Cómo Funciona El Elástico

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Elastic mantiene tus skivvies en alto, asegura tu cola de caballo y generalmente nos mantiene equipados con comodidad elástica. Aprende más sobre el elástico fantástico.

Millones de mujeres (y más de unos pocos hombres) confían en su vestimenta Spanx para dar forma al cuerpo. Elogiaron los productos y respaldaron los elogios con sus billeteras, comprando ropa de baño, ropa interior y trajes de baño de marca Spanx en línea o en tiendas minoristas. Todo lo cual explica por qué los ingresos de Spanx superaron los $ 250 millones en 2011 y por qué la fundadora de la empresa, Sara Blakely, es multimillonaria [fuente: Tulshyan].

Lo curioso es que Spanx se encuentra a solo unas cuantas ramas de la faja a menudo maligna en el árbol evolutivo que da forma al cuerpo. Y la faja, al igual que las famosas marcas Playtex de los años 50, 60 y 70, se debe en gran parte a la moda de finales del siglo XIX, en la que fabricantes de todo el mundo intentaron hacer fortuna con una asombrosa variedad de prendas elásticas, como corsés. Ligas, calcetines, vendajes herniarios y cinturones de castidad.

En su núcleo funcional, todos estos elementos elásticos y ajustados a la forma se basan en un material conocido como elástico. Como sustantivo (que no debe confundirse con el adjetivo que significa elástico o resistente), el elástico se refiere a cualquier cordón, cinta o tejido textil con tiras de caucho natural o sintético. Debido a que el elástico retorna a su longitud o forma original después de estirarse, tiene numerosas aplicaciones útiles. Muchas de las aplicaciones modernas reflejan los intentos de la manía de fabricación de fines del siglo XIX, solo que con resultados más satisfactorios.

¿Cuál fue el punto de inflexión? ¿Por qué la segunda generación de productos elásticos fue mucho mejor que la primera? Dos desarrollos llevaron a la proliferación del elástico que vemos hoy: técnicas más efectivas para fabricar caucho y procesos industriales más efectivos, a principios del siglo XX, para transformar el caucho en productos verdaderamente útiles. No es sorprendente, entonces, que 3M introdujera el primer vendaje elástico exitoso, el vendaje All Cotton Elastic, o ACE, en 1918. O que Playtex pudo acaparar el mercado de la faja a partir de los diseños que vendió por primera vez en la década de 1940.

La historia del elástico está llena de batallas de patentes, garbo empresarial y, sí, incluso una química loca. Su entorno es igual de variado, desde las selvas de América del Sur hasta las fábricas de Inglaterra y los relucientes laboratorios de la América posterior a la Segunda Guerra Mundial. Pero vamos a comenzar nuestro viaje en tus pantalones, justo debajo del cinturón, donde la cintura de tu ropa interior aprieta contra tu piel.

Elástico: Familiar y Extranjero.

El elástico en estos cajones se ve como si hubiera visto días mejores.

El elástico en estos cajones se ve como si hubiera visto días mejores.

El elástico es tan ubicuo hoy que apenas lo pensamos dos veces. Al igual que los clips y las cremalleras, simplemente esperamos que funcione sin siquiera preguntarnos qué es, cómo está hecho o qué hizo la gente antes de que existiera. Tome la cintura elástica. De hecho, traiga un par de ropa interior (preferiblemente limpia) de su dormitorio y hágales una buena ojeada. Notará el estiramiento familiar de la banda seguido por la acción de salto satisfactoria a medida que recupera su forma original. Es como una banda de goma, pero no. Cuando pones las manos en una banda elástica, tocas, bueno, goma cruda. Cuando haces lo mismo con una cintura elástica, tocas la tela.

Lo creas o no, los calzoncillos y boxers tan comunes hoy en día, equipados con cinturillas elásticas, no se inventaron hasta la década de 1930 y 1940. Antes de eso, las personas tenían que encontrar otros mecanismos para mantener su ropa interior en su lugar.

  • Primero vino el taparrabos, hecho de cuero, lana o lino.
  • Luego, en la Edad Media, la gente se metió en braies con aspecto de pantalón, atándolos a sus cinturas y piernas.
  • Finalmente, los calzoncillos simples y ajustables hechos de algodón, lino o seda reemplazaron a los braies. Estos botones destacados en la parte delantera y lazos cinch en el lado.
  • Los trajes sindicales, la unión de la ropa interior superior e inferior, también fueron populares entre hombres y mujeres desde su invención, desde finales del siglo XIX hasta principios del siglo XX. Abotonaron la parte delantera y tenían una tapa trasera conocida como la "escotilla de acceso".
  • Finalmente, en la década de 1940, fabricantes como Hanes comenzaron a reemplazar las corbatas de cincha y los botones de las bridas con bandas elásticas.

¿Qué tomó tanto tiempo? Algo de eso fue una especie de inercia de la moda; si no se rompe, no lo arregles, pero parte fue una necesidad industrial. Los fabricantes de textiles tenían que adaptar sus operaciones para producir elásticos o encontrar socios que pudieran suministrarlo económicamente. De cualquier manera, hacer elásticos no fue diferente a hacer otras telas tejidas. Necesitaba un telar, que era una máquina que permitía que los hilos a lo largo conocidos como la urdimbre se entrelazaran con hilos a lo ancho conocidos como la trama. En telas tejidas normales, esos hilos consistirían en hilos derivados de fibras naturales, como el algodón o la lana. Pero en elástico, las hebras de hilo se unieron con hebras de caucho natural o sintético.

Hoy en día, los telares automáticos manejan el proceso de tejido, aunque los resultados son los mismos: un tejido elástico que se puede incorporar en una variedad de prendas. Hasta ahora, nos hemos centrado en las cinturas elásticas que se encuentran en los boxers y los calzoncillos porque son un buen ejemplo. Pero el elástico encuentra su camino en todo, desde sujetadores y cinturones hasta tirantes y pantalones de cintura flexible. Incluso el siempre útil cable de choque, o bungee, comienza su vida útil en una planta de fabricación de textiles.

Corte en cualquiera de estos artículos elásticos, y encontrará un elemento común: hilos de goma fina o bandas de goma gruesas como las que usa en su oficina o cocina. Curiosamente, las gomas no son invenciones antiguas. Al igual que los cinturones que los contienen, las gomas son una historia de éxito moderna y ágil.

Hombres de goma

El árbol que hizo posible estirar los pantalones!

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A fines de la década de 1700 y principios de la de 1800, el mundo se había vuelto muy pequeño. Naves de todos los tamaños llevaban a navegantes, piratas y exploradores a puertos exóticos en todos los continentes. En el camino, vieron alimentos extraños, minerales y otros materiales naturales conocidos por los indígenas de las tierras que visitaron. Uno de los materiales más extraños que encontraron, en América Central y del Sur, fue caucho, la ortografía francesa de un término indio para "madera llorona". La madera en cuestión se refería a árboles y arbustos en el género Hevea. Cuando se hicieron incisiones en la corteza de los árboles de Hevea, rezumaban una sustancia lechosa conocida como látex. Los indios sudamericanos descubrieron que el látex, que se evaporaba, producía un material flexible y flexible que podía moldearse en bolas, aplicarse a capas y moldearse en zapatos y botellas.

Los marineros que regresan a Europa desde América Central y del Sur trajeron parte de la materia prima, así como también artículos hechos de ella. El famoso químico británico Joseph Priestley experimentó con las cosas a fines del siglo XVIII y comentó cómo eliminó las marcas de lápiz con gran eficacia. Cuando Priestley murió en 1804, su llamada "goma" tenía una gran demanda en todo el mundo. Los capitalistas de riesgo, los inventores y los arreglistas para hacerse ricos rápidamente se apresuraron a transformar el material elástico e impermeable en artículos y prendas útiles. Desafortunadamente, el caucho se mantuvo estable en un estrecho rango de temperaturas.

Dos hombres, que trabajaban a ambos lados del Atlántico, luchaban para hacer una forma estable de goma. Uno fue Charles Goodyear, un comerciante enfermizo que realizó sus experimentos en Filadelfia, Nueva York y Woburn, Massachusetts. El otro fue Thomas Hancock, un inventor inglés que se había asociado con Charles Macintosh para fabricar capas impermeables. Hancock también había ideado una manera de crear hilos elásticos simples cortando rebanadas de botellas de caucho y trozos de caucho en bruto. Afectado por la cantidad de desperdicio que generó este proceso, pasó a diseñar y desarrollar, en 1820, el masticador, una máquina que podía masticar y batir desechos de caucho hasta que se fundieron en una sola hoja de material útil. Y, sin embargo, elucidar los pasos químicos necesarios para estabilizar el caucho a temperaturas extremas eludió incluso al ingenioso Hancock.

Nace la banda elástica

Goodyear golpeó primero el polvo de la paga, en 1839. Mediante el látex de cocción lenta con azufre, finalmente descubrió un proceso para transformar el caucho en un material duradero con aplicaciones casi ilimitadas. Envió parte del nuevo caucho a su cuñado, un fabricante de textiles, que inmediatamente vio el potencial, incorporando caucho en las camisas de los hombres para crear el efecto fruncido o con volantes, que era popular en ese momento. Goodyear también envió muestras a empresas británicas de caucho. Finalmente, algunas piezas terminaron en manos de Thomas Hancock, quien realizó una ingeniería inversa de la técnica de fabricación basada en el azufre de Goodyear. En 1843, Hancock solicitó una patente para el proceso, que ahora llamó vulcanización, después de Vulcano, el dios romano del fuego.

Ahora, finalmente, el auge del caucho podría comenzar en serio. Surgieron nuevas empresas y productos de caucho, desde zapatos hasta sábanas, inundaron el mercado. En 1845, Stephen Perry y Thomas Barnabas Daft de Londres inventaron la banda de goma moderna cortando anillos estrechos de un tubo de goma vulcanizado. Hoy en día, la fabricación de bandas de goma ocurre de la misma manera. Primero, los trabajadores crean caucho mezclando látex con una variedad de productos químicos que dependen de las cualidades elásticas deseadas. Luego extruyen el compuesto de caucho crudo para que forme un tubo largo y hueco. Deslizan esta funda de goma sobre un tubo redondo conocido como mandril y exponen el material a altas temperaturas y presiones. Este es el proceso de vulcanización, que cura el caucho y lo estabiliza indefinidamente. Finalmente, cortan bandas estrechas de caucho del extremo del tubo, las lavan y secan y luego las empaquetan para su envío.

Los hilos de caucho se hacen de la misma manera, excepto que se cortan de láminas de caucho en lugar de tubos. Estas astillas de caucho natural se abren paso a los fabricantes de textiles, que tejen los hilos elásticos con hilos de fibra natural y los convierten en productos elásticos. Algunos fabricantes también utilizan hilos de materiales elásticos sintéticos.

No enviado por Hevea: Sintético elástico.

Spandex: Amigo a las estrellas del rock en todas partes. David Lee Roth muestra sus elásticos mientras juega con Van Halen en un show de 1981 en Filadelfia.

Spandex: Amigo a las estrellas del rock en todas partes. David Lee Roth muestra sus elásticos mientras juega con Van Halen en un show de 1981 en Filadelfia.

La transformación del látex en caucho utilizable puede ser uno de los mayores logros de la ciencia. Pero en los talones de ese avance se produjo otro: el desarrollo de caucho sintético o hecho por el hombre a partir del petróleo y otros minerales. Gran parte de este trabajo se produjo durante e inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial, cuando la escasez de caucho natural durante la guerra instó a los gobiernos a invertir en la investigación y el desarrollo apropiados.

Toda esta I + D llevó a tres sintéticos importantes: caucho de butadieno, caucho de estireno-butadieno y monómero de etileno-propileno. Todos estos materiales eran blandos, altamente flexibles y elásticos, y podían utilizarse, al menos en teoría, como sustitutos directos en productos normalmente hechos con caucho natural. Y, sin embargo, a todos les faltaba la misma resistencia a la flexión, la capacidad de soportar numerosos ciclos de flexión sin daño o deterioro, como su contraparte natural. Si bien estos sintéticos eran perfectamente adecuados para los neumáticos de automóviles y otras aplicaciones industriales, eran menos populares entre los fabricantes de textiles, que aún preferían las fibras cortadas de caucho natural.

Todo eso cambió en 1959, cuando dos químicos DuPont introdujeron una fibra sintética hecha de poliuretano, una resina sintética en la que las unidades de polímeros están unidas por grupos de uretano.La mayoría de las personas conocen el poliuretano como un ingrediente importante de pinturas, barnices, adhesivos y espumas. Pero cuando el polímero se diluye y luego se fuerza a través de una placa metálica que contiene pequeños poros, forma hebras de polímero líquido, que luego se pueden calentar y secar para formar fibras sólidas. Los químicos de DuPont llamaron a estas fibras spandex, y la compañía comercializó su nuevo producto como Lycra, dirigido a los fabricantes de "prendas de maquillaje para damas".

Spandex tiene algunas cualidades útiles para la industria textil. Las fibras, normalmente blancas opacas, aceptan fácilmente los colorantes. Absorben poca humedad y permanecen estables cuando se lavan a máquina y se secan a temperaturas moderadas. Pero su característica más atractiva es la extrema elasticidad. Las fibras de spandex pueden estirarse cientos de veces más allá de su longitud original sin romperse y volver rápidamente a su longitud original. Eso los hace ideales para una variedad de prendas, en las que normalmente van acompañadas de otras fibras sintéticas, como el nylon, o fibras naturales, como el algodón. Por ejemplo, un modelador de cuerpo típico de Spanx puede contener 80 por ciento de nylon, 18 por ciento de spandex y 2 por ciento de algodón.

Cuando se introdujo por primera vez, el spandex encontró su camino en los sospechosos habituales de prendas de vestir: sujetadores, suspensiones y equipo de entrenamiento. Hoy en día, el spandex podría considerarse el elástico moderno, un material estructural clave que se encuentra en el 80 por ciento de toda la ropa que compran los estadounidenses [fuente: Penaloza]. Los fabricantes lo tejen en todo, desde ropa interior hasta ropa exterior, incluidos diseños innovadores como PajamaJeans, que combinan el spandex con el denim de algodón para crear pantalones ajustados que se ajustan a la curva.

Las propiedades del spandex que tanto amamos son el resultado directo de una ciencia interesante. A continuación, pasaremos de la pasarela al laboratorio de química.

Elasticidad, el ángulo de la química.

Hemos aprendido que el elástico se estira y vuelve a su forma original porque contiene fibras de caucho o material similar al caucho. Pero, ¿por qué el caucho se comporta de esa manera en primer lugar? Los científicos ahora saben que el caucho pertenece a un grupo de compuestos conocidos como elastómeros, una mezcla de "elásticos" y "polímeros". Las moléculas de polímero parecen largas cadenas de unidades repetidas. Estas unidades, o monómeros, son idénticas en toda la longitud de la molécula y permanecen conectadas por fuertes enlaces covalentes. En la mayoría de los polímeros, los átomos de carbono forman la columna vertebral de la cadena.

Aquí es donde se pone interesante. Muchos polímeros contienen monómeros grandes y voluminosos, lo que significa que los bloques de construcción individuales de la molécula se amontonan. Esto hace que el polímero sea rígido e inflexible a temperatura ambiente. Otros polímeros tienen subunidades que encajan tan bien que tienen una disposición cristalina a temperaturas normales. Este tipo de polímeros nos dan plásticos y resinas. Luego están los elastómeros, que tienen una disposición totalmente diferente. En condiciones normales, las moléculas largas de un elastómero se enrollan irregularmente como una masa deslizante de serpientes. Cuando se aplica una fuerza a estas moléculas, se enderezan en la dirección en que se están tirando. Imagine la masa de serpientes que se alinean y se estiran repentinamente en toda su longitud, de punta a punta. Tan pronto como se libera la fuerza, las moléculas regresan espontáneamente a su disposición normal enrollada.

La línea divisoria entre polímeros plásticos y polímeros elásticos es una temperatura conocida como temperatura de transición del vidrio, o Tsol. Las moléculas extremadamente flexibles tienen temperaturas de transición vítrea en el rango de 195 grados Fahrenheit negativos (125 grados Celsius negativos). Las moléculas rígidas o cristalinas pueden tener temperaturas de transición vítrea de hasta 419 grados Fahrenheit (215 grados Celsius). Por ejemplo, tsol para poliestireno (usado en espuma de poliestireno) y polimetilmetacrilato (usado en lucita) es de 212 grados Fahrenheit (100 grados Celsius).

El caucho natural es un polímero conocido como poliisopreno. Está construido a partir de unidades repetidas de isopreno, un hidrocarburo que consta de cinco átomos de carbono y ocho átomos de hidrógeno. En su forma de cadena larga, el poliisopreno puede tomar una de las cuatro formas tridimensionales, que los químicos denominan isómeros. El caucho natural consiste casi en su totalidad en uno de estos isómeros, cis-1, 4 poliisopreno.

Como ya hemos señalado, el caucho natural es estable en un rango de temperaturas bastante estrecho. Cuando la molécula de isopreno comienza a enfriarse, se cristaliza. A medida que se calienta, comienza a perder su elasticidad. Y si reacciona con el oxígeno y el ozono en la atmósfera, la molécula comienza a desmoronarse en los dobles enlaces carbono-carbono. Durante la vulcanización, el poliisopreno se calienta con azufre, lo que hace que las cadenas de polímeros adyacentes se unan entre sí mediante átomos de azufre, formando una red molecular suelta que supera todas las desventajas del caucho no tratado.

No es que necesite saber nada de esto para disfrutar de su ropa y accesorios con infusión elástica. Entonces, de nuevo, es algo genial pensar que el elástico de su cintura podría provenir de las selvas de América del Sur o que su moldeadora Spanx debe su existencia a dos químicos de DuPont con fundas protectoras de bolsillos y protectores de bolsillos.

Nota del autor: Cómo funciona el elástico

Cuando recibí esta asignación, temí que me inundara de información. Ese es ciertamente el caso si estás investigando el caucho. Pero si intenta encontrar información sobre la fabricación elástica, es un tema increíblemente opaco.


Suplemento De Vídeo: Vantagens de treinar guitarra com um elástico! Funciona?.




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