Ткани для нашей жизни
День вчерашний и день сегодняшний
Мы часто читаем сообщения об инновационных работах ученых, создающих новые материалы, – физиков, химиков, материаловедов, технологов, благодаря которым появляется то, чего прежде не существовало в природе. Как правило, это материалы, рассчитанные на применение в авиации, космонавтике, автомобильной и строительной промышленности, судостроении. Их внедрение позволяет создавать новые типы самолетов, ракет, космических кораблей, судов, обладающих более высокой надежностью и экономичностью, зданий, в которых много света и не бывает холодно зимой и жарко летом. Новые материалы мы встречаем в бытовой технике, дающей нам всё новые возможности.
Но есть сфера материалов, с которой мы сталкиваемся повседневно, ежечасно и ежесекундно, на протяжении всей жизни – ткани. Из них шьется нижнее белье, домашняя и уличная одежда, из них изготавливают пеленки, постельное белье, скатерти, они покрывают мягкую мебель, облагораживают окна в виде занавесей и штор, помогают нам в ванной и кухне в виде полотенец. Можно с уверенностью сказать, что ткани – материал, который окружает нас постоянно на протяжении всей нашей жизни, от рождения и до последнего дня.
Не одно тысячелетие люди использовали для одежды натуральные ткани из льна, шелка, шерсти, хлопка. Натуральные волокна бывают растительного или животного происхождения. Растительные волокна получают из стеблей и стволов растений. Например, их добывают из льна, хлопка, кунжута, сизаля, тростника и ряда других растений. Волокна животного происхождения производят из шерсти овец, коз, верблюдов и из коконов тутового шелкопряда, получая шерсть и шелк соответственно. Особо стоит упомянуть бархат – ткань, которая имеет плотную ворсистую текстуру с лицевой стороны и гладкую с изнаночной. Поначалу бархат изготавливался из натурального шелка, но позднее появились дешевые варианты на основе хлопка, льна, шерсти.
В 1892 году к натуральным тканям впервые добавилась искусственная. Английский химик Чарлз Фредерик Кросс и его сотрудники Эдвард Джон Бевин и Клейтон Бидл запатентовали тогда искусственный шелк, назвав его «вискоза». Правда, для ее производства используется натуральное сырье – целлюлоза, получаемая из древесины, в основном сосны и ели. Технология производства вискозы предполагает обработку химическими реактивами, которые обеспечивают протекание химических процессов, приводящих к получению гидратцеллюлозного волокна.
Наконец, в первой половине ХХ века в распоряжении пошивочных ателье и фабрик одежды появились синтетические ткани. В 1935 году американский ученый Уоллес Хьюм Карозерс и его коллеги, работавшие в компании DuPont, создали нейлон – синтетическое волокно, изготовленное из полимеров, не встречающихся в природе. В больших объемах нейлон начали выпускать в 1938 году. За короткий срок он стал популярным и доступным материалом со многими достоинствами – прочный, легкий, плохо сминаемый, гигиеничный, с низкой водопроницаемостью. Однако через некоторое время выявились и отрицательные свойства нейлона: низкая воздухопроницаемость, склонность к накоплению статического электричества (вещи электризуются), «эффект термоса» в жаркое время года, быстрое охлаждение при низких температурах. Помимо прочего, нейлон оказался восприимчив к хлорсодержащим веществам.
В 1938 году в Германии впервые синтезировали капрон (поликапролактам) – синтетическое полиамидное волокно, получаемое из нефти, продукт полимеризации капролактама. Автором изобретения стал немецкий ученый Пауль Шлак. Достоинства и недостатки у капрона оказались практически те же, что и у нейлона.
В 1941 году британские химики Джон Уинфилд и Джеймс Диксон запатентовали полиэтилентерефталат, основным ингредиентом которого выступает полимер этилен – побочный продукт нефтепереработки, хотя существует и растительный этилен, его добывают из сахарного тростника. Полиэтилентерефталат является основой полиэстера – синтетического материала, полученного из полиэфирных волокон, которые создают из расплава полиэтилентерефталата.
Ткань из полиэстера тоже плохо пропускает воздух, из-за чего в жаркую погоду в такой одежде может быть некомфортно, она также накапливает статическое электричество. Тем не менее сейчас полиэстер – самое распространенное волокно в мире, так в 2023 году на его долю приходилось 57% всего мирового производства волокон, включая натуральные. Прочный, долговечный, немнущийся и быстросохнущий, полиэстер составляет около 80% от всех синтетических волокон и широко используется в одежде, аксессуарах, предметах домашнего обихода и даже обуви. Переживший период широкого распространения благодаря своей дешевизне и положительным качествам, полиэстер в какой-то момент превратился в символ низкого качества и угрозы экологии. Однако в наши дни полиэстер вернул себе былую популярность, прежде всего благодаря моде на одежду для спорта и активного отдыха. Как правило, его используют в смеси с другим материалом – хлопком, льном, шерстью, вискозой, нейлоном, – что позволяет объединить достоинства двух тканей.
Необходимо упомянуть, что полиэтилентерефталат, созданный в СССР в 1949 году, был назван лавсаном, а в Европе у него были также названия: дакрон, тирилен, милинекс.
Нейлон, капрон и полиэстер – далеко не единственные ткани искусственного происхождения. Список синтетических тканей насчитывает уже более ста наименований! Каждый год в него добавляются десятки видов тканей, создаваемых для решения определенных задач, которые ставит текстильное производство. А оно ориентируется на запросы представителей разных профессий и разных групп населения.
К наиболее известным примерам синтетических тканей следует отнести:
Полиамидные: капрон, нейлон, джордан, силон, велсофт, таслан, эластан. Они устойчивы к разрыву, истиранию, при этом мягкие, гладкие, легкие и прочные.
Полиуретановые: спандекс, лайкра, неолан, эспа. Ткани из них имеют гладкую поверхность и обладают упругостью и высокой эластичностью.
Поливинилспиртовые: винол, уралон, мтилан. Их главное отличие – гигроскопичность: они эффективно абсорбируют и испаряют влагу. Отличаются высокой устойчивостью и способностью долго сохранять яркость цвета.
Полиэфирные: полиэстер, микрофибра, лавсан, тергаль, дакрон. Такие ткани сохраняют форму, цвет и прочность даже после множества стирок, они легко стираются, быстро сохнут и почти не мнутся.
Недостатки, характерные для синтетических тканей, являются предметом постоянной работы технологов. Благодаря их усилиям материалы становятся более комфортными и безопасными в использовании.
Сравнительно недавно натуральные ткани пополнились сделанными из бамбукового волокна. Это инновационный материал, получаемый путем регенерации целлюлозного волокна, выработанного из стебля бамбука. Экологически чистый – в сырье для его производства изначально отсутствуют химические добавки, а процесс создания ткани основывается на обработке паром и кипячении. Одно из главных свойств тканей из бамбука – гипоаллергенность, благодаря чему они подходит людям с чувствительной кожей. Не случайно ткани из бамбукового волокна используются прежде всего для производства нижнего белья и носков. Стоит подчеркнуть, что речь в данном случае идет о тканях из бамбукового волокна, не подвергавшегося обработке химическими реактивами, поскольку в ином случае следует говорить о бамбуковой вискозе, которую не отличают столь высокие потребительские качества.
Тенсель – еще один новый натуральный текстильный материал, который производят из древесной целлюлозы эвкалипта по экологичной технологии. По ощущениям напоминает мягкий хлопок или шелк, но при этом обладает высокой прочностью, хорошей воздухопроницаемостью, гипоаллергенностью и антибактериальными свойствами. Изначально тенсель разрабатывали как альтернативу хлопку, но материал оказался мягче хлопка, прочнее вискозы и экологичнее синтетики. В процессе производства тенселя измельченную древесину эвкалипта обрабатывают органическим растворителем, который полностью вымывается на финальной стадии производства. Полученную массу продавливают через специальные отверстия, похожие на сито, формируя волокна. Производство тенселя практически безотходное: более 99% растворителя и воды возвращаются обратно в производство. Ткань тенсель используют не только для пошива одежды, но и постельного белья, декоративных чехлов для подушек и матрасов, веревок, тросов, бинтов. Часто тенсель смешивают с другими волокнами, например, с хлопком, бамбуком, шерстью, вискозой или синтетикой.
Среди других недавних новаций производство тканей с включением серебряных волокон. Серебряное волокно не из металла, оно является высокотехнологичным продуктом, использующим специальную технику для объединения тонкого серебра с поверхностью волокна, чаще всего нейлонового. Трикотажные полотна с двуслойной структурой, внутренний слой которых образован уточной нитью в форме сетки из нитей, покрытых серебром, используются прежде всего для производства термобелья и спортивной одежды.