что такое текстильные материалы ?

Текстильные материалы — это обширный класс гибких, преимущественно плоскостных структур, состоящих из волокон и элементарных нитей, полученных из природного, искусственного или синтетического сырья, и соединённых между собой прядением, ткачеством, вязанием, плетением, склеиванием или свойлачиванием.

Классификация по происхождению волокон

Фундаментальным признаком систематизации текстильных материалов служит природа исходных волокон. Они делятся на натуральные (органические и неорганические) и химические (искусственные и синтетические). От происхождения волокна напрямую зависят механические, гигиенические и эксплуатационные характеристики конечного продукта.

Сырьевая база и строение волокна

Натуральные волокна растительного происхождения состоят преимущественно из α-целлюлозы и сопутствующих веществ (лигнин, пектины, воски). Хлопковое волокно представляет собой вытянутую клетку длиной 10–60 мм с характерной извитостью, обеспечивающей цепкость в пряже. Лубяные волокна (лён, конопля) локализованы в стеблях растений, обладают значительно большей длиной и прочностью по сравнению с хлопком.

Животные волокна образованы белком кератином (шерсть) или фиброином (шёлк). Шерстяное волокно имеет чешуйчатый кутикулярный слой, обеспечивающий свойлачиваемость, и корковый слой, определяющий упругость. Элементарная нить шёлка длиной до 1500 м выделяется гусеницей тутового шелкопряда, не имеет клеточного строения и чрезвычайно гладкая.

Полимерные материалы для синтетических волокон получают путём синтеза из мономеров (капролактам, акрилонитрил, этиленгликоль и терефталевая кислота). Их формуют продавливанием раствора или расплава полимера через фильеры с последующим отверждением. Именно синтетические волокна позволяют задавать сечение (круглое, треугольное, полое), извитость и макротекстуру, придавая материалам водоотталкивающие, антистатические или терморегулирующие свойства.

Технологический цикл получения текстильных материалов

Получение готового текстильного полотна или изделия включает ряд последовательных переделов. Каждый этап формирует определённые структурные характеристики материала.

1. Подготовка сырья. Очистка от примесей, сортировка, трепание (для лубяных), мойка и сушка (для шерсти), замасливание и эмульсирование химических волокон для снижения электризуемости и трения.

2. Прядение. Формирование пряжи путём разрыхления, чесания, лентообразования, вытягивания и кручения. Крутка придаёт пряже прочность и компактность. Методы: кольцевое, пневмомеханическое (роторное), аэродинамическое прядение.

3. Ткачество. Получение ткани на ткацком станке перекрёстным переплетением двух систем нитей: основы (долевые) и утка (поперечные). Базовые переплетения: полотняное, саржевое и сатиновое (атласное). Производные и комбинированные переплетения (креповые, ворсовые, жаккардовые) создают фактуру и рисунок.

4. Вязание (трикотажное производство). Изгибание нити в петли с их продеванием друг в друга. Поперечновязаный (кулирный) трикотаж образуется из одной нити вдоль рядов, основовязаный — из системы нитей вдоль столбиков. Трикотаж значительно более растяжим, чем ткань.

5. Нетканые технологии. Формирование холста из волокон с последующим скреплением: механическим (иглопробивной, гидроструйный спанлейс), физико-химическим (пропитка связующими, термоскрепление легкоплавкими волокнами) или комбинированным. Пример — фильтровальные материалы, геотекстиль, спанбонд.

6. Плетение и кручение. Переплетение нескольких нитей под углом (тесьма, шнуры, канаты).

7. Отделка (аппретирование). Заключительный этап, придающий товарные и специальные свойства: расшлихтовка, отваривание, беление, крашение, печать, мерсеризация (для хлопка), противоусадочная, противогнилостная, грязеотталкивающая, антистатическая отделка, лощение, каландрирование.

Структурные характеристики и свойства

Текстильные материалы описываются комплексом численных параметров, определяющих их поведение в изделии. Для пряжи и нитей это линейная плотность (текс, денье), штапельная длина, прочность на разрыв и разрывное удлинение, неравномерность по линейной плотности. Для полотен ключевые показатели: поверхностная плотность (г/м²), число нитей на 10 см по основе и утку, переплетение, пористость, толщина, драпируемость, воздухо- и паропроницаемость.

Гигроскопичность натуральных волокон (хлопок до 12 %, шерсть до 18 %) определяет комфорт одежды, в то время как гидрофобность большинства синтетических полотен диктует их применение в спортивной экипировке с влагоотводящими мембранными структурами. Прочностные свойства варьируются от 15 сН/текс для шерстяной пряжи до 70 сН/текс для высокопрочных полиэфирных нитей. Удлинение при разрыве эластомерных нитей (спандекс, лайкра) может достигать 600–800 %.

Износостойкость, пиллингуемость (закатывание волокон в шарики), устойчивость к ультрафиолету, горючесть и термостойкость также входят в обязательный паспорт качественных характеристик. Для технического текстиля нормируются адгезия к резине (корд), электропроводность (антистатические ткани), хемостойкость (фильтровальные материалы).

Области применения

Благодаря способности регулировать структурные параметры на всех этапах производства текстильные материалы используются во всех сферах деятельности:

• Одежда и индивидуальная экипировка: повседневная, спортивная, спецодежда (огнезащитная, химстойкая, сигнальная), термобельё с фазово-переменными материалами.

• Домашний текстиль: постельное и столовое бельё, декоративные и портьерные ткани, ковры и ковровые покрытия, полотенца, мебельная обивка.

• Технический текстиль (Techtextil): агротекстиль (укрывные материалы), геотекстиль (дренаж, армирование грунтов), строительный текстиль (тентовые конструкции, армирующие сетки), упаковочные ткани и биги (контейнеры для сыпучих грузов), фильтровальные полотна, транспортёрные ленты.

• Медицинский текстиль: хирургические нити, повязки, имплантируемые сетки (эндопротезы сосудов), компрессионный трикотаж, антимикробные перевязочные средства с наночастицами серебра.

• Автомобильная, авиационная и космическая промышленность: шинный корд, ремни безопасности, подушки безопасности, композитные армирующие преформы (углеродные, арамидные ткани), теплозащитные и абляционные покрытия.

• Защитный и функциональный текстиль: баллистические ткани (арамид, сверхвысокомолекулярный полиэтилен), химически стойкие и радиационно-защитные материалы, умный текстиль с интегрированными датчиками и проводящими волокнами.

Экология и переработка

Современные текстильные материалы рассматриваются сквозь призму циклической экономики. Натуральные волокна биодеградируют, но требуют значительных водных и пестицидных ресурсов (хлопководство). Химические волокна разлагаются столетиями, выделяя микропластик. Переработка включает механическое разволокнение тряпья в регенерированную пряжу (шодди, мульго), химический рециклинг полиэфира и полиамида до мономеров, пиролиз смешанных отходов. Стандарты GOTS, Oeko-Tex, bluesign регулируют безопасность сырья и веществ на всех этапах жизненного цикла. Активно развиваются биоразлагаемые синтетические полимеры (PLA — полилактид) и технологии замкнутого цикла «от волокна к волокну». Процесс деполимеризации лиоцелла уже сегодня позволяет вернуть в оборот целлюлозу без потери качества.