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, когни-
тивные 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 простимулиро-
вала 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 функ-
цию при их использовании, стали называть функциональными. 
Сегодня на мировом рынке доступны следующие функциональ-
ные текстильные материалы: 
- барьерные (против микроорганизмов, химических препара-
тов, 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. Необ-
ходимо создание многофункциональных текстильных материалов, ко-
торые одновременно удовлетворяют множеству требований, часто про-
тиворечащих 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 тек-
стильных материалов (смешение волокон, модификация нитей, моди-
фикация 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. Та-
кие 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 (совре-
менного текстиля), можно предположить, что способ соединения от-
дельных текстильных материалов в одну структуру дает возможность 
изменять, варьировать технические свойства композитов в широких 
пределах. Научный и производственный интерес в этой области объяс-
няется потенциальными возможностями создания текстильных компо-
зитов 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 Эко-
текс. Уже немало ведущих производителей сертифицировали некото-
рые из своих артикулов для получения знака «Эко-текс: текстиль, за-
служивающий доверия». Это можно отнести к абсолютно новой тен-
денции на рынке промышленного текстиля. 
Хорошо известнен всем производителям и покупателям специ-
ального текстиля «Знак качества Институтов Хоенштайна» (Hohen-
steinInstitutes). Для выдачи этих сертификатов исследования прово-
дятся по следующим направлениям: 

1. Физиология одежды: 1) комфортность носки (терморегуляция
и транспорт влаги) оценивается по 6-балльной шкале от 1 – очень хо-
рошо до 6 – неудовлетворительно); 2) антистатические параметры; 
3) «дышащие» свойства текстильного материала.
2. Нанотехнологии. Даже среди специалистов-отделочников рас-
пространено заблуждение, что к категории «нано» можно отнести лю-
бую технологию, в которой используются текстильно-вспомогатель-
ные вещества (ТВВ) с наноразмером частиц (как, например, некоторые 
мягчители). На самом деле, нанотехнологии связаны не с размером са-
мих частиц химиката, а с наноэффектом. Термин «нанотехнология» мо-
жет быть использован, когда наночастицы распределены в определен-
ном порядке, образующем на поверхности волокна определенную 
функциональную систему с особыми свойствами. Если частицы, даже 
наноразмеров (т. е. миллиардных частей метра), нанесены беспоря-
дочно, 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 ма-
сел, нефтепродуктов, кетчупа и меда при сохранении дышащих свойств 
материала; 
- антимикробный препарат Sanitized 99-19 (Sanitized AG), за-
крепляющийся на поверхности волокна активными центрами и образу-
ющий «наноколючую проволоку» – механическую преграду – для бак-
терий; 
- различные нанопродукты на основе серебра компаний
Huntsman и Sanitized AG: при приближении бактерии к нанослою се-
ребра возникает разряд «наномолнии», убивающий микроб. 
3. УФ-защита. Солнечное излучение необходимо для здоровья
человека, помогая организму вырабатывать витамин D. С другой сто-
роны, 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, проме-
жуточных и готовых продуктов на всех стадиях обработки, а также ис-
пользуемых материалов. Примеры сертифицируемых продуктов: сырье 
и крашеная (облагороженная) пряжа, ткани, трикотаж, аксессуары, 
например кнопки, застежки-молнии, швейные нитки или этикетки, го-
товые 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 Таможен-
ного 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 проникнове-
нию 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 прин-
ципе, позволяют осуществить самые смелые фантазии. Свойства полу-
ченных композитов будут зависеть от вида текстильного материала (хи-
мического состава, структурных характеристик используемых волокон, 
строения тканей и др.); физических и химических свойств слоев; тол-
щины и объема слоев; объема воздуха в расположениях слоев в струк-
туре; технологии соединения. 

Многослойные текстильные композиции можно рассматривать 

в определенной мере как революционный продукт (обладающий высо-
кими технико-эксплуатационными свойствами, новыми функциями, до-
бавленными качествами, экологичностью и рыночной ликвидностью), 
разработка которого требует использования новых материалов (струк-
турных и функциональных) на основе новых технологических процес-
сов, реализация которых требует проведения исследовательских работ. 

Как и любой продукт инженерной мысли, многослойный компо-

зиционный материал определенного целевого назначения в своей ос-
нове 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 текстиль-
ных композитов. 

Порядок проектирования многофункциональных текстильных 

материалов для разных областей использования может быть представ-
лен 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 разра-
ботке программ, которые базируются на принципе многоуровневого 
моделирования. 

Представление композита в виде многоуровневой иерархической 

системы позволяет выявить связи между соседними слоями. Можно мо-
делировать 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 примене-
ние 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 отдель-
ные 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