Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Технический текстиль


Тенденции/Технический текстиль/Технический, защитный и нанотекстиль: классификация, экономика мирового производства и потребления

Технический, защитный и нанотекстиль: классификация, экономика мирового производства и потребления

27 апреля 2014
Технический текстиль №32, 2014

Кричевский Герман Евсеевич

Во втором  томе книги  были приведены классификация и ассортимент текстиля в широком смысле.  Здесь приведем классификацию и ассортимент текстиля в широком понимании и технического и бытового текстиля1  <…>. Согласно данным Роснано вся продукция текстильной и легкой промышленности по группам распределяется, как это показано на рис. 1., а классификация текстиля технического и бытового назначения, как это показано на рис. 2.2

Поскольку третий том посвящен защитному и медицинскому текстилю, а в производстве этих видов текстиля большую роль играют нанотехнологии в комбинации с химическими, био-, инфо- и когнитивными технологиями, то будет разумно здесь попытаться привести классификацию нанотекстиля. Сделать это будет трудно, так как даже в общем виде к этой продукции определения до конца не сформулированы, что затрудняет точно подсчитать объемы нанопродукции в ценовом и физическом измерении. Поэтому они носят оценочный характер.

Условимся всю текстильную продукцию относить к нанотекстилю по двум признакам: Текстильная продукция, полученная непосредственно по нанотехнологиям, то есть с использованием признанных в мире признаков нанотехнологий (наноразмерность, технологии сверху-вниз» и «снизу-вверх», строгая структура, новые свойства и улучшение изначальных свойств). Примером такой продукции являются, например, нановолокна (диаметр в пределах ~ 10-100 нм), полученные электроформованием в электрическом поле, когда струя вязкого раствора или расплава волокнообразующего полимера расщепляется в электрическом поле на струйки диаметром наноразмеров. Могут использоваться все виды волокнообразующих полимеров из растворов или расплавов.

Текстильная продукция, полученная с использованием наночастиц различной химической природы, полученных в предыдущих нанотехнологиях в различной форме (нанопорошки, наноэмульсии, нанодисперсии и др.).

Дополнительным условием отнесения текстиля к нанопродукции выставляется приобретением нанотекстилем новых или улучшенных свойств по сравнению с обычным текстилем. Следует отметить, что те же самые новые или улучшенные свойства могут быть сообщены текстилю не обязательно с помощью нанотехнологий и наночастиц, а с помощью традиционных химических, био- и информационных технологий.

Нанотекстиль включает в себя широкий ассортимент и находит широкое применение в различных областях (одежда, технический, защитный, медтекстиль, композиты и др.). К 2015 г. мировое производство нанотекстиля по прогнозам достигнет в стоимостном годовом выражении ~ 5 млрд.USD и составит ~ 25% от всего мирового производства текстиля.

Строгая классификация нанотекстиля затруднена, поскольку он получается по разным технологиям, с разными свойствами  и для широкого спектра областей использования.

Условно классификацию нанотекстиля можно рассмотреть по трем основным направлениям:
  1. по назначению; 
  2. по технологиям; 
  3. по свойствам.

Все три направления классификации естественно тесно связаны между собой,  поскольку назначение зависит от свойств, а свойства от технологии. В то же время материалы с одними и теми же свойствами могут быть использованы по разному назначению, где эти свойства востребованы.

Классификация нанотекстиля по назначению. Защитный нанотекстиль и одежда: силовые структуры, промышленные и сельско-хозяйственный рабочие, медицинский персонал и больные, спортивная одежда •  Медицинский нанотекстиль: имплантаты, сосуды, диагностика, профилактика, раневые покрытия, репаративная инженерия тканей, телемедицина, интерьер больниц • Косметический нанотекстиль: маски на текстильной основе, антицеллюлитный текстиль, простыни для обертывания • Спортивный нанотекстиль: спортивная амуниция, инвентарь, снаряды (лыжи, копья, боллиды и др.), расходный материал •  Домашний нанотекстиль: постельное белье, полотенца, халаты, скатерти, ковры, занавеси, портьеры, материалы с управляемым цветом и рисунком • Нанотекстиль для отдыха: одежда с защитой от перегрева и холода, с коммуникационными системами • Технический нанотекстиль: композиты для всех видов транспорта, строительный материал (кровля, наружные покрытия), фильтры для жидкостей и газов и др.

Классификация нанотекстиля по технологиям его производства. Отложение наночастиц на поверхности текстиля из растворов или газофазной среды •  Нанобиотехнологии (генная модификация природных волокон) с целью улучшения их свойств •  Элетроформование нановолокон • Наполнение обычных химических волокон наночастицами на стадии формования (введение в прядильный раствор или расплав) • Нанесение и закрепление на текстиле наночастиц в форме дисперсии и эмульсии •  Использование технологий покрытия и ламинирования  <…>.

Классификация нанотекстиля по свойствам.  Сенсорный и электропроводящий нанотекстиль и волокна для различных областей (диагностика, коммуникация, защита и т.д.) •  Нанотекстиль с изменяющимися и управляемыми цветом и рисунком (модная одежда, камуфляж) • Нанотекстиль, защищающий от УФ-радиации, γ-лучей • Нанотекстиль с гидро- и олеофобными свойствами • Нанотекстиль с огнезащитными свойствами • Нанотекстиль с биоцидными свойствами • Нанотекстиль с термоконтролем пододежного пространства • Нанотекстиль с хемойстойкими свойствами • Нанотекстиль с высокой механической прочностью • Самоочищающийся нанотекстиль •  Фотокаталитический нанотекстиль •  Нанотекстиль с лечебными свойствами •  Сверхпрочные нановолокна (нанопенные, композитные) • Светящийся нанотекстиль с встроенными квантовыми точками • Нанотекстиль с пъезоэлектрическими свойствами • Структурированный нанотекстиль • Нанотекстиль, способный поглощать, генерировать, сохранять и трансформировать энергию (солнечную, тела, движения) • Нанотекстиль, поглощающий вредные газы и неприятные запахи (каталитический ткестиль) • Сигнальный нанотекстиль (защита от транспорта) • Нанотекстиль, изменяющий форму («умные» матрацы) •  Нанотекстиль с фотовольтажными свойствами (солнечные батареи и панели) • Нанотекстиль из нановолокон, распределяющий нагрузку (ремни безопасности) •  Нанотекстиль, мониторящий, замечающий нарушения в грунте (геотекстиль).

Мировая конъюнктура производства текстиля

Общее производство текстиля в мире, в отдельных его регионах и странах и структура ассортимента текстиля определяется следующими характерными чертами, трендами современного мира.

Демография. Одновременно с ростом народонаселения происходит его существенное старение. Причем общая численность на планете растет в основном за счет развивающихся стран с относительно бедным населением и низким покупательным потенциалом, а старение происходит за счет развитых стран «золотого миллиарда» с высокой покупательной способностью. Этот тренд обуславливает симбатный3 рост  общего потребления и производства волокон и текстиля всех видов и увеличение доли медицинского текстиля.

Увеличение общего уровня жизни и особенно в развитых странах, и в соответствии с этим большой интерес к спорту и активному отдыху привели к увеличению производства и потреблению спортивного текстиля и одежды, всего того, что с этим связано.

Общий рост мировой индустрии, во всех отраслях которой используется текстиль в различных видах, появление новых областей техники, где также используется текстиль, определяет повышение роли индустриального текстиля и особенно различных видов защитного текстиля и одежды для рабочих профессий, связанных с большим риском. Мировая промышленность развивается динамично: с 1980 по 2009 гг. рост 28%, с 1990 по 2000 гг. рост в ценовых показателях 77,3 трил. USD – 101,9 трил. USD. Промышленный рост в мире и в каждой стране требует адекватного ответа в форме современных эффективных видов технического и защитного текстиля, о чем пойдет роль в соответствующих разделах.

Значительный рост локальных войн, рост военных расходов практически во всех странах мира, многочисленные природные катаклизмы и техногенные катастрофы обуславливают производство многофункционального защитного (в широком смысле) текстиля и одежды для армии, других силовых структур (полиция), пожарников, спасателей, медиков и пострадавших. За 10 лет в период 1997-2006 гг. военные расходы в мире возросли на 37%, а годовой расход составил в 2007 г. 1,2 трл. USD (НАТО – 850 млрд. USD, США – 631 млрд.USD, РФ – 72 млрд. USD).Существенная часть этих расходов приходится в США и НАТО на защитную армейскую одежду.

Старение населения. В 2004 г. число людей на планете старше 60 лет составляло 40%, а в 1980 г. только 22%. По прогнозам к 2050 г. людей старше 65 лет на планете возрастет втрое по сравнению с 2010 г. Происходит быстрое старение населения планеты. Глобальный рынок медицинских услуг в 2004 г. составил 3,5 трл..USD (из них в США – около 1 трл.USD). Существенная часть этих затрат приходится на различные виды медицинского текстиля, как это будет показано далее.

Мировое производство и потребление текстиля


Экономика комплекса может характеризоваться разными показателями: производством и потреблением. Между ними тесная безусловная связь, т.к. производят то, что потребляют. Это закон нормального рынка. Ненормальность рынка проявляется в пере- или недопроизводстве.

Общая цепочка производственных циклов:  производство и потребление сырья для текстиля (волокна, красители, ТВВ) •  производство и потребление текстиля в широком смысле (обычный, специальный) •  производство и потребление различных видов изделий из текстиля, например, одежды как основного вида конечного потребления текстиля.

Как можно видеть на рис. 3 <…> рост потребления имеет в период 2005-2010 гг. и 2014-2020 гг. (прогноз) линейный характер с годовым приростом около 4%, что соответствует динамике демографии. Поскольку пока не происходит замедления роста населения на планете, можно ожидать и симбатный рост производства текстиля.

Другое дело, кто производил, и кто будет производить текстиль, какова география производства и потребления. В 2010 г. географическая карта производства текстиля выглядела таким образом: Китай – 28,3%, объединенная Европа – 29,5%, Ю.Корея – 4,3%, Индия – 4,3%, США – 4,1%, Турция – 3,7%, Пакистан – 3,5%, Япония – 2,9%, остальные страны ~ 8%. Россия не фигурирует в статистических данных!

Происходит изменение баланса между текстилем для различных областей использования. Уменьшается доля текстиля для одежды, увеличивается доля домашнего и технического  (в широком смысле: индустриальный, медицинский, спортивный, военный) текстиля (таб.1) (рис.4) <…>.

Сдвиг в сторону производства и потребления технического текстиля <…> отражается на балансе производства и потребления волокон (природные, химические) и увеличении доли химических и, прежде всего, синтетических волокон. Картина баланса мирового производства волокон в том же 2004 г. выглядит следующим образом: всего 64 млн.тонн, синтетические 40% (из них по 7% полиэфирные и полипропиленовые волокна, 4% - акриловые)  природные – 24% (из них хлопок – 36%, шерсть – 2%), вискозное из химических – 4%,

В 2007 г. было произведено текстиля в мире на 4,4 триллиона USD, в 2012 г. на 5,3 триллиона USD, из них текстиль для одежды составил 60%, а домашний и технический ~ 40%.

Интересно рассмотреть баланс различных видов технического текстиля (классификация зарубежная). Для примера на рис. 5 приведена диаграмма мирового производства технического текстиля для различных областей использования в 2006 г.

Страны Западной Европы произвели технического текстиля на 35,6 млрд. евро в 2004 г., при этом на транспортный текстиль приходится 21,2%, защитный - 20,2%, конструкционный – 15,3%, мебельный – 9%, медицинский –8,1%, обувь и кожа – 4,1%. В США 25% всех волокон потребляет технический текстиль.

В 2010 г. технического текстиля в мире произведено 23,8 млн.тонн на 126 млрд. USD, а в 2000 г. только на 16,7 млн.тонн на сумму 92,9 млрд. USD (рис. 6).

Медицинского и гигиенического текстиля в 2000 г. произведено 1,5 млн.тонн на 5,4 млрд. USD, а в 2010 г. 2,4 млн.тонн на 8,2 млрд. USD. Без гигиенического текстиля в 2010 г. (только медицинский) 1,54 млн.тонн на 5,4 млрд. USD.

В 2004 г. было произведено в мире раневых покрытий на 4,5 млрд. USD, одежды хирургов (США+ЕС) на 1,7 млрд. USD. В Китае производство медицинского и гигиенического текстиля составляет 22% от всего произведённого технического текстиля.

В 2000 г. (общее 16,7 млн.тонн, 92,9 млрд. USD) доля различных видов технического текстиля составляла: индустриальный 13%, домашний 13%, упаковка 16%, строительный 10%, медицинский 9%, агро- 8%, спортивный 6%, геотекстиль 2%, защитный 1%.

На рисунке 6 показана динамика потребления технического текстиля в мире с 1995 по 2010 года.

Интересно распределение видов текстиля, используемого для технического текстиля в различных странах (табл. 2).

Впечатляет высокая и растущая доля нетканых и композитных материалов в производстве технического текстиля.

В период 1995-2005 гг. годовой прирост – 2,8%, а в период 2005-2010 гг. – 3,6%.

Экономика производства технического текстиля по видам

Агротекстиль используется в сельском хозяйстве главным образом для выращивания урожая зерновых, при выращивании скота и годовой прирост потребления составляет ~ 3,5%, в 2010 году составил 2,0 млн.тонн. Основной вид агротекстиля – нетканые материалы в различных формах (укрывной материал в широком смысле). Очень важное требование к агротекстилю – по возможности низкая стоимость.

Строительный текстиль (конструкции, архитектура). Для замены традиционных материалов (металл, бетоны), как более прочные и легкие материалы. В 2010 году было использовано в мире 2,6 млн.тонн на сумму около 7 млрд.USD. Использование строительного текстиля позволяет выполнять строительство малых, средних и крупных <…> объектов в более сжатые сроки и придавать им современный, авангардный вид. Основной вид строительного текстиля – композиты с включением в них текстиля различного вида и полимеров разной природы.

Вспомогательный текстиль для одежды и обуви. В 2010 году потребление составило 1,7 млн.тонн на сумму 8,3 млрд.USD, за 10 лет потребление выросло приблизительно в 2  раза. Производство и потребление этого вида технического текстиля является производным от производства в мире одежды и обуви и динамика для этого вида текстиля не столь велика, как в случае других видов текстиля. Основной вид вспомогательного текстиля для одежды и обуви – нетканые материалы.

Геотекстиль используют для укрепления грунта, для дренажа, сепарации, в конструкции зданий (фундамент), мостов, дамб, дорог (авто и железная дорога), укрепления берегов, рек, озер, морей. В качестве геотекстиля применяют тканые и нетканые материалы, трикотаж. Мировой прирост в период 2000-2005 гг. составил 4,6%, а в период 2005-2010 гг. – 5,3%. В мире потребляется около 300 тысяч тонн геотекстиля на сумму около 1 млрд.USD. Основные проекты, где используется геотекстиль, как правило, ведутся как государственные и с госинвестициями.

Домашний текстиль (ковровые покрытия, мебельный текстиль, постельное белье, банные принадлежности, матрасы и т.д.). В 2000 году в мире использовано 2,2 млн.тонн домашнего текстиля, в 2010 – 2,9 млн.тонн на 8,8 млрд.USD. Существенно возросло потребление домашнего текстиля в развивающихся странах (Китай, Индия), где широко ведётся строительство жилья и гостиниц.

Индустриальный (промышленный) текстиль для сепарации, очистки газов и сбросов, транспортные средства – конвейеры, укрытия и т.д. Одно из основных требований – прочность и легкость (нетканые материалы, композиты, специальный трикотаж). В 2000 году произведено 2,2 млн.тонн на сумму 13,4 млрд. USD, в 2010 г. – 13,4 млн.тонн на сумму ~ 17 млрд. USD. Производство и потребление целиком зависит от уровня индустриализации страны, региона.

Медтекстиль для лечения, профилактики, гигиены. Очень высок уровень использования нетканых материалов. В 2000 году было использовано 1,5 млн.тонн медтекстиля (включая для гигиены) на сумму 5,4 млрд. USD. Годовой прирост  около 4%, в 2010 году использовано 2,4 млн.тонн на сумму 8,2 млрд. USD. В развитых странах рост потребления медтекстиля выше, чем в развивающихся странах, что связано с более высоким уровнем жизни и более высокой долей пожилого населения.

Текстиль для транспорта (в широком смысле) один из наиболее значимых видов технического текстиля, что обусловлено высоким развитием всех видов транспорта (авто, ж/д, речного, морского, аэрокосмос). Это конструктивные композиты на основе текстиля и фурнитура внутри транспорта. В 2000 году использовано этого вида текстиля на сумму 25,6 млрд. USD, а в 2010 году на сумму 29,3 млрд. USD. Все виды транспорта буквально нафаршированы текстилем всех видов (композиты, нетканка, трикотаж и др.) В легковом автомобиле среднего класса используется от 25 до 30 кг текстиля.

Упаковочный текстиль используют как  тяжелые ткани для сумок, рюкзаков, легких упаковочных гибких материалов для багажа, пакетов для пищи (чай, кофе и др.). В 2000 году использовано 2,6 млн.тонн на сумму 4,4 млрд.USD, в 2010 году – 3,6 млн.тонн на сумму 6,6 млрд.USD.

Защитный текстиль (в широком смысле) в 2000 году составлял только 1,4% от всего технического текстиля, его было использовано всего 250 тыс.тонн на сумму 5,2 млрд.USD (он дорогой, т.к. «умный»).

Спортивный текстиль по сравнению с другими видами технического текстиля меньше используется по весу (в тоннах), но в ценовом выражении вполне сравним с другими видами текстиля (потому что дорогой). В 2000 году использовано ~ 1 млн.тонн на сумму 13,9 млрд.USD.

В заключение этой главы дадим динамику использования нанотехнологий в производстве технического текстиля в мире (рис. 7). Производство в 2007 г. технического текстиля с использованием нанотехнологий  оценивалось в 13,6 млрд. USD, а в 2012 г. уже в 115 млрд. USD.

Все статистические данные за последние 10-15 лет, приведенные в этой главе, ярко иллюстрируют наметившиеся тенденции существенного увеличения роли, доли технического текстиля и его различных видов в общем растущем потреблении и производстве текстиля.

Прирост «умного» текстиля, изготовленного с использованием нанотехнологий, составляет 27% на 193 млн.USD (2008 г.).

Показатели динамики мирового потребления технического текстиля по сферам использования сведены в таб.3, по регионам – в таб. 4.

Внутри технического текстиля распределение по видам (области использования) происходит следующим образом: медтекстиль – 33%, индустриальный текстиль – 12%, домашний – 12%, для одежды – 14%, строительный – 15%, другие виды текстиля – 14% (агро – 2%, авто – 6%, гео – 3%, упаковка – 1%, защитный – 1%, спорт – 1%).

Показатели динамики использования волокон различной природы в мировом производстве технического текстиля сведены в табл. 5.

В заключении этой части приведем данные о доли различных видов волокон в техническом текстиле: полиолефиновые – 25%, полиэфирные – 25%, хлопок – 7%, искусственные целлюлозные – 6%, стеклянные – 15%.

По видам текстиля: ткани – 67%, пряжа – 9%, нетканка – 24%.

Как можно видеть, в ассортименте технического текстиля потребление полиолефиновых волокон сравнялось с полиэфирными, которые доминируют в производстве всех видов текстиля.

В производстве всех видов текстиля больше тканых материалов – 73%, меньше нетканых – 20%, трикотажа - 5%, других - 2%.

Динамика изменения в балансе производства (США) различных видов текстиля в период 1998-2008 гг. показывает рост производства специального (технического) текстиля (рис. 8).

 

1 Журнальный вариант первых двух глав 3 тома «Технический, защитный и медицинский текстиль» монографии автора «Все или почти все о текстиле». Размещается в редакции источника с небольшими сокращениями <…>, заменой буквенного обозначения доллара США (DS) на нормативное (USD), корректировкой текстов в головках таблиц, а также специфическими знаками выделения RusTM.net  (здесь и ниже прим. ред.).

2 Помимо данной классификации существуют несколько альтернативных, в том числе практикующаяся на протяжении ряда лет на международных выставках по техническому текстилю, организованных Messe Frankfurt Group, а также предложенные российскими учеными и специалистами, см. Технический текстиль России, что его ждет?!   Некоторые особенности и общая классификация волокон и волокнистых/текстильных материалов.

3 Симбатный – в данном случае имеющий аналогичное направление развития.

 

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ