Problems and Prospects of Production of New Generation Textiles

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, текстильная промышленность играет важную роль в удовлетворении разнообразных производственных и потребительских запросов. По мере развития технологий она предопределяет тренды развития моды, оказывая непосредственное влияние на трансформацию потребительских предпочтений [Fouda et al., 2022]. Параллельно с этим повышаются требования к самому текстилю: покупатели рассчитывают на расширение его функциональности, повышение удобства, гибкости и экологичности [Hossain et al., 2024, Kannan, 2018]. Если изначально текстиль рассматривался только как средство защиты людей от неблагоприятных погодных условий, то постепенно к нему все чаще стали предъявлять эстетические требования. Новое поколение текстильных тканей, появившееся в последние десятилетия, существенно расширило их функционал за счет использования интеллектуальных элементов и интерактивности.

Ткани нового поколения предопределяют вектор развития текстильной промышленности, используя последние достижения в области электроники, биологии, инженерного дела, физики, химии, наук о материалах. В большинстве случаев они отвечают самым современным требованиям к функциональности, экологичности, универсальности, что позволяет их рассматривать в качестве авангарда инноваций в текстильной и швейной промышленности. Такие ткани выходят за рамки традиционных материалов за счет использования интеллектуальных датчиков, адаптивных материалов, покрытий и компонентов повышенной функциональности.

В последние годы производство нового текстиля в существенной мере зависит от развития нанотехнологий. За счет этого создаются ткани и одежда с антибактериальными характеристиками, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, обладающие электропроводящими, оптическими, гидрофобными и огнестойкими свойствами [Кащеев, 2023]. Текстиль нового поколения обеспечивает накопление и хранение энергии, выполняет сенсорные функции, используется в медицине и фармакологии. Помимо широкого применения в индустрии моды, эти технологии все шире используются в военном деле, спорте высоких достижений и т.п. 3D-печать, которая может играть важную роль в производстве такого текстиля, может использоваться для производства растягивающихся эластичных волокон [Chen et al., 2021], а также термопластичных моноволокон, выполняющих проводящие функции. Биоразлагаемые текстильные ткани, полученные из водорослей, грибов и других микроорганизмов, выводят текстильную промышленность на качественно иной уровень, а технологии сбора энергии могут быть встроены в текстильные изделия для зарядки портативных электронных устройств, способствуя развитию интернета вещей (IoT).

Между тем, дополнительные возможности, которые нам обеспечивают технологии, имманентно связаны с рисками.

Во-первых, экологические: крайне важно, чтобы текстиль будущего был экологически безопасным. Несмотря на многочисленные попытки добиться этой цели, большинство промышленных технологий производства таких тканей приводят к значительному загрязнению окружающей среды [Есиркепова и др., 2020].

Во-вторых, проблемы безопасности. И если опасность поражения электрическим током, химическим или тепловым воздействием представляется решаемой в обозримой перспективе, то безопасность и конфиденциальность персональных данных, защита их от случайного или злонамеренного влияния пока остаются трудноразрешимыми.

Многочисленные исследования подтверждают аксиоматичные выводы о том, что большинство потребителей готовы использовать новые / умные материалы и технологии в том случае, когда они удобны, эстетичны, просты в использовании, а затраты на них экономически целесообразны [Yang, Moody, 2022]. В этой связи представляется целесообразным проведение анализа основных проблем, связанных со всем жизненным циклом тканей нового поколения и изделий из них.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В данной работе предполагается проведение анализа наиболее значимых затруднений, связанных с новым текстилем. Среди них:

• высокая стоимость;
• ограниченные возможности по использованию в массовом производстве;
• соответствие требованиям безопасности;
• удовлетворение запросов потребителей;
• негативное воздействие на окружающую среду;
• относительная недолговечность.
• Последовательно рассмотрим каждое их них.

ВЫСОКАЯ СТОИМОСТЬ

Несмотря на прорывную динамику исследований в области материалов, при прочих равных, разработка и производство тканей нового поколения требует больших затрат, чем аналогичные процессы, связанные с традиционным текстилем. Так, исследования, проведенные под руководством М. Коргера, наглядно продемонстрировали, что попытки включения в текстиль компонентов с высокой адгезией, вызывает существенные проблемы в совместимости материалов, повышает стоимость используемых инструментов и исходного сырья, ограничивает возможности тестирования и распространения полученных результатов в других сферах [Korger et al., 2016]. Проведение многочисленных экспериментов, разработка и адаптация материалов, закупка и наладка дорогостоящего оборудования, затраты на проверку и валидизацию полученных результатов, необходимость специализированного обучения и повышения квалификации, изменение процедур контроля качества, издержки на интеграцию нового оборудования в имеющиеся производственные и управленческие цепочки, затраты на техническое обслуживание и ремонт техническое обслуживание, издержки переключения—все это оказывает негативное влияние на ценовые параметры [Оборин, Савельев, 2023]. До тех пор, пока они будут выше или сопоставимыми с выпуском традиционного текстиля, рассчитывать на рыночное доминирование новых тканей не приходится.

ОГРАНИЧЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В МАССОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

То, что можно успешно контролировать в лабораторных условиях, в единичном или мелкоштучном производстве, становится весьма затруднительным при переходе к поточному выпуску в крупных масштабах. Проблемы оптимизации производственных процессов в серийном производстве, необходимость поддержания стабильного качества и обеспечения рентабельности могут оказаться в некоторых случаях неразрешимыми [Hossain et al, 2022]. Переход от прототипов к массовому производству нового текстиля может быть сопряжен со следующими трудностями:

• технические ограничения: при производстве прототипов зачастую используют специфическое оборудование или технологии, которые не всегда доступны для массового производства;
• серийный выпуск требует больших объемов сырья, что актуализирует проблематику стабильных поставок, надежных поставщиков и управления цепями поставок;
• при переходе к массовому производству становится необходимой разработка стандартов и процедур минимизации брака;
• поточный выпуск обусловливает необходимость существенных инвестиций не только в оборудование, соответствующие технологии и маркетинг, что может выступить непреодолимым барьером для отдельных фирм;
• сложности интеграции электронных устройств при сохранении привычных эксплуатационных характеристик тканей.

СООТВЕТСТВИЕ ТРЕБОВАНИЯМ БЕЗОПАСНОСТИ

Не секрет, что распространение новых текстильных материалов может вызвать опасения по поводу текущей безопасности их использования и долгосрочного влияния на здоровье людей. Чтобы убедиться в безопасности нового текстиля для потребителей и окружающей среды, требуется проведение достоверных лонгитюдных исследований, включающих надлежащее тестирование и проверку на соответствие основным стандартам безопасности. Как правомерно отмечается во многих научных работах, вопросы безопасности пользователей и нормативно-правового регулирования обращения и использования нового текстиля либо не рассматриваются подробно, либо описываются излишне оптимистично [Xiong et al., 2021].

УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ЗАПРОСОВ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Как показывают многочисленные маркетинговые исследования, большинство потребителей реализуют консервативные стратегии поведения. Их может быть трудно убедить в преимуществах той или иной ткани нового поколения. Люди могут проявлять нерешительность, а отсутствие информации о преимуществах в применении этих материалов может препятствовать их повсеместному внедрению. Для успешного продвижения на рынок недостаточно просто сообщить о выпуске какой-то новой ткани: для преодоления скепсиса и недоверия требуются эффективные маркетинговые стратегии, активное информирование об их преимуществах, способности к решению проблем, повышению комфорта и соответствии потребительским предпочтениям, либо последовательное формирование последних.

НЕГАТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Хотя производство нового поколения текстиля считается более экологичным, чем выпуск традиционного, такое представление не в полной мере соответствует реальности. Некоторые производственные технологии и материалы оказывают негативное воздействие на окружающую среду, причем оно требует детального изучения. Для уменьшения пагубного влияния на окружающую среду должны быть внедрены соответствующие стандарты и процедуры, начиная со стадии НИОКР и заканчивая обращением с отходами и утилизацией.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ НЕДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Для тканей нового поколения критически важными выступают такие свойства как долговечность и износостойкость. Речь идет про механическую прочность, устойчивость к износу, ручной и машинной стирке, воздействию агрессивных химических веществ и атмосферных явлений, стабильность электрических и электростатических характеристик, возможности адаптации к условиям окружающей среды, удобство в использовании, стабильность функционирования при ежедневной эксплуатации. Отдельные виды текстиля в течение продолжительного времени должны сохранять чувствительность и восприимчивость к давлению, изменению температур и т.п. Поэтому крайне важно, чтобы текстиль нового поколения выдерживал не только износ, чистку и другие нагрузки, но и не допускал преждевременного устаревания и выхода из строя.

ОБСУЖДЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

В ближайшие годы ожидается значительный рост на рынках интеллектуального текстиля, одежды, которая вырабатывает энергию и модных изделий, интегрированных с искусственным интеллектом [Щигорец, Рыбаулина, 2024]. Особое внимание привлекает 3D-печать текстильных товаров, рынок которых растет наиболее динамично. По оценкам специалистов, доходы от 3D-печати растут в геометрической прогрессии: если в 2016 г. этот рынок оценивался в 5 миллиардов долларов США, в 2019 г.—в 20, в 2025 г. он с высокой вероятностью превысит 35 миллиардов долларов [Lopez-Camacho et al., 2023]. Рынок 4D-печати будет развиваться еще более динамично и к 2027 г. на него будет приходиться 20% рынка в целом [Manaia et al., 2023]. Сегодня основными потребителями технологии 4D-печати выступают заказчики в оборонной, аэрокосмической и медицинской отраслях. Но как только станет возможным массовый выпуск указанной продукции, она сможет удовлетворять потребности традиционных отраслей масс-маркета—текстильной, швейной, обувной.

Аналогичные тенденции наблюдаются в сфере использования нанотехнологий. Например, Odegon Technologies производит ткань, обработанную нанопористым веществом, которое поглощает запахи из подмышек; Nano-Tex выпускает водоотталкивающую одежду и обувь. Указанная компания продвигает передовые текстильные технологии в партнёрстве с несколькими розничными брендами. «XM Fireline—Россия» вышла на рынок с линейкой огнеупорных и пожаробезопасных тканей

Большое внимание потребителей привлекают биоинженерные текстильные материалы [Страчкова, Пурыскина, 2019]. Ведущие компании в этой сфере достигли серьезных успехов в создании биоинженерных аналогов кожи и текстиля. Так, Modern Meadow получила значительное финансирование для своих проектов в сфере биопроизводства, а Bolt Threads перешла к промышленному выпуску паучьего шёлка и выращиванию биокожи.

С каждым годом растет спрос на интеллектуальный текстиль на рынке. Такие гиганты индустрии как Adidas, Nike, Tesla, The North Face, Under Armour ежегодно инвестируют в эту сферу миллионы долларов. В таких отраслях, как мода, здравоохранение, спорт, транспорт и т.п. текстиль нового поколения пользуется повышенным спросом, и в ближайшие годы он только увеличится.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Будущее текстиля нового поколения представляется весьма многообещающим, поскольку оно будет сочетать в себе последние достижения в области технологий и материалов, функциональность и экологичность. Это неминуемо трансформирует традиционный текстильный бизнес, который фактически стоит на пороге больших перемен. Существует множество возможностей: от тканей с эффектом памяти до биоразлагаемой электроники, которые выводят на новый уровень потребительские характеристики привычной одежды и расширяют границы применения таких тканей в области здравоохранения, спорта, туризма, военного дела. Однако внедрение и практический переход от прототипов и единичных образцов к массовому выпуску встречаются с существенными трудностями. Для промышленного производства текстиля нового поколения требуются значительные инвестиции в НИОКР, нахождение оптимального баланса между использованием технологий и достижением требуемой рентабельности, снижение экологической нагрузки, обеспечение безопасности пользователей как с точки зрения их здоровья, так и конфиденциальности. Между тем, события последних лет свидетельствуют о снижении стоимости большинства подобных разработок, что значительно расширяет возможности их применения.

About the authors

Andrei M. Kushnir

Financial University under the Government of the Russian Federation; A. N. Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art); Russian University of Transport (RUT-MIIT)

Author for correspondence.
Email: Ku7@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-4318-0190
Scopus Author ID: 57219595324

Dr. Sci. (Econ.), Professor, Professor, Department of Mass Communication and Media Business; Professor, Department of Economics and Managemen; Professor of the Department of Customs Law and Organization of Customs Affairs Law Institute

Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

References

Supplementary files