)
- Textile Exchange Materials Market Reports
- Ellen MacArthur Foundation reports on circular textiles
- مقالات علمی در مورد چالش‌های بازیافت اسپندکس (ScienceDirect و Sustainability journals)
- پتنت‌های مرتبط MIT در زمینه mono-material hybrid yarns

نویسندگان اصلی مقاله شامل سونگ‌هیون کیم (SeongHyeon Kim)، دوئو شو، ولودیمیر کورولوویچ، دومینگو فلورس-هرناندز، کنیز موریام و دنیل براکونیه هستند. این پروژه با حمایت Office of Naval Research Global، US Army Research Office و برنامه MIT Portugal انجام شده است.

► https://recyclinginternational.com

♦ لینک اشتراک گذاری :

♦ مطالب پیشنهادی :

- مروری بر دستگاه تکسچرایزینگ بارمگ Barmag FK6-1000

- معرفی کامل ماشین تکسچرایزینگ تولید نخ پلی‌استر DTY

- بازیافت الیاف از الیاف منسوجات

.

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.