Grundlagen der Chemiefasern

Das Gemeinsame bei Natur- und Chemiefasern

Naturfasern und Chemiefasern sind aus Kettenmolekülen aufgebaut. Jedes Molekül der Kette besteht aus den gleichen chemischen Elementen. Dieses sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und ggf. Stickstoff.

Deren Ursprung ist immer die Natur (Sonne):

1. Durch Sonnenlicht bildet sich in Pflanzen Traubenzucker, der Grundbaustein des Cellulose-Moleküls.
2. Cellulose wiederum ist das Grundgerüst von Baumwollpflanzen, aus denen sich die Baumwollfaser entwickelt.

3. Die Grundlage für die Bildung von Wolle und Haar ist die aufgenommene Nahrung, die in chemische Verbindungen umgewandelt wird.
4. Die Seidenraupe sammelt aus der Nahrung Eiweißvorräte, die sie durch Drüsen zu endlosen Seidenfäden spinnt.

5. Die im Holz enthaltenen kurzen Fäsern werden mit Chemikalien in eine lösliche Form überführt, die anschließend durch Düsen gepresst wird. Nach dem Ausfällen und Trocknen der Masse erhält man cellulosische Chemiefasern.

6. Die Rohstoffe für die synthetischen Chemiefasern stammen in der Regel aus Erdöl, das durch Umwandlung von gewaltigen Massen von Meeresorganismen entstanden ist.

Der entscheidende Unterschied zwischen Chemie- und Naturfasern

Im Gegensatz zu den Naturfasern können Chemiefasern in Zusammensetzung und Aufbau vom Menschen gestaltet werden. Das gibt den Chemiefasern besondere Eigenschaften und macht sie vielfältig einsetzbar.

Bis auf Keramik- oder Glasfasern zählen Chemiefasern ebenso wie Naturfasern zu den organischen Fasern.

Herstellung von Spinnmassen

Um Chemiefasern herzustellen, benötigt man zähe, fadenziehende Flüssigkeiten. Das durch Lösen oder Erhitzen entstandene Material heißt Spinnmasse. Heute werden hauptsächlich drei Herstellungsverfahren angewendet: die Polymerisation, die Polykondensation, die Polyaddition. Die nach diesen Verfahren gewonnenen Ausgangsstoffe werden zu spinnbarem Material aufbereitet, dem Polymer.

Chemiefaser-Gattungen

Prinzipiell unterscheidet man zwischen synthetischen und cellulosischen Polymeren, die beide der Gattung der organischen Fasern angehören. Zu den Chemiefasern aus synthetischen Polymeren gehören z.B. die Polyacrylfasern, die Polyamidfasern, die Polyesterfasern und die Elastanfasern. Bei den Chemiefasern aus cellulosischen Polymeren unterscheidet man z.B. zwischen Viskose- und Acetatfasern.

Spinnverfahren

Um aus Spinnmassen Filamente (Endlosgarne) zu gewinnen, werden unterschiedliche Spinnverfahren angewendet: das Trockenspinnverfahren, das Nassspinnverfahren und das Schmelzspinnverfahren. Bei allen Verfahren wird das spinnbare Material durch die äußerst feinen Öffnungen einer Spinndüse gepresst und beim Austritt entweder zu Filamentgarnen zusammengefasst und aufgespult oder zu Kabeln vereinigt. Nach dem Spinnen der Chemiefasern ist die parallele Ausrichtung ihrer Moleküle noch nicht optimal. Chemiefasern müssen deshalb verstreckt werden, damit die Garne ihre endgültigen Eigenschaften erhalten. Der Verstreckungsgrad richtet sich nach dem Einsatzzweck.

Die Chemiefaser-Formen

Die Spinnmasse wird durch sogenannte Spinndüsen (Lochplatten) gepresst. Je nach Anzahl der Löcher entstehen Monofilamente (1 Loch) oder Multifilamente (mehrere Öffnungen). Die Form der Düsenlöcher ist bei schmelzgesponnenen Chemiefasern für die unterschiedliche Faserquerschnittsform (von rund, mehrlappig, dreieckig, sternchenförmig bis zu bändchenförmig) verantwortlich, die entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der daraus hergestellten Textilien hat.

Das Texturieren

Das Texturieren ist ein Arbeitsgang, um das Volumen und die Elastizität des Filamentgarns zu erhöhen. Die wesentlichen Eigenschaften dieser Garne und der daraus hergestellten Artikel sind Weichheit, Fülligkeit, hohe Elastizität, Wärmeisolierungs- und Feuchtetransportvermögen. Für die Texturierung eignen sich alle Garne, die sich unter der Einwirkung von Wärme verformen lassen. Die wichtigsten Texturierverfahren sind die Falschdrall-Texturierung, die Stauchkammer-Texturierung und die Luftblas-Texturierung.

Herstellung von Spinnfasern

Bei allen Spinnverfahren werden aus der Spinnmasse zunächst Filamente gebildet. Will man Spinnfasern (Stapelfasern), d.h. kurze Faserabschnitte, für die Spinnerei herstellen, so werden Tausende von Filamenten zu Kabeln zusammengefasst und anschießend zu Spinnfasern zerschnitten. Während bei der Herstellung von Filamentgarnen jedes Filamentbündel, das aus jeweils einer Spinndüse hervorgeht, separat auf eine Spule gewickelt wird, vereinigt man zur Herstellung von Spinnfasern zunächst viele Filamentbündel aus verschiedenen Düsen gleicher Geometrie zu einem dicken Filamentstrang, dem Kabel. Dieses wird gekräuselt und kann zu Spinnfasern geschnitten werden. Durch Schneiden des Kabels erhält man dann Spinnfasern, die in ihrer Länge z.B. mit der von Woll- oder Baumwollfasern vergleichbar sind. Je nach Verarbeitungsprozess wird das Kabel entweder direkt vom Chemiefaserhersteller zu Spinnfasern geschnitten und danach zu Ballen gepresst und in dieser Form ausgeliefert, oder es wird vom Weiterverarbeiter auf einem sogenannten Konverter zu Spinnfasern gerissen oder geschnitten.