В краях с относительно теплым климатом тутовый шелкопряд исстари чувствовал себя как дома. В Средней Азии, Южной Европе, на Кавказе, на юге Украины, в Крыму. Сейчас по производству натурального шелка наша страна занимает третье место в мире после Японии и Китая, опережая Индию, Бразилию, государства Южной Европы. Однако в общемировом балансе текстильная промышленность за счет натурального шелка обеспечивает едва ли один процент своих потребностей. Почему так мало? В чем дело?
Прежде всего, в экономической ситуации. С одной стороны, натуральный шелк хоть и пользуется спросом, может быть, и повышенным, но уж отнюдь не ценится на вес золота. С другой стороны — эта «овчинка» хоть и «стоит выделки», но не настолько, чтобы не нашлось более прибыльных предприятий. Что ни говори, но тутовый шелкопряд требует ухода и забот, может быть, чрезмерных. Не виноваты ли в этом отчасти наука и техника нового времени? Может быть, уделяли шелководству недостаточно внимания?
Упрек этот ни в коем случае нельзя считать основательным. Достаточно вспомнить прошлый век, когда на шелкопряда напала страшная болезнь — пебрина. Тогда шелководы Франции обратились за помощью к своему прославленному соотечественнику — Луи Пастеру. Пять лет понадобилось ученому для того, чтобы побороть эту болезнь, выручить шелководов. Заметим, что попутно был сделан громадный шаг в развитии новой науки — иммунологии. И по правде говоря, еще неизвестно, кто кому обязан больше: шелкопряд науке или наука шелкопряду.
Уже в наше время советский ученый академик Борис Львович Астауров, занимаясь фундаментальными исследованиями в области генетики, разработал методику регуляции пола шелкопряда. То есть теперь можно «по заказу» получить самцов или самок. Для шелководства это небезразлично. Ведь коконы, завитые самцами, содержат на 20–30 процентов шелка больше, чем у самок. Само собой разумеется, и наука обогатилась новыми перспективными результатами. Можно, однако, привести немало фактов целенаправленного обновления шелководства на основе данных новейших направлений биологии. Скажем, выведены превосходные породы шелкопрядов: Пионерская, Тбилисури, Украииская-9 и другие — для каждого региона. Японские ученые разработали оптимальную диету для шелкопряда. Питаясь строго «по науке», гусеницы быстрей развиваются, раньше принимаются за плетение кокона.
По последнему слову техники оборудованы гренажные заводы, например, Симферопольский. Сортируют грену чувствительные приборы с фотоэлементами. Они распознают изменение цвета грены и мгновенно реагируют на это, оптимизируя условия ее содержания. В конечном счете возможна почти полная автоматизация выращивания шелкопряда. И соответственно получения шелковой нити. Но не было бы это затеей столь же прожектерской, как, допустим, добыча золота из морской воды. Как говорится, себе дороже…
Но почему свет клином сошелся на тутовом шелкопряде? Подыскать бы ему замену, чтобы поменьше было капризов и побольше продукции, шелка! Не могут ли в этой роли выступать другие недальние родственники Тео-фила мандарина? Предположим, известный сибирский шелкопряд — один из неукротимых врагов таежного леса? Вред от него огромный, но ниточка в его коконе, увы, совсем не «золотая» шелковинка… Зато в Индии издавна наряду с тутовым культивируют другие виды шелкопрядов: ассамский и клещевидный. Первый дает шелковую нить «муга», что значит «янтарь» — с желтоватым блеском. Второй поставляет сырье «эри», также для шелковых тканей. Неприхотливы эти виды шелкопрядов, не то что тутовый, зато шелк получается, так сказать, второго сорта.
А уж вовсе не требователен по сравнению с тутовым шелкопрядом дубовый. Не один век разводят его в Китае, Японии, Индии. Получают неплохой, весьма прочный материал — чесучу. Ткань из чесучи «дышит» даже в самые знойные дни, не боится стирки, не мнется. И солнечный свет переносит лучше настоящего шелка. Может быть, стоит вовсю развернуться с дубовым шелкопрядом? Пускай выдает побольше своего шелка! Одно из препятствий здесь в том, что дубовый шелкопряд, или тассар, лучше чувствует себя в тропическом климате.
В наш век такое препятствие преодолимо. В результате двадцатилетней работы профессора Украинской сельскохозяйственной академии Николая Николаевича Синицкого выведена такая порода тассара, которая отлично прижилась в наших краях. «Полесский тассар» ест листья дуба, но не прочь полакомиться и побегами березы, вербы, растущей по берегам рек. Согласно предварительным подсчетам этот тассар сможет давать больше коконов, чем все «поголовье» тутового шелкопряда в нашей стране. Больше коконов, волокна, но опять-таки, к сожалению, не подлинно шелкового…
Шелкопряды, шелкопряды, но ведь существуют на Земле еще сотни тысяч видов насекомых. И может быть, в их числе…
Еще в начале XVIII века Джонатан Свифт описал посещение Гулливером не только основателя породы голых овец, но и его не менее оригинального коллегу в Лапутяиской академии. Этот ученый прожектер «…стал жаловаться на роковую ошибку, которую совершал до сих пор мир, утилизируя шелковичных червей, тогда как у нас всегда под рукой множество насекомых, бесконечно превосходящих упомянутых червей, ибо они одарены качествами не только прядильщиков, но и ткачей».
У лапутянского ученого мужа был реальный прототип, некий Рольт. Примерно в те же годы, когда создавались «Путешествия Гулливера», он представил в королевское научное собрание образцы тканей из скрученной паутины. Но разве Рольт мог претендовать на приоритет в осуществлении этой идеи? Прежде всего она, как говорится, носится в воздухе. У многих народов бытовали предания, легенды, связанные с удивительными способностями пауков сплетать свои нити.
Германцы верили, что по ночам пауки преобразуются в сказочных цвергов — гномов-ткачей. Скандинавские саги упоминают о чудесных плащах, которые плетут эльфы в ночную пору. И, застигнутые рассветом врасплох, бросают повсюду белые осенние нити…
Народная фантазия и впрямь не знает границ, но когда доходит до вещей практических, берет верх здравый смысл. Люди понимали, что хорошей ткани из паутины не получится. Нашелся, правда, в Древнем Риме император Гелиогобал, который решил, что для его одежд нужен материал еще более нежный, чем шелк. И приказал соткать ему тогу из паутины. Рабы подобрали всю паутину из хором и лачуг Рима. Но из жалкой кучки перед императорским дворцом никто не мог выделать даже пряжу.
Не только шелк, но и все упомянутые на предыдущих страницах текстильные материалы — «дары живой земли». Отчего только земли? Верней, зачем ограничивать поиски исключительно сушей? В Южной Австралии с давних пор выделывают ткани из выброшенных на берег водорослей. В этом нет ничего удивительного: например, волокна водоросли филлоспадекс и длинные, и легче, чем лубяные у льна-долгунца. Об этом подводном растении так и говорят: «морской лен». На Дальнем Востоке, как прикинули ученые, можно ежегодно получать не менее 15 тысяч тонн текстильного сырья с подводных лугов. Неплохо бы для начала…
А чем не ниточка — тончайшая проволока? Золотая или серебряная канитель, что с давних пор вплеталась в ткань узором блестящим и создающим неповторимую нарядность? Пробуют, например, в США делать костюмы из алюминиевой ткани — для поклонников экстравагантной моды. Прошли времена, когда воины надевали стальные кольчуги, рыцарские латы. Но когда в Швеции тончайшей стальной проволокой армируют детскую одежду — это придает ей крепость и долговечность. Пробуют, и небезуспешно, применять в тканях для одежды стекловолокно. Реальны попытки получения текстильных волокон из вулканических пород, базальта. И все же эти материалы ни в коей мере не могут претендовать на конкуренцию с «дарами живой земли».
А как заманчиво было бы получать из простых исходных материалов тот же шелк. Но каким образом? По-своему подходили к этой задаче в средние века, думали об этом и алхимики. Они мечтали с помощью магических заклинаний, чудесно найденных сочетаний веществ заурядное сырье превратить в драгоценные вещицы. В золото, алмазы, жемчуг, дорогие красители. И шелк! Да, шелк, минуя томительную возню с червями, получать в изобилии шелковые ткани…
В воображении алхимиков разворачивались пленительные картины. Из травы, листьев, веток безо всяких шелкопрядов непрерывно выходят тысячи и тысячи шелковых нитей, тонких и блестящих… За них жадные торговцы отваливают, не скупясь, золотые талеры, совере-пы, дублоны, пиастры. Золото, вожделенное золото! Если оно само не дается в руки за отсутствием философского камня, так хоть это… Дороже золота великая тайна простого получения шелка. И вправду дороже золота вырванный у природы секрет изготовления блестящих прочных шелковых нитей из подручного еырья. Прошло время — дерзкая мечта удивительным образом пережила века и своеобразно воплотилась в сегодняшнем мире костюма.
ЛУЧШЕ, ЧЕМ БОГ
Еще сто лет назад многое из того, что стало для нас привычным, большинству людей представлялось невероятным, фантастическим. Автомобили и самолеты, высотные дома и телефоны… Между тем уже в конце прошлого века зарождались технические «чудеса» наших дней. По сетители грандиозной Всемирной выставки 1889 года я Париже задирали головы, оглядывая только что соору женную Эйфелеву башню. Всматривались в ослепительный волосок электрической лампочки. Недоверчиво прислушивались к голосу певицы, который звучал с валика фонографа…
Не оставлял посетителей равнодушным и тот уголок выставки, где получались блестящие, словно шелковые, нити. Любопытным тут же раскрывали секрет их производства. Хлопковое волокно опускалось в азотную кислоту, и вскоре эта смесь превращалась в густую вязкую массу. Эта масса продавливалась сквозь пластину со множеством круглых отверстий, своего рода дуршлаг. Выходили нити, которые буквально застывали на глазах н после обработки вполне могли идти на выработку ткани. Причем по виду такая ткань напоминала шелковую и потому, с намеком на участие в процессе азотной кислоты, именовалась нитрошелком.
Забегая вперед, скажем, что и сегодня, век спустя, все химические волокна вырабатываются в принципе таким же способом. Вязкая масса продавливается через фильеры — тонкие отверстия разного диаметра. В зависимости от этого нити выходят потолще или потоньше. Из этих-то нитей в значительной степени, из рукотворных волокон состоит одежда наших современников. Но кто же был автором установки, при помощи которой впервые появился искусственный шелк?
Имя создателя нитрошелка, первого в мире искусственного шелка, значится в энциклопедиях: Шардоне. А полностью его имя посолидней: Луи-Мари-Илер Берниго граф Шардонне де Гранж. Родился он в старинном французском городе Бе-зансоне. Город этот — родина великих утопистов — Фурье и Прудона, писателя Виктора Гюго. Как же Шардонне пришел к искусственному шелку? Ведь он не был химиком, а был специалистом по сооружению мостов. Но, всесторонне образованный инженер, он известен и своими изобретениями в ткацком деле и в авиации — уже в XX веке…
А еще со студенческой скамьи он увлекался естественными науками. Познакомился Шардонне с работами Пастера, связанными с шелководством. Изучал труды другого своего соотечественника — Рене Реомюра. В том числе многотомную «Жизнь насекомых», особенно главы, посвященные шелкопряду. Надо отметить, что Реомюр был не только замечательным исследователем, экспериментатором, изобретателем, провидцем. В начале XVIII века он соорудил первый_в Европе инкубатор. Попутно придумал термометр, еще в XX веке нередко температура фиксировалась «по Реомюру». Кроме того, он предложил рецепт получения матового стекла. И весьма вероятно, что Шардонне не прошел мимо и такого смелого высказывания Реомюра: «В будущем можно научиться изготовлять подобие шелковой нити из смолы и клея…»
Однако наука XIX века показала, что «из смолы и клея» никак не изготовить подобие шелковинки. Разве что под «смолой и клеем» понимать органические вещества, сходные с теми, что рождаются в живой природе. Шардонне осознал это, остановившись на хлопке как исходном сырье для псевдошелковой нити. Азотирование делало вещество вязким, но способным застыть наподобие шелковинки, только что выпущенной шелкопрядом. Да и механизм выработки нитей, по сути, повторял то, чем природа одарила шелковичного червя или паука.
Одна беда: нитрошелк, поначалу восторженно принятый, на поверку никуда не годился. Платья из него были весьма непрочны и к току же легко воспламенялись от малейшей искры. Нелишне напомнить, что из подобной «нитроклетчатки» Нобель в те же годы наладил производство динамита. Естественно, что фабрика, вырабатывавшая нитрошелк, которую Шардонне основал в родном Безансоне, прогорела и спустя несколько лет после многообещающего открытия бесславно завершила свое существование. И все же первый, самый трудный шаг был сделан!
Второй шаг состоял в том, что азотную кислоту заменили последовательным сочетанием щелочи и уксусной кислоты. В 1892 году англичанам Чарльзу Кроссу, Эдварду Клайтону был выдан патент № 8700. В нем говорилось: «В качестве сырья применяется целлюлоза в какой-либо из имеющихся в растительном мире форм». Запомним эту емкую характеристику. Итак, англичане предложили действовать на целлюлозу сперва щелочью. При этом набухшая масса приобретает текучесть, вязкость. По-латыни «вязкий» — «вискоза», отсюда происхождение названия такого искусственного шелка.
Впрочем, об этом применения нового материала сами изобретатели вискозы думали в последнюю очередь. Скорее, полагали они, вискоза пойдет для пленки. Верно — и сейчас из вискозной массы на тех же фабриках искусственного шелка вырабатывается обыкновенный целлофан. А продолжатели этого направления прикладной химии в начале века опробовали ту же вискозу в амплуа текстильного материала — искусственного шелка, который вискоза напоминала лишь блеском. Изделия из вискозы в чистом виде грешат определенными недостатками. Не особенно прочны, «садятся» после стирки, плохо сохраняют заданную форму. Тем не менее для отдельных видов одежды эти недостатки не так уж страшны. Они с лихвой перекрываются тем, что в самом деле роднит вискозу с шелком. Ее преимуществами.
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…