В эпоху, когда безопасность и эксплуатационные характеристики имеют решающее значение во всех отраслях – от промышленности и здравоохранения до обороны, спрос на современные специальные защитные ткани растёт. Материалы, разработанные для защиты пользователей от экстремальных условий, опасных факторов, за последнее десятилетие претерпели значительные изменения. Их роль вышла далеко за рамки традиционной рабочей одежды, находя всё новые области применения (так же, как и люди, необходимость в защите испытывают манипуляторы роботов, станки и оборудование, например, см. Средства защиты при гидроочистке и гидрорезке. 16+). В зарубежных источниках эту группу текстиля даже называют отдельным термином – Protech, что буквально означает «для защиты по специальным техническим требованиям». Современные текстильные материалы впитали большое количество новейших технологий и продолжают совершенствоваться.
В этой статье мы рассмотрим новые тенденции в производстве защитных текстильных материалов, а особое внимание уделим инновациям, повышающим безопасность, долговечность и эксплуатационные характеристики.
Защитные ткани – это специализированный текстиль, предназначенный для защиты пользователя от опасностей окружающей среды или от травм. В зависимости от области применения, эти ткани могут быть устойчивы к воздействию огня, воды, химических веществ, ионизирующих и электромагнитных излучений, биологических агентов и механических воздействий и, кроме того, могут защищать кожу от ультрафиолета.
Они широко используются во многих индустриальных применениях промышленной безопасности, для пожаротушения и спасения, задач здравоохранения.
Какие современные материалы увеличивают объёмы потребления
Развитие новых технологий, исследование новых комплексных воздействий опасных факторов, меняющихся условий производственной среды и непредсказуемые изменения климата привели к увеличению числа неожиданных рисков, особенно на рабочих местах.
В результате меры защиты стали необходимы в различных отраслях промышленности, что привело к разработке модернизированных защитных текстильных изделий (яркий пример – развитие и повсеместное внедрение огнестойкой защиты на рынке США, см. Спецодежда Wrangler пополнена направлением FR). Инновации необходимы для соответствия новым стандартам безопасности, продления срока службы изделий и повышения комфорта пользователя.
Поскольку риски становятся всё более сложными и разнообразными, традиционных материалов становится недостаточно. Внедрение новых материалов и интеллектуальных технологий делает современные защитные текстильные изделия не только более эффективными, но и более адаптируемыми к меняющимся условиям.
Защитные ткани (группа ProTech) представляют собой один из наиболее динамично развивающихся секторов в индустрии технического текстиля. В то время как обычная одежда в основном служит для защиты человеческого тела от воздействия окружающей среды, таких как температура и осадки, защитные ткани специально разработаны для обеспечения повышенной защиты от экстремальных воздействий.
Цифры объёма рынка и прогнозов роста
Мировой рынок защитных тканей (группы ProTech) переживает устойчивый рост. Согласно последним отраслевым отчётам, в 2023 году объём рынка оценивался примерно в 20 млрд долларов США, а к 2030 году, по прогнозам, достигнет 30 млрд долларов США. При этом совокупный годовой темп роста (CAGR) составит более 6 процентов. Рост обусловлен повышением осведомлённости о безопасности на рабочем месте, программами индустриальной модернизации и растущим спросом на высококачественный медицинский текстиль.
Более того, особое внимание к безопасности на рабочем месте, ужесточение правил пожарной безопасности и растущие террористические угрозы также являются мощными движущими факторами к дальнейшему росту спроса на защитные текстильные изделия.
Ключевые производители
Ведущими компаниями в области разработки текстильных волокон, покрытий, технологий являются DuPont, TenCate Protective Fabrics, W. L. Gore & Associates, Milliken & Company и Teijin Aramid. Эти фирмы вкладывают значительные средства в исследования и разработки защитных тканей для поддержания конкурентных преимуществ, уделяя особое внимание созданию передовых устойчивых технологий производства волокон, покрытий, окрашивания. Стартапы и более мелкие игроки также выходят на рынок с нишевыми инновациями, особенно в области экологически чистого защитного текстиля, «умных тканей», материалов с новыми функциональными возможностями (ниже покажем – не только защитными).
Передовые материалы
При производстве лучших образцов СИЗ применяются новейшие типы текстиля с экстремально высокими характеристиками. Рост потребления постепенно снижает цену, повышая доступность, узнаваемость, что, в свою очередь увеличивает спрос.
Для популяризации знаний считаем уместным выделить в этом обзоре уже состоявшиеся материалы (некоторые уже стали заметными глобальными брендами), которые активно увеличивают долю на рынке.
Арамидные волокна (например, кевлар, см. подробно: Стефани Кволек – изобретатель кевлара. К 95-летию со дня рождения)
Известные своей термостойкостью и высоким соотношением прочности к весу, эти волокна широко используются в защитной одежде для пожарных и спасателей, для работников стекольного и фаянсового производства, а также при создании одежды для любителей экстремальных технических видов спорта – мотоциклистов, автогонщиков.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен
Волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), такие как Dyneema (подробно: Dyneema vs Kevlar), лёгкие и чрезвычайно прочные, идеально подходят для изготовления защитного снаряжения и шлемов, где прочность на растяжение и малый вес имеют решающее значение.
Химически стойкие ткани (например, ПТФЭ)
ПТФЭ (политетрафторэтилен) используется в средах с повышенным риском химического воздействия, например в лабораториях и химических заводах, и обеспечивает превосходную защиту от широкого спектра химических веществ. На основе ПТФЭ создана известнейшая мембрана Gore-Tex (см. Впервые в России: обувь, произведенная по технологии GORE-TEX®).
Влагоотводящие ткани
В отраслях с высокими физическими нагрузками влагоотводящие ткани обеспечивают комфорт работников, убирая пот с кожи, что помогает уменьшить количество отвлекающих факторов и повысить безопасность.
Выдающийся и коммерчески успешный пример – материал Coolmax.
Основа его волокон – синтетический полиэстер, который получает замечательные свойства благодаря инновационной структуре волокон плоской формы с дополнительными каналами, что существенно больше по площади, чем у обычного волокна круглого сечения.
Это создаёт дополнительные капиллярные эффекты и способствует более эффективному впитыванию и отводу влаги с поверхности кожи – свойство, очень востребованное многими профессионалами.
Кроме того, высокотехнологичные волокна, такие как PPS (полифиленсульфид), PEEK (полиэфиркетон) и Novoloid (отверждённый фенолальдегид), обеспечивают повышенную защиту от воздействия тепла, химических веществ и механических воздействий. Волокна PBO (п-фенилен-2,6-бензобизоксазол) не имеют себе равных по прочности и модулю упругости, превосходя по своим характеристикам все известные волокна. Эти материалы являются неотъемлемой частью будущего средств индивидуальной защиты для промышленной безопасности, расширяя возможности работников и сохраняя их здоровье.
Отдельно следует выделить основные заметные тренды, которые, на наш взгляд, будут оказывать влияние на создание новейших материалов для СИЗ.
Современные волокна в составе новых текстильных композитных материалов
Высокоэффективные волокна, такие как арамидные (например, кевлар и тварон), СВМПЭ и углеродные волокна, обеспечивают исключительное соотношение прочности и веса. Комбинирование этих материалов позволяет достигать уникальных характеристик, незаменимых для баллистической защиты, защиты от порезов, прокола и для огнестойкости. Непрерывный прогресс в области полимеров привёл к созданию волокон, которые стали легче, прочнее и устойчивее к воздействию огня, чем когда-либо прежде.
Интеллектуальный текстиль и носимые электронные технологии
В состав умного текстиля (или smart-текстиля) входят электронные компоненты, такие как датчики, RFID-чипы и микроконтроллеры, а также проводящие шины.
Чаще всего создаются устойчивые текстильные структуры с интегрированной электроникой, которые хорошо тянутся и восстанавливают свои свойства и которые даже можно стирать.
Встроенные нагревательные элементы на основе графитового волокна позволяют создавать одежду с системой подогрева.
По-новому могут быть внедрены экономичные светодиоды, поддерживающие видимость в темноте.
Всё это – smart-текстиль! Он может контролировать температуру тела, биоритмы и биохимические показатели (пульс, темп дыхания и уровень кислорода в крови), обнаруживать опасные вещества или даже передавать данные в режиме реального времени.
Например, сотрудники служб экстренного реагирования и военнослужащие могут носить одежду, которая отслеживает физиологические условия и угрозы окружающей среде, предоставляя важные данные для принятия решений в ситуациях повышенного риска.
Мониторинг состояния здоровья работающих в экстремальных условиях пожарных, металлургов, спасателей позволяет точно организовать график работы и отдыха, принять решение о срочной эвакуации из опасных зон.
Ещё одна многообещающая функция smart-тканей – это возможность их использования в качестве источников питания для носимых устройств, которые, в свою очередь, также стремительно развиваются – без них уже невозможно представить себе современного профессионала. Опытные материалы уже сегодня могут преобразовывать энергию тела человека в электричество, что позволяет заряжать батареи мобильных телефонов или других устройств (см. Инновации в материалах и новые технологии для СИЗ).
Нанотехнологии в текстильном производстве
Нанотехнологии революционизируют защитные текстильные изделия, обеспечивая усовершенствование на молекулярном уровне. Наночастицы могут быть встроены в волокна для придания им антибактериальных (см. подробно: «Весь мир» и серебро: возможности создания новых продуктов с уникальными свойствами), устойчивых к ультрафиолетовому излучению или огнестойких свойств.
Кроме того, специальные нанодобавки улучшают водоотталкивающие свойства и снижают износ без ущерба для воздухопроницаемости ткани.
Одно из перспективных направлений – создание нетканых материалов, покрытых слоем ламината с микрокапсулами, содержимое которых нейтрализует воздействие активных химикатов при механическом повреждении поверхностного слоя.
Терморегуляция
Вы когда-нибудь сталкивались с резкими перепадами температуры? Умные ткани с функцией терморегуляции создают идеальный микроклимат, позволяя чувствовать себя комфортно независимо от окружающих условий. Устали от перегрева или замерзания? Забудьте об этом. Ткани уже научились заботиться об этом (см. материал о технологии пассивного охлаждения: Новые текстильные технологии).
Огнезащитные свойства
Огнестойкие ткани имеют решающее значение при тушении пожаров, электромонтажных работах, а также в нефтегазовой промышленности.
Инновации направлены на постоянную обработку, которая не стирается со временем, и на создание более лёгких материалов, которые снижают тепловую нагрузку, нагрузку в движении.
Новейшие экологически безопасные антипирены позволяют защитить окружающую среду, начиная от этапа производства, обеспечить здоровье пользователя в течение жизненного цикла тканей и в завершение подвергаются переработке без отрицательного воздействия на природу.
Блокирование опасных канцерогенных частиц
Один из критически опасных факторов для пожарных – воздействие канцерогенных частиц. Создание материалов, блокирующих контакт этих опасных частиц с кожей, представляет одно из передовых направлений в разработке новых материалов (подробно: Инновационная одежда пожарного от Innotex).
Повышение производительности
Важнейшее направление развития текстиля – разработка новых материалов с увеличенной продолжительностью жизненного цикла при стабильно высоком уровне защитных свойств.
Современные отделки, покрытия и ламинаты совершенствуются, современные защитные ткани устроены таким образом, чтобы выдерживать суровые условия эксплуатации без разрушения.
Новые текстильные структуры
Сейчас уже применяются новые многослойные материалы, сочетающие в себе мембраны, нетканые утеплители, вспененные материалы, имеющие внешние усилительные защитные элементы, формируемые 3D-печатью и другими аддитивными технологиями.
Композиты могут иметь переменные показатели прочности, гибкости, вентиляции и влагоотведения и быть запроектированными с учётом защитных функций (пример: Новые возможности трикотажа для спецодежды), эргономики, а также с учётом применяемых в работе конечными пользователями инструментов, оснастки и т.п.
Военный и оборонный текстиль – источник заимствования
Оборонный сектор является основной движущей силой инноваций. Военные защитные ткани включают в себя огнестойкую униформу, баллистические защитные предметы снаряжения и костюмы химико-биологической и радиационной защиты. В эти предметы одежды всё чаще встраиваются устройства связи, источники питания и датчики окружающей среды для поддержки цифровой войны и разведки на поле боя.
Неизбежно практичные технологические инновации рано или поздно «перетекают» в сектор материалов для СИЗ (характерный пример – ткани рипстоп, изначально созданные для сегмента military). Аналогичное перетекание Гетсиз.ру рассматривал в перчатках (см. Тактические перчатки).
Рекомендация: наблюдать, оценивать, взвешивать.
Красители
Всю историю существования человеческой цивилизации велась неустанная работа по совершенствованию красителей для текстиля. Основные направления – безопасность, насыщенность цвета, стабильность и стойкость цвета в течение жизненного цикла одежды, технологичность окраски, снижение стоимости.
Особым для производства СИЗ является улучшение характеристик сигнальных тканей флюоресцентных цветов.
Новейшее направление – создание тканей, меняющих окраску в зависимости от внешних условий, создание материалов-детекторов, меняющих окраску под действием неблагоприятных факторов и сигнализирующих пользователю об опасности.
Ведущие технологические компании, включая Chromat и лабораторию MIT Media Lab, создали уникальные материалы со встроенными микроскопическими капсулами, содержащими специальные пигменты. Эти пигменты реагируют на различные внешние воздействия: ультрафиолетовые лучи заставляют фотохромные составы менять оттенки, а температурные колебания активируют термохромные свойства. Уже сегодня мы видим потрясающие примеры такой одежды — от солнечных платьев, которые становятся ярче на улице и бледнеют в помещении, до спортивной экипировки, меняющей цвет в зависимости от температуры тела спортсмена.
Манящая перспектива: самовосстанавливающиеся ткани
Сразу несколько исследовательских коллективов (технологический институт TECHNION в Израиле, Пенсильванский университет) ведут работы по концептуально новой и многообещающей теме – создание самовосстанавливающихся текстильных материалов.
Так, компания NanoTextile совместно с исследователями из израильского технологического института TECHNION разработала материал, способный самостоятельно ремонтировать повреждения. В структуру ткани встроены микроскопические капсулы со специальным полимерным составом – при разрыве волокон эти капсулы разрушаются, высвобождая клей, который под воздействием тепла (например, от обычного фена) активируется и заполняет повреждённый участок. Процесс восстановления занимает от 30 минут до нескольких часов в зависимости от размера повреждения, после чего ткань восстанавливает до 95 процентов своей первоначальной прочности.
Альтернативная концепция – эластичная ткань, которая самостоятельно восстанавливается под воздействием ультрафиолетовых лучей. Ткань имеет основу из синтетического полиуретана, оксетана и органического хизотана. Небольшие повреждения при воздействии ультрафиолета создают прочные связи друг с другом и позволяют ткани регенерироваться, восстанавливая структуру.
Пока исследования не вышли за рамки создания прототипов, но потенциал у темы действительно чрезвычайно высок.
Цифровые двойники тканей
Ещё одно футуристическое и завораживающее направление.
Передовые технологии цифрового моделирования, разработанные компанией Browzwear, позволяют дизайнерам с беспрецедентной точностью предсказывать поведение тканей ещё до начала физического производства.
Эта инновационная система создаёт виртуальные копии материалов, воспроизводя не только их визуальные характеристики, но и физические свойства: драпируемость, растяжимость, жёсткость, влагоотведение, зоны повышенного нагрева и даже взаимодействие с другими тканями в многослойных конструкциях.
Практическое применение цифровых двойников уже сегодня даёт поразительные результаты: ведущие бренды сокращают количество физических образцов на 80 процентов, уменьшая время разработки новых коллекций с нескольких месяцев до нескольких недель. Особенно ценна эта технология для сложных драпировок и экспериментальных кроев, где традиционные методы требуют многочисленных итераций.
Цифровые двойники – новое направление, не ставшее пока трендом. Однако это явление учитывает потребительский спрос на индивидуализацию, а массовая индивидуализация защитного снаряжения набирает обороты. Цифровое производство позволяет быстрее прорабатывать большее количество вариаций (наглядным сравнением вариантов), а модульный дизайн одежды даёт возможность изготавливать защитную одежду с учётом индивидуальных задач, вроде телосложения или новых рисков.
Биоразлагаемый и экологичный текстиль
Большинство стран мира поддержали документ Генассамблеи ООН «Повестка дня в области устойчивого развития на период до 2030 года», в котором отражены 17 взаимосвязанных целей в качестве «плана достижения лучшего и более устойчивого будущего для всех». Ответственное потребление становится главным приоритетом, и всё большее распространение получает экологически чистый защитный текстиль (см. Внедрение эко-материалов в современную одежду: новые кейсы).
К этой группе материалов относятся биоразлагаемые типы, переработанные волокна и покрытия, не содержащие фтора. Давление со стороны регулирующих органов и клиенты, заботящиеся об экологии, подталкивают производителей к экологическим инновациям.
Влияние нормативных актов на инновации
Важное значение имеет регуляторное воздействие, в частности своевременное изменение отраслевых стандартов.
Более строгие стандарты стимулируют внедрение инновационных материалов. Например, запрет на использование вредных антипиренов привёл к поиску нетоксичных альтернатив на биологической основе.
Хотя соблюдение нормативных требований усложняет задачу, оно также способствует внедрению ответственных инноваций и повышению доверия к рынку, органичной и своевременной сменяемости «поколений» защитных материалов.
Призыв к действию для профессионалов отрасли
Инновации меняют стандарты производительности, безопасности и устойчивости, что открывает перед отраслью новые захватывающие возможности: по сути, они формируют функциональный образ защитной одежды будущего.
Будущее рынка текстиля Protech выглядит весьма многообещающим, что обусловлено растущей заботой о безопасности работников и внедрением более строгих правил техники безопасности во всех отраслях промышленности.
Чтобы достигать значительного успеха, участники отрасли охраны труда и производители тканей должны переосмыслить методы разработки, производства и сертификации защитных решений. Согласованная проактивная стратегия, включающая маркетинговые исследования удовлетворённости, баланса спроса и предложения, инновации и технологическое перевооружение, крайне необходимы.
(8 оценок, среднее: 4,50 из 5)
Загрузка...
