Биотехнологии в производстве текстильных волокон (9 класс)

Цель:
организовать деятельность учащихся по изучению:
основных видов производства новых технологичных волокон;
основных процессов их изготовления;
уникальных свойств технологичных тканей;
способов работы с информацией при выполнении самостоятельной работы дома с помощью учебника, справочной литературы, электронных ресурсов.

Производство БиоПАНволокон
В процессе производства БиоПАНволокон (биологических полиакрилонитрильных волокон) синтетические полиакрилонитрильные волокна обрабатывают специальной биомассой из особых микроорганизмов. В результате, проделав разрушительно-созидательную работу, бактерии создают почти готовый к употреблению продукт, по своим свойствам аналогичный натуральной шерсти. Учёные пытаются скопировать природные «технологии» получения многих веществ, засекреченные бесконечно долгой эволюцией развития органической жизни. Мы знаем, что обычная паутина обладает необыкновенно высокой прочностью и эластичностью и состоит из протеинов. Биологи нашли гены, ответственные за процесс протеинового синтеза у насекомых, и пытаются привить эти гены клеткам дрожжевых микроорганизмов методами генной инженерии. В результате, кроме пауков, «плести» волокна могут микроскопические грибки плесени, которые, размножаясь на отходах хлопкового производства, начинают синтезировать ферменты, расщепляющие целлюлозу. С помощью таких генетических ухищрений биотехнологии в будущем отходы хлопка смогут превратиться в ткани. Все эти достижения текстильной промышленности дают представление об уровне развития в области производства химических волокон, но составляют лишь незначительную часть современных разработок в этой отрасли.

Эковолокна: Кукуруза
Из кукурузы делают экологически чистую синтетическую ткань, которая способна к биологическому разложению и весьма приятна в носке. Кукурузные нити получают из полимера, который, в свою очередь, добывается из кукурузного крахмала. Ткань мягкая и приятная на ощупь и, в отличие от большинства синтетических материалов, полностью гипоаллергенна, очень устойчива к солнечным лучам и любым другим внешним воздействиям, что влияет на износостойкость и сохранение первоначального цвета, и обладает хорошей гигроскопичностью, т. е. поглощает влагу и быстро сохнет

Рами – китайская крапива.
Крапива китайская, белое рами (англ.ramie), бомерия белоснежная (лат. Boehmeria nivea) – вид растений из семейства крапивных. Родина этого растения – Восточная Азия.
По внешнему виду растение бомерия белоснежная напоминает крапиву, однако растения существенно выше обычной крапивы – 1,2–2,3 м, стебли прямые, ровные, не жгучие. Рами можно назвать кустарником, стебли ее древовидные, прочные. Рами растет только в теплом климате при достаточной влажности. При соблюдении этих условий растение неприхотливо, особого ухода не требует и дает от 2 до 6 урожаев в год.
Стебель рами на 20% состоит из волокон. Сами волокна тонкие, белые, обладают шелковистым блеском, на ощупь более грубые, чем льняные. В прошлом из волокна рами изготавливали в основном ткани технического назначения в виде парусины – самой прочной ткани. Кроме прочности, ткань из волокна рами красивая, она обладает естественным, похожим на шелк, блеском и легко окрашивается, не теряя шелковистости.

Рами – китайская крапива.
В настоящее время используется в производстве дорогих тканей. Сегодня крапиву используют уже для изготовления деликатных тканей: из ее волокон получают полотно, не уступающее мягкостью и деликатностью шелку. А потому ткань из крапивы неожиданно оказалась в числе элитных, дорогих материй. Впрочем, в производстве чаще всего используется не чистая крапива, а ее сочетание с хлопком или шерстью – в результате получаются более прочные и износостойкие изделия. Одежда, сшитая из такой ткани, хорошо держит форму, хорошо окрашивается, длительно сохраняет красивый шелковистый блеск. А еще – предметы одежды, сшитые из такой ткани, не деформируются: у брюк из ткани с добавлением крапивы никогда не оттянутся коленки. Еще одно преимущество – можно не переживать о том, что эта ткань когда-нибудь потеряет свой цвет. Также волокна рами применяются для изготовления дорогих сортов бумаги, идущих, например, для печати денежных знаков.

Эковолокна: Водоросли
Для производства экотканей используются исландские водоросли. Они обладают антибактериальными свойствами, а также благодаря обогащению серебром оказывают антимикробное и тонизирующее воздействие на организм человека, а содержащиеся в водорослях аминокислоты, минералы, микроэлементы, полезные жиры и вита- мины положительно влияют на состояние кожи человека и его здоровье в целом. При контакте такого материала с кожей активизируется клеточный метаболизм, кровообращение и регенерация клеток. Оздорови- тельные и прочие позитивные качества тканей из водорослей не вымываются после множества стирок, а сами материалы способны служить долго и эффективно.

Волокна из крабовых панцирей
Экологические ткани сегодня производят и из нетрадиционного материала, такого как панцири крабов. Для их изготовления применяют экстракты этого богатого хитином сырья, из которого благодаря специальной технологии получается особая хитиновая вискоза. Эта ткань чрезвычайно прочная, гипоаллергенная и антибактериальная и обладает лекарственными свойствами для кожи. Ведь хитин известен своими способностями замедлять старение, активизировать клетки человеческого организма, укреплять иммунитет и самым благотворным образом воздействовать на тело человека — недаром он является основой множества эффективных биодобавок. Ткань обладает кровоостанавливающим действием, очень полезна для организма человека и, являясь производной отходов пищевой промышленности, абсолютно не вредит окружающей среде.

Соевое волокно
Этот экологически чистый природный материал, создаваемый с помощью новейших биотехнологий из сои появился ещё в 30-е гг. ХХ в. Костюмы из сои носил один из самых передовых деятелей того времени — создатель известной автомобильной марки и один из отцов — основателей автопромышленности Генри Форд, признанный чуть позднее «бизнесменом века». Известный предприниматель ценил соевое полотно, в частности, за то, что оно не линяло, не садилось и удивительно быстро сохло. Костюмы можно было стирать в холодной воде и не использо­вать при этом стиральных средств — любые загрязнения сходили с них без малейших хозяйственных ухищрений

Соевое волокно
Ткани из соевого волокна обладают антибактериальными свойствами, обеспечивают защиту от ультрафиоле­тового и электромагнитного излуче­ния. Полотно из волокон сои обладает хорошими гигиеническими свойствами, будучи высокогигроскопичным, хорошо выводит влагу, что позволяет бороться с потоотделением, предотвращает появление неприятных запахов. Одежда из волокон сои удобна и приятна в носке: по мягкости она не уступает кашемиру и шёлку, а по лёгкости обходит большинство других материалов. Наряду с этим она благотворным об­ разом влияет на общее здоровье её носителя. Волокно белка сои содер­жит 18 видов аминокислот и активных растительных компонентов, по­лезных для организма человека. Одежда из волокна сои снимает воспа­лительные процессы благодаря содержанию витамина Е и сапонина, препятствует старению кожи и способствует нормализации кровообра­щения. Экологические преимущества соевых тканей состоят в том, что материалы из неё поддаются полному биоразложению. Таким образом, соевое полотно — отличный материал для пошива как повседневной, так и спортивной одежды, как нижнего белья (включая высокотехноло­гичное термобельё), так и изделий специального назначения, белья для больниц, обуви, а также изготовления косметической продукции и мно­гого другого.

Ткани из бамбуковых волокон.
Бамбук — самое быстрорастущее рас­тение на Земле: каждый час высота по­ бегов этой уникальной травы уве­личивается в среднем на 2—3 см . Бамбук произрастает факти­чески сам по себе и не нуждается в ухо­ де, в отличие от хлопка, выращивание которого отнимает слишком много вре­мени, требует много воды и людских
ресурсов и обычно не обходится без применения пестицидов, гербицидов и других вредных веществ. Бамбу­ку не нужна защита от насекомых и прочие сельскохозяйственные ме­роприятия. Впервые ткань из бамбука появилась чуть больше десяти лет назад и сразу получила звание ткани ХХI века

Ткани из бамбуковых волокон.
Бамбуковая ткань имеет превосходные эксплуатационные качества, она лёгкая, мягкая и обладает приятным естественным блеском — по этим качествам превосходит натуральный шёлк. Ткань обладает высо­кой упругостью, в связи с чем практически не мнётся, и высокой изно­состойкостью (по прочности на разрыв бамбуковое волокно сравнимо со сталью). Бамбуковая ткань не вызывает аллергических реакций, не раздражает кожу, защищает её от ультрафиолета (отражая 98% вре­доносных лучей), обладает бактерицидными свойствами и препятст­вует размножению болезнетворных организмов, грибков и пылевых клещей (на бамбуковом волокне погибают 70% бактерий), причём со­храняет эти антибактериальные свойства даже после ста стирок. Содер­жащиеся в бамбуке аминокислоты благотворно влияют на энергетиче­ский баланс кожи, ткань из него оказывает на тело противовоспали­тельное воздействие. Бамбуковое волокно не электризуется, обладает высокой воздухопроницаемостью и гигроскопичностью, пропуская на 20% больше воздуха и впитывая на 60% больше влаги, чем ткани из хлопка

Ткани из бамбуковых волокон.
Бамбуковое волокно легко поддаётся окрашиванию и отлично со­храняет цвет. Экологичный способ выработки нитей из бамбука анало­гичен способу, который используется для получения льна и пеньки, ещё в древности таким же образом из бамбука изготавливали бумагу. При промышленном способе волокна разделяются химически — с использо­ванием щелочей, дисульфида углерода и кислот, а затем экструдируются на механических устройствах. Из бамбуковой ткани и из смеси бамбука с хлопком шьют постельное и нательное бельё, халаты, вечерние и по­ вседневные женские платья, вяжут лёгкие свитеры и носки Из смесо­вых с шерстью тканей шьют пальто и куртки, изготавливают тёплую вяза­ную одежду. Бамбуковое волокно может быть также превосходным наполните­лем для одеял.

Ткани из волокна луобума..
Это волокно с 5000­лет­ ней историей, однако только сейчас его начинают активно использовать в Китае в промышленном производстве текстильных материалов. Это растение произрастает в лесах Китая (провинция Синьцзян) Основные свойства: высокая гигроскопичность, воздухо- и паропроницаемость, бактерицидность, защита от УФ-излучения, стимуляция кровообращения. Ткань из луобумы хорошо окрашивается, малоусадочна, пропускает длинные лучи инфракрасного излучения, которые способствуют восстановлению клеток человеческого организма и лечению артритов.

Рециклированная кожа
Рециклированная кожа производится из отходов кожевенного производства — обрези натуральных кож, которые в процессе измельчения превращают в волокнистый порошок, склеиваемый впоследствии с применением латекса или других клеящих материалов. Это позволяет получать материал, по эластичности и прочности близкий к натуральной коже, имеющий запах выделанной кожи. Таким образом, рециклированная кожа — это нечто среднее между натуральной и искусственной кожей

Производство из ветоши
Производство из ветоши (текстильной, кожевенной, меховой и пр.) — ещё один источник материалов для модной и экологичной одежды. Это не старые ношеные вещи, а предметы одежды, обувь и аксессуары из рециклированных материалов. Именно их эксперты моды, экологи и футурологи называют истинным источником моды ближайшего будущего. Согласно некоторым прогнозам, уже к 2025 г. техно- логии производства волокон из ветоши достигнут такого уровня, при котором рециклированный шёлк по качеству ничем не будет уступать настоящему.