1.

Einleitung

Fasern, feine, haarähnliche Strukturen tierischen, pflanzlichen, mineralischen oder synthetischen Ursprungs. Fasern sind durchschnittlich weniger als 0,5 Millimeter dick. Sie werden für die Herstellung von Textilien sowie einer Vielzahl anderer Produkte verwendet und nach ihrer Herkunft, ihrer chemischen Struktur oder beidem klassifiziert.

2.

Tierische Fasern

Chemisch bestehen alle tierischen Fasern aus komplexen Proteinen. Sie sind gegen die meisten organischen Säuren und unter bestimmten Umständen gegen starke mineralische Säuren wie Schwefelsäure (H₂SO₄) beständig. Sie können aber schon von schwachen Alkalien angegriffen und von starken Alkalien wie Natriumhydroxid (NaOH) vollständig aufgelöst werden. Diese Fasern werden auch von Bleichmitteln auf Chlorbasis beschädigt. Flüssige, hypochlorierte Bleichmittel sollten nie für Wolle oder Seide verwendet werden. Wenn solche Mittel unverdünnt angewendet werden, beschädigen sie die Fasern oder lösen sie sogar ganz auf.

Der Hauptbestandteil von Seide ist das Protein Fibroin. Seide wird in zusammenhängenden Fäden aus Hinterleibsdrüsen verschiedener Insekten und Spinnen ausgeschieden. Es ist das einzige natürliche Filament, das regelmäßig eine Länge von mehr als 1 000 Metern erreichen kann. Für die Herstellung von Fadengarnen werden mehrere Seidenfäden zusammengefasst. Bei Seide werden jedoch häufig kurze Fäden verwendet, um Spinngarne herzustellen. Echte Seide, wie sie für Textilien verwendet wird, produziert nur ein einziges Insekt, der Seidenspinner (ein Schmetterling).

Der Hauptbestandteil von Haar, Wolle und Pelz, den schützenden Haaren von Säugetieren, ist das Protein Keratin. Haar- und Wollfasern sind kurz und müssen zu Zwirnen oder Garnen gesponnen werden, will man sie zu Textilien weben oder stricken. Eine andere Möglichkeit ist die Verarbeitung zu Filz.

Die für die Herstellung von Textilien am häufigsten verwendete Haarfaser ist Schafwolle. Einzelne Haare können bis zu 90 Zentimeter lang sein, messen aber meist weniger als 40 Zentimeter. Bei Wildschafen bildet das Wollhaar eine kurze, weiche untere Schicht, die von längeren, raueren Haaren geschützt wird. Bei Hausschafen, die für die Wollgewinnung gezüchtet werden, ist die Wolle erheblich länger. Alle Haarfasern besitzen eine äußere Schicht aus überlappenden Schuppen. Die Größe und Form dieser Schuppen ist bei jeder Art anders. Bei vielen Arten von Schafwolle sind diese Schuppen stark ausgeprägt. Wollfasern, die nicht glatt, sondern von Natur aus gekräuselt sind, liefern Garne, die viel Luft umschließen und daher gut isolieren.

Andere Tiere, deren Haare für Textilien verwendet werden, sind Lamas, Alpakas, Vikunjas, Angora- und Kaschmirziegen, Angorakaninchen und Kamele. Das aus den Anden stammende Vikunja wird heute wegen Überjagung als gefährdete Art eingestuft. Pelzfasern von Tieren wie Mink und Biber werden manchmal mit anderen Haaren gemischt und zu luxuriösen Garnen versponnen, häufiger werden jedoch ihre Pelze verarbeitet. Pferde- und Rinderhaare werden für die Herstellung von Filz verwendet, aber auch zu Garnen versponnen, die in Polstereien und bei anderen Anwendungen zum Einsatz kommen, wo Haltbarkeit eine große Rolle spielt. Sogar menschliches Haar wird zu Garnen gesponnen und zu Textilien verarbeitet.

3.

Pflanzenfasern

Bei Pflanzenfasern handelt es sich in erster Linie um Cellulose, die im Gegensatz zu Proteinen tierischer Fasern alkalibeständig ist. Pflanzenfasern sind auch gegen die meisten organischen Säuren beständig, werden jedoch von starken mineralischen Säuren zerstört. Die unsachgemäße Anwendung der meisten Bleichmittel kann diese Fasern schwächen oder zerstören.

Die wichtigsten Pflanzenfasern lassen sich nach ihrem Aufbau einer von vier Gruppen zuordnen. Samenfasern: weiche Haare an den Samen mancher Pflanzen; Bastfasern: zähe Fasern, die zwischen Rinde und Stamm vieler Zweikeimblättriger Pflanzen wachsen; Gefäßfasern: zähe Fasern in den Blättern und Stängeln Einkeimblättriger Pflanzen sowie vollständige Grashalme. Auch andere Fasertypen sind innerhalb von Grenzen verwendbar. Dazu gehören Streifen von Blatthäuten wie denjenigen der Raffiapalme und Fasern der Fruchthülle, wie Kokosbast und Palmfasern. Nur zwei Samenhaarfasern, Baumwolle und Kapok, sind von wirtschaftlicher Bedeutung. Für Baumwolle gibt es die meisten Anwendungsmöglichkeiten. Sie ist die am intensivsten genutzte Faser und die einzige Samenfaser, die für Textilien verwendet wird. Kapok kann nicht gesponnen werden und wird in Polstereien als Füllstoff verwendet. Aufgrund seiner Lufteinschlüsse ist Kapok schwimmfähig. Er wurde daher auch für die Herstellung von Schwimmwesten verwendet, ist aber weitgehend durch andere Materialien ersetzt worden.

Die Anwendungsmöglichkeiten der zahlreichen Bastfasern reichen von der Herstellung feiner Webstoffe bis zur Produktion von Tauwerk. Leinentuch wird aus Lein, gröbere Stoffe, Seile und Zwirn werden aus Hanf, Jute, Ramie und Sunn hergestellt.

Gefäßfasern werden fast nur für die Produktion von Seilen verwendet. Bei ihnen handelt es sich um Agave (Sisal), Henequen, Manilahanf, Palmlilie und etliche andere. Die Gefäßfasern von Ananasgewächsen werden für Textilien verwendet.

Vollständige Halme mancher Gräser und Strohsorten werden zu Hüten und Matten gewebt; dazu gehört Espartogras.

Pflanzenfasern sind bei der Herstellung von Papier von großer Bedeutung. Baumwolle und Lein bilden die Grundlage für feine Hadernpapiere. Gräser, Hanf, Jute und Manilahanf werden häufig für die Herstellung von Packpapier und anderen groben Papiersorten verwendet. Zeitungspapier und graphische Papiere werden aus chemisch behandelten Holzfasern hergestellt. Holzfasern und Zuckerrohrfasern werden mit einem der Papierherstellung ähnlichen Verfahren zu Bauplatten verarbeitet.

4.

Mineralfasern

Nur eine anorganische (mineralische) Faser wird häufig für konventionelle Gewebe verwendet: Glasfaser. Sie wird hergestellt, indem geschmolzenes Glas zu Fäden gezogen oder geblasen wird. Asbestfasern, die früher als Isolierung und Feuerschutz verwendet wurden, erwiesen sich als krebserregend. Dünner Metalldraht wird gelegentlich für die Herstellung von Gaze verwendet und mit organischen Fasern verwoben, wodurch besondere Muster entstehen. Der so genannte Metallzwirn besteht jedoch aus dünnen Streifen Metallfolie, die Lametta ähneln. Um die Festigkeit zu erhöhen, werden die Metallfolien oft zwischen Kunststofffolien geklebt. Andere Metallgarne bestehen aus einem Baumwollkern, der mit einem dünnen Metallstreifen umwickelt ist oder aus einem Zwirn, der mit einer klebrigen Substanz beschichtet und in Metallpulver getaucht wurde. Das Wärmeisoliermaterial, das als Mineralwolle bezeichnet wird, ist eine fasrige Substanz, die aus Stahlschlacke, Kalkstein oder Silicatstein hergestellt wird.

5.

Kunstfasern

Aus natürlicher Cellulose hergestellte Kunstfasern wurden Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt und unter der Bezeichnung Reyon bekannt. Natürliche Cellulose, die in einer Form vorkommt, die sich nicht zur Herstellung von Textilien eignet, wie z. B. Holzfasern, wird chemisch in Bestandteile zerlegt, die verflüssigt werden können. Aus dieser Flüssigkeit werden in einer Umgebung, die sie in reine, feste Cellulose umwandelt, Fäden gezogen, aus denen Kunstseiden gemacht werden.

Acetate und Triacetate, bei denen es sich um echte Kunststoffe handelt, wurden kurze Zeit nach der Kunstseide entwickelt; es sind Kunststoffe, die aus Cellulose hergestellt werden. Das Verfahren ähnelt dem der Kunstseidenherstellung, ein Unterschied besteht jedoch darin, dass die Cellulose chemisch verändert wird und Ester bildet.

Die meisten Kunstfasern werden heute aus Erdölderivaten hergestellt und sind große Polymere, die in ihrer Struktur Kunststoffen ähnlich sind. Die erste Kunstfaser, die ein wirtschaftlicher Erfolg war, Nylon, stammt von 1938. Seither sind viele synthetische Fasern entwickelt worden, unter ihnen Acryle, Aramide, Olefine and Polyester. Bei der Herstellung von synthetischen Fasern werden wie bei Kunstseide und Acetaten aus faserbildenden Flüssigkeiten in einer Umgebung, in der sie aushärten, Fäden gezogen. Sie werden dann so behandelt, dass sie Eigenschaften wie Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, gutes Färbeverhalten und Dehnbarkeit aufweisen. Um Textilfasern Schmutz abweisende Eigenschaften zu verleihen, werden diese nach herkömmlichen Verfahren z. B. mit Fluorkohlenstoffen behandelt. Dabei verbinden sich die Fluorsubstanzen mit der Faser und bilden eine abweisende Schicht. Weil bei den üblichen Behandlungsmethoden große Mengen an Abwässern anfallen, suchen Textilforscher nach möglichen Alternativen. Ein neuartiges Verfahren wurde Ende 1997 vorgestellt, nach dem Fluorkohlenstoffe auch in einer Plasmaumgebung auf der Faseroberfläche die gewünschte Schutzschicht ausbildet. Auf diese Weise lassen sich Abwässer vermeiden.

Synthetische Fasern sind auch für industrielle Hochleistungsanwendungen entwickelt worden, z. B. für schusssichere Stoffe, Isoliermaterialien sowie Flugzeugrümpfe und -tragflächen, für die Weltraumforschung und für alle Arten von Sportausrüstungen. Um Eigenschaften wie große Festigkeit oder hohe Hitzebeständigkeit zu erhalten, können synthetische Fasern mit Fasern aus Kohlenstoff, Bor, Silicium oder anderen Substanzen kombiniert werden.