1 Fasern, Garne und andere Aufmachungen

1.1 Fasern

Textilien entstehen durch die Verarbeitung von Fasern oder Garnen. Fasern sind längliche Gebilde, in denen die Länge deutlich größer ist als das Äquivalent des Durchmessers.

Die geometrischen Fasereigenschaften, wie z. B. Länge oder Durchmesser, bestimmen wesentlich das spätere Textil. Auch die weiteren chemischen und physikalischen Eigenschaften der Fasern dominieren in vielen Anwendungsbereichen die Endeigenschaften der Textilien. Die textilen Rohstoffe lassen sich unterteilen in Rohstoffe natürlicher und Rohstoffe synthetischer Herkunft. Die Faserarten werden nach DIN 60001 (IS0 2076/6938) aufgelistet und weiter unterteilt.

Die Fasern natürlicher Herkunft werden als Naturfasern bezeichnet. Die häufigsten Naturfasern sind: Baumwolle (CO), Wolle (WO, WV) und Jute (JU). In höherwertiger Bekleidung wird weiterhin auch Leinen (LI), Seide (SE, ST), Kaschmir (WS), Mohair (WM) oder Angora (WA) verwendet.

Fasern können auch in separaten Herstellungsprozessen gewonnen werden. Sie nennen sich Chemiefasern. Die wichtigsten Chemiefasern sind: Polyester (PES), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Viskose (CV), Lyocell (CLY), Polyacryl (PAN), Kohlenstofffaser (CF), Glasfasern (organisch) (GF), Aramid (AR), Polyethylen (PE) und Elastan (EL). Die Chemiefasern unterteilen sich in organische und anorganische Chemiefasern, wobei sich die organischen wiederum in synthetische und cellulosische Rohstoffpolymere untergliedern lassen.

Die bedeutendsten Naturfasern sind Baumwolle und Wolle. Bei den Chemiefasern dominieren Polyester, Polypropylen, Polyamid und Polyacryl (vgl. Bild 1.1).

Die Kennzeichnung der Faserrohstoffe in textilen Produkten ist durch die EU in verschiedenen Verordnungen und in Deutschland im Textilkennzeichnungsgesetz geregelt. Insbesondere Bezeichnungen, Mischungen und neue Faserentwicklungen werden dabei berücksichtigt. Definitionen, Abkürzungen und weitere Bestimmungen werden für Chemiefasern durch das Bureau International pour la Standardisation des Fibres Artificielles (BISFA) erarbeitet.

1.2 Garne

Filamentgarne

Die schmelzgesponnenen Chemiefasern werden durch Spinndüsen in verschiedenen Querschnitten extrudiert. Durch die Düsenlöcher werden die Querschnitte der Filamente, wie z.B. rund, trilobal, oktalobal, hohl oder sternchenförmig, vorgegeben. Durch die Querschnittsform kann das Reflexionsverhalten des Lichtes auf der Faser verändert werden. Matteres oder glänzenderes Erscheinungsbild ist die Folge. Auch Hohlfasern und Filamente mit höherer Biegesteifigkeit in einer Vorzugsrichtung sind möglich.

Bei Polyester und Polyamid werden weiterhin Polymere mit Mattierungsmitteln als matt, halbmatt etc. angeboten. Das Polymer kann in der Viskosität für höhere (technische Garne) oder niedrigere Festigkeiten (textile Garne) eingestellt werden. Die Molekülkettenlängen bestimmen dabei die durch weitere Verstreckung erreichbaren Festigkeiten.

Für verschiedene Einsatzgebiete wird spinngefärbtes Polymer hergestellt. Das Ausgangspolymer wird vor dem Spinnen mit Farbstoffen (Masterbatch) gemischt und gemeinsam versponnen. Spinnfärbungen sind in der Regel dauerhafter und benötigen keine weiteren Färbeprozesse. Schwieriger werden die Produktion kleiner Auftragsmengen und die genaue Reproduzierbarkeit von Farbnuancen. Bei kleineren Auftragsmengen ist die Farbumstellung mit Reinigungsaufwand und ggf. Farbverschmutzungen verbunden. Für Standardfarben, wie z. B. bei schwarzen Sicherheitsgurten, ist das Spinnfärben die Standardtechnologie.

Stapelfasern

Die Fasern können in geschnittener Form (Stapelfasern) oder endlos (Filamente) hergestellt werden. Filamentgarne können aus nur einem Filament bestehen (das sogenannte Monofilament) oder auch aus mehreren Filamenten zu einem Multifilamentgarn zusammengefasst werden. Multifilamentgarne mit einer Filamentfeinheit unter 1 dtex werden auch als Mikrogarne bezeichnet.

Stapelfasern variieren in den Feinheiten zwischen 0,7 und 28 dtex bzw. als Regeneratfaser auch bis zu 40 dtex (vgl. Tab. 1.1). Die Schnittlängen können bei einer Baumwolltype von 32 mm bis 40 mm variieren, bei einer Langstapeltype bis 150 mm. Durch Reißkonvertieren lassen sich die Fasern auch in einer Faserlängenverteilung ähnlich der Naturfasern herstellen. Die weitere Verarbeitung erfolgt nach den entsprechenden Verfahren der Baumwoll-, Streichgarn- oder Kammgarnspinnerei. Die Garne können dabei gemischt und in gewünschten Anteilen dosiert werden.

Beispiele für schmelzgesponnene Filamentgarne:

PES 167 dtex f 36 sd tr tex HE

Textiles Polyester Multifilamentgarn in 167 dtex (150 den) mit 36 Filamenten, Filamentfeinheit = 167 dtex / 36 = 4,6 dtex

sd: semi dull / halbmattes (hm) Polymer

tr: trilobaler Querschnitt

tex HE: texturiert als hochelastisches Garn

PA 6 940 dtex f 140 gl rd Z60

Technisches Polyamid 6 Multifilamentgarn in 940 dtex mit 140 Filamenten,

Filamentfeinheit = 940 dtex / 140 = 6,7 dtex

gl: glänzendes Polymer ohne Mattierungsmittel

rd: runder Querschnitt

Z60: 60 Drehungen pro Meter in Z-Richtung

Beispiele für lösungsmittelgesponnene Filamentgarne:

Ecru CV 67 dtex f 24 dd S90 lobed

Ecru: Ungefärbt

Textiles Viskose Multifilamentgarn in 67 dtex mit 24 Filamenten

dd: deep dull /tiefmattes (tm) Polymer

S90: 90 Drehungen pro Meter in S-Richtung

lobed: gelappt

AR 840 dtex f 1000

Aramid Mikrofilament in 840 dtex mit 1000

Filamenten

Bei technischen Textilien sind die Eigenschaften der verschiedenen Garntypen für den Einsatz im Produkt entscheidend. Insbesondere auch die Präparation und andere chemisch-physikalische Veränderungen auf der Faseroberfläche gestalten die Eigenschaften.

Texturierung

Filamentgarne sind nach dem Spinnen glatt und werden für weitere Strecktexturierprozesse nicht vollverstreckt hergestellt. Die Bezeichnung hierfür ist:

Teilverstrecktes Spinnfilament

POY – pre oriented yarn

Durch Vollverstreckung oder Verstreckung in weiteren Prozessen kann ein ungekräuseltes Glattgarn hergestellt werden.

Ungekräuseltes Glattgarn

FOY – fully oriented yarn

FDY – fully drawn yarn

Die Garne können in weiteren Prozessen texturiert werden. Die Garne erhalten eine Kräuselung, wodurch das Garnvolumen zunimmt und der weiche textile Griff entsteht (Bild 1.2). Die wichtigsten Texturierverfahren sind Falschdraht-, Stauchkammer- und Luftblastexturierung. Entsprechend sind die Garnbezeichnungen:

Falschdrahttexturierung

DTY – draw textured yarn

Stauchkammertexturierung

BCF – bulk continuous filament

Luftblastexturierung

ATY – air jet textured yarn

Verschiedene Glatt- und Texturgarne können in einem Luftverwirbelungsprozess, auch als Tangleprozess bezeichnet, durch Verwirbelungspunkte miteinander verbunden werden. Im späteren Flächengebilde (Bild 1.3) sind diese Punkte nicht oder kaum erkennbar.

1.3 Stapelfasergarne

Stapelfasern werden durch die verschiedenen Spinnerei-Vorstufen der Kurzstapel-, Streichgarn- oder Kammgarnspinnerei geöffnet und parallelisiert.

Die parallelisierten Vorgarne oder Lunten werden dann nach dem Ringspinnverfahren, Rotorspinnverfahren oder alternativen Spinnverfahren gesponnen.

Ringspinnverfahren

Beim Ringspinnverfahren wird das parallelisierte und kompaktierte Vorgarn einem Streckwerk zur Verstreckung auf die gewünschte Endfeinheit zugeführt. Die Ringspinnmaschine kann über den rotierenden Kops dem Garn die notwendige Drehung geben.

Ringgarne haben bei Weitem den höchsten Marktanteil der Stapelfasergarne. Für besonders feine oder kritische Faserstoffe lassen sich am einfachsten stabile Spinnbedingungen finden. Das Ringspinnen ist am universellsten einsetzbar. Ringspinngarne lassen sich mit niedrigen Drehungen erzeugen. Die Garnoberfläche ist sehr gleichmäßig in der Faserdrehung und mit vielen offenen Faserenden (Haarigkeit) verbunden.

Eine Variante des Ringspinnens ist das Kompaktspinnen. Kompaktgarne zeichnen sich durch weniger Haarigkeit aus.

Rotorspinnverfahren

Das Rotorspinnen zählt zu den Spinnverfahren mit einem offenen Garnende. Die parallelisierten Faserbänder werden über eine gezahnte Auflösewalze bis zur Einzelfaser aufgelöst. Die Fasern werden dann durch einen Luftstrom weiter parallelisiert und in der Rotorrille abgelegt. Aus der rotierenden Rille werden die Fasern an einem rotierenden Garnende herausgezogen und über eine Abzugsdüse in Richtung Aufspulung transportiert. Durch das rotierende Garnende muss die Fasereinspeisung in regelmäßigen Intervallen durchflogen werden. Hierbei ergeben sich...