Михаил Трещалин, доктор техн. наук,
профессор МГУ имени М. В. Ломоносова
Юрий Трещалин, доктор техн. наук,
доцент МГУ им. М. В. Ломоносова,
академик Российской инженерной академии
Владислав Иванов, директор по развитию
ООО «Термопол»
В статье рассматривается эволюция текстильных материалов от традиционного текстиля к техническому, приводится классификация видов технического текстиля по функциональному назначению, анализируются современные тенденции и перспективы развития данной области науки и техники.
Текстиль (лат. textere — плести, переплетать), сопровождая человечество на протяжении тысячелетий, изначально выполнял исключительно функции защиты от внешних воздействий и обеспечения комфорта. Традиционно материалы изготавливались из натуральных волокон (хлопок, шерсть, лён, шёлк) и позднее — из химических (вискоза, ацетат). Производства обеспечивали в основном потребительский рынок — одежду и бытовые нужды. Однако с развитием науки и индустрии волокнистые изделия стали использоваться в совершенно новых областях, требующих специальных свойств и характеристик.
Технический текстиль, значительно расширивший границы применения текстильных изделий, ориентирован не столько на эстетические качества, сколько на функциональность и производительность. Определение «технический» указывает на целевое использование текстиля.
Совершенствование технологий ткачества, плетения, вязания, нетканого производства позволяет создавать материалы с различной структурой и свойствами, что способствует применению их в авиакосмической промышленности, автомобилестроении, медицине, строительстве, сельском хозяйстве и других отраслях, требующих специальных материалов.
Развитие химической промышленности — синтез новых волокон с заданными свойствами (полиэфир, полиамид, полипропилен, углеродные и арамидные волокна и др.), дало новый, определяющий импульс развитию технического текстиля как комплекса материалов с заданными инженерно-техническими свойствами.
С точки зрения систематизации по назначению представляется целесообразным принципиально подразделить волокнистые материалы на две составляющие:
I. Непосредственно контактирующие с телом: бытовые, домашние, медицинские (санитарно-гигиенические).
II. Предназначенные для обеспечения потребностей жизнедеятельности человека, которые могут быть объединены термином «технический текстиль».
На материалы первой группы накладываются определённые ограничения, к которым следует отнести гигиеническую и экологическую чистоту, высокую воздухопроницаемость, гипоаллергенность, терморегуляцию, наличие антисептических свойств.
Технический текстиль должен обладать необходимыми физико-механическими и теплофизическими характеристиками, позволяющими применять материалы второй группы для тепло-, гидро- и парозвукоизоляции, защиты и сохранности различных конструкций, фильтрации, сепарации, сорбции жидкостей (капельных и не капельных), изготовления спецодежды и т. п.
В соответствии с целевым назначением наиболее распространённой является классификация технического текстиля, предложенная Международной текстильной федерацией (CIF), которая включает материалы для [1]:
— сельского хозяйства и животноводства: агротекстиль (защита растений, мульчирование, затенение);
— строительства и инфраструктуры: кровля, фасады, звукоизоляция, геотекстиль (геомембраны, георешётки);
— транспорта: автомобильного и железнодорожного (ремни безопасности, обивка сидений, фильтры), авиационного (основа композиционных материалов для фюзеляжа и крыльев);
— промышленности: фильтры, конвейерные ленты, защитная одежда, различные уплотнители;
— защиты окружающей среды: фильтры для очистки воды и воздуха, сорбенты для ликвидации разливов нефти;
— спорта и отдыха: спортивная одежда, палатки, спальные мешки, парашюты.
Также технический текстиль можно классифицировать по способу производства (тканый, вязаный, нетканый), по типу волокна (натуральный, химический, синтетический), по структуре и другим параметрам.
Применение нетканых материалов для производственно-технических нужд обусловлено такими существенными преимуществами по сравнению с иными текстильными изделиями, как невысокая себестоимость производства, различные технологии изготовления, возможность использования химических волокон (в основном полиэфирных и полипропиленовых). Кроме того, нетканые полотна в большинстве своём являются полифункциональными. В данном случае под полифункциональностью понимается многообразие свойств, обеспечивающих качественное (эффективное, оптимальное) применение материалов [2].
В основу классификации нетканых полотен положены следующие признаки:
— способы формирования волокнистого слоя и скрепления структурных элементов;
— состав исходного сырья;
— технологические возможности дополнительной обработки;
— целевое назначение.
Термин «целевое назначение» с точки зрения текстильного производства включает в себя комплекс характеристик изделия, соответствующих условиям последующей эксплуатации. В актуальном вопросе терминологического анализа также важно учитывать международную практику. Например, в КНР принято разделение соответствующей продукции на «нетканые материалы» и «промышленный текстиль» (产业用纺织品), в настоящее время действует Китайская ассоциация нетканых материалов и промышленного текстиля (CNITA), проводятся отраслевые выставки с соответствующим разделением отраслевых и технологических понятий.
Условия эксплуатации всегда накладывают специфические ограничения (иногда достаточно жёсткие), способствующие значительному сокращению ассортимента выпускаемой продукции для конкретного целевого использования.
Именно поэтому стремление к универсальности создаваемой продукции бесперспективно. Достаточно часто в приоритете либо высокие прочностные показатели, либо теплоизоляционные свойства. Если в первом случае определяющий параметр — плотность материала, то во втором — по возможности бóльшая пористость. Например, неправильно было классифицировать нетканые материалы, например «Холлофайбер Софт», «Холлофайбер Софт НГ» и «Холлофайбер Карбо» как универсальные, хотя спектр их применения действительно достаточно широк, ведь добавленные свойства к общей полифункциональной базовой основе, такие как, соответственно, огнестойкость с 3 индексом нераспространения пламени и дугостойкость, связаны именно с ранее обозначенными условиями эксплуатации и специфическими жёсткими нормативными ограничениями.
В этой «ситуации уникального выбора» первую скрипку играет взаимосвязь способа изготовления и волокнистого состава. Проиллюстрировать важность конкретного целевого назначения, влияния условий эксплуатации на оптимальный выбор характеристик материала можно на широком классе изделий под общим названием «геотекстиль».
Геотекстильные прослойки в дорожных сооружениях применяются для усиления (армирования) покрытий и оснований; повышения устойчивости земляного полотна на слабых грунтах и откосах высоких насыпей; разделения слоёв железнодорожных насыпей, подверженных быстрому перемешиванию за счёт вибрации; предотвращения взаимопроникновения частиц грунта в дренирующие слои; гидроизоляции грунта от переувлажнения и защиты почвы от вредных влияний сточных и загрязнённых вод и т. д. Перечисленные выполняемые функции и внешние воздействия различны. Следовательно, проектирование и изготовление материалов необходимо ориентировать на конкретное качественное выполнение заданных функций.
Справедливости ради надо отметить, что в соответствии с системно-аналитической методологией должны быть учтены все критерии, позволяющие выбрать оптимальный вариант [3].
Весьма важно учитывать внешние воздействия, существующие в местах размещения (нахождения) текстильных изделий в окружающей среде, а именно: подверженность облучению, переменным нагрузкам, электрическим и магнитным полям и т. д., что приводит к изменению и, возможно, даже разрушению структуры. Поэтому вопросы проектирования и изучения свойств различных волокнистых сред, создания новых материалов должны быть увязаны с требованиями, предъявляемыми заказчиком. Такой подход способствует долговременному эффективному функционированию материалов и достижению поставленной цели.
Сегодня при всей значимости увеличения отечественной сырьевой базы натуральных волокон становится очевидным, что химизация текстильных технологий и применение физико-химических способов модификации волокнистых материалов стали основными техногенными направлениями. С середины прошлого столетия это не просто прогнозировалось, но и доказывалось практикой беспрецедентного индустриального развития [4].
Технический текстиль — это динамично развивающаяся область науки и техники, которая открывает новые возможности для создания инновационных материалов и технологий производства. Композиционные материалы, в которых технический текстиль выступает в качестве армирующего элемента, обладают уникальными свойствами (высокая прочность, лёгкость, коррозионная стойкость и т. д.) и находят применение практически во всех отраслях промышленности. Выбор волокнистой основы, связующего и технологии производства определяет свойства композита и соответствие целевому назначению [5].
Ожидается, что технический текстиль будет играть всё более важную роль в решении глобальных проблем, таких как защита окружающей среды, обеспечение безопасности и повышение качества жизни.
Современные тенденции и перспективы развития технического текстиля включают разработку материалов:
— с интегрированными сенсорами, способных реагировать на внешние воздействия и передавать информацию (smart textiles);
— биоразлагаемых в окружающей среде на основе возобновляемых ресурсов;
— для создания сложных геометрических форм и структур;
— с использованием нанотехнологий для придания новых свойств (антибактериальных, водоотталкивающих, самоочищающихся);
— из текстильных производств: создание замкнутого цикла и снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Благодаря своим уникальным свойствам и широкому спектру применения, технический текстиль играет всё более важную роль в различных отраслях промышленности и способствует развитию экономики и общества. Дальнейшие исследования и разработки в этой области позволят создать ещё более совершенные материалы и технологии, которые будут отвечать требованиям будущего. В связи с этим российские учёные, производственники и представители бизнеса приступили к созданию фундаментальной комплексной монографии «Технический текстиль», в которой будут изложены не только результаты научных исследований и современные подходы к изготовлению инновационной продукции целевого назначения, но и обозначены индустриальные перспективы, связанные с возрастающей ролью российской текстильной промышленности в мировой экономике, глубокое переосмысление технологических возможностей производства волокнистых материалов — и в особенности наиболее перспективных нетканых изделий. При этом особое внимание уделяется глоссарию технического текстиля.
В 2024‑2025 годах российские учёные и промышленники опубликовали исследовательские труды «Физика нетканых материалов» и «Инновационные физико-химические способы модификации нетканых материалов», ставшие стартовой площадкой целого ряда межотраслевых разработок и внедрений. В декабре прошлого года вышло в свет учебное пособие «Механика волокнистых материалов и композитов на их основе». Это новый источник информации для разработки материалов, имеющий не только высокую социальную значимость, но и предопределяющий вектор развития промышленных технологий.
Над проектом «Технический текстиль» работают представители более чем 50 организаций, среди которых МГУ имени М. В. Ломоносова, РГУ имени А. Н. Косыгина, Костромской государственный университет, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, Ивановский государственный политехнический университет, Институт химии растворов имени Г. А. Крестова РАН, Казанский национальный исследовательский технологический университет, завод «Термопол» (Холлофайбер), ООО «ТК Иннотек», ООО «Смарт-Т» и др.
Первый российский всеобъемлющий научно-технический проект «Технический текстиль» курирует доктор технических наук, профессор МГУ имени М. В. Ломоносова, член правления СОЮЗЛЕГПРОМа Михаил Юрьевич Трещалин.
Предложения и инициативы, включая спонсорское участие, принимаются по адресу: mtreschalin@mail.ru
_______________________________________________ ЛИТЕРАТУРА
- Трещалин М. Ю., Мухамеджанов Г. К., Киселёв М. В., Трещалина А. В., Трещалин Ю. М. Проектирование, производство и методы оценки качества нетканых материалов. Издание 3‑е, перераб. и доп. М.: Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, 2017. — 288 с.
- Трещалин Ю. М., Разумеев К. Э., Трещалин М. Ю. Системно-аналитический подход к разработке глоссария текстильных материалов. Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоёмкие технологии и материалы: сб. материалов ХXVII Междунар. науч.‑практ. форума SMARTEX-2024, 10‑12 октября 2024 года. — Иваново: ИВГПУ, 2024. — С. 425‑432.
- Трещалин Ю. М. Системно-аналитический подход к исследованию волокнистых структур. М.: Изд-во БОС, 2018. — 76 с.
- Технический текстиль как эволюция технологий (10 тезисов относительно evomateria) https://hollowfiber.ru/main/info/novosti/texnicheskij-tekstil-kak-evolyucziya-texnologij-10-tezisov-otnositelno-evomateria
- Трещалин Ю. М. Композиционные материалы на основе нетканых полотен. М.: Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, 2015. — 220 с.
