1.6. Альтернативные природные и химические

волокна и нити

Несмотря на четко определившуюся тенденцию приоритет­ного использования химических волокон и нитей, особенно синтетических, не прекращаются исследования и разработки по совершенствованию свойств, технологий, а также поиск аль­тернативных и новых источников природных и химических во­локон и изделий на их основе.

Хлопок. Как отмечалось ранее, белое волокно культивируе­мых видов и сортов хлопчатника является результатом много­вековой сознательной селекционной деятельности человека, од­нако давно известны и сохранились до настоящего времени формы с естественно окрашенным волокном: кремовым, корич­невым, бурым и зеленым. С развитием химического крашения они потеря л и актуальность.

Вместе с тем изделия из натурально окрашенного волокна лучше аэрируются, неаллергенны, имеют большую теплостой­кость, чем многие окрашенные и синтетические ткани.

Сейчас же, когда необычайно возросли требования к безо­пасности потребляемых человеком товаров, в том числе тек­стильных материалов и изделий из них, ситуация в мире изме­нилась. Текстиль из естественно окрашенного хлопка, без ис­пользования синтетических красителей, уже широко предложен на рынке, несмотря на то что он может уступать по прочности, колористике, а также имеет более высокую стоимость готовых изделий. Доминирующая идея производителей волокна для та­ких изделий — высочайшая экологичность для человека. Она хорошо вписывается в экологическое потребление, соответству­ет все возрастающей типологической группе населения — нату­ралистам.

Следует особо выделить экологический чистый хлопок, на­зываемый иначе органическим или биологическим, так как он выращивается без применения химических удобрений и пести­цидов, а убирается вручную, без дефолиантов. Его роль посто­янно растет в глазах потребителей и каждодневном бизнесе хлопковых бирж. Так, в сезоне 2004/2005 гг. в мире было про­изведено около 25 тыс. т такого хлопка, что соответствует при­мерно 0,1 % мирового объема его совокупного производства, а уже в сезоне 2008/2009 гг. его произведено в 4 раза больше — 99,7 тыс. т, несмотря на то что выращивание биохлопка обхо­дится дороже, чем традиционного.

Владельцы лейбла Н&М уже запустили коллекцию «био­одежды». Новая линия выполнена из экологически чистого хлопка. В качестве красителей также использованы природные субстанции. В этой обширной коллекции нашлось место и се­рии изделий для детей и молодежи.

Существенный интерес представляют исследования в России но получению цветных сортов хлопка и сорта с самоопадающими листьями. Возделывание листопадного хлопчатника сокра­щает расходы на 15 20 % , а применение цветного хлопка сни­жает себестоимость производства новых видов тканей на 40 % .

В условиях дефицита природных волокон, а также с учетом стремления рационально использовать все их составные компо­ненты проводятся и другие направленные исследования. Так, по данным агентства «Science Daily», американские специа­листы уже давно исследуют возможности использования побоч­ных продуктов производства хлопка, которые ранее попросту сжигались, В результате миру открылось разнообразие облас­тей применения материалов из хлопковых остатков. Это такие предметы быта, как топливные гранулы, мульча, древесно-стружечные плиты (ДСП) и др. Однако особую значимость имеет суперзащитная упаковка, которая может прийти на замену поли­этилену и полистиролу в деле защиты хрупких и особо ценных вещей, например, компьютерных мониторов, бытовой техники, мебели, ваз или картин во время их транспортировки. Такая упаковка водоустойчива, но теряет свою прочность при контак­те с почвой, превращаясь при долгом взаимодействии с ней в органическое вещество. Распад на органические вещества не наносит абсолютно никакого вреда окружающей среде в случае утилизации, т.е. экологически оптимален.

Таким образом, благодаря новым технологиям производство хлопка становится безотходным и еще более прибыльным.

Следует иметь в виду, что, выбирая в торговой организации текстильные материалы или одежду с маркировкой «100 % cotton» (100 % хлопок), потребители не могут быть совершенно убеждены в их экологической безопасности. Это обусловлено тем, что:

• для выращивания хлопка используется только 3 % обра­батываемой земли, но инсектицидов (средств уничтожения на­секомых) — 25 %, а гербицидов (средств уничтожения сорня­ков) — 10 % . Они загрязняют воду и почву, многие из них явля­ются уже признанными или потенциальными канцерогенами;

• при крашении и набивке (как и в ситуации с любой другой тканью) также используется большое количество химических веществ, которые зачастую опасны как для экологии, так и для человека. Большая их часть выбрасывается в окружающую сре­ду (воздух, воду), однако остатки все равно присутствуют и в конечном изделии контактируют с телом человека.

Существует немалое количество волокон, которые по раз­ным причинам считаются более «дружественными» для окру­жающей среды, так как производятся из возобновляемых ре­сурсов; для выращивания и созревания сырья (растений или животных) требуются меньшие площади земли; в ходе процес­са выращивания или производства используется значительно меньше химических веществ. Среди таких волокон конопля, получаемые в экологичных условиях шерсть, хлопок и лен, сое­вый шелк, волокно «Ингео», производимое из кукурузы, во­локна из бамбука и нити из паучьего шелка.

Так, конопля может служить полноценной заменой хлопку в производстве текстиля. Ее волокно в 10 раз прочнее хлопка и может использоваться в производстве любой одежды. Хлопок растет только в теплом климате и требует большого количества воды, конопля в этом отношении неприхотлива. В природе конопля препятствует росту сорняков и у нее мало врагов насекомых. Следовательно, она, в отличие от хлопка, не требует гер­бицидов и незначительно или вообще не нуждается в пестици­дах. Кроме того, конопля обеспечивает вдвое больше волокна на той же площади, чем хлопок. Не случайно Россия в долго­срочной стратегии развития сельского хозяйства определила выделение с 2012 г. 700 тыс. га на выращивание конопли.

В настоящее время в США множество магазинов продают ряд выработанных из конопли продуктов: одежду, бумагу, сыр, мыло, мороженое, косметику, конопляное масло. Спрос на эти продукты быстро растет.

В рамках популярного, особенно в странах Западной Евро­пы, экологического потребления особое внимание заслужили льняные материалы и одежда из них.

Лен является стратегической сельскохозяйственной куль­турой, и развитие ее культивирования крайне важно, в частнос­ти, для развития легкой промышленности Беларуси.

Уникальные медико-гигиенические свойства льна известны издавна. Еще в начале XIX в. врачи в Западной Европе в каче­стве общетерапевтического лечения предлагали носить одежду из грубых льняных тканей. В начале XX в. путем оборачивания тела в мокрую льняную ткань лечили паралич, подагру, моче­каменную болезнь, лихорадку, гипертонию. Для остановки кровотечения в Первую мировую войну во фронтовых госпита­лях использовали льняные повязки. Несколько позднее, уже после Второй мировой войны, была установлена способность льняных волокон активно блокировать жизнедеятельность бо­лезнетворной микрофлоры — льняная ткань в значительной степени задерживала рост и размножение колоний грибков и имела более выраженную микробную сорбцию по сравнению с хлопчатобумажной тканыо. В ходе клинических испытаний было установлено, что льняные ватные и марлевые изделия и перевязочные средства обладают повышенным гемостатическим (кровеостанавливающим) эффектом, а оборачивание тела влаж­ной льняной тканыо способствует очищению организма от шла­ков. Использование льняного белья приводит к заживлению пролежней в процессе лечения, устраняет многие виды раздра­жений на коже человека.

Кроме того, льняное волокно характеризуется специфиче­скими физико-механическими и физико-химическими свой­ствами. По таким свойствам, как поглощение и отдача влаги, воздухопроницаемость, электризуемость, теплопроводность, льняная ткань значительно превосходит хлопчатобумажную. Плотные бельевые льняные ткани хорошо отражают практи­чески весь спектр ультрафиолетового излучения.

Льняные ткани создают в помещениях полезный для чело­века микроклимат повышенной комфортности за счет сниже­ния напряженности полей статистического электричества, пог­лощения «мягкого» ионизирующего излучения.

Именно на лен в последнее время обратили пристальное внимание производители и медики. Согласно исследованиям ЦНИИ комплексной автоматизации легкой промышленности (Российская Федерация), в химическом составе льна обнаруже­ны ряд полезных веществ и в то же время большое количество тяжелых металлов. Достаточно сказать, что содержание вита­мина Е во льне достигает 0,21 мкг/г, а производных витамина А — 0,17 мкг/г. О пользе этих веществ для кожи знают все. Со­держание же металлов превосходит аналогичное содержание в хлопчатобумажной ткани: по меди, мышьяку — в 10 раз, ко­бальту — в 36 раз, никелю — в 400 раз, стронцию — в 18 000 раз. Металлы обеспечивают тепло- и электропроводность и являют­ся антисептиками, ведь для микроорганизмов соединения дан­ных металлов — сильные яды. Таким образом, льняная ткань не вполне подходит под определение «экологически чистой», но польза ее очевидна.

Выявленное полезное медико-гигиеническое действие тяже­лых металлов, содержащихся во льне, заставляет полностью пересмотреть подходы к традиционным химическим техноло­гиям отделки льняной текстильной продукции. Их необходимо скорректировать таким образом, чтобы по возможности не за­менять баланс микроэлементов, содержащихся во льне, кото­рые придают ему ценные медикаментозные свойства.

В последнее время многие текстильные предприятия из-за дефицита волокна хлопка стали вырабатывать модифициро­ванное льняное волокно — котонин, из которого получают пре­красную пряжу для модного трикотажа и оригинальных тка­ней бытового назначения. Льняной котонин вполне может за­менить хлопковое волокно.

Котонизация — это процесс придания льну технологиче­ских, физико-химических и эстетических свойств, близких к хлопку или шерсти по засоренности, длине и толщине волокон.

Производство котонизированного волокна имеет стратеги­ческое значение для Беларуси, что особо подчеркнуто в

Комп­лексной программе развития легкой промышленности Респуб­лики Беларусь на период 2011-2015 годов с перспективой до 2020 года. Можно также отметить, что в республике создана и реализуется национальная промышленная технология полу­чения модифицированного льняного волокна (котонина) из ко­роткого волокна (только 26-30 % приходится на длинное льно­волокно).

На двух предприятиях (ГРУПП «Гронитекс» и ОАО «Нес­вижский льнозавод») приобретены и эффективно работают ли­нии по котонизации льноволокна.

Новым направлением в котонизации короткого льняного во­локна является исследование биопроцессов. Так, при получе­нии длинного льняного волокна на российских заводах первич­ной обработки выделяется 60-75 % короткого волокна, которое используется лишь на 30 % для производства материалов тех­нического назначения. Это низкосортное волокно но своей при­роде является ценным натуральным сырьем.

В последнее время активизировалось использование корот­кого льняного волокна для выработки пряжи на основе котони­на на хлопкопрядильном оборудовании в смеси с хлопковыми или химическими волокнами. Процесс подготовки льна осуще­ствляется по технологиям механического штапелирования или высокотемпературной механохимической обработки.

Учеными Ивановского государственного химико-технологи­ческого университета (Россия) предложен новый подход к про­цессу облагораживания короткого льноволокна путем комбини­рования процессов биомодификации и механической обработ­ки. Котонизирующий эффект достигается за счет «мягкого», низкотемпературного ферментного расщепления веществ, со­единяющих лубяную ткань, кожицу и колленхиму (костру), и частично пектинов, склеивающих элементарные волокна внут­ри пучков, при сохранении требуемой прочности волокна и его длины не менее 30 мм.

Использование биомодифицированного льноволокна в пря­же удешевляет производимую хлопкольняную ткань в 1,5-2 ра­за при сохранении потребительских характеристик, поскольку затраты на переработку низкономерного короткого льняного волокна с учетом стоимости исходного сырья и себестоимости биомодификатора значительно ниже рыночной стоимости хлоп­кового волокна.

Ткани, содержащие котонизированные льняные волокна, имеют высокие гигиенические свойства и приятный вид, кото­рые обусловлены особым строением и свойствами льняных во­локон. Ввод в действие линии котонизации на РУПТП «Оршан­ский льнокомбинат» позволит в соответствии с Комплексной программой увеличить объем выработки котонизированного льноволокна с 1370 т в 2010 г. до 2260 т в 2015 г. Оно будет ис­пользоваться в основном для собственного производства льня­ных и смесовых пряж и частично продаваться другим потре­бителям.

Изменилась структура ассортимента тканей из льна, увели­чилась доля материалов для сорочек, костюмов и платьев, пос­тельного и столового белья.

Несмотря на преимущества льняного волокна, освоение про­изводства льносодержащих пряж по системам прядения хлоп­ка до сих пор сопровождается рядом технологических проблем, а ассортимент льносодержащих пряж и изделий из них изменя­ется недостаточно динамично, что приводит к снижению спроса на них.

Одним из направлений развития технологий переработки льняного волокна является освоение производства высокообъ­емных льносодержащих пряж, отличающихся особенной мяг­костью. Хлопковое волокно при усадке пряжи обволакивает жесткое льняное волокно, что исключает отрицательные кож­ные ощущения, которые возможны при использовании изделий из традиционных видов пряж с вложением котонизируемого льняного волокна. Новый вид пряж позволяет расширить ас­сортимент текстильных изделий, а снижение их материалоем­кости приводит к их удешевлению.

Как отмечалось, одна из задач и в то же время сложность по­лучения котонина — придание ему свойств, близких к хлопку или шерсти по засоренности, длине и толщине волокон. В этом направлении достойны внимания исследования, проведенные в Костромском государственном технологическом университете (КГТУ).

Известно, что для получения качественного котонина необ­ходимо добиться более высокой степени дробления льняного волокна. Для достижения данного результата можно использо­вать два пути. Первый — предварительная подготовка волокна к штапелированию. Для этого короткое волокно в ленте подвер­гается дополнительной механической или химической обработ­ке, в ходе которой склеивающие волокнистые комплексы-спай­ки полностью или частично разрушаются. Это позволяет полу­чить при помощи штапелирующей установки более равномерное по длине и тонкое волокно, снизить потребляемую установкой мощность, уменьшить диаметр получаемого волокна. Второй путь — увеличение количества ступеней очистки. Повторная обработка на указанном очистителе не повышает дробленность волокна, поэтому необходимо применение другого оборудова­ния с более высокой интенсивностью воздействия. С этой целью разработчиками КГТУ предлагается использование очистителя с эффектом протрепывания бородки волокна, в процессе кото­рого происходит тонкая очистка и дополнительное дробление льняных комплексов.

В КГТУ создана установка для получения короткоштапельного льняного волокна методом контролируемого разрыва. Дан­ное волокно имеет следующие параметры: распределение дли­ны получаемого волокна близко к нормальному закону распре­деления, средняя длина — 39,7 мм, непрядомая группа воло­кон длиной 0-16 мм составляет 4 %, а группа волокон длиной более 45 мм — 17 %. Засоренность волокон после штапелирующей установки достаточно высока (около 15 %), поэтому его необходимо подвергать очистке. С этой целью используется экс­периментальный пильный очиститель оригинальной конструк­ции. В ходе обработки на нем волокно очищается до засорен­ности 6-8 %, происходит дополнительное дробление волокна. Штапельная диаграмма волокна приближается к штапельной диаграмме хлопкового волокна, которое имеет следующие па­раметры: средняя длина составляет 35,4 мм, непрядомая груп­па волокон длиной 0-16 мм — 5 % , а группа волокон длиной бо­лее 45 мм — 12-14 %.

В настоящее время в КГТУ ведется работа по определению оптимальной технологической цепочки для получения короткоштапельного льняного волокна.

Другим направлением рационального использования ко­роткого льняного волокна является разработка и внедрение уг­лубленной технологической переработки коротковолокнистых льняных фракций. К числу таких технологий относится, в част­ности, получение модифицированного волокна, а из него — льняной ваты.

Во Всероссийском научно-исследовательском институте по переработке лубяных культур разработана технология получе­ния ваты с использованием машины МВВ-А-01, предназначен­ной для выработки хлопчатобумажной ваты.

Сравнительный анализ данных табл. 1.21 выявляет, что вата, выработанная из модифицированного льняного волокна, по показателям физико-химических свойств не уступает соответ­ствующим параметрам хлопчатобумажной ваты (по ГОСТ 5679). Она может быть востребована как в чистом виде, так и в про­изводстве различных изделий.

В настоящее время институтом проводятся исследования по возможности использования модифицированного льняного волокна при производстве ваты медицинского назначения.

Физико-химические показатели льняной и хлопчатобумажной ваты

Показатель	—————— — Льняная вата	Хлопковая вата!
Массовая доля сора (засоренность), %	0,8	5
Упругость, %	70	58
Плотность массы (объемная масса), кг/м3	17,3	25
Цвет	серый	суровый
Минерально-масляные загрязнения	не имеет	не допускается 1
Посторонний запах	не имеет	не допускается 1
Влажность, %	8	9

Проблема оптимизации использования короткого льново­локна особо актуальна для Республики Беларусь. Она должна решаться не только за счет котонизации, но и за счет поиска альтернативных сфер использования короткого льноволокна. В этой связи Комплексной программой рассматривается целе­сообразность развития в 2011-2015 гг. на предприятиях рес­публики, в том числе и легкой промышленности, нетрадицион­ных направлений использования короткого льноволокна.

Традиционные направления использования короткого льно­волокна в Республике Беларусь не позволяют наращивать его потребление по мере увеличения производства длинного, по­этому предусматривается задействовать нетрадиционные для страны направления использования короткого льноволокна с учетом мирового опыта. Так, в последние два десятилетия стра­ны — члены Евросоюза активно поощряли исследования по развитию и освоению новых направлений применения лубяных волокон. В основном они касались углубления их переработки и поиска новых способов применения продукции из раститель­ного сырья. Короткое льноволокно все больше используется в машиностроении, целлюлозно-бумажной, мебельной промыш­ленности и других сферах. Такое широкое применение льно­волокна в промышленных целях обусловлено как свойствами, присущими самому льну, так и улучшенными характеристика­ми новых материалов, получаемых при его использовании в смесках с другими волокнами.

Наибольшее применение короткое льноволокно получило в производстве целлюлозы, полуфабрикатов для бумажной про­мышленности, бумаги, в том числе дорогих ее видов. Кроме того, благодаря высокому качеству льняной целлюлозы из нес изготавливают сигаретную бумагу и денежные банкноты.

Полученная изо льна целлюлоза используется, ввиду комп­лекса полезных свойств, в медико-косметологических целях. В настоящее время в России и Украине уже освоено производ­ство ряда нелекарственных товаров изо льна: медицинская ва­та, медицинский инвентарь (одноразовые полотенца, салфетки, простыни), одноразовая медицинская одежда, а также выпуск одноразовых ватно-бумажных средств гигиены и другие виды продукции.

Мировой рынок нетканых и композитных материалов с при­менением льна развивается высокими темпами, обусловлен­ными новыми потребностями. Так, они широко используют­ся в автомобилестроении, строительстве, мебельной промыш­ленности.

В строительстве нетканые материалы из льноволокна при­меняются для изготовления тепло- и звукоизоляционных пане­лей и матов для внешней и внутренней изоляции стен, пере­крытий, полов и крыш. Увеличение их использования в этой отрасли объясняется тем, что льноволокно является экологич­ным материалом и при механической деформации изделий на его основе не выделяется токсичная пыль, как происходит при применении, например, стекловаты. К тому же удельный вес и густота натуральных волокон ниже, чем у стекловолокна, что позволяет понизить массу материала при сохранении теплоизо­ляционных свойств.

В мебельной промышленности льноволокно, обладая уни­кальными терморегулирующими свойствами и гигроскопич­ностью, в сочетании с другими материалами используется в ка­честве наполнителя матрасов.

Немалый интерес представляет применение растительных волокон, включая короткое льноволокно, для потребностей ав­томобилестроения. В этом отношении показателен опыт Герма­нии, где вопросу использования продукции льноводства, в част­ности, при производстве деталей интерьера салона автомоби­лей, уделяется большое внимание.

Для Беларуси, имеющей развитые отрасли машинострое­ния, мебельного производства и льноводства, указанные на­правления использования льнопродукции представляют особый интерес, поскольку позволяют не только существенно расши­рить емкость внутреннего рынка, но и выйти, в перспективе, на внешний рынок. В настоящее время Республика Беларусь еще значительно отстает от других стран в развитии новых направ­лений использования короткого льноволокна, в то время как его доля в объеме производимого льняного волокна остается не­изменно высокой. Короткое льноволокно в нашей стране ис­пользуется как дешевый материал, а в развитых странах оно служит сырьем для изготовления высокодоходной и экологи­чески безопасной продукции. Имеющиеся в республике техно­логии позволяют производить из короткого льноволокна пока только традиционные виды продукции: технические и тарные ткани, ковровые и трикотажные пряжи, нетканые материалы.

Очевидно, что Беларусь может и должна претендовать на су­щественно более высокую долю мирового рынка не только тра­диционной, но и альтернативной льняной продукции.

Немало полезных свойств выявлено также у шерсти и шелка.

Шерсть. Имеется не так много материалов, которые могут сравниться по целебным свойствам с овечьей шкурой. В дерев­нях про это знали давно: недоношенных, слабых детей выхажи­вали, завернув в овечьи шкуры. Старики носили «душегреечки» — жилетки из овчины, спасаясь от простуды и болезней легких. А много лет спустя, опытом деревенских знахарей за­интересовались ученые.

В 1983 г. специалисты Кембриджского университета (Анг­лия) провели исследования по специальному уходу за «проблем­ными» детьми и их развитию. Для детских инкубаторов подоб­рали специальные овечьи подстилки с более короткой шерстью. В ходе эксперимента выяснилось: дети, родившиеся с дефици­том массы, заметно прибавляли в весе, кроме того, у них пол­ностью отсутствовала аллергия.

Все дело в уникальных свойствах овечьей шерсти. Во-пер­вых, она содержит ланолин в большем количестве, чем шерст­ный покров других животных. Ланолин входит во все антиал­лергенные, противовоспалительные и прочие препараты, спо­собствует заживлению ран и переломов. Не случайно детям пос­ле снятия гипса рекомендовали накладывать шкуру овцы на поврежденное место или предлагали использовать шкуру в ка­честве коврика для игр. Кроме того, энергетика, исходящая от шкуры, похожа на энергетику матери, поэтому дети быстро успокаивались на ней. Во-вторых, овечья шкура поглощает до 33 % влаги (для сравнения: хлопок — 8 % , хлорин — 0 %) и прекрасно испаряет ее, оставаясь при этом сухой. Такое прогре­вание сухим теплом прекрасно лечит лимфоденит, простуду, пневмонию, гайморит, успокаивает ревматические боли в сус­тавах. Овечья шкура спасла от пролежней многих лежачих больных I

Фирма Woolmark — мировой лидер по выпуску высококачественных изделий из мериносовой шерсти проводит постоянные исследования по выявлению новых свойств шерсти, в ос­нову которых положены современные технологии. Она объяви­ла о выпуске на потребительский рынок новой категории това­ров с маркировкой Woolscience (рис. 1.26) — «умная шерсть», которые содержат шерстяное волокно, обладающее принципи­ально новыми свойствами.

®

WOOLMARK

BLEND

Рис. 1.26. Знак марки научной шерсти

Программа Woolscience разработана специально для марки­ровки тканей с особыми техническими преимуществами, осно­ванными на сочетании природных свойств шерсти с новыми принципами обработки волокна и производства полотен. Чисто­шерстяные или полушерстяные изделия с данной маркировкой соответствуют самым жестким эксплуатационным требовани­ям: активный и комфортный влагообмен, безусадочные свой­ства и огнестойкость, удобство и защита, прочность и износо­устойчивость.

Известно, что одним из недостатков шерстяных волокон яв­ляется их усадка. Традиционные технологии отделки не обеспе­чивают «нулевую» усадку. Требования покупателей, которые хотят быть совершенно уверенными в том, что в условиях до­машней стирки изделия фирмы Woolmark не дадут никакой усадки, смогла удовлетворить разработанная нанотехнология безусадочной отделки шерстяного топса Total Easy Саге. Мар­кировка знаком универсального ухода Woolmark Total Easy Care гарантирует потребителям 100 %-ное сохранение линей­ных размеров и повышенную носкость изделий. В настоящее время шерстяные ткани и одежду из них с «нулевой» усадкой изготавливают 4 фирмы, находящиеся в Австралии, Китае и Тайване. Промышленно производится также шерстяной топе для выпуска трикотажных пряж и изделий из них.

Исследователи занялись и колючестью овечьей шерсти. Ее жесткие волокла и чешуйчатый слой раздражают нервные окончания кожи, вызывают зуд. Обработка биоактивными ферментами или введение небольшого количества силикона позволяют устранить этот недостаток. Кроме того, изделия приобретают внешний вид изделия из ценного кашемира.

В этом направлении работают исследователи из Новой Зе­ландии. Они широко экспериментируют с генами — пытают­ся вырастить овцу с особо мягкой шерстыо, чтобы изделия из нее могли составить конкуренцию изделиям из кашмирской шерсти.

Шелк. Развитие технологий переработки натурального шел­ка направлено на сохранение его природной экологической чис­тоты, т.е. на создание шелкового экотекстиля.

Примечательно, что для реализации этого перспективного технологического направления специалисты часто прибегают к старым и даже старинным (XVIII в.) методам производства материалов. Например, отделка, получившая название «чай­ный шелк», известна в Китае с XII в. Ткань закапывали в зем­лю с большим содержанием железа, которое, окисляясь, прида­вало ей темный красно-коричневый цвет. Затем ткань выклады­вали одной стороной на солнце. Весь процесс занимал 4-6 меся­цев. В результате получалась нарядная двухлицевая шелковая ткань с темным восковым блеском крепко заваренного чая. В наши дни «чайный шелк» дизайнеры всемирно известных домов моды успешно применяют в своих коллекциях.

К новым технологиям можно, безусловно, отнести биострук­турирование натурального шелка. Новое волокно под названи­ем «bio-steel», запатентованное компанией Nexia, представляет собой биошелк повышенной прочности, легкий, упругий, гиги­еничный, поперечное сечение которого напоминает крест с две­надцатью углами.

Среди новых материалов из шелка следует отметить также материал, который способен растягиваться от троекратного до шестикратного размера при одновременном сохранении твер­дости, жесткости и упругости, а также может легко разлагаться микроорганизмами и быть биологически совместимым.

Исследователи утверждают, что они достигли значительных успехов в создании полимера на основе шелка тутового шелко­пряда, который обладает свойствами, заметно превышающими естественные.

В 1950-х гг. Нобелевский лауреат Линус Паулинг (США) вывел основную структуру строения шелка тутового шелкопря­да. В кристаллической структуре шелка присутствовал регу­лярный белок, который сворачивался под действием аминокис­лот, где молекулярная цепь периодически трансформируется»

создавая адаптационные свойства для этого материала. Группа исследователей Корнеллского университета обошла действие аминокислот, что позволило создать молекулярный гибрид композиционного материала естественной и искусственной структуры строения. Естественные молекулы шелка были объ­единены с синтетическими молекулами в жесткой и мягкой последовательности. Искусственные молекулы были взяты из большой базы материалов, включая окись полиэтилена, окись полипропилена, полиэтилен и нейлон. Таким образом, химики создали новые материалы, которые имеют чрезвычайную гиб­кость, значительную прочность при растяжении и растворимы в воде. Например, средняя разрывная нагрузка при растяже­нии материалов в условиях лабораторных испытаний оказалась равной 300 %, а отдельные образцы растягивались до 600 %.

Сферы применения новых материалов обширны. Вероятно, они будут использоваться в области текстильной промышлен­ности, где их адаптационная способность и упругость потребу­ются для создания пуленепробиваемых жилетов. Биомедицин­ское использование может заключаться в возможности создания материального аналога человеческой биологической системы (искусственная кожа). Гибридные шелковые пленки могут ис­пользоваться как биокостюмы для быстрого заживления ран от ожогов и травм. Перспективно создание очень прочных, лег­ких, не давящих и не вызывающих аллергию бандажей для бе­ременных женщин, которые будут защищать плод от физиче­ских нагрузок и травм.

В прошлом ведущую роль в снабжении шелковой продукци­ей чуть ли не всего мира играла Япония, однако к 1975 г. Стра­на восходящего солнца превратилась из экспортера в импорте­ра шелка. В настоящее время серьезную конкуренцию Японии создают поставки дешевого шелка из таких стран, как Китай и Бразилия. Это побудило японских ученых к активизации науч­ных разработок. Так, исследователям экспериментальной шел­ководческой станции в префектуре Гумма удалось «уговорить» гусениц шелкопряда давать нити различной окраски, что от­крывает новые перспективы для производителей товаров из шелка.

Секрет создания цветных коконов заключен в питании шел­ковичных червей. Известно, что шелкопряд очень чувствите­лен к токсическим веществам, содержащимся в большинстве красителей. До настоящего времени можно было получать ко­коны лишь желтого или желто-зеленого цветов. В новое искус­ственное питание удалось включить нетоксичные красители.

Также можно выделить два новых способа модификации шелка:

• радиационная прививка к шелку из паровой фазы фторсодержащего мономера в течение 8-24 ч. Цель изобретения —повышение светостойкости при сохранении эксплуатационных свойств щелка;

• разработан состав для фиксации серицина на натуральном шелке, содержащий диметилолэтиленмочевину, катализатор отверждения и воду. Цель изобретения — повышение прочности шелка.

• Итальянской компанией Manifattura di Valduggia Spa производится волокно нового поколения WSK, в состав которого входят шелк и волокно merino, способные обеспечить идеальный микроклимат, т.е. поддерживать комфортную температуру тела и влажность.

Принцип действия WSK следующий: в состав волокна входит кератин (разновидность протеина), который присутствует в коже человека. Благодаря кератину WSK способно реагировать на изменения окружающей среды как «вторая кожа»,«выпуская» избыточную влагу в атмосферу. WSK производится под маркой Ragno. Вне зависимости от колебаний температуры окружающей среды WSK поддерживает постоянную температуру воздушной прослойки, образующейся между кожей человека и тканью, как у меха животных.

Кроме того, волокно способно адсорбировать влагу до тех пор, пока ее содержание не достигнет 30 % массы самого изделия из WSK. Адсорбируя влагу, выделяемую человеческим те­лом, WSK в сбалансированных пропорциях выводит ее в атмосферу до того, как выделения успевают превратиться в пот. Таким образом, ткань всегда остается сухой и приятной на ощупь.

В условиях жаркого климата потребность в испарении влаги возрастает. WSK способно приспособиться и к таким ситуациям: часть влаги остается для терморегуляции (в данном слу­чае — охлаждение тела), при этом она не оставляет неэстетичных пятен пота на одежде, а все излишки его выводятся в ат­мосферу.

Несмотря на безусловное лидерство волокон и нитей на ос­нове синтетических полимеров, стремление поставить их про­изводство на поток, ученые ведут постоянный поиск в сфере природных. Так, нить из паучьей слюны — «паучий шелк» — оказалась в несколько раз прочнее стали, она выдерживает на­грузку в 60 т на 1 сантиметр, ею можно было бы легко заменить кевлар в бронежилетах и нейлон в хирургических нитях. Паукон на форме не соберешь, поэтому ученые выделили ген, отве­чающий за производство слюны, и передали его козам.

Для новых процессов получения волокон и нитей перспек­тивным путем является синтез полипептидов типа фиброина, их выделение и получение водного концентрированного раство­ра с последующим прямым формованием волокон, аналогично образованию природных фиброиновых волокон. Логическим следствием является применение методов генной инженерии, т.е. введение заданных генов в клетки живых организмов, спо­собных вследствие этого синтезировать фиброин. В настоящее время разработаны методы биохимического получения белка типа фиброиноподобного блок-сополипеитида, основанные на принципах генной инженерии. Используемые микроорганиз­мы способны накапливать до 40 % фиброина, однако из-за обра­зования инородного для них белка они погибают. Кроме того, выделение полученного полипептида в чистом виде оказалось затруднительным. В разработанном альтернативном методе гены, соответствующие генам паука, способным производить фиброин, имплантируются в клетки молочной железы козы, поскольку между ними есть анатомическая близость. В образу­ющемся молоке содержится водорастворимый фиброиноподобный протеин, который выделяется в виде фиброиновой массы (своеобразного «творога») и используется для формования во­локон. По своим физико-механическим свойствам они близки к прочным нитям паутины, а также другим синтетическим волокнам.

В Европе (Англия, Франция), США, Израиле и Японии па­раллельно идут интенсивные работы по созданию синтетиче­ских белковых волокон, имитирующих структуру паутины, имеющей непревзойденные физико-механические свойства.

С использованием для выработки подобного белка других исходных компонентов (микроорганизмы, растения) удалось получить полимерные белковые нановолокна толщиной около 100 им. Области применения «паучьего шелка» разнообразны: это и хирургические нити, и невесомые и в то же время чрезвы­чайно прочные бронежилеты, и легкие удочки, и рыболовные снасти. Пока речь идет о малых партиях, но нанотехнологии развиваются столь стремительно, что промышленного выпуска изделий, изготовленных из «паучьего шелка», ждать недолго.

Один из перспективных путей был уже отмечен выше — это синтез фиброиноподобных полипептидов с получением на их основе волокон типа натурального шелка и паутины. На основе микробиологического синтеза уже получены некоторые виды волокнообразующих полипептидов. В некоторых случаях со­держание этих продуктов может достигать 40 % веса биомассы и они могут быть использованы как перспективное сырье для получения химических волокон. Исследования в этом направ­лении активно ведутся во многих странах мира.

Одежда из натуральных материалов традиционно пользует­ся большой популярностью. В Китае широкое распространение получила одежда на основе волокна рами (китайской крапи­вы). Единственным ее недостатком оставалось возникновение неприятных тактильных ощущений (зуда) при ношении трико­тажных изделий. Для решения данной проблемы исследовате­ли открыли метод, основанный на использовании промывочно­го фермента Yuzhong для отварки текстильных материалов из рами, а также на выборе оптимальных технологических пара­метров и условий обработки. Этот целлюлозный фермент мо­жет быть использован для улучшения тактильных свойств тка­ней, трикотажных полотен, повышения их мягкости, сниже­ния воздействий вызывающих зуд факторов, повышения изно­состойкости.

В рамках отмеченного направления следует указать и на разработку материалов из ферментированного кукурузного сахара. В г. Торонто (Канада) в рамках международной кон­ференции по биотехнологиям состоялся показ дизайнерской одежды из ферментированного кукурузного сахара. Необыч­ные наряды были сделаны известными модельерами, среди ко­торых Oskar de la Renta, Stephen Burrows, Elisa Jimenez.

«За три этапа из кукурузного сахара можно получить поли­мер, который используется для изготовления одежды», — утверждают руководители фирмы Natureworks LLC, произво­дителя «био»-ткани. Сначала сахар ферментируется до молоч­ной кислоты, которая затем превращается в лактид. В свою очередь из лактида получают PLA, повсеместно используемый как пластик для экологически безопасной упаковки, но его также можно использовать и для получения волокна, которое внешне может походить на шелк, полиэстер, кожу или резину. Natureworks LLC зарегистрировала волокно PLA иод маркой Ingeo.

Мировым лидером создания «умных» тканей является Япо­ния. Одно из основных направлений — создание материалов для одежды, улучшающей физическое состояние и самочув­ствие человека. Японские специалисты создали уникальную ткань, которая производится из волокон 3-летнего бамбука. Разработчики утверждают, что новая ткань обладает воздушной легкостью, не мнется, приятно льнет к телу и создает эф­фект прохлады в жаркую погоду.

Среди альтернативных и относительно новых искусственных волокон следует особо выделить лиоцелл. Важно напомнить, что основным недостатком искусственных волокон, в частности вискозных, является экологически грязная технология, осно­ванная на применении сероуглерода (CS₂). При разложении ксантогената помимо сероуглерода в значительном количестве выделяется ядовитый газ сероводород (H₂S). Для создания нор­мальных санитарно-гигиенических условий машины для полу­чения волокон герметизируют, производственные помещения оснащают мощными системами вентиляции и улавливания вредных газов, остатки которых выбрасываются в атмосферу через трубы высотой до 120 м. Производство вискозного волок­на, кроме отмеченного, требует большого расхода электроэнер­гии и химических материалов (более 1,5 кг на 1 кг волокна).

Найти решение проблемы растворения и переработки цел­люлозы удалось в 1990-х гг. Альтернативой вискозному про­изводству стал технологический процесс прямого растворения древесной целлюлозы (без химической модификации) в сильно полярном органическом растворителе N-метилморфолин-N-оксиде (NMMO). Экологическая чистота процесса обусловлена тем, что этот растворитель практически полностью регенериру­ется и не образует вредных продуктов распада. На рынке тек­стильных материалов такие волокна получили название «лио­целл». Процесс их производства экономичен, так как включает гораздо меньше стадий и позволяет сократить расход химиче­ских материалов в сотни раз в сравнении с производством вис­козы. Общими для выработки волокон лиоцелла и вискозы ос­тались только исходное сырье и химический состав получае­мых волокон.

Относительно простой способ получения формовочных рас­творов, высокоскоростной процесс формования нитей обеспечи­вают высокую производительность. Ткани и изделия из лиоцел­ла хорошо окрашиваются, приятные и мягкие на ощупь, внеш­не напоминают хлопок.

Прочность и упругость волокон лиоцелла как в сухом, так и в мокром состоянии выше, чем вискозных, а усадка ири стирке меньше. Такие разительные отличия в свойствах во многом обусловлены тем, что технология производства лиоцелла не приводит к значительному уменьшению длины макромолекул целлюлозы. При растворении целлюлозы в NMMO степень по­лимеризации (число элементарных звеньев в макромолекуле) снижается всего на 10-15 % , тогда как вискозу подвергают спе­циальной обработке, чтобы снизить степень полимеризации с 1000-1200 единиц в исходном сырье до 350-550 в готовом продукте. Волокно лиоцелл отличается более высоким содер­жанием кристаллических зон — 50-60 % против 40 % у виско­зы; кристаллиты имеют вытянутую форму и четкую ориента­цию вдоль оси волокна, а сами волокна однородны в попереч­ном срезе.

Недостаток многих химических, в том числе и искусствен­ных волокон, включая лиоцелл, — повышенная склонность к фибриллизации, т.е. к появлению на поверхности волокна

многочисленных ворсинок, подобных заусеницам. Из-за этого на поверхности изделий из химических волокон в процессе носки образуются многочисленные закатанные шарики (пиллинг-эффект), что существенно ухудшает внешний вид изделий. Однако и недостаток можно превратить в достоинство. Технологи и дизайнеры использовали фибриллизацию для получения на

тканях эффекта «персиковой кожицы» — бархатистой тексту- внешне напоминающей замшу, которая образуется после мягкой и равномерной механической обработки поверхности окрашенных текстильных полотен специальными абразивами.

Промышленное производство лиоцелла началось в 1992 г.с 18 тыс. т, а в 2003 г. объем выпуска волокна в мире достиг уже 135 тыс. т, увеличившись в 7,5 раза. В настоящее время из-за коммерческой тайны отсутствуют данные о объемах его выра­ботки, однако известно, что тенденция бурного роста производ­ства лиоцелла сохраняется.

Разработка и промышленное освоение технологий получе­ния новых волокнообразующих полимеров — приоритет инду­стриально развитых государств: США, стран ЕС, Китая, Япо­нии, Израиля, имеющих большой промышленный и научный капитал. Беларусь, несмотря на огромные запасы сырья для та­кого производства, пока отстает в этой области.

Технический прогресс на исходе XX в. предъявил к тек­стильным материалам новые, казалось бы, фантастические тре­бования: они должны обладать специфическими свойствами, которые необходимы в конкретной сфере деятельности челове­ка, а также уметь изменять их в нужном человеку направлении под воздействием внешней среды, т.е. вырабатывать конкрет­ную реакцию.

К особым свойствам текстильных материалов, которые дол­жны быть обеспечены с учетом постоянно растущих требова­ний, в последнее время относят:

• «дышащие»;

• «память»;

• термохроматические;

• ароматические;

• активно косметические; тепло- и электропроводные; защитные;

антибактериальные и др.

Ответом на эти требования стали многочисленные исследо­вания и новые технологии получения волокон (нитей) и мате­риалов на их основе. Они выявили значительные и технически интересные изменения физико-механических и физико-хими­ческих свойств наноматериалов при размере структурных со­ставляющих от нескольких единиц до нескольких сотен нано­метров. Эти трансформации могут быть целенаправленно ис­пользованы в различных областях науки и техники, включая получение текстильных волокон и нитей с принципиально но­выми свойствами.

Достижения в сфере молекулярных композитных составов позволили создать новое поколение текстильных материалов — нанотекстиль. Важно отметить, что если обработка текстиля по традиционной технологии предусматривает внедрение хи­мических соединений (препаратов) в его структуру, образован­ную волокнами (нитями), то нанотехнологическое воздействие не затрагивает этой макроструктуры.

Принципиально новые свойства наноматериалов обеспечи­ваются на микро- (но не макро-) уровне. Когда появились пер­вые положительные результаты, стали говорить о начале эры «умного текстиля» (Smart textile, Intelligent textile), а техноло­гии их получения назвали высокими, наукоемкими (Hi-tech). Изделия из «умного текстиля» находят широкое применение для экипировки военнослужащих, космонавтов и участников экспедиций, альпинистов, спортсменов, а также в экстремаль­ных условиях природных катаклизмов.

Эволюция «умных волокон» идет в двух направлениях: ко­лористическом и интеллектуальном.

1. Колористическое направление изначально было связано с разработкой принципиально новых видов армейского каму­фляжа и появлением моды на одежду с необычными цветовыми эффектами. Суть состоит в использовании фото-, термо- и гидрохромных красителей. Окрашенные ими ткани изменяют цвет под действием воды, тепла и света подобно хамелеонам. Изменения могут иметь локальный характер в виде неопределенной формы или четко выраженного рисунка на тех или иных дета­лях или участках одежды.

Термо- и фотохромные красители и материалы для военных целей и космоса стали разрабатываться еще в 1970-е гг. По уровню достижений в этой области впереди идут США и Япо­ния. Исследования проводятся также в Китае, Южной Корее, Тайване. Ткани-«хамелеоны», способные изменять свой цвет в зависимости от внешних факторов, — идеальный материал для армейского камуфляжа, поскольку защитная одежда воен­ного сможет мимикрировать, адаптируясь к изменениям окру­жающей среды.

Реализация этих идей весьма перспективна для армии, но в то же время достаточно сложна, ведь в отличие от бытовой одежды к армейскому камуфляжу предъявляются очень жест­кие требования по устойчивости окрасок к действию светопогоды, трению, стиркам и химчистке.

2. Интеллектуальное направление в развитии «умного тек­стиля» — это создание и промышленное освоение технологий, обеспечивающих получение текстильных материалов с широ­ким набором новых свойств, расширяющих области их приме­нения.

Изначально работы в этом направлении были связаны с ар­мейскими заказами. «Умные» ткани должны уметь «следить» за сердечным ритмом солдата, вводить, если необходимо, соот­ветствующие лекарства или купировать раны, сигнализировать о самочувствии больного. Одежда из «умных» тканей должна самоочищаться, поддерживать нужную температуру в пододежном пространстве, нейтрализовать химические отравля­ющие вещества, обладать свойствами бронежилета. Экипиров­ка военного должна при этом оставаться легкой, не стесняющей движений, а система связи, включая дисплей компьютера и клавиатуру, быть не только легкой, но и мягкой, способной из­менять свою конфигурацию. Так, в настоящее время в компа­нии Sololer System Centre американских вооруженных сил, уче­ные совместно с дизайнерами ведут работы по созданию ткани для пошива солдатской формы, способной защитить человека от ядовитых биохимических веществ. «Умная» ткань, кроме того, сможет мгновенно отвердевать для защиты от пуль, а за­тем смягчаться, чтобы человек мог продолжать движение.

Сделать подобное «чудо» явью стало возможным в связи с интеграцией наукоемких технологий (hi-tech) в текстильное производство. Ведущую роль в этом сыграли нанотехнологии. Нановолокна можно производить двумя способами:

• наполняя традиционные волокнообразующие полимеры отличающимися по конфигурации наночастицами различных веществ;

• путем выработки ультратонких (диаметром в пределах наноразмеров) волокон.

Наполнять волокна наночастицами начали с 1990 г. Такие волокна малоусадочные, имеют пониженную горючесть, повы­шенную прочность на разрыв и истирание и в зависимости от природы вводимых наночастиц могут приобретать другие за­щитные свойства, необходимые человеку.

В качестве наполнителей волокон широко используют угле­родные нанотрубки с одной или несколькими стенками. В ре­зультате они приобретают уникальные свойства, становясь в 6 раз прочнее и в 100 раз легче стали. Кроме того, наполнение воло­кон углеродными наночастицами на 5-20 % придает им сопо­ставимую с медью электропроводность и химическую устойчи­вость к действию многих реагентов.

Например, при наполнении углеродными нанотрубками поливинилспиртового волокна, получаемого по коагуляционной технологии прядения, оно становится в 120 раз выносливее, чем стальная проволока, и в 170 раз легче, чем волокно кевлар (самое известное и прочное арамидное химволокно, получаемое по традиционной технологии и используемое в бронежилетах). Подобные нановолокна в настоящее время применяются для производства одежды и одеял, защищающих от взрывов и элек­тромагнитных излучений.

Очень ценные и полезные свойства приобретают химические волокна при наполнении их наночастицами глинозема в виде мельчайших хлопьев, обеспечивающими высокую электро- и теплопроводность, химическую активность, защиту от УФ-излучения, огнезащиту и высокую механическую прочность.

У полиамидных волокон, содержащих 5 % наночастиц гли­нозема, на 40 % повышается разрывная нагрузка и на 60 % прочность на изгиб. Такие волокна используют в производстве средств защиты от ударов, например защитных касок.

Известно, что полипропиленовые волокна очень трудно ок­рашиваются, что существенно ограничивает область их приме­нения в производстве материалов бытового назначения. Вместе с тем введение 15 % наночастиц глинозема в структуру поли­пропиленовых волокон обеспечивает возможность их краше­ния различными классами красителей с получением окрасок глубоких тонов.

Интенсивно развиваются исследования и производство син­тетических волокон, наполненных наночастицами оксидов ме­таллов: ТЮ, А1₂0₃, ZnO, MgO. При этом волокна приобретают фотокаталитическую активность, УФ-защиту, антимикробные свойства, электропроводность, грязеотталкивающие свойства, фотоокислительную способность в различных химических и биологических условиях.

Еще одним направлением в производстве нановолокон явля­ется придание им ячеистой, пористой структуры с наноразмерами пор. При этом достигаются резкое снижение удельной массы (получение легких материалов), хорошая теплоизоля­ция, устойчивость к растрескиванию. Образующиеся нанопоры волокон могут быть заполнены различными жидкими, тверды­ми и даже газообразными веществами с различным функцио­нальным назначением (медицина, ароматизация текстильных полотен, биологическая защита).

Другой тип нановолокон — ультратонкие волокна, диаметр которых не превышает 100 нм. Эта тонина обеспечивает высо­кое значение удельной поверхности и, как следствие, высокое удельное содержание функциональных групп. Последнее обу­словливает хорошую сорбционную способность и каталитиче­скую активность материалов из подобных волокон.

В мире начинается бум «умного» текстиля. Конечно, такой текстиль не способен размышлять на тему, что первично: дух или материя, зато он может обратимо изменять цвет под дей­ствием тепла или света, длительное время светиться в темноте, после многократных стирок продолжать выделять приятные ароматы, витамины, лекарства, защищать от микробов.

К настоящему моменту созданы и используются на практи­ке различные виды «умных» текстильных материалов.

Например, электронный текстиль (e-textile). Нанотехнологии позволили создать токопроводящие текстильные материа­лы, которые оказались востребованными не только в военном деле, но и во многих отраслях мирной жизни. Электропроводя­щие текстильные материалы дают широкий простор для инно­ваций в производстве антистатической одежды и электромаг­нитного экранирования, снятия заряда или подавления радио- полей, а также для производства тканей с подогревом.

Сегодня токопроводящие ткани благодаря нанотехнологиям нанесения металлов — это мягкие и легкие материалы, их мож­но стирать, подвергать химчистке.

Обычно напылению подвергают волокна, а не ткани. Пер­вые наноматериалы для напыления были выпущены на рынок фирмой DuPont (США), которая применяла наночастицы сереб­ра. В настоящее время помимо серебра используются более де­шевые и доступные металлы. В полимерную наноэмульсию можно также вводить наночастицы оксидов металлов ТЮ₂, MgO, обладающих каталитической активностью, а также пьезокерамические частицы для производства волоконных сенсоров, ре­гистрирующих сердечный ритм и пульс при контакте такого материала с кожей человека.

Электропроводящие свойства придаются не только за счет металлизации волокон, но и другими способами. Для гидрат- целлюлозных волокон типа лиоцелл в структуру волокна вво­дятся наночастицы электропроводящей сажи. В зависимости от ее концентрации можно изменять степень электропроводи­мости. Такие материалы находят широкое применение в облас­ти электрорезисторных изделий.

Немецкая компания Infineon Technologies разработала об­разцы тканей и напольных покрытий, содержащих в своей структуре кремниевые чипы и соединительные волокна. Сеть чипов, вплетенная в ткань, самоорганизующаяся: один чип связывается со своими ближайшими соседями, обменивается данными с ними и через них с другими узлами сети. Если из строя выходит один чип, то данные переправляются по другим маршрутам. В текстильный материал могут вживляться самые разные чипы — светодиоды и сенсоры, реагирующие на свет, температуру, влажность, давление и т.п. Напольные покрытия, выполненные подобным образом, в помещениях с большим ко­личеством людей могут в случае опасности, образуя светящиеся дорожки и знаки, указывать маршруты движения людей к ава­рийным выходам. С помощью таких покрытий можно также обнаружить присутствие в помещениях посторонних людей.

Чипы, включенные в хлопковую пряжу, способны опреде­лять температуру, давление, движение и вибрацию, в случае пожара передавать спасательным службам информацию о рас­пространении огня. Первая продукция этой фирмы уже освоена в производстве.

«Умные ткани» широко используют лидеры спортивной ин­дустрии — фирмы Adidas, Nike, Reebok, создавая экипировку для спортсменов высшего уровня, участников олимпиад, миро­вых и европейских первенств. Спортивная одежда участников подобных соревнований становится все более специализирован­ной, способной влиять на результаты спортсменов.

Британская компания Eleksen разработала ткань, получив­шую название ElekTex. Как и другие ткани, ее можно растягивать, складывать, стирать и пришивать к другим материалам, вместе с тем она обладает уникальным свойством — сенсорностью, что позволяет встраивать в нее различные электронные устройства — мобильные телефоны, цифровые плееры и даже электровыключатели. Ткань изготовлена из пяти специальных слоев, два внешних слоя похожи на нейлон, что придает ей про­зрачность, два внутренних изготовлены из обогащенного угле­родом материала, а между ними расположен пятый слой, спе­циальный текстильный материал, проводящий электричество. Эта ткань есть не что иное, как сенсорный экран. При надавли­вании на нее она начинает проводить электричество между сло­ями, и чем сильнее нажатие, тем больше электропроводность. Иными словами, ткань может различить силу прилагаемого к ней воздействия.

Космето-текстиль — это текстиль, который содержит микро­капсулы с косметическими веществами (например, для увлаж­нения кожи или поглощения неприятных запахов), витамина­ми или активными веществами для похудения; он также может проводить незаметную депиляцию волос или стимулировать микроциркуляцию крови. Содержимое этой капсулы начинает действовать при трении ткани о кожу. Такой материал впервые был создан во Франции в начале 1990-х гг., но о нем забыли на некоторое время, а с появлением новых технологий его вновь начали разрабатывать компании, которые поверили в его эф­фективность.

Комфортный текстиль — это материалы, которые делают нашу жизнь более удобной, защищая от холода и осадков, обес­печивая комфорт в любых климатических условиях. Одним из наиболее известных среди материалов такого рода является Gore-Tex, который отличается противоположными свойствами одновременно: водонепроницаемостью и паропроницаемостью.

Принцип работы Gore-Tex таков: на 1 квадратном дюйме ма­териала находится 9 млрд пор, каждая из которых в 20 ООО раз меньше капли воды и в 700 раз больше молекулы водяного па­ра. Капля воды сквозь пору не проникает, а испаряемый кон­денсат (пот из пододежного пространства) беспрепятственно выходит наружу. Gore-Tex — очень тонкая, легкая, тепло- и хо­лодостойкая, чрезвычайно прочная и устойчивая к изломам при сильных механических нагрузках мембрана, изготовлен­ная на основе политетрафторэтилена (тефлона), препятству­ющего накоплению грязи между волокнами. Все швы изделий с мембраной Gore-Tex проходят изотермическую обработку для обеспечения водоотталкивающих свойств.

Следует указать на ряд характеристик этого материала: ис­парение влаги — 2 л/м²/24 ч, износостойкость — 200 ч непре­рывной машинной стирки, а поверхностная плотность находит­ся в дипазоне 150-300 г/м².

К комфортному текстилю следует отнести и Outlast — микро­термальный материал, внедренный в ткань, который состоит из миллионов микрокапсул, способных поглощать тепло, исхо­дящее от тела при нагревании, распределять его равномерно и возвращать при охлаждении. Если температура тела повышает­ся, то Outlast принимает на себя определенное количество тепла, восстанавливая термальное равновесие и в то же время меняя твердую фазу на жидкую (растаивание). Когда при отсутствии движения температура тела понижается и тело становится хо­лоднее, чем ткань, тепло передается обратно к телу, восстанав­ливая тепловой баланс, a Outlast меняет фазу на твердую. Та­ким образом, Outlast не только сохраняет тепло, но и удаляет его избыток, поддерживая при этом температурный комфорт тела.

Название «текстикаменты» происходит от слов «текстиль» и «медикаменты». Эти материалы оказывают антивоспалителыюе, антиинфекционное или анальгетическое воздействие. Японцы, например, считают, что одежда вполне может снаб­жать организм необходимыми витаминами, и разработали во­локно, которое при контакте с кожей человека транспортирует в организм витамин С. Футболка из ткани на основе такого во­локна будет содержать витамин в количестве, эквивалентном двум лимонам, и сохранить это свойство даже после тридцати стирок. Футболки, шорты, повязки для суставов и поясницы японской компании Phiten помогают снимать боль в мышцах и стимулируют кровообращение. Магазины с продуктами Phiten открыты не только в Японии, но и в США и Англии.

Антибактериальный текстиль — это ткани, содержащие специфичные молекулы, например триклозана, который оста­навливает размножение бактерий или грибков.

Постоянно возрастает производство антимикробных мате­риалов и изделий, разрабатываются новые способы их получе­ния, в том числе с применением методов нанотехнологии. Из­вестно, что содержание антимикробного препарата на тек­стильном носителе должно быть строго дозировано с тем, чтобы не нанести вреда человеку и окружающей среде, и в то же время обеспечивать максимальную безопасность его использования с устойчивым антимикробным синергическим эффектом.

Введение биологически активного препарата в волокно или нить может осуществляться различными способами.' Введением специальных добавок в полимер, поверхностной обработкой во­локон, созданием бикомпонентных волокон «ядро-оболочка», в процессе вытягивания полимера. Использование в производ­стве изделий индивидуального потребления бактерицидных химических волокон позволяет улучшить жизнедеятельность человека, создать дополнительный комфорт. Благодаря сниже­нию микробной обсемененности кожи предупреждается разви­тие стафилококковых и грибковых заболеваний кожи, устраня­ется неприятный запах пота. Основными требованиями к изде­лиям личного потребления с бактерицидным эффектом явля­ются отсутствие токсичного и раздражающего действия на кожу человека, а также сохранение этих специальных свойств на протяжении длительного периода эксплуатации изделий при многократной стирке (чистке).

Очевидно, что современные успехи в области нанотехнологии открывают новые возможности для разработки принципи­ально новых технологических процессов получения наноразмерных антимикробных препаратов и материалов.

Ароматный текстиль. Идея выпуска ароматизированных тканей витала в мире моды давно. Было предпринято много по­пыток в этом направлении, однако запахи были слишком рез­кие и сильные или быстро улетучивались. Успех пришел толь­ко в конце XX в.

Химикам известны соединения, которые благодаря своему строению обладают удивительным и важным свойством — спо­собностью к образованию с различными веществами комплексов типа «хозяин-гость», называемых инклюзионными комплексами, соединениями-включениями, клатратами. Такой комплекс представляет собой соединение, в котором в полость молекулы «хозяина» включена молекула «гостя» без образования прочных химических связей. Подобный комплекс не влияет на физические и химические свойства «гостя», но «хозяин» способен его удержать около себя определенное время. Подби­рая соответствующие габариты «гостя» и «хозяина» и удержи­вающую силу последнего, можно запрограммировать и рассчи­тать длительность пребывания «в гостях». При создании ду­шистых текстильных материалов «гостями» стали химические соединения, обладающие запахами. Комплексы-включения об­ладают эффектом пролонгированного действия, и запах спосо­бен сохраняться в течение длительного времени. Наиболее ши­рокое распространение и популярность такие ткани и изделия из них получили в Азии.

Большое внимание созданию ароматизированных тканей уделяет и компания Woolmark, которая в содружестве с одним из подразделений английской фирмы ICI разработала техноло­гию Sensory Percention Technology TN, открывающую широкие возможности для производства разнообразных ароматных тка­ней и экологичных видов текстильной продукции. Ароматиче­ские вещества подвергаются нанокапсулированию и вводятся в волокнистый материал.

Примеры таких систем:

• ароматические вещества для постельного белья и ночной одежды, вызывающие расслабление и восстанавливающие си­лы во время сна;

• ароматические вещества для расслабления мускулатуры, применяемые для одежды, используемой после спортивных за­нятий;

• бодрящие и активизирующие отделки для «активной» спортивной одежды;

• «проясняющие голову» ароматы для официальной дело­вой одежды.

Микрокапсулы устойчивы к воздействию влаги, стирке и химчистке, заключенные в них ароматные вещества не испаря­ются и не разлагаются при действии окислителей. Капсулы активизируются в момент движения или соприкосновения, вы­деляя скрытые в них ароматы в окружающую среду. Это про­исходит при одевании или снятии одежды, чистке ковровых покрытий или мебельных тканей.

Защитный текстиль — это материалы, защищающие от чего-либо, например, от ультрафиолетовых лучей. Такие тек­стильные материалы были использованы во время Олимпий­ских игр в Сиднее (Австралия) в 2000 г., так как в этом регионе солнечная радиация особенно интенсивна. Сегодня вещи для массового покупателя с защитными фильтрами от УФ-лучей есть у Nike и Trois Suisses. Также это огнезащитные материалы и ткани, позволяющие блокировать радиоволны. В будущем возможно появление такой одежды, которая будет, наоборот, пропускать некоторое количество солнечных лучей для получе­ния загара, не раздеваясь.

Существующая уже долгое время технология Kevlar корпо­рации DuPont (США) применяется для создания легкой и одно­временно прочной ткани, из которой шьются бронежилеты, перчатки для пожарных и авианилотов. Материал Kevlar® в б раз прочнее стали и в то же время он легкий, гибкий и удоб­ный. Специалисты из Кембриджского университета (Англия) создали новый тин углеродного волокна, из которого можно соткать сверх прочный бронежилет для сотрудников охраны

правопорядка. По словам создателей, их материал уже сейчас в несколько раз прочнее, чем волокна, использующиеся для из­готовления бронеодежды. По своим характеристикам материал намного превосходит кевлар. Созданное волокно, состоящее из миллионов крошечных нанотрубок, оказалось очень легким. Углеродные нанотрубки представляют собой полые углеродные цилиндры толщиной всего в атом. Новую ткань, сотканную из углеродных нитей, можно использовать не только для изготов­ления бронежилетов, но и для производства гибких солнечных панелей и др. Следует отметить и разработку Парагвайского Дома моды, который создал сорочки из материала с антикома­риным покрытием. Они сшиты из хлопка в традиционном сти­ле и пропитаны маслом цитронеллы — травы, произрастающей в Парагвае в большом количестве. И если человеку ее запах приятен, то на насекомых он действует отталкивающе. Одежда сохраняет свои свойства на протяжении 40 стирок.

«Заметный» текстиль. В настоящее время можно говорить и о новом классе световозвращающих материалов (СВМ). Они выпускаются в виде лент различной ширины (обычно 1—50 мм и более), светоотражающей нити в тесьме, шнуров со световоз- вращающим эффектом, тканей, нашивок, лейблов и другой продукции. Светоотражающие материалы возвращают свето­вой поток к его источнику и делают человека видимым для во­дителей в свете фар автомобиля или другого источника света, повышая его безопасность.

Светоотражающее покрытие, получившее мировое призна­ние под брэндом «Scotchlite», было разработано известной аме­риканской компанией ЗМ (Minnesota Mining and Mamifacruring) еще в 1938 г.

По своей структуре ткань — достаточно тонкий, но прочный материал типа «плащевки» с водоотталкивающей пропиткой, имеющий одну световозвращающую сторону. Ткань в виде со­ответствующих раскрою деталей — полосок, фигур выкройки, линий и т.д., а в ряде случаев и простых коротких надписей (ти­па ДПС — дорожно-патрульная служба) пришивают к поверх­ности изделия.

В Беларуси введен в действие государственный стандарт СТБ 1516 «Световозвращающие элементы детской и подростко­вой одежды. Общие технические требования», который разра­ботан с целью повышения безопасности детей и подростков в ус­ловиях дорожного движения при недостаточном освещении в темное время суток. В стандарте установлены требования к экс­плуатационным характеристикам данных материалов, методы их испытании и содержатся указания по расположению на одежде. Документ гармонизирован с требованиями аналогич­ного российского стандарта.

Благодаря применению световозвращающих элементов на одежде и аксессуарах пешеходы «светятся» в свете автомобиль­ных фар, становясь заметными на дороге. Это позволяет води­телю транспортного средства заблаговременно обнаружить пе­шеходов на проезжей части и предпринять действия по предо­твращению дорожно-транспортного происшествия и его по­следствий.

Следует отметить, что в части применения световозвраща­ющих материалов в нашей республике также действует госу­дарственный стандарт, в котором определены порядок разме­щения таких материалов на боковых и задних наружных по­верхностях транспортных средств (СТБ 1279).

Световозвращающие материалы в зависимости от значения коэффициента световозвращения делятся на первый и второй классы. Второму классу соответствуют материалы с более высо­кими характеристиками. Световозвращающий материал должен быть устойчив к перепадам температур (от +50 °С до -30 °С), сохранять свои свойства после стирки.

В указанных стандартах также устанавливается порядок проведения испытаний по определению коэффициента свето­возвращения, устойчивости к физико-механическим воздей­ствиям (изгиб, стирка, химическая чистка) и др. Следует отме­тить, что в Беларуси имеется возможность проводить все виды испытаний, в том числе и по определению коэффициента свето­возвращения.

Мир стремительно меняется, глобализация коснулась прак­тически всех сфер деятельности человека, размывая техниче­ские и государственные границы. Этот поток не мог не затро­нуть мир производства и потребления текстиля и изделий из не­го. Текстиль как древнейшая и вечно молодая технология трансформируется адекватно изменениям мира, беря на воору­жение самые передовые идеи, достижения науки и техники.

В настоящее время усугубляется проблема сырьевых ресур­сов для производства химических волокон, что обусловлено двумя причинами: постепенным ростом цен на них, а также прогнозируемым дефицитом традиционных видов сырья — неф­ти, каменного угля и газа. К середине XXI в. эти виды сырье­вых материалов будут близки к полному истощению.

Важнейшим возобновляемым видом исходного сырья для искусственных волокон является целлюлоза. Возможности ее получения из древесины далеко не исчерпаны, однако в перспективе из-за сокращения площадей лесных массивов произ­водство древесной целлюлозы также будет постепенно ограни­чиваться. Разрабатываются новые источники для замены дре­весной целлюлозы альтернативными ее видами, в частности высокопродуктивными (по количеству целлюлозы на единицу площади в год) однолетними растениями, которые могут про­израстать в широком диапазоне климатических условий. Неко­торые виды растений могут давать с единицы площади количе­ство целлюлозы, превышающее сегодня используемые древес­ные породы (ель, бук, эвкалипт) в 3-4 раза (в пересчете на год).

В перспективе возможно использование целлюлозы, выде­ляемой из растений, как источника органического вещества для получения мономеров и из них волокнообразующих поли­меров. Примером могут служить разработанные методы синте­за мономеров для алифатических полиэфиров и полиамидов. В качестве источника материала для последующего органиче­ского синтеза мономеров могут использоваться различные рас­тительные материалы, точнее, содержащиеся в них лигнин, пентозаны и другие вещества.

Кроме того, будет расти значение рециклинга и повторного использования отработанных полимерных материалов и изде­лий как сырья для химических волокон. Так, уже в настоящее время для получения полиэфирных волокон широко использу­ется отработанная пищевая тара после ее расплавления и сни­жения молекулярной массы.

Следует ожидать развития альтернативных принципов фор­мования химических волокон, принципиально новых техноло­гий и видов волокон.

Известно, что наиболее простым, производительным (обыч­но 500-1500 м/мин) и экологически безопасным методом полу­чения химических нитей является формование из расплава.

В то же время получаемые нити — это полуфабрикат, они не могут быть применены непосредственно для получения изде­лий. Для обеспечения их состояния, пригодного к текстильной переработке, требуется дополнительное технологическое обору­дование. При формовании на высоких скоростях (4-6 тыс. м/мин) готовые к текстильной переработке нити получают в результате одностадийного процесса непосредственно на машине формова­ния. Поэтому для волокон, формуемых из расплава, переход к высокоскоростному формованию рассматривается как опре­деляющий.

Высокоскоростное формование привело к появлению при­нципиально нового типа «микронитей» или «мпкроволокон» с диаметром элементарных нитей 6-9 мкм, т.е. тоньше, чем у на­турального шелка. Патент на открытие микроволокна в 1989 г. получила фирма DuPont (США). Применение микронитей поз­воляет изготавливать ткани с высочайшей плотностью перепле­тения (20-30 тыс. нитей на 1 см² поверхности ткани), имеющие шелкоподобный вид, красиво драпирующиеся, обладающие ветростойкостью, водоотталкивающими свойствами, легкостью ис­парения влаги из пододежного пространства. Такое сочетание свойств делает эти ткани поистине незаменимым материалом, особенно для спортивной одежды.

Ныне создан ряд видов модифицированных полиэфирных волокон, в частности микроволокна и нити с высокой поверх­ностной гидрофильностыо.

Технологичные материалы находят сегодня свое примене­ние в основном в одежде класса «люкс». Но все большее число покупателей предпочитает одежду из «умного» текстиля. Так, социологические опросы показывают, что современные покупа­тели с удовольствием готовы приобретать одежду из высокотех­нологичных материалов. Например, по данным аналитической компании NPD Group, 58 % американцев и 33 % американок покупают одежду с использованием пылезащищенных матери­алов. Примерно каждый четвертый покупал модели с непромо­каемой тканью, а 37 % — с защитой от грязи.