Основы производства многофункционального текстиля

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Казанский национальный исследовательский 
технологический университет» 

А. Н. Минязова, И. В. Красина, С. В. Илюшина 

ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА 
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО 
ТЕКСТИЛЯ 

Учебное пособие 

Казань 
Издательство КНИТУ 
2020 

УДК 677.03(075) 
ББК 37.23я7

М62

Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 

Рецензенты: 
канд. техн. наук А. А. Сухова 
канд. техн. наук А. С. Парсанов 

М62 

Минязова А. Н. 
Основы производства многофункционального текстиля : учебное пособие / А. Н. Минязова, И. В. Красина, С. В. Илюшина; Минобрнауки 
России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 
2020. – 92 с. 

ISBN 978-5-7882-2877-8

Рассмотрены основные сведения о многофункциональных текстильных 
материалах, их классификация. Приведены данные о NBIC-технологии в производстве текстиля и одежды. 
Предназначено для студентов всех форм обучения направления подготовки 29.03.02 «Технология и проектирование текстильных изделий», а также 
может быть полезно для аспирантов вузов. 
Подготовлено на кафедре технологии химических, натуральных волокон и изделий. 

ISBN 978-5-7882-2877-8
© Минязова А. Н., Красина И. В., 

Илюшина С. В., 2020

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 677.03(075) 
ББК 37.23я7

С П И С О К  С О К Р А Щ Е Н И Й

BP – barometric pressure (барометрическое давление); 
EAP – electro active polymers (электроактивные полимеры); 
EMG – electro-magnetic generator (электромагнитный генератор); 
ICP – inherently conductive polymers (проводящие полимеры по своей 
природе); 
IFF – identification of friend or foe (идентификация друга или врага); 
NBIC – Nano-, Bio-, Info-, Cogno- (нано-, био-, информационные, когнитивные технологии); 
PCM – pulse-code modulation (импульсно-кодовая модуляция); 
АЭС – атомная электростанция; 
ЕС – европейский союз; 
ЗАО – закрытое акционерное общество; 
ИК – инфракрасный; 
МКС – международная космическая станция; 
МЭМС – микро-электро-механические системы; 
НИИ – научно-исследовательский институт; 
НИОКР – научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы; 
ОАО – открытое акционерное общество; 
ПАВ – поверхностно-активные вещества; 
ПЭФ – полиэфир; 
СВЧ – сверхвысокочастотный; 
ТБО – твердые бытовые отходы 
ТВВ – текстильно-вспомогательные вещества; 
УФ – ультрафиолет. 

В В Е Д Е Н И Е

На протяжении многих лет текстильные материалы использовались только для удовлетворения бытовых потребностей человека, и развитие производства текстиля стимулировалось в основном ростом 
народонаселения. С развитием цивилизации и появлением новых технологий текстильные материалы стали использоваться для технических 
целей. Таким образом, развитие технических текстильных материалов 
во второй половине прошлого века обусловлено, с одной стороны, новыми возможностями современной техники и технологии в производстве химических волокон, с другой – этому также способствовала потребность в использовании текстильных и волокнистых материалов 
в разных сферах деятельности человека. 
Во всем мире технический текстиль является наиболее динамично 
развивающейся подотраслью текстильной промышленности. В странах 
Европейского союза (ЕС) производство технического текстиля рассматривается как одно из приоритетных инновационных направлений. 
Разработка текстиля с особенными свойствами простимулировала производство химических волокон и нитей со специфическими 
свойствами. Так появились functional fibers (функциональные волокна) 
и аdvanced fibers (передовые (современные) волокна). Соответственно, 
текстильные материалы из этих нитей также отличаются специфичностью свойств. 
Функциональный текстиль и одежда из него подразделяется на 
группы для защиты:  
- общей, в том числе от неблагоприятных погодных условий;
- от низких температур;
- химической;
- от пыли и аэрозолей;
- от статического электричества;
- от воздействия пламени и высоких температур;
- радиационной и от УФ-излучения;
- от обнаружения в инфракрасной области (камуфляж с маскирующими свойствами); 
- от давления воды (прорезиненные изделия и костюмы для подводных работ); 
- от травм (текстильные изделия для обеспечения безопасности:
ремни, стропы и др.). 

1 .  О С Н О В Н Ы Е  С В Е Д Е Н И Я  
О  М Н О Г О Ф У Н К Ц И О Н А Л Ь Н Ы Х
Т Е К С Т И Л Ь Н Ы Х  М А Т Е Р И А Л А Х

1 . 1 .  М н о г о ф у н к ц и о н а л ь н ы е  т е к с т и л ь н ы е  
м а т е р и а л ы  

К концу прошлого столетия сформировалось производство различных видов технического текстиля со специфическими свойствами. 
Эти виды текстильных материалов, выполняющие определенную функцию при их использовании, стали называть функциональными. 
Сегодня на мировом рынке доступны следующие функциональные текстильные материалы: 
- барьерные (против микроорганизмов, химических препаратов, жидкости, радиации и др.); 
- антистатические или электропроводящие;
- антимикробные или бактериостатические;
- крове- и водоотталкивающие;
- высокосорбционные и высококапиллярные (изготовленные из
ультратонких волокон); 
- «дышащие» мембраны;
- phase change materials (материалы с фазовым переходом);
- металлические и металлизированные;
- трехмерные (3D) трикотажные полотна;
- ламинированные со специфическими отделками и т. д.
Тем не менее запросы потребителей постоянно возрастают. Необходимо создание многофункциональных текстильных материалов, которые одновременно удовлетворяют множеству требований, часто противоречащих одни другим. 
Этот спрос служит стимулом для производителей текстиля. Как 
показывает анализ научной и патентной литературы, в последнее время 
во всем мире резко возрос интерес к созданию multifunctional textiles 
(многофункционального текстиля). 

Простейшие способы получения многофункциональных текстильных материалов (смешение волокон, модификация нитей, модификация строения и поверхности текстильных полотен) не могут дать 
желаемых результатов. Более широкие возможности при производстве 
товаров с высокими потребительскими свойствами лежат в переходе 
к сложным слоистым композиционным текстильным структурам. Такие структуры содержат в необходимом, заданном порядке различные 
функциональные слои. Эти разработки за последние 10 лет во всем 
мире являются приоритетными и непосредственно связаны с созданием 
так называемого intelligence textiles (интеллектуального текстиля) или 
smart textiles (умного текстиля). 
Учитывая огромное разнообразие нового advanced textiles (современного текстиля), можно предположить, что способ соединения отдельных текстильных материалов в одну структуру дает возможность 
изменять, варьировать технические свойства композитов в широких 
пределах. Научный и производственный интерес в этой области объясняется потенциальными возможностями создания текстильных композитов с дополнительными качествами, в которых сочетаются самые 
разнообразные свойства и функции. 

1 . 2 .  С т а н д а р т ы  и  з н а к и  к а ч е с т в а
д л я  ф у н к ц и о н а л ь н о г о  т е к с т и л я  

Очень интересно, что из классического текстиля приходят 
в сферу специального текстиля не только требования по удобству, но и 
экологические требования, такие как соответствие стандартам Экотекс. Уже немало ведущих производителей сертифицировали некоторые из своих артикулов для получения знака «Эко-текс: текстиль, заслуживающий доверия». Это можно отнести к абсолютно новой тенденции на рынке промышленного текстиля. 
Хорошо известнен всем производителям и покупателям специального текстиля «Знак качества Институтов Хоенштайна» (HohensteinInstitutes). Для выдачи этих сертификатов исследования проводятся по следующим направлениям: 

1. Физиология одежды: 1) комфортность носки (терморегуляция
и транспорт влаги) оценивается по 6-балльной шкале от 1 – очень хорошо до 6 – неудовлетворительно); 2) антистатические параметры; 
3) «дышащие» свойства текстильного материала.
2. Нанотехнологии. Даже среди специалистов-отделочников распространено заблуждение, что к категории «нано» можно отнести любую технологию, в которой используются текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ) с наноразмером частиц (как, например, некоторые 
мягчители). На самом деле, нанотехнологии связаны не с размером самих частиц химиката, а с наноэффектом. Термин «нанотехнология» может быть использован, когда наночастицы распределены в определенном порядке, образующем на поверхности волокна определенную 
функциональную систему с особыми свойствами. Если частицы, даже 
наноразмеров (т. е. миллиардных частей метра), нанесены беспорядочно, они не образуют функциональную систему и, соответственно, 
не может быть речи о нанотехнологии. 
С помощью нанотехнологий возможно получить специальные 
свойства:  
- грязеотталкивание;
- переносимость кожей;
- устойчивость к истиранию;
- устойчивость к стиркам;
- бактерицидные свойства.
Прекрасными примерами нанотехнологий являются следующие
разработки: 
- NanoSphere (Schoeller Textil AG) – полное отталкивание масел, нефтепродуктов, кетчупа и меда при сохранении дышащих свойств 
материала; 
- антимикробный препарат Sanitized 99-19 (Sanitized AG), закрепляющийся на поверхности волокна активными центрами и образующий «наноколючую проволоку» – механическую преграду – для бактерий; 
- различные нанопродукты на основе серебра компаний
Huntsman и Sanitized AG: при приближении бактерии к нанослою серебра возникает разряд «наномолнии», убивающий микроб. 
3. УФ-защита. Солнечное излучение необходимо для здоровья
человека, помогая организму вырабатывать витамин D. С другой стороны, ультрафиолетовая составляющая с УФ-индексом выше 8 единиц 
вызывает раздражение и разрушение кожи, вплоть до возникновения 

рака. Степень защиты от УФ текстильных материалов определяется 
стандартами AS/NZS 4399:1966 или EN 13758-1. Соответствие данным 
стандартам отражается на «Знаке качества Института Хоенштайн». 

4. Гигиеническая эффективность и безопасность: 
1) антимикробный эффект; 
2) цитотоксические субстанции на текстильном материале по EN 

ISO 10993, их переносимость кожей человека (биосовместимость). 

5. Проверка на соответствие заявленным значкам: 
1) соответствие специальным свойствам; 
2) контролируется наличие вредных веществ в материале: пести
цидов, запрещенных красителей, биологически жестких ТВВ, в том 
числе на соответствие нормам Экотекс-Стандарт 100 (OEKO-TEX® 
Standard 100). 

OEKO-TEX® Standard 100 – это единая общемировая независи
мая система тестирования и сертификации текстильного сырья, промежуточных и готовых продуктов на всех стадиях обработки, а также используемых материалов. Примеры сертифицируемых продуктов: сырье 
и крашеная (облагороженная) пряжа, ткани, трикотаж, аксессуары, 
например кнопки, застежки-молнии, швейные нитки или этикетки, готовые изделия различных видов (все виды одежды, домашний текстиль, 
постельное белье, изделия из махровой ткани и т. п.). 

6. Соответствие DIN 10524 (применительно к рабочей одежде 

для пищевой промышленности). 

7. Пригодность одежды для лизинга (проката). 
8. Другие специальные тесты по запросу клиентов-производите
лей текстиля. 

На сегодняшний день в России обязательными нормативными 

документами, которые предъявляют требования к продукции легкой 
промышленности, являются только технические регламенты Таможенного союза: 

- ТР ТС 017/2011 «О безопасности продукции легкой промыш
ленности»; 

- ТР ТС 007/2011 «О безопасности продукции, предназначен
ной для детей и подростков»; 

- ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной за
щиты». 

Обязательной оценке соответствия подлежат материалы и изде
лия, которые попадают в область применения данных регламентов. 
Если говорить, например, о тканях для спецодежды, то они не 

подпадают под ТР ТС 019, а значит, не подлежат обязательной оценке 
соответствия. 

Существует относительно новый стандарт ГОСТ 12.4.282-2014 

«Одежда специальная для защиты от ветра. Технические требования», 
в котором имеется показатель «Сопротивление одежды проникновению водяного пара», измеряемый по зарубежному методу. 

1 . 3 .  М н о г о с л о й н ы е  т е к с т и л ь н ы е  к о м п о з и ц и и  

Многообразие свойств современных волокнистых материалов, 

текстиля, пленочных материалов и технологий их получения, в принципе, позволяют осуществить самые смелые фантазии. Свойства полученных композитов будут зависеть от вида текстильного материала (химического состава, структурных характеристик используемых волокон, 
строения тканей и др.); физических и химических свойств слоев; толщины и объема слоев; объема воздуха в расположениях слоев в структуре; технологии соединения. 

Многослойные текстильные композиции можно рассматривать 

в определенной мере как революционный продукт (обладающий высокими технико-эксплуатационными свойствами, новыми функциями, добавленными качествами, экологичностью и рыночной ликвидностью), 
разработка которого требует использования новых материалов (структурных и функциональных) на основе новых технологических процессов, реализация которых требует проведения исследовательских работ. 

Как и любой продукт инженерной мысли, многослойный компо
зиционный материал определенного целевого назначения в своей основе должен иметь «собственную идею» и выполнять возложенные на 
него функции. 

Соответственно программа функционирования многослойного 

композита закодирована в его структуре. Именно поэтому так важен 
концептуальный подход к «сборке» многофункциональных текстильных композитов. 

Порядок проектирования многофункциональных текстильных 

материалов для разных областей использования может быть представлен следующим алгоритмом: 

1. Определение условий эксплуатации композиционного мате
риала и его функций. 

2. Анализ требований к свойствам материалов (имеющих на 

рынке или разработка новых текстильных материалов), которые могут 
быть использованы в композите. 

3. Выбор и исследование свойств advanced textiles, которые удо
влетворяют заданным требованиям. 

4. Выбор соединительного материала и технологии его исполь
зования. 

5. Проведение НИОКР (научно-исследовательские и опытно
конструкторские работы). 

6. Оптимизация конструкции свойств текстильного композита 

с учетом основных функций создаваемого материала и результатов 
НИОКР. 

Ключ для перехода от эмпирического построения модели функ
ционирования многослойного текстильного композита состоит в разработке программ, которые базируются на принципе многоуровневого 
моделирования. 

Представление композита в виде многоуровневой иерархической 

системы позволяет выявить связи между соседними слоями. Можно моделировать каждый уровень отдельно, однако важно стремиться 
к учету пограничных явлений. Глубина изучения различных процессов 
принимается в зависимости от конкретных задач. 

Один из примеров – это SoftWare – пакет WiseTex (Katolike Univer
sities Leuven, Belgium). Этот программный пакет позволяет рассмотреть 
будущий текстильный материал как иерархическую структуру и на основе 
предварительных расчетов внутреннего строения ткани получить знания 
о геометрических параметрах разрабатываемого продукта (пористости, 
объемной доле волокон, поверхностной плотности и др.). 

Как отмечалось, области применения многослойных композици
онных текстильных материалов безграничны. Рассмотрим несколько 
конструкций текстильных композитов, которые могут иметь применение в конкретных сферах деятельности. На рис. 1.1 представлены 
схемы конструкций защитных материалов. 

В частности, противопролежневая подстилка (рис. 1.1а) должна 

сохранять кожу сухой, обеспечивать переменное давление на отдельные участки кожи. При этом влага от кожного покрова и жидкость 
должны быстро транспортироваться в объем подложки и не проходить 
во 
внешнюю 
среду. 
Желательно, 
чтобы 
изделие 
имело