Александра Супрун - Почему мы так одеты
Готовая вискозная нить рождается прямо из вязкой массы, как у шелкопряда. Ее не нужно создавать из тысяч отдельных волоконец, что имеет место у хлопка, льна или джута. И, главное, подходящей вязкой массы легко можно наготовить столько, сколько не нашлось бы и у миллиарда шелкопрядов. И все в одном цехе. А сырья, притом доступного, сколько угодно. Но на заре XX века возможности и перспективы рукотворного шелка понимали немногие. Одним из первых оценил значение вискозного шелка Д. И. Менделеев.
XX век настойчиво требовал поисков новых материалов. В том числе и для одежды. Иными словами, пора было всерьез задуматься над тем, как одеть человечество. Ушедший XIX век показал, что людей на Земле прибавляется, как никогда прежде. Чуть ли не в два раза возросло население Европы: в пять раз — Америки. Если к началу прошлого века на планете обитало менее миллиарда человек, то к началу нынешнего уже 1,7 миллиарда. А к XXI веку нас на планете будет, по самым скромным подсчетам, не менее 6 миллиардов!
Попытки Менделеева тогда же организовать производство отечественной визкозы. Незамедлительно нарвались на противодействие косных кругов. До Октябрьской революции действовала всего лишь одна принадлежащая бельгийской фирме фабричонка «Вискоза». За год она давала продукции меньше, чем, например, сегодня Киевский комбинат химических волокон за день.
Итак, сырье, основа искусственного шелка — целлюлоза. И хлопковое волокно, и льняное, и джутовое, и ствол дуба, и лепесток розы — все это целлюлоза. Как же так? Откроем любой справочник по химии и приметим там формулу целлюлозы в химических символах или в графическом изображении молекулярной цепочки. Всего три элемента — углерод, водород, кислород — образуют совершенно одинаковые звенья необычайно протяженной макромолекулы. Но формула одинакова, как говорится — «без вариантов». Но каким же образом из того же химического соединения строятся столь непохожие: хлопок и лен, дубовый ствол и нежный розовый лепесток?
Из невидимого микромира перенесемся в окружающие нас кварталы, улицы. Из одинаковых кирпичей или железобетонных деталей построены различные жилые дома, школы, заводские корпуса, торговые комплексы… Все дело в том, как сочетаются между собой начальные элементы. Целлюлозные цепочки также сами по себе идентичны, разве что в одной побольше звеньев, чем в другой. Но вот по отработанной эволюцией или вдобавок уточненной селекцией программе целлюлозные волоконца образуют так называемую надмолекулярную структуру. Мудрость природы в том, чтобы дуб крепко держался в земле, цветы привлекали насекомых, семена из коробочки хлопка разлетались по свету. Оптимальная структура служит выживанию растения и продолжению его рода. В этом смысле целлюлозные макромолекулы сделались универсальными «строительными элементами» растительного царства.
Разумеется, при этом природу меньше всего заботило, подойдут ли созданные разновидности целлюлозных волокон для нужд человека. И уж человеку самому приходилось выбирать наиболее подходящие целлюлозные композиции. За прошедшие века удалось подобрать немногое: лен, коноплю, джут, хлопчатник. И удалось добиться того, чтобы эти счастливые находки выдавали побольше добротного волокна. Это дается, как мы увидели, нелегко, а в то же время кругом целлюлозы — хоть пруд пруди. Да и сейчас вы держите ее в руках: книга состоит в основном из той же целлюлозы. Жаль, что нельзя делать бумажную одежду… Впрочем, лучше воздержаться от категорического «нет». За рубежом уже сделаны обнадеживающие пробы выпуска бумажных рубашек, платьев. Правда, из особых сортов бумаги и чаще? всего для однократного пользования, но обратим внимание на возможности применения целлюлозных композиций…
У входа в одну из лабораторий Всесоюзного текстильного института вывешен озорной лозунг: «Сделаем целлюлозу лучше, чем ее создал бог!» Правда, позднее по настоянию какого-то ответственного перестраховщика с не слишком развитым чувством юмора подозрительное слово «бог» было заменено на «природа». Но важнее; здесь вдуматься в значение слова «лучше». В каком смысле? Ясно в каком: лучше для наших потребностей, в данном случае — как материал для одежды.
Нитрошелк выигрывал уже тем, что азотированную целлюлозу можно было вытягивать в нити. Сколько нужно. Определенного диаметра. Какой угодно длины. А вискоза, по крайней мере, по одному показателю — износостойкости — сразу обогнала все виды натуральных волокон, непосредственные «дары живой земли». Ничего поразительного: ведь волокнам растений такая износостойкость совершенно ни к чему. Экономическая чаша весов также вроде бы склоняется в пользу искусственного шелка. Автоматизированное химическое производство сравнительно компактно и весьма производительно, обеспечено сырьем и не зависит от капризов погоды, эпидемий и вредителей сельского хозяйства. Все это так, но при одном условии, довольно существенном: вискозная рубашка должна по качеству не уступать хлопчатобумажной.
Можно ли «подтянуть» вискозное волокно к тем показателям, по которым хлопок получает заслуженные пятерки? На практике возможность этого доказали молодые энтузиасты передового предприятия в Мытищах.
Правнуки тех, кто еще до Октябрьской революции работал на полукустарной «Вискозе». Теперь там выпускают новое — полинозное волокно. Буквально это означает «хлопкоподобное». Достигнуто это благодаря формированию удачной надмолекулярной целлюлозной структуры. Ученые Украинского института по переработке искусственных и синтетических волокон предложили иной путь совершенствования вискозной нити. При ее формировании сильная воздушная струя как бы «распушивает» ее так, что структура становится более проницаемой для воздуха, «объемной».
По-разному можно пробовать трансформировать древесную целлюлозу в хороший текстильный материал. Кстати, и вискозный шелк не единственный вариант. Еще в начале века для получения прядильного раствора начали применять ацетилирование, воздействие на размолотую целлюлозу уксусной кислотой. Таким образом, в итоге получается ацетатное волокно, ацетатный шелк. В чем-то он уступает вискозе, зато обладает одним уникальным свойством: пропускает ультрафиолетовые лучи. Поэтому хороши, например, купальные костюмы из ацетатного шелка, хотя это далеко не единственная возможность его применения в одежде.
А чем же занимаются ученые в той лаборатории, где вызвали на соревнование самого господа бога? Там в центре внимания собственно макромолекулы целлюлозы. Химики освоили метод прививок, в чем-то напоминающий испытанные приемы садоводов. Когда садовод хочет получить хорошие яблоки, груши, он прививает ветку культурного растения к одичавшему, к дичку. Химики также прививают определенные молекулы к целлюлозной цепочке, к звеньям мириадов этих макромолекул. Допустим, привиты молекулы акрилонитрила. В итоге полученное волокно значительно превосходит даже вискозное но износостойкости и к тому же лучше окрашивается. Прививка других молекул делает будущие искусственные волокна термостойкими или негорючими, масло-отталкивающими или антимикробными. Но об этом еще особый разговор…
НОВЫЕ ИМЕНА
Целлюлоза, несомненно, замечательное природное соединение. Но не сошелся же и на ней свет клином! В конце концов и шерсть, и шелк построены не из целлюлозных, а из белковых молекул. Снова обратимся к мечте алхимиков: осуществить впрямую получение шелковой нити из земли, из того, что в незапамятные времена послужило основой для всего сущего под Луной. «Философский камень» XX века — синтез. Нередко сложнейших веществ — из элементарных. Более полувека назад осуществить подобное взялся со всем пылом юности американский ученый Уоллес_ Карозерс.
Отпусти ему судьба столько лет сколько Шардонне, он застал бы 80-е годы. Но создатель того самого найлона, по наименованию которого XX век зовут порой «найлоновым», сам оборвал нить своей жизни, когда ему было сорок лет… В молодости Карозерс довольно быстро сумел расстаться с «шелковой мечтой», поняв, что в обозримое время это дело безнадежное. Ох, эта шелковая ниточка — какой она предстает перед проницательным взглядом современного химика… Сложны сами по себе образующие ее белковые молекулы глицина, аланина, треонина, пролина, валина, изолейцины, и, в свою очередь, они в совокупности образуют сложнейшую структуру фиброина. Но и это еще далеко не все…
Будучи проницательным и реалистически мыслящим ученым, Карозерс решил подойти к созданию «шелка XX века» иначе, другим путем. И все-таки путем синтеза. В 1931 году при участии Карозерса уже был получен искусственный каучук — изопрен, превосходное подспорье к каучуку натуральному в резиновой промышленности. Но какие же соединения вообще, в принципе могут образовывать текстильный материал? Вот тут-то мы подходим к едва ли не самому главному в рассказе о таких материалах.
