Текстильные волокна нового поколения

Отрасли текстильной промышленности

И основные направления их развития

Текстильная промышленность является одной из ведущих и важней- ших в легкой индустрии и занимает первое место в производстве материальных благ. Результаты деятельности текстильных предприятий представлены тканями, трикотажными изделиями, коврами, кружевами, то есть предметами быта, интерьера и одежды человека.

В зависимости от вида перерабатываемого сырья текстильную промышленность подразделяют на отрасли:

-хлопчатобумажную; -льняную (лубяную); -шерстяную; -шелковую.

Текстильная промышленность включает следующие виды производств:

1. Производство по первичной обработке текстильных волокон (сырья):

-хлопкоочистительные заводы для очистки хлопка-сырцаи для отделения волокон хлопка от семян и упаковки их в кипы;

-фабрики для мытья шерсти, ее сортировки, удаления примесей, жиропота и упаковки волокна в кипы;

-заводы по первичной обработке лубяных волокон, где производится выде- ление волокон из стеблей и их очистка, упаковка в кипы;

-заводы по первичной обработке коконов, где осуществляют следующие операции: запаривание коконов, высушивание, упаковка в ящики.

2.Прядильное производство – совокупность в основном механических и пневматических технологических процессов, обеспечивающих формиро- вание пряжи из натуральных и химических волокон. В зависимости от ви- да перерабатываемых волокон имеютсяхлопко-, шерсто-, льно-, пенько-, джуто- и шелкопрядильное производства.

3.Кокономотальное производство, где осуществляется разматывание коконов и соединение при этом нескольких коконных нитей в одну комплексную нить.

4.Ткацкое производство – совокупность в основном механических технологических процессов, обеспечивающих формирование ткани из однониточной или крученой пряжи, шелковых и химических нитей. Различают хлопко-, шерсто-, льно- и шелкоткацкие производства.

5.Красильно-отделочное производство – совокупность химических, тепловых и механических технологических процессов, обеспечивающих крашение, печатание и отделку тканей и трикотажа.

Трикотажное производство – совокупность главным образом механических технологических процессов, обеспечивающих формирование трикотажного полотна или трикотажных изделий из пряжи и химических нитей. Это производство по принятой в России организационной системе является самостоятельной отраслью промышленности.

Одним из направлений совершенствования текстильного производства является изменение характера сырьевой базы, а именно повышение доли использования химических волокон. Развитие сырьевой базы предусматривает реализацию селекционных работ по выведению высокоурожайных сортов льна, хлопчатника и высокопродуктивных пород овец, а также производство модифицированных химических волокон и нитей с заданными свойствами. Для того чтобы успешно решать эти задачи, необходимо иметь развитое машиностроение, современные производства по выпуску красителей, ТВВ и ПАВ, а также мощную сырьевую базу для их создания.

 

ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

В мировом балансе текстильных волокон химические занимают первое место. По данным на2003 г. их производство составляет55,2 % от общего количества выпускаемых в мире волокон. В будущем выпуск химических волокон будет повышаться, вследствие ряда причин:

-их выпуск не зависит от климатических условий как, например, урожайность хлопка или льна зависит от погодных условий, всхожести и сортности семян;

-себестоимость химволокон невысока. Например, себестоимость вискозного волокна составляет70 % от себестоимости хлопка, себестоимость капрона– 6 % от себестоимости шелка;

-волокна обладают рядом ценных свойств – высокая эластичность, устойчивость к действию химических реагентов, светопогоде. Изделия и ткани из них не сминаются;

-при переработке химволокон меньше отходов;

-свойства волокон можно изменять в желаемом направлении на стадии синтеза или формования.

Текстильные волокна нового поколения

Бурный технический процесс на исходе ХХ века предъявил к текстильным материалам новые, казалось бы, фантастические требования: они должны обладать специфичными свойствами, которые необходимы в конкретной сфере деятельности человека, а также уметь изменять их в нужном человеку направлении под воздействием внешней среды, т.е. вырабатывать ответную реакцию. Когда появились первые положительные результаты, стали говорить о начале эры «умного текстиля» (Smart textile, Intelligent textile), а положенные в их основу технологии назвали высокими, наукоемкими (Hi-tech).

На пороге XXI в. посредством текстиля инженерная мысль стала решать почти все человеческие и технические проблемы. Среди главных из них:
• функциональная одежда (с эффектом сухого белья, защитная от воздействий критических температур, огня, влаги, ветра, механических воздействий (прокол, износ), от микроорганизмов, от москитов, с компрессионным эффектом и т.п.), защита от техногенных воздействий: физических, электрических, магнитных и биологических (скопления микроорганизмов);
• «геотекстиль» – текстильные полотна для защиты от эрозии почв; дренаж, формирование искусственного ландшафта (набережные, дамбы); дорожное строительство;
• сельскохозяйственные проблемы (защита урожая от птиц, града, затаривания продукции);
• обивочные материалы (салоны автомобилей, космическая техника), дублированные, подкладки для искусственной кожи; звуко и теплоизоляция, герметизация салона;
• композиты (наполнители пластмасс);
• защитные материалы при строительстве объектов от солнечной радиации, снежных заносов, камнепада;
• маскирующие и защитные (военный камуфляж, техника, чехлы);
• антенны (в средствах коммуникационной и спутниковой связи);
• радиоотражающие, радиопрозрачные и эрозионностойкие объекты летательных аппаратов;
• фильтры (воздушные, масляные, для очистки воды, отходов производства, нефти, функциональные избирательные, биологические, для защиты человека и помещений от химического, биологи-
ческого и радиологического воздействий);
• высокопрочные композиты (на основе биаксиальных и других структур);
• технические ткани (брезенты, парусные, парашютные, транспортерные);
• маскировочные (одежда, покрытия, военные объекты, в том числе ложные цели);
• область профилактической и функциональной медицины, посттравматические изделия;
• рыболовство и фермерское разведение рыбы, устриц (различного вида сети) и другие направления в области морского хозяйства

 

В последнее время появились необычные по структуре материалы. Жидкий материал, получивший название «Фабрикан» (Fabrican), состоит из хлопковых волокон и полимеров. В виде аэрозоли он наносится на тело и практически моментально застывает. Подобную одежду можно носить и под дождем – вода ей не страшна. Смывается она лишь специальным составом. Технология революционного по своей концепции вида одежды разработана лондонским Империал Колледж с сотрудничестве с известным испанским дизайнером Манэлом Торресом. Разработан как вуальный, почти прозрачный вариант «жидкой одежды», так и плотный, который создает на наносимых участках кожи густой непрозрачный слой. Как считают независимые дизайнеры, у «жидкой одежды» большое будущее. Из нее можно создавать как элементы костюма, так и целые композиции. При этом новый вид материала позволяет раздвинуть горизонты современной моды, дав возможность создавать неожиданные по своей концепции и художественному исполнению образы. Анализ направлений развития ассортимента химических волокон и нитей, по данным выставки Expofi l (Париж), показывает, что в настоящее время актуально также использование супер мягких волокон с упругим грифом, имитирующих «лебяжий пух» или «кашмирскую шерсть».

Биотехнологии в производстве текстильных волокон
При производстве волокон в настоящее время широко используются биотехнологии. На основе биотехнологии ученые разработали несколько способов получения химических волокон, которые по своим свойствам мало отличаются от натуральных. Приверженцы бионики пытаются скопировать природные «технологии» получения многих веществ, засекреченных бесконечно долгой эволюцией развития органической жизни.

К свойствам натуральной шерсти вплотную приблизилось биоПАНволокно. В процессе производства это синтетическое полиакрилонитрильное волокно обрабатывается специальной биомассой из особых микроорганизмов. Проделав разрушительно-созидательную работу, бактерии выдают почти готовый к употреблению продукт, заменяющий шерсть.
Обычная паутина обладает необыкновенно высокой прочностью и эластичностью и состоит из протеинов. Биологи нашли гены, ответственные за процесс протеинового синтеза у насекомых. Они пытаются привить их клеткам дрожжевых микроорганизмов методами генетической инженерии. Кроме пауков, «плести» волокна могут микроскопические грибки плесени. Размножаясь на отходах хлопкового производства, они начинают синтезировать ферменты, расщепляющие целлюлозу. С помощью генетических ухищрений биотехнологии отходы хлопка смогут превратиться в ткани в недалеком будущем.

Эковолокна и нити.

Переворот в молекулярной и биологической отраслях науки привел к тому, что в настоящее время ученые способны не только изобретать новые, но и использовать уже известные и считавшиеся непригодными материалы в качестве потенциального сырья для создания волокна и пряжи. Сельскохозяйственные культуры, органические отходы, а также отрасли животноводства, ранее не представлявшие интереса для мира модных тканей, теперь являются новыми источниками производства полотна. Появление многих из этих новшеств стало возможным благодаря возрастающей сложности научных методов. Подобное расширение возможностей применения науки подкрепляется достижениями инжиниринга и усовершенствованием производственного процесса. К примеру, недавние исследования позволили превратить кукурузу и сою в главное сырье для производства волокна.Компанией Chinese Puyang HuakangBio-ChemicalEngineeringGroup было создано волокно на основе белка сои (soybeanproteinfi bre,SPF).
Оба изделия претендуют на высокую степень экологической чистоты – как со стороны производства, так и с точки зрения новых способов использования существующих сельскохозяйственных культур. Еще одно их преимущество – способность к биологическому разложению. Волокно Ingeo получают из полимера под названием NatureWorks PLA, который, в свою очередь, изготовлен из углерода, содержащегося в растениях в натуральном виде. В отличие от полиэстера, NatureWorks – материал, разлагаемый микроорганизмами, а это означает, что на мусорной свалке он будет распадаться довольно быстро. В случае с материалами на основе нефти этот процесс способен растянуться на столетия.

В наши дни японские ученые используют новозеландское молоко для создания молочного волокна, а американский промышленный гигант DuPont разработал новый полимер на основе кукурузных злаков под названием Sorona (Farina, 2003). Компания CargillDow, производитель волокна Ingeo, заявила, что планирует распространить свой технологический процесс на других континентах и, возможно, задействовать в качестве сырья сахарную свеклу или рис. Сейчас волокно Ingeo пользуется поддержкой более чем 85 партнеров – ведущих производителей текстиля предметов быта; недавно лицензия на производство была выдана также и тайваньскому гиганту FarEastern Textiles Ltd [6, с. 48–49].

За последние пять лет в мире зарегистрировано 12 новых видов натуральных текстильных волокон растительного происхождения, применяемых в производстве одежды (из стеблей, листьев и даже лепестков растений).
Кукуруза. Из кукурузы делают не совсем натуральную ткань – правильнее ее назвать синтетической, но это синтетика биоразлагаемая и весьма приятная в носке. Кукурузные нити получают из полимера, который в свою очередь добывается из кукурузного крахмала. Чем же хороша эта необычная синтетическая материя? Достоинств у нее множество. Во-первых, она мягка и приятна на ощупь и, в отличие от большинства других синтетических материалов, полностью гипоаллергенна. Во-вторых, она очень устойчива и к солнечным лучам и любым другим внешним воздействиям, что влияет на износостойкость и сохранение первоначального цвета. А в-третьих, она едва ли не лучше всех других тканей обладает гигроскопичностью, поглощает влагу и быстро сохнет. Известный дизайнер Джорджио Армани не первый сезон включает в свои коллекции воздушные и легкие свитера из кукурузной пряжи.
Рами – китайская крапива. Крапива китайская, белое рами (англ.ramie), бомерия белоснежная (лат. Boehmeria nivea) – вид растений из семейства крапивных. Родина этого растения – Восточная Азия.
По внешнему виду растение бомерия белоснежная напоминает крапиву, однако растения существенно выше обычной крапивы – 1,2–2,3 м, стебли прямые, ровные, не жгучие. Рами можно назвать кустарником, стебли ее древовидные, прочные. Рами растет только в теплом климате при достаточной влажности. При соблюдении этих условий растение неприхотливо, особого ухода не требует и дает от 2 до 6 урожаев в год.
Стебель рами на 20% состоит из волокон. Сами волокна тонкие, белые, обладают шелковистым блеском, на ощупь более грубые, чем льняные. В прошлом из волокна рами изготавливали в основном ткани технического назначения в виде парусины – самой прочной ткани. Кроме прочности, ткань из волокна рами красивая, она обладает естественным, похожим на шелк, блеском и легко окрашивается, не теряя шелковистости. В настоящее время используется в производстве дорогих тканей. Сегодня крапиву используют уже для изготовления деликатных тканей: из ее волокон получают полотно, не уступающее мягкостью и деликатностью шелку. А потому ткань из крапивы неожиданно оказалась в числе элитных, дорогих материй. Впрочем, в производстве чаще всего используется не чистая крапива, а ее сочетание с хлопком или шерстью – в результате получаются более прочные и износостойкие изделия. Одежда, сшитая из такой ткани, хорошо держит форму, хорошо окрашивается, длительно сохраняет красивый шелковистый блеск. А еще – предметы одежды, сшитые из такой ткани, не деформируются: у брюк из ткани с добавлением крапивы никогда не оттянутся коленки. Еще одно преимущество – можно не переживать о том, что эта ткань когда-нибудь потеряет свой цвет. Также волокна рами применяются для изготовления дорогих сортов бумаги, идущих, например, для печати денежных знаков.
Водоросли. Для производства экотканей используются исландские водоросли. Ценность тканям из водорослей придают их уникальные характеристики. Помимо антибактериальных свойств, благодаря обогащению серебром они оказывают антимикробное и тонизирующее воздействие на организм человека. А содержащиеся в водорослях аминокислоты, минералы, микроэлементы, полезные жиры и витамины положительно влияют на состояние кожи человека и его здоровье в целом. При контакте такого материала с кожей активизируется клеточный метаболизм, кровообращение и регенерация клеток. Оздоровительные и прочие позитивные качества тканей из водорослей не вымываются после множества стирок, а сами материалы способны служить долго и эффективно.

Волокна из крабовых панцирей. Экологические ткани сегодня производят и из нетрадиционного материала, такого как панцири крабов. Для их изготовления применяют экстракты этого богатого хитином сырья, из которого благодаря специальной технологии получается особая хитиновая вискоза. Эта ткань чрезвычайно прочна, гипоаллергенна и антибактериальна и обладает лекарственными свойствами для кожи. Ведь хитин известен своими способностями замедлять старение, активизировать клетки человеческого организма, укреплять иммунитет и самым благотворным образом воздействовать на тело человека – недаром он является основой множества эффективных биодобавок. Наряду с этим ткань из скорлупы крабов обладает кровоостанавливающим действием и благодаря совокупности своих достоинств претендует на статус лидера среди текстильных экопродуктов. Эта ткань не только очень полезна для организма человека, но и, по сути своей, являясь производ ной отходов пищевой промышленности, абсолютно не вредит окружающей среде.

Ткань из волокон сои. Еще один материал, наряду с бамбуком и коноплей, претендующий на звание сырья для ткани нового столетия. Современное соевое волокно – это экологически чистый природный материал, создаваемый с помощью новейших биотехнологий. Появился этот материал еще в 30-е годы ХХ века. Костюмы из сои носил один из самых передовых деятелей того времени – создатель известной автомобильной марки и один из отцов-основателей автопромышленности в целом Генри Форд, признанный чуть позднее «бизнесменом века». Известный предприниматель ценил соевое полотно, в частности, за то, что оно не линяло, не садилось и удивительно быстро сохло. Костюмы можно было стирать в холодной воде и не использовать при этом стиральных средств – любые загрязнения сходили с них без малейших хозяйственных ухищрений. Ткани из соевого волокна обладают антибактериальными свойствами, обеспечивают защиту от ультрафиолетового и электромагнитного излучения. Полотно из волокон сои обладает хорошими гигиеническими свойствами, обладая высокой гигроскопичностью, хорошо выводит влагу, что позволяет бороться с потоотделением, предотвращает появление неприятных запахов. Одежда из волокон сои удобна и приятна в носке: по мягкости она не уступает кашемиру и шелку, а по легкости обходит большинство других материалов. Ткань также обладает и вы-сокими эксплуатационными характеристиками. После стирки ткань не садится, не линяет и быстро сохнет. Наряду с этим она благотвор-ным образом влияет на общее здоровье ее носителя. Волокно белка сои содержит 18 видов аминокислот и активных растительных компонентов, полезных для организма человека. Одежда из такого волокна сои снимает воспалительные процессы, благодаря содержанию витамина Е и сапонина, препятствует старению кожи и способствует нормальному кровообращению. Экологических преимущества соевых тканей состоят в том, что плантации сои легко возобновляются, а материалы из нее поддаются полному биоразложению.
Таким образом, соевое полотно – отличный материал для пошива как повседневной, так и спортивной одежды, как нижнего белья (включая высокотехнологичное термобелье), так и изделий специального назначения и белья для больниц, а также обуви, косметической продукции и многого другого [8].

Ткани из бамбуковых волокон. Производить из бамбука ткань начали не так давно – первые образцы появились чуть больше десяти лет назад и сразу получили звание – ткани ХХI века. Бамбуковая ткань имеет превосходные эксплуатационные качества, минимальный вред окружающей среде при выращивании сырья для ее производства. Более того, выращивание бамбука не просто не наносит природе вреда – оно приносит ей пользу. Бамбук – самое быстрорастущее растение на Земле: каждый час высота побегов этой уникальной травы увеличивается в среднем на 2–3 см. Бамбук произрастает фактически сам по себе и не нуждается в уходе, в отличие от хлопка, выращивание которого отнимает слишком много времени, требует много воды и людских ресурсов, и обычно не обходится без применения пестицидов, гербицидов и других вредоносных веществ, также не нужна защита от насекомых и прочие сельскохозяйственные мероприятия. Ткань, произведенная из бамбукового волокна легкая, мягкая и обладает приятным естественным блеском – по этим качествам превосходит натуральный шелк. Ткань обладает высокой упругостью, в связи с чем она практически не мнется, и высокой износостойкостью: по прочности на разрыв бамбуковое волокно сравнимо со сталью. Бамбуковая ткань не вызывает аллергических реакций, не раздражает кожу, защищает ее от ультрафиолета (отражая 98% вредоносных лучей), обладает бактерицидными свойствами и препятствует размножению болезнетворных организмов, грибков и пылевых клещей (на бамбуковом волокне погибают 70% бактерий), причем сохраняет эти антибактериальные свойства даже после ста стирок. Содержащиеся в бамбуке аминокислоты благотворно влияют на энергетический баланс кожи, ткань из него оказывает на тело противовоспалительное воздействие. Бамбуковое волокно не электризуется, демонстрирует превосходные терморегулирующие качества, пропускает на 20% больше воздуха и впитывает на 60% больше влаги, чем ткани из хлопка, что приводит к высоким показателям гигиенических свойств. Бамбуковое полотно легко поддается окрашиванию и отлично сохраняет цвет. Экологичный способ выработки нитей из бамбука аналогичен тому, который используется для получения льна и пеньки: стебли бамбука крошат, а натуральные энзимы размельчают, давая возможность волокнам разделяться. Еще в древности таким же образом из бамбука изготавливали бумагу. При промышленном способе волокна разделяются химически – с использованием щелочей, дисульфида углерода и кислот, – а затем экструдируются на механических устройствах.
Несколько последних лет бамбук – главный волокнистый материал текстильной промышленности в целом, который популярен у ведущих дизайнеров. Из бамбуковой ткани и из смеси бамбука с хлопком шьют постельное и нательное белье, халаты, вечерние и повседневные женские платья, вяжут легкие свитеры и носки. Из смесовых с шерстью тканей шьют пальто и куртки, изготавливают теплую вязаную одежду. Бамбуковое волокно может быть также превосходным наполнителем для одеял [18].

Луобума (luobuma) – волокно с 5000-летней историей, однако только сейчас его начинают активно использовать в Китае в промышленном производстве текстильных материалов. Это растение произрастает в лесах Китая (провинция Синьцзян). Основные свойства: высокая гигроскопичность, воздухо- и паропроницаемость, бактерицидность, защита от УФ-излучения, стимуляция кровообращения; ткань из луо-бумы хорошо окрашивается, малоусадочна, пропускает длинные лучи инфракрасного излучения, которые способствуют восстановлению клеток человеческого организма и лечению артритов (см приложение Б, рис. Б.5–Б.8).

Промышленное применение сейчас получают также ананасовые и банановые листовые волокна; волокна кенафа, пушицы болотной, репейника, ракитника, манилы (абаки), джута (калькуттской пеньки) и другие.

 

Рециклированные материалы для одежды
Рециклированный – переработанный из отходов производства.
Престижная британская компания Marks Spenser начала активную политику продвижения дружелюбной к окружающей среде одежды и запустила линию брюк, созданных с использованием сырья из переработанных пластиковых бутылок. На производство одной такой пары уходит 15 бутылок из под минеральной воды, которые перерабатываются в полиэтилентерефталат, а затем в полиэфирные ткани. Из этих тканей мастера Индонезийских фабрик шьют брюки. Благодаря своим особым свойствам полиэфирные брюки не мнутся и легко стираются [29].

В России стоит вопрос глубокой переработки нефти, в рамках этой программы Ивановское текстильное объединение и Ханты-Мансийский автономный округ заключили договор, по которому попутный газ не будет сжигаться, а будет перерабатываться полиэтилентерефталат. (ПЭТФ) Тогда ПЭТФ будет использоваться для производства конкурентоспособного, экономически выгодного текстильного волокна предназначенного для производства нетканых материалов и технических тканей [27].
Рециклированная кожа производится из отходов кожевенного производства – обрези натуральных кож, которые в процессе измельчения превращают в волокнистый порошок, склеиваемый впоследствии с применением латекса, или других клеящих материалов. Это позволяет получать материал по эластичности и прочности близкий к натуральной коже, имеющий запах выделанной кожи. Таким образом, рециклированная кожа это нечто среднее между натуральной и искусственной кожей.
Еще один источник материалов для модной и экологичной одежды сегодня это производство из ветоши (текстильной, кожевенной, меховой и пр.). Это не обязательно старые вещи с чужих плеч, которые призывают носить самые ярые экологи и некоторые модные критики, но и о предметах одежды, обуви и аксессуарах из рециклированных материалов. Более того, именно последние наиболее просвещенная часть экспертов моды, все тех же экологов и футурологи называют истинным источником моды ближайшего будущего. Согласно некоторым прогнозам, уже к 2025 году технологии достигнут такого уровня, на котором рециклированный шелк в плане качества ничем не будет уступать настоящему. Некоторые модные производители уже вступили на дорогу производства волокон из ветоши. Так, в прошлом году известная британская торговая компания Topshop объявила о запуске бренда My Only One, который начал выпускать одежду исключительно из рециклированных материалов.