Čia aidi šūviai ir kuriami ateities drabužiai: pasivaikščiojimas po FTMC Tekstilės technologijų skyrių (Foto)

Lapkričio mėnesį Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC) paskelbė apie savo sukurtą gaminį – išmaniąją vėsinančią bei šildančią liemenę. Ši darbui ekstremaliomis sąlygomis skirta aprangos detalė yra vienas pirmųjų lietuvių išradimų, gavusių Bendro galiojimo Europos patentą.

Tačiau tai toli gražu ne viskas, ką jau kelis dešimtmečius kuria ir tobulina FTMC Tekstilės technologijų skyriaus tyrėjai. Mokslininkai, inžinieriai, technikai ir kiti specialistai čia vykdo įdomius darbus, kurie virsta praktiškais daiktais. Laboratorijose taip pat atliekami unikalūs Lietuvoje eksperimentai, susiję su įvairiais audiniais.  

Kviečiame virtualiai užsukti į vidų ir sužinoti daugiau.

Nuo nulio kišenėje iki milijoninių užsakymų

Kaune, Demokratų gatvėje, netoli Neries upės, stovi aukštas senas pastatas. Tai – FTMC Tekstilės technologijų skyrius. Jo istorija siekia 1960 m., kai buvo įsteigtas Lietuvos tekstilės pramonės mokslinių tyrimų institutas. Iš pradžių jame dirbantys mokslininkai tyrė bei tobulino technologijas, susijusias su dirbtinio pluošto acetato ir triacetato siūlais.

Po dviejų dešimtmečių imtasi kurti ir gaminti medžiagas SSRS kosmoso pramonei: termoizoliacines plokštes erdvėlaivio „Buran“ korpusui padengti, medžiagas kosmonautų skafandrams, ir t. t. Kai Lietuva atkūrė Nepriklausomybę, ši įstaiga tapo Lietuvos tekstilės institutu (LTI), o 2012 m. jis prijungtas prie FTMC ir pervadintas į Tekstilės technologijų skyrių.

Pastatui reikia remonto, nemažai patalpų yra tuščios, kai kuriose įsikūrė jau kitos įmonės. Tačiau dalis sienų atrodo išties unikaliai – jos papuoštos dailininkės Aldonos Keturakienės 1987 m. sukurtu teminiu interjeru iš keramikos, primenančiu siūlus bei audinius.

1990-ųjų laikotarpį ir lietuviškojo LTI pirmuosius žingsnius prisimena ilgametė šio instituto vadovė dr. Aušra Abraitienė. Ji pasakoja, kad iš pradžių įstaiga buvo pavaldi Ūkio ministerijai, tačiau pinigų veiklai niekas nedavė: „Tai buvo didžiulis iššūkis. Bet galvojom: na, gerai, rankas, kojas, protą turime – reikia kažką daryti. Dar nuo sovietmečio laikų buvo tokia mada prie mokslinių institucijų steigti eksperimentines bazes – „mokslinius gamybinius susivienijimus“. Atėjo mintis tą turimą bazę išnaudoti, kad pradėtume gaminti savo unikalius gaminius. Aišku, bazė buvo nepilna, trūko daugybės įrengimų.“

Vadovė kreipėsi į valstybines institucijas, prašydama paskolos su valstybės garantija, ir ją gavo... Šveicarijos frankais. Pasak Aušros, tai labai pagelbėjo – LTI nusipirko pilną moderniausių tekstilės gamybos įrengimų liniją.

Komanda išsikėlė tikslą (kuris nepakito iki šiol) kurti netradicinius tekstilės gaminius – kadangi jau tuo laiku buvo pilna įmonių, kurios gamino įprastus drabužius (švarkus, kelnes, ir t. t. ). Čia reikėjo kažko specifinio.

„Pradėjome seriją techninių drabužių, skirtų darbuotojams apsisaugoti nuo mikrobiologijos, liepsnų ir kitų pavojų. Dalyvaudavome valstybinių institucijų konkursuose, juos laimėdavome, ir tai buvo pirmieji pinigai. Taip pat vykdavau į visas tarptautines parodas, kur tik galėdavau. Kolegos man sudeda į krepšį mūsų gaminius, ir nuvežu juos parodyti. Po truputėlį ta eksperimentinė bazė pradėjo mus „maitinti“, – prisimena A. Abraitienė.

Tuomet ji su kolegomis ėmėsi gaminti audinius neperšaunamoms liemenėms. Pasak pašnekovės, tai buvo aukščiausios pridėtinės vertės produktas: milijoniniai užsakymai, prasidėję 1992-aiasiais, tęsiasi iki šiol, o audiniai vis tobulinami. Paskui sekė aprangos kūrimas Lietuvos kariuomenei ir kitiems poreikiams, apie kuriuos netrukus pakalbėsime.

Šiandien FTMC Tekstilės technologijų skyriuje dirba 45 specialistai, iš kurių – 10 mokslininkų. Daugiausia čia vyksta tekstilės ir chemijos procesų dermės tyrimai, kuriami nauji audiniai, specialios funkcinės dangos, suteikiančios reikiamų naujų savybių audiniams, kuriami draugiški gamtai tekstilės apdailos procesai.

Dar šiek tiek skaičių: per kiek daugiau nei 10 buvimo FTMC sudėtyje metų, šio skyriaus komanda įvykdė 7 tarptautinius bei 9 nacionalinius mokslinius projektus, parašė 50 publikacijų, gavo 3 patentus išradimams. O už teikiamas įvairiausias paslaugas bei savo produktus per dešimtmetį Skyrius uždirbo 17 milijonų eurų. Taigi, moksliniai tyrimai ir eksperimentai čia tampa tikrais, apčiuopiamais drabužiais ar aprangos elementais.

„Savo darbų mes niekada nebaigiame tik pasakydami, kad štai, teoriškai viskas veikia, puiku. Ne, pas mus viskas tęsiasi iki gaminio prototipo. O kai kada, pavyzdžiui, bendradarbiaujant su Kariuomene, – ir iki masinės gamybos (kurią vystome kartu su partneriais). Štai pusantro šimto tūkstančių Lietuvos karių jau dėvi ar dėvėjo mūsų gamintą uniformą“, – džiaugiasi Aušra.

Pavojų skelbianti apranga, šildantys siūlai ir ekologiškiausias drabužis

Iš pradžių užsukame į ekspoziciją, skirtą įvairiems čia sukurtiems gaminiams. Mokslo darbuotoja dr. Ingrida Padleckienė kviečia prieiti prie manekenų. Ant vieno iš jų – apranga, skirta specialistams, kurie ilgesnį laiką dirba esant dideliam karščiui, pavyzdžiui, kelininkams ar darbuotojams prie krosnių.

„Drabužiuose integruota jutiklių sistema seka žmogaus kūno parametrus ir juos perduoda į centrinį kompiuterį. Tarkim, sėdėdamas autobusiuke tu gali stebėti savo keliolikos darbuotojų duomenis ir matyti: aha, šitam pulsas krenta, iš ano ateina kiti įspėjamieji signalai, ir pan.“, – sako Ingrida.

Jutikliai įmontuoti taip, kad jie būtų arti širdies, pečių, pilvo ir kitų svarbių organizmo vietų: „Konsultavomės su medikais, kur yra kritiniai kūno taškai. Nieko baisaus, jeigu ranka perkais, bet bus žymiai blogiau, jeigu kils pavojus kepenims ar inkstams.“

Kai sistema nustato pavojų sveikatai, suveikia garsinis, šviesos ir vibruojantis signalai. Idėja tokia: jei dirbama triukšmingoje aplinkoje, pavojų įspėjančiojo cypimo gali niekas neišgirsti; bet jei drabužyje įsižiebs raudonas signalas, kiti kolegos greičiausiai tai jau pastebės. Galų gale, net jei aplink nebus kitų darbuotojų, apie pavojų suprasite, nes jums dar ir ims vibruoti nugara – tai irgi reikš, kad metas atsitraukti į vėsesnę patalpą.

Yra galimybė žmogui pačiam išjungti įspėjamuosius signalus – tačiau ribotą skaičių kartų: „Pirmąkart, antrąkart dar gali išjungti (nors centriniame kompiuteryje viskas bus matoma), trečią – jau ne, jau turėsi pasišalinti“, – pasakoja Ingrida.

Technologija sukurta vykdant europinį projektą, Italijoje šią aprangą realiomis darbo sąlygomis išbandė kelininkai, Nyderlanduose – plieno gamybos įmonės darbininkai, o Lietuvoje – „Palemono keramikos“ darbuotojai.

„Tuo metu, 2018 m., važiavom filmuoti, parodyti aprangos ir į „Panevėžio stiklą“. Jie buvo suinteresuoti šita naujove, nes tam tikrais periodais darbuotojams tenka išvalyti krosnis. Jie iki tol darydavo taip: įlipa žmogus į krosnį apsirišęs virve, kurią kartais timpteli. Duodavo ženklą, kad viskas gerai“, – šypsosi I. Padleckienė.

Mokslininkų išradimai gelbėja ne tik nuo karščio, bet ir nuo šalčio. Štai ant kito manekeno –  šildantys marškinėliai. Atrodo įprastai, tačiau per drabužio siūlelius perduodama elektros srovė, kuri teikia kūnui šilumą. Tai gali praversti sportininkams, kurie, padarę apšilimą, laukia rungtynių – arba jeigu žaidimo metu jie padaro pertrauką (pavyzdžiui, krepšininkas, kuris ilsisi ant atsarginių suolelio). Šildantys marškinėliai padeda neatšalti raumenims, pernelyg neatvėsti suprakaitavusiam kūnui.

Pasak Ingridos, tokia apranga tinka ir kopiant į kalnus bei kitur, kur susiduriama su itin šaltu oru: „Vėlgi, tarėmės su medikais, ir padarėm, kad marškinėliai šildytų nugarą, pečius ir svarbius vidaus organus. Nuolat palaikoma pastovi temperatūra, kurią galima nusistatyti aukščiausiai iki 38 laipsnių. Esant tokiai šilumai, baterija veikia 4 valandas, o visus duomenis galima stebėti telefone ar kompiuteryje.“

Kitoje ekspozicijos pusėje – ekologiški laisvalaikio drabužiai, kurių kolekciją FTMC Tekstilės technologijų skyrius sukūrė kartu su dizaineriu Seržu Gandžumianu. Apie tai žiniasklaidoje buvo paskelbta 2022 m. spalį.

Mokslininkai medžiagas drabužiams sukūrė iš kanapės bei vilnos, o poliesterį pakeitė pačiu ekologiškiausiu cheminiu pluoštu –  polilaktidu. Apie tai pasakoja šiame projekte dalyvavusi chemikė dr. Audronė Sankauskaitė:

„Polilaktidas yra biologiškai skaidus pluoštas, sukurtas iš augalinių atliekų, turinčių daug krakmolo, pvz., kukurūzų. Jis suyra, kompostuojant 50–60 laipsnių temperatūroje. Polilaktidas laikomas ateities pluoštu, nes jis, kaip ir poliesteris, turi daug gerų savybių, suteikiančių neglamžumą, formos stabilumą ir kitų privalumų.“

Dar viena ekspozicijos dalis  – vitrina, kurioje galima pamatyti kadaise gamintą tekstilę kosmosui bei... jau dabartiniu laikotarpiu užpatentuotas išmaniąsias kojines, kurios ne tik reguliuoja šilumą, drėgmę, bet ir atbaido erkes ir kitus nemalonumų sukeliančius vabzdžius.

Kad radarai neaptiktų

Tekstilės technologijų skyrius ne tik pats kuria išmaniuosius sprendimus, bet ir vykdo Lietuvos bei užsienio įmonių užsakymus eksperimentams ir bandymams. Kasdien FTMC komanda Kaune gauna apie 10 užklausų, o per metus atlieka per 200 užsakymų.

Tekstilės medžiagų ir gaminių bandymų ir sertifikavimo laboratorijos vadovė dr. Vitalija Rubežienė aprodo vieną iš laboratorijų, kurioje – įrenginiai skirti spektrinei analizei atlikti. „Spalva tekstilėje yra labai svarbu. Jeigu vienas rulonas skirsis nuo kito, o drabužis bus susiūtas, viena rankovė atrodys vienokio atspalvio, o kita – kitokio. Spalvų skirtumas yra reikšmingas parametras, tad mes tai patikriname. Ypač apsauginei aprangai nustatyta daug reikalavimų, susijusių su spalva“, – aiškina Vitalija.

Įmonės dažnai atsiunčia audinių pavyzdžių ir prašo įvertinti, koks yra spalvinis nukrypimas nuo reikiamo etalono. Techniniuose reikalavimuose būna nustatyta, kiek procentų spalviškai gali skirtis vienas egzempliorius nuo kito. Jeigu bandinys neviršija nustatyto procento – viskas gerai, o jeigu skirtumas per didelis – tai jau virs nuostoliu gamintojui. Todėl laboratorijoje naudojami patikimi prietaisai, iki smulkių detalių parodantys šiuos parametrus; audinys pridedamas prie įrenginio, o kompiuterio ekrane matosi visi duomenys.

Būna, kad drabužių atsiunčia Valstybinė vartotojų teisių apsaugos tarnyba, nes įmonės kartais mėgsta pasukčiauti ir meluoja apie drabužių sudėtį. Tai nustatyti irgi gali FTMC darbuotojai.

Kitas įrenginys vadinamas „dirbtine saulute“. Naudojama ksenono išlydžio lempa, skleidžianti šviesą panašiame spektre, kaip Saulė. Tai padeda sužinoti apie audinio atsparumą šviesai. „Jį vertiname 8 balų sistemoje. 8 reiškia „labai gerai“, bet beveik nebūna tokių drabužių“, – šypsosi V. Rubežienė.

Ji parodo ir keletą audinių, kurie naudojami Lietuvos karių drabužiams. Čia irgi labai svarbu išlaikyti spalvinį standartą, ir ne tik. FTMC su užsienio partneriais jau ne vienerius metus tobulina vadinamąjį adaptyvųjį kamufliažą – kario aprangą, kuri padeda geriau užsimaskuoti ne tik dienos metu, bet ir naktį, kai priešas naudojasi infraraudonųjų spindulių žiūronais. Ir tai dar ne viskas: lietuvių mokslininkai kuria specialią drabužių dangą, kurios tikslas – padaryti taip, kad kario neužfiksuotų radarai.

Pirmasis tarptautinis projektas vyko sėkmingai, buvo atlikti aprangos bandymai poligonuose Prancūzijoje, Portugalijoje bei Švedijoje. Eksperimentai parodė, kad uniforma su antiradariniu sluoksniu, palyginus su įprasta, beveik dvigubai sumažino radaro sklaidos skerspjūvį – parametrą, kuriuo nustatoma aptikimo galimybė radaru.

Tekstilės technologijų skyriaus komanda nesustoja ir dalyvauja naujame Europos gynybos fondo programos projekte ACROSS (Adaptive Camouflage for Soldiers and Vehicles).

„Tobulinsime sausumos sistemas – tiek kariškių, tiek ir transporto priemonių adaptyvųjį kamufliažą. Projekte dalyvauja partneriai iš 9 valstybių. Mūsų pagrindinė užduotis – kad radarai „nematytų“ kario ar mašinos“, – sako Vitalija.

FTMC sukurtos aprangos kariams. FTMC nuotr. (Asmeninis albumas)

Kariams – patogesnės uniformos

Tęsdami šią temą atsiduriame kitame ekspozicijos kambaryje, kur sudėtos įvairios karinės uniformos, neperšaunamos liemenės, šalmai ir kariniai batai. Atsikūrus Lietuvos kariuomenei, LTI iškart pradėjo su ja bendradarbiauti.

„Pačios pirmosios mūsų kareivių uniformos buvo grynai medvilninės, lengvai plyšdavo ir dėvint greitai prarasdavo spalvas. Šią problemą padėjo spręsti bendradarbiavimas su NATO partneriais, atvėręs naują puslapį šiuolaikinių uniformų kūrimo istorijoje. Naujai sukurtas audinys pasižymėjo medvilnei būdingomis geromis jutiminėmis savybėmis, buvo minkštas, malonus dėvėti prie kūno, tačiau tuo pačiu metu ir stiprus“, – pasakoja A. Abraitienė.

Audinys buvo kelių spalvinių gamų – tiek karių lauko uniformoms, tiek karinėms jūrų pajėgoms. Pastarosioms FTMC kūrė naują spalvinę gamą, kamufliažinio piešinio dizainą. „Važiavome į Klaipėdą, laive derinome spalvas, be to, pastiprinome audinį, kad būtų atsparesnis jūros sąlygomis“, – prisimena vyriausioji inžinierė Laima Lenkauskaitė.

„Mums iki šiol gaila, kad Lietuvos kariuomenė atsisakė šios inovacijos dėl rinkos diktuojamų sąlygų“, – priduria dr. Aušra Abraitienė.

Ant lentynos padėta daugybė per kelis dešimtmečius sukurtų neperšaunamų liemenių, skirtų kariuomenei ir policijai (Lietuvos bei Estijos). Tarp naujausiųjų – liemenė, kuri dengia 80 proc. gyvybiškai svarbių žmogaus organų. Dar kitas eksponatas – neperšaunama liemenė, kuri neskęsta. „Esant reikalui patrauki virvutę, liemenėje išsipučia balionėlis, kuris gali vandenyje išlaikyti 180 kilogramų“, – sako Laima.

Na, ir, žinoma, čia galima pamatyti pačioje pradžioje minėtą ir žiniasklaidoje pristatytą daugiafunkcinę liemenę, kuri šildo bei vėsina kūną. Tokia aprangos detalė skirta pramonės darbuotojams, kelininkams (kai labai karšta) arba tiems patiems kariams (pavyzdžiui, šaltuose apkasuose).

Šaudykla moksliniame institute? Tikrai taip

Tekstilės technologijų skyriaus komanda – vieninteliai specialistai Lietuvoje, kuriantys originalias lietuviškas šarvines liemenes: pagamina prototipą nuo A iki (beveik) Z, o verslo partneriai tai paverčia masine gamyba. „Visas neperšaunamos liemenės „protas“ sudėtas į viduje esantį sluoksnį, kuris atlaiko šūvį. Tai mūsų know-how, praktinė patirtis“, – džiaugiasi ilgametė FTMC vadovė Aušra. 

Kuriant ir tobulinant šias liemenes, dabartiniu metu dirbama su kompozitų, skirtų balistinėms plokštėms, formavimo technologija. Tam naudojamas vakuuminis membraninis presas. Bandinys padedamas ant formos, užspaudžiamas „dangčiu“, vidus įkaista, įjungiamas vakuumo režimas, ant viršaus prispaudžiama ir įtempiama membrana. Kai viskas atvėsta ir presas atidaromas, sluoksniai įgauna reikiamą formą.

Šaudymo įrenginys, paruoštas šarvinės liemenės bandymui. FTMC nuotr. (Asmeninis albumas)

O kur šios liemenės testuojamos? Vėlgi, pačiame FTMC pastate Kaune! Viename iš kambarių sumontuotas šaudymo įrenginys, kuris primena metalinį varstotą su priveržtu vamzdžiu. Gretimoje patalpoje ant bėgių įtaisyta važiuojanti platforma. Joje – plastilinas, imituojantis žmogaus kūną, o ant viso šio pagrindo prisegta šarvinė liemenė. Platforma pakyla, vamzdis nutaikomas, ginklas užtaisomas, nustatomas laikmatis. Tada visi paliekame patalpą, užsidedam ausines ir pasigirsta POKŠT!

Sugrįžusius pasitinka susimaišę parako ir smalos kvapai. „Kai čia dirbi, visas būni prasmirdęs“, – juokiasi technikas Vytis Aleksiejūnas. Šūvis plastiline išmušė 22 mm duobutę – viskas gerai, reiškia, žmogus išgyvens, blogiausiu atveju, bus lūžęs vienas kitas kaulas. O štai pati kulka įstrigusi liemenėje. Gaminys bandymą atlaikė.

Beje, šaudykloje kabo ir kariniai šalmai: jų tvirtumą išbandyti vis atsiunčia partneriai iš Vokietijos.

Dilinimas, tampymas, zulinimas ir... deginimas

Apžiūrėkime kitas laboratorijas, kuriose jau vyksta audinių fizikinių-mechaninių savybių tyrimai. Būsimi drabužiai išmėginami specialiais prietaisais, nustatant, kiek jie bus atsparūs trynimui, pešiojimuisi, plyšimui, glamžymui, lankstymui ir kitiems faktoriams. Štai viena mašina suka kubus, kuriuose įdėti bandiniai: šitaip tikrinamas jų atsparumas pumpuravimuisi ir dilinimui.

Inžinierė Lina Jurgelionytė pristato kitą įrenginį – tempimo mašiną. Įstatoma skiautė, kuri tempiama ir vis įplėšiama. Kas kelias sekundes pasigirsta spragtelėjimas, o kompiuterio ekrane rodomos diagramos.

Kitas bandymas – matmenų pokytis po skalbimo. Inžinierė Dalė Šimkevičienė stovi šalia brangių skalbimo mašinų ir miltelių, kurių nenusipirksite parduotuvėse. Išskalbus bandinį galima sužinoti, kaip jis susitraukia, kokia bus medžiagos išvaizda. Pavyzdžiui, šitaip tikrinama, ar apsauginiai drabužiai atitinka sertifikatus, nurodančius, jog gaminys atlaiko, tarkim, 50 skalbimų. Tokiu atveju drabužis išskalbiamas, išdžiovinamas ir vėl skalbiamas visus 50 kartų – ir tada jau ištiriamos jo galutinės savybės. 

Laboratorijos mašinos imituoja ir kitas buitines situacijas, kurios daro įtakos medžiagos spalvai – sukeliamas dirbtinis prakaitas, drėgmė, šarmo dėmės, ir t. t.

Taip pat svarbu, kad apsauginiai drabužiai būtų padengti reikiama medžiaga ir nedegtų. Tad ką daro FTMC komanda? Žinoma, juos degina! Skiautė įdedama į laboratorinę „spintą“ ir kelias sekundes audinys gauna liepsnos. Rezultatas: atsirado skylė, aplink ją pajuodavo, bet tik tiek. Ugnis neišplito. Tuo metu įprastas audinys degtų ir sudegtų bematant.

Itin praktiška chemija

Kaip chemija gali padėti tekstilei? Tai – viena svarbiausių Skyriaus užduočių. Šiam tikslui skirta laboratorija, kurioje ant medžiagų formuojamos dangos, įvedamos nanodalelės, būsimam drabužiui suteikiančios įvairių naudingų savybių; taip pat vyksta sausas laminavimas, medžiagų sujungimas naudojant karštį bei tam tikrus klijus.

Yra ir infraraudonųjų spindulių dažymo mašina, kratyklė ar ultragarsinė vonelė. Taip pat – plazmos įrenginys: naudojamos azoto ar deguonies dujos, kurios valo, ėsdina paviršių, padaro jį labiau aktyvų, padeda geriau įsigerti kitoms medžiagoms.

Na, o naujausias iššūkis šios laboratorijos darbuotojams – sukurti vadinamąjį kolorimetrinį jutiklį, kurio dėka audinys keistų spalvą. Pasak A. Abraitienės, tai technologiškai sudėtinga užduotis, tačiau pamažu judama į priekį.

O idėja tokia: „Ignalinos atominė elektrinė čia pat. Įsivaizduokime, kad atsiranda radiacijos nuotėkis. Tam, kad jį galėtų užfiksuoti valstybinės institucijos, į aplinką turi išeiti tam tikras radiacijos kiekis, pasiektas atitinkamas lygis. O ką iki tol daryti eiliniam žmogui? Jis, turėdamas mažą mūsų audinio gabaliuką, prisiklijavęs lipduką, iškart pastebės, kad šis pakeitė spalvą. Tai bus įspėjimas, kad pavojus prasidėjo. Toks greitasis metodas.“

„Galėtume čia rengti orientacinius žaidimus“, – vaikščiodami po ilgus koridorius juokiasi darbuotojai. Paskutinė ekskursijos stotelė – didžiulė mokslinė-eksperimentinė gaminių konstravimo laboratorija, kurioje sustatytos mezgimo mašinos ir audimo staklės. Čia vyksta baigiamieji drabužių prototipų kūrimo darbai, kurie vėliau jau bus išbandomi praktiškai, kasdienėmis sąlygomis.

Taigi, nors Demokratų gatvėje esantis pastatas išoriškai neišsiskiria, viduje verda tikras gyvenimas ir gimsta netikėtos idėjos. Talentingi mokslininkai, inžinieriai ir kiti darbuotojai vykdo unikalius, visuomenei naudingus darbus – apie kiekvieną iš jų anksčiau ar vėliau sužinome (ar po kelerių metų išgirsime) mes visi.

Simonas Bendžius, Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC)