Chemiefasern
[ç-], Synthesefasern, umgangssprachlich auch Kunstfasern, im weiteren Sinn alle auf chemischem Wege erzeugten Fasern aus organischen oder auch anorganischen Materialien (Glas, Schlacke, Metall usw.), im engeren Sinn die aus makromolekularen Naturstoffen (natürliche Polymere) oder Kunststoffen (synthetische Polymere) gewonnenen und v. a. zur Herstellung von Textilien und technischen Geweben geeigneten Fasern. Den Hauptanteil der aus Naturstoffen hergestellten halbsynthetischen Fasern bilden die Celluloseregeneratfasern (Kupferfasern, Viskose) und die Celluloseesterfasern (v.a. Acetat). Zur Herstellung von vollsynthetischen Fasern eignen sich zahlreiche durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition hergestellte Kunststoffe, besonders Polyacrylnitril, Polyamide, Polyester und Polyurethane. (Fasern, Übersicht)
Die Herstellung der Chemiefasern aus den Rohstoffen kann nach mehreren Verfahren erfolgen. Beim Trockenspinnverfahren werden die Rohstoffe in leicht verdampfbaren Lösungsmitteln (z. B. Aceton bei Celluloseacetat, Dimethylformamid bei Polyacrylnitril) gelöst und dann bei einem Druck von 5 bis 15 bar durch Spinndüsen in einen Spinnschacht gepresst. Hier verfestigen sich die Fasern, während das verdunstende Lösungsmittel abgesaugt wird. Bei dem (v. a. bei Celluloseregeneratfasern angewandten) Nassspinnverfahren werden die Lösungen der Faserrohstoffe durch Spinndüsen in ein Fällbad (Wasser, Säure, zum Teil mit Salzzusatz u. a.) gepresst, wobei die Fäden durch Fällen (Koagulieren) im Spinnbad entstehen. Durch das Schmelzspinnverfahren werden v. a. thermoplastische Polymere (u. a. Polyamide) oder deren Vorprodukte (z. B. Caprolactam) zu Fasern verarbeitet. Hierbei wird die Schmelze durch die Spinndüsen in einen 2 bis 6 m langen Spinnschacht gepresst, in dem sich die Fasern unter Einblasen von Kühlgasen verfestigen. Beim anschließenden Verstrecken orientieren sich die Makromoleküle parallel zur Faserrichtung, wobei sich Nebenvalenzbindungen zwischen den Molekülen ausbilden (z. B. Wasserstoffbrücken zwischen Carbonyl- und Aminogruppen). - Die entstehenden Fasern werden (nach verschiedenen Nachbehandlungsschritten) entweder in Form von Filamentgarnen, von auf eine bestimmte Stapellänge geschnittenen Spinnfasern oder von Spinnbändern gewonnen. Filamentgarne (auch Endlosfäden, Chemieseiden und früher Kunstseide genannt) bestehen entweder aus mehreren feinen Elementarfäden (Multi- oder Polyfile) oder aus einem einzigen gröberen Faden (Monofil). Bei den Chemiespinnfasern unterscheidet man nach Feinheit, Schnittlänge, Festigkeit, Dehnung und Kräuselung baumwollähnlichen B-Typen, wollartige W-Typen sowie Spezialtypen, z. B. T-Typen für den Flor von Teppichen. Als Chemieflock bezeichnet man Kurzfasern mit einer Schnittlänge unter 15 mm zum Beflocken. Gröbere Chemiefasern sind Monofile über 0,1 mm Durchmesser (auch Chemiedraht genannt), Chemiebändchen (Düsen- und Schnittbändchen) sowie Spalt-(Spleiß-)Fasern aus fibrillierten Folien.
Eigenschaften, Verwendung:
Chemiefasern besitzen gegenüber Naturfasern häufig eine höhere Reiß- und Scheuerfestigkeit, sie sind meist knitterarm, daneben auch wasser-, licht- und wetterfest. Ihre Eigenschaften lassen sich weitgehend beeinflussen (»Fasern nach Maß«). Durch Zusatz von fein verteiltem Titandioxid zur Spinnlösung oder Spinnschmelze erhält man halbmatte oder tiefmatte und durch Zusatz von Pigmentfarbstoffen spinn-(düsen-)gefärbte Erzeugnisse. Aus profilierten Düsenöffnungen ersponnene Profilfasern auf Polyamid- und Polyesterbasis ergeben neben erhöhter Haftfähigkeit einen Glanz- oder Glitzereffekt. Durch physikalische und chemische Modifikationen entstehen Spezialtypen, z. B. auf Viskosebasis das Cordreyon für die textile Einlage von Autoreifen und die polynosischen Fasern mit hohem Nassmodul für pflegeleichte Textilien, ferner hochfeste, hitzebeständige und schrumpfarme Synthesefasertypen für technische Zwecke. Durch Modifizieren der Molekularstruktur oder Einbau von Additiven werden Polyamidfasern mit permanenten antistatischen Eigenschaften und aus zwei verschiedenen Polymeren Bikomponentenfasern mit stabiler Kräuselung gewonnen. Von besonderer Bedeutung wurde das Texturieren der synthetischen Filamentgarne (Helanca u. a.) zur Herstellung voluminöser und gleichzeitig elastische Kräuselgarne sowie von wollähnlichen Hochbauschgarnen. Die hieraus erzeugten Textilien der Unter- und Oberbekleidung besitzen gute Formbeständigkeit, erhöhte Wärmehaltung und verbesserten Feuchtigkeitstransport. Im technischen Bereich werden die verschiedenen Typen der Chemiefasern für Autoreifen, Treibriemen, Transportbänder, Gurte, Seile, Schläuche, Planen, Schutzanzüge, elektrische Isolierungen, Kunststoffarmierungen u. a. eingesetzt. Deichsäcke, Faschinen und Fischereiartikel aus Chemiefasern sind meerwasser- und verrottungsbeständig.
Wirtschaftliches:
Die Weltproduktion an Chemiefasern betrug (1999) 29,5 Mio. t; in Deutschland wurden rd. 1 Mio. t produziert. Während die USA, Japan sowie Westeuropa in den letzten Jahren mit sinkenden Weltmarktanteilen konfrontiert waren, wurden schon 67 %, also der Großteil der Chemiefaserproduktion, in fernöstlichen Ländern hergestellt.
Literatur:
Synthesefasern. Grundl., Technologie, Verarbeitung u. Anwendung, hg. v. B. v. Falkai (1981);
H. Klare: Gesch. der C.-Forschung (1985);
H. J. Koslowski: C.-Lex (1997);
W. Loy: Die C.: ihr Leistungsprofil in Bekleidungs- und Heimtextilien(1997);
W. Loy: C. für techn. Textilprodukte(2001).
Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:
Textiltechnik: Natur- und Kunstfasern