Классификация функционального текстиля по назначению

01 — РАЗДЕЛ 01. История развития и текущее состояние функционального текстиля

1. Начальный этап развития

Ранние функциональные текстильные материалы в основном применялись в военной сфере и специальных отраслях промышленности для обеспечения таких свойств, как водонепроницаемость, огнезащита и защита от воздействия газов.

2. Ранний период развития

В 1976 году в США была разработана водонепроницаемая и дышащая мембранная ткань Gore-Tex.

Одновременно в гражданском текстиле начали активно применяться такие функциональные свойства, как антибактериальная защита, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, влагоотведение и другие технологии.

3. Период стремительного развития

После 1990-х годов появились новые поколения интеллектуального и экологичного текстиля, включая материалы с антибактериальными свойствами на основе наночастиц серебра, интеллектуальной реакцией на внешние условия, функцией регулирования температуры, преобразования энергии и оздоровительного воздействия.

4. Современные тенденции развития

В настоящее время функциональный текстиль развивается в направлении междисциплинарной интеграции и инноваций. Сочетание биотехнологий, информационных наук и текстильной инженерии способствует созданию новых высокоэффективных функциональных текстильных материалов с повышенной добавленной стоимостью.

---

Что такое функциональный текстиль?

Функциональный текстиль — это текстильные материалы, которые обладают не только базовыми свойствами традиционных тканей, такими как сохранение тепла, покрывающая способность и эстетичность, но и дополнительными специальными функциями, включая антистатические свойства, устойчивость к сминанию, охлаждающий эффект, защиту от излучения, поглощение тепла и теплопроводность.

---

Классификация функционального текстиля по назначению

01 — Комфортный и эстетичный текстиль

Текстильные материалы с такими функциями, как влагопоглощение, быстрое высыхание, охлаждающий эффект, водонепроницаемость, маслоотталкивающие и грязезащитные свойства.

02 — Защитный текстиль

Текстильные материалы с функциями защиты от ультрафиолетового излучения, огнестойкости и антистатическими свойствами.

03 — Текстиль для здоровья и медицинского применения

Материалы с антибактериальными, противогрибковыми, противопылевыми (противоклещевыми), дальним инфракрасным излучением, отрицательной ионизацией и дезодорирующими функциями.

---

01 — Комфортный и эстетичный текстиль

a. Водо- и маслоотталкивающий текстиль

Специальные отделочные составы с определённой молекулярной структурой наносятся на поверхность волокон методом распыления или пропитки. Это позволяет изменить свойства поверхностного слоя волокна, снизить поверхностное натяжение ткани по сравнению с водой и маслом, обеспечивая устойчивость материала к смачиванию и загрязнениям.

b. Влагопоглощающий и быстросохнущий текстиль

За счёт введения поверхностно-активных веществ и других функциональных компонентов обеспечивается эффективный перенос влаги: пот быстро выводится от кожи через ткань во внешнюю среду, где происходит его ускоренное испарение и высыхание.

c. Охлаждающий текстиль

Благодаря модификации волокон, специальному структурному дизайну и последующей отделке текстильным материалам придаются свойства эффективного отвода тепла и охлаждения. Такие материалы широко применяются в производстве одежды, медицинских изделий, экипировки специального назначения и других областях.

02 — Защитный функциональный текстиль

Защитный функциональный текстиль предназначен для обеспечения безопасности человека и повышения эксплуатационных характеристик изделий в различных условиях. Такие материалы широко применяются в промышленной одежде, специальной экипировке, медицинском текстиле, строительной отрасли и других сферах с повышенными требованиями к надежности и безопасности.

а. Огнестойкий текстиль

Огнестойкий текстиль представляет собой функциональные текстильные материалы, способные снижать риск возгорания и обеспечивать защиту от воздействия высоких температур и открытого пламени.

В 2020 году объем мирового рынка огнестойких тканей составил около 1,056 млрд долларов США. Согласно прогнозам, к 2026 году данный показатель достигнет 1,315 млрд долларов США, при среднегодовом темпе роста (CAGR) 3,73 %.

Благодаря высоким защитным характеристикам огнестойкие ткани широко используются в производстве спецодежды, защитной формы, промышленной экипировки и текстильных изделий специального назначения.

b. Антистатический текстиль

Антистатический текстиль — это функциональные материалы, предназначенные для предотвращения накопления статического электричества и снижения риска повреждения оборудования или возникновения дискомфорта при эксплуатации.

Согласно исследованию рынка антистатических материалов в Китае за 2022–2027 годы, объем мирового рынка постоянных антистатических материалов в 2020 году составил около 1,14 млрд юаней. Ожидается, что к 2026 году этот показатель достигнет 1,86 млрд юаней.

Антистатические текстильные материалы широко применяются в электронной промышленности, производстве защитной одежды, чистых помещениях (Cleanroom) и других областях, где требуется контроль электростатических разрядов.

c. Текстиль с защитой от ультрафиолетового излучения (UV Protection)

УФ-защитный текстиль обладает способностью эффективно снижать воздействие ультрафиолетового излучения на кожу человека.

Такие материалы обеспечивают защитный эффект за счет поглощения ультрафиолетовых лучей и уменьшения коэффициента их прохождения через структуру волокна или ткани. Благодаря применению специальных функциональных добавок и технологий модификации волокон повышается уровень защиты от солнечного излучения.

УФ-защитные текстильные изделия широко используются в производстве летней одежды, спортивной экипировки, одежды для активного отдыха и продукции для эксплуатации на открытом воздухе.

03 — Текстиль для здравоохранения

а. Текстиль с защитой от клещей

Антиклещевой текстиль предотвращает негативное воздействие клещей на человека и помогает повысить уровень защиты и комфорта при использовании текстильных изделий.

b. Текстиль с дальним инфракрасным излучением

Текстиль с дальним инфракрасным излучением обладает способностью поглощать и отражать энергию дальнего инфракрасного спектра, обеспечивая теплоизоляцию и дополнительный тепловой комфорт.

c. Антибактериальный текстиль

Антибактериальный текстиль содержит специальные антибактериальные компоненты, которые воздействуют на микроорганизмы путем повреждения клеточных мембран и нарушения структуры белков.

Объем мирового рынка антибактериального текстиля вырос с 11,77 млрд долларов США в 2021 году до 12,67 млрд долларов США в 2022 году. Прогнозируемый среднегодовой темп роста (CAGR) составляет 7,7 %, и ожидается, что к 2030 году объем рынка достигнет 21,3 млрд долларов США.

ЧАСТЬ 02

Тенденции развития функционального текстиля

а. Устойчивое развитие

Современное развитие функционального текстиля ориентировано на использование экологичных материалов. На Международной выставке функционального текстиля 2024 года были представлены ткани, изготовленные из возобновляемого и биоразлагаемого сырья.

b. Диверсификация функциональных свойств

Развитие функционального текстиля больше не ограничивается одной характеристикой. Современные исследования направлены на сочетание нескольких функций в одном текстильном изделии и создание многофункциональных материалов.

c. Интеллектуальное развитие

Умный текстиль (Smart Textile) оснащается датчиками, микроэлектронными компонентами и другими технологиями, что позволяет реализовывать такие функции, как мониторинг состояния здоровья, отслеживание движений и адаптация к изменениям окружающей среды.

Основные проблемы, с которыми сталкивается функциональный текстиль

К основным проблемам развития функционального текстиля относятся:

① Экологическое загрязнение
② Ограниченный срок службы функциональных свойств

По сравнению с функциональными текстильными изделиями преимущества функциональных нитей в большей степени проявляются на ранних этапах производства. Благодаря внедрению функциональных компонентов непосредственно в структуру волокна или нити обеспечивается более стабильное закрепление свойств материала.

а. Долговечность функциональных свойств

Функциональные нити получают специальные свойства уже на этапе производства волокна или пряжи. По сравнению с текстильными материалами, обработанными после производства, такие нити обладают более высокой стабильностью и долговечностью функциональных характеристик.

b. Упрощение обработки и расширение областей применения

Введение функциональных компонентов на этапе производства нитей упрощает последующие процессы ткачества и вязания. Например, это позволяет создавать умные нити (Smart Yarn) с электронными компонентами, а также биоактивные нити для применения в сфере здравоохранения.

c. Экологичность и устойчивое развитие

Технологии производства функциональных нитей позволяют сократить использование вредных химических веществ на начальном этапе производства, а также создавать биоразлагаемые и биосодержащие функциональные нити, соответствующие требованиям экологичного и устойчивого развития.

---

ЧАСТЬ 03

История развития функциональных нитей

История развития функциональных нитей

История развития функциональных нитей восходит к середине XX века.

1. Появление защитных функциональных нитей

До и после Второй мировой войны появились первые защитные виды нитей, включая нити с защитой от ультрафиолетового излучения, устойчивостью к проникновению химических веществ и огнестойкие нити.

2. Развитие синтетических волокон

В 1935 и 1941 годах были разработаны полиамид и полиэстер. Благодаря высокой прочности, долговечности и возможности модификации эти материалы получили дополнительные функциональные свойства.

3. Развитие нитей с улучшенными потребительскими характеристиками

В 1960-х годах появились функциональные нити с такими свойствами, как влагоотведение, быстрое высыхание и сохранение тепла, например Coolmax® и Thinsulate™.

4. Применение высокоэффективных волокон

После 1970-х годов высокопрочные волокна, такие как Kevlar и углеродное волокно, стали использоваться для производства нитей с повышенной прочностью и термостойкостью.

5. Развитие инновационных функциональных нитей в XXI веке

В XXI веке получили развитие функциональные нити нового поколения, включая нити с антибактериальной обработкой на основе наночастиц серебра, а также нити с использованием натуральных биоматериалов, например волокон морских водорослей.

В последние годы развитие функциональных нитей движется в направлении интеллектуализации. Появляются умные нити (Smart Yarn), способные воспринимать и реагировать на изменения окружающей среды или физиологические сигналы человеческого организма.

В Университете Дрекселя (США) была разработана проводящая целлюлозная нить на основе покрытия из MXene — двухмерного наноматериала с высокими электропроводящими свойствами.

Сценарии применения волоконных носимых электронных систем, разработанные Центром исследований интеллектуальных носимых устройств Гонконгского политехнического университета.

ЧАСТЬ 04

Современное состояние и основные категории функциональных нитей

Функциональные нити могут производиться путем введения специальных компонентов, а также за счет оптимизации технологий и процессов прядения. Это позволяет придавать нитям различные эксплуатационные свойства и расширять области их применения.

Основные категории функциональных нитей:

• Антибактериальные нити
• Огнестойкие нити
• Нити, безопасные для кожи и обладающие оздоровительными свойствами

а. Антибактериальная пряжа

Антибактериальная пряжа — это функциональная пряжа, обладающая способностью подавлять рост и размножение бактерий и других микроорганизмов.

Крупнейшие производители антибактериального текстиля сосредоточены в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Основными рынками данной продукции являются Китай, США, Германия и Япония.

Согласно исследованию GIR, объем мирового рынка медицинской антибактериальной пряжи в 2022 году составил 147,1 млн долларов США. По прогнозам, к 2029 году этот показатель достигнет 181,7 млн долларов США, а среднегодовой темп роста (CAGR) в период с 2023 по 2029 год составит 3,1 %.

В настоящее время мировые расходы на здравоохранение составляют около 10 % мирового ВВП, и ожидается дальнейший рост спроса на функциональные материалы медицинского назначения.

b. Интеллектуальная терморегулирующая пряжа

Интеллектуальная терморегулирующая пряжа способна взаимодействовать с температурой тела: при повышении температуры она обеспечивает охлаждающий эффект, а при снижении температуры помогает сохранять тепло, поддерживая комфортный микроклимат.

Технология PCM (Phase Change Materials) компании Outlast получила широкое применение в различных промышленных областях в США и Великобритании.

Компания Mid6 разработала интеллектуальный гидрокостюм с системой терморегулирования. Внешний слой костюма выполнен из неопреновой пены с закрытыми порами, а промежуточный слой представляет собой композитный материал на основе термочувствительного гидрогеля и полиуретановой пены с открытыми порами.

Компания Triangle (США) разработала микрокапсулы диаметром 15–40 мкм, размещенные на поверхности ткани и обеспечивающие функцию терморегулирования.

Индикатор терморегулирования TEMSMAR

Португальский центр нанотехнологий и интеллектуальных материалов разработал нанокапсулы на основе крахмала, содержащие небольшое количество воскообразных веществ, которые могут длительное время сохраняться на поверхности текстильных изделий.

Технология 37.5 dynamic, при которой частицы 37.5 интегрируются в структуру пряжи или волокна, позволяет улавливать инфракрасную энергию, выделяемую телом, эффективно отводить влагу в жарких условиях и сохранять тепло при низких температурах. Данная технология обеспечивает постоянное терморегулирующее действие.

Основные методы производства интеллектуальных терморегулирующих волокон:

• пропитка полых волокон;
• композитное расплавное прядение;
• технология нанесения покрытий;
• прядение с использованием микрокапсул.

c. Охлаждающая пряжа

Охлаждающая пряжа производится с применением специальных технологий модификации волокон и введением минеральных частиц, что позволяет повышать показатель Qmax и улучшать ощущение прохлады.

Благодаря оптимизации структуры волокна и использованию специальных технологий прядения увеличивается площадь контакта с кожей, что способствует повышению охлаждающего эффекта.

В 2022 году объем мирового рынка тканей с охлаждающим эффектом составил 2,4 млрд долларов США. Согласно прогнозу IMARC Group, к 2028 году объем рынка достигнет 3,9 млрд долларов США, а среднегодовой темп роста (CAGR) в период с 2022 по 2028 год составит 8,4 %.

d. Инфракрасная нагревающая пряжа

Инфракрасная нагревающая пряжа — это экологичный функциональный материал, способный поглощать инфракрасное излучение солнечного света или человеческого тела и преобразовывать его в тепловую энергию.

e. Волокно, полезное для кожи

Молочное белковое волокно производится из коровьего молока в качестве исходного сырья. После процессов дегидратации, обезжиривания, очистки и других этапов обработки получают казеин, который смешивается с поливиниловым спиртом и формируется методом мокрого прядения.

Благодаря такой технологии волокно обладает шелковистостью, мягкостью и комфортными свойствами при контакте с кожей.

Основные преимущества:

• улучшенный комфорт при ношении;
• повышенная способность снижать раздражение кожи;
• поддержание естественного ощущения мягкости и гладкости.

Применение:

• нижнее бельё;
• бюстгальтеры;
• изделия для младенцев;
• зимнее термобельё для мужчин и женщин.

f. Высокопрочная и износостойкая нить

Высокопрочная и износостойкая нить обладает превосходными эксплуатационными характеристиками:

• Сверхвысокая износостойкость: одна из наиболее износостойких среди химических волокон.
• Высокая прочность: подходит для специальных применений, включая производство парашютов и изделий военного назначения.
• Высокий комфорт при использовании: благодаря хорошей способности к восстановлению влаги материал обеспечивает приятные тактильные ощущения при контакте с кожей.
• Отличная морозостойкость: ткань из PA66 сохраняет комфортные тактильные свойства даже при температуре −30 °C, сравнимые с ощущениями при комнатной температуре.
• Высокая устойчивость к старению: после воздействия температуры 140 °C в течение 500 часов сохраняет более 80 % первоначальной прочности.

С 2020 по 2022 год объем мирового рынка и спрос на модифицированный нейлон из года в год росли, достигнув соответственно 11,1 млрд долларов и 2,21 млн тонн.

g: Теплоизоляционная пряжа

Пряжа, которая за счет своей низкой теплопроводности влияет на передачу теплового потока.

Теплопроводность гелевого материала составляет всего 0,013 Вт/м ∙ К, минимальная плотность геля — 0,16 мг/см³, а срок службы — длительный. Из него можно изготавливать модифицированную аэрогелем мягкую пленку и модифицированное волокно.

Полиэфирное штапельное волокно с аэрогелем: 1,5D * 38 мм; 3D * 51 мм;

Гелевые нити на основе аэрогеля: 50D/48F; 75D/72F; 100D/96F;

Полиэфирные нити на основе графенового аэрогеля: 75D/72F; 100D/96F; 150D/144F;

В 2022 году мировой рынок аэрогелей достиг 5,076 млрд юаней. По оценкам, к 2028 году объем мирового рынка аэрогелей, как ожидается, достигнет 8,581 млрд юаней.

ЧАСТЬ 05

Тенденции развития функциональных нитей

1. Устойчивое развитие

В производстве функциональных нитей всё большее внимание уделяется экологичности, снижению энергопотребления и эффективному использованию ресурсов. Основными направлениями развития являются применение переработанных материалов, сокращение воздействия на окружающую среду и внедрение принципов устойчивого производства.

2. Восемь фактов о модной индустрии и загрязнении окружающей среды

• Около 35 % первичных микропластиков в океане образуются в результате стирки синтетических текстильных изделий.
• В производстве текстиля используется около 3500 химических веществ, из которых примерно 10 % могут представлять опасность для человека, а 5 % — негативно влиять на окружающую среду.
• Производство 1 тонны текстильной продукции может привести к загрязнению до 200 тонн воды.
• На долю индустрии моды приходится около 4 % мировых выбросов парниковых газов.
• Ежегодно на одного человека приходится около 100 кубических метров воды, связанных с производством и потреблением текстильной продукции.
• Около 25 % новой одежды остаётся непроданной.
• Менее 1 % текстильной одежды перерабатывается и используется повторно.
• Каждую секунду объём одежды, эквивалентный одной грузовой машине, сжигается или отправляется на свалки.

3. Многофункциональность:

а. Объединение нескольких функций в одной нити.

Примеры существующих многофункциональных нитей:

Теплосберегающие и нагревающие нити, также известные как термогенерирующие нити или нити с дальним инфракрасным излучением.

TechNa-Poly | Антибактериальная полиэфирная пряжа с влагоотводящими свойствами

Hakuu-Poly | Функциональная полиэфирная пряжа с влагоотводящими, охлаждающими и УФ-защитными свойствами

b. «Умная» пряжа

«Умная» пряжа (Smart Yarn) объединяет традиционные текстильные материалы с датчиками и микроэлектронными компонентами, наделяя изделия функциями восприятия, реагирования и передачи информации.

Такие технологии обладают высоким потенциалом применения в области носимых электронных устройств, здравоохранения, военной экипировки и мониторинга окружающей среды.

Согласно прогнозам, среднегодовой темп роста (CAGR) мирового рынка «умных» полимеров в период с 2020 по 2026 год составит 21,9 %.

В период с 2020 по 2024 год среднегодовой темп роста мирового рынка «умного» текстиля прогнозируется на уровне 35,0 %.