Stoffe, Schulbuch

1 Kapitelname 7 Die Umwandlung von Stoffen durch den Menschen 90 7.5 Textilfasern Bei den Textilfasern unterscheidet man zwischen Naturfasern , halbsynthetischen und vollsynthetischen Fasern . Die wichtigsten Naturfasern sind die Cellulosefasern Baumwolle und Leinen und die Eiweißfaser Wolle. Auch Seide ist eine Eiweißfaser, der Kokonspinnfaden der Seidenraupe. Den Bedarf der gesamten Menschheit an Kleidung nur aus diesen Natur- fasern zu decken, ist sehr schwierig. Daher hat der Mensch Anstrengun- gen unternommen, die Cellulose des Holzes zu nutzen. Im Wald wächst auf der gleichen Fläche mehr als zwanzig Mal so viel Cellulose wie auf einer Baumwollplantage. Man kann zwar aus Holz Zellstoff herstellen, aber die Zellstofffasern sind viel zu kurz, um als Textilfaser Verwendung zu finden. Daher hat man nach Methoden gesucht, wie man Cellulose löslich machen und so zu einer brauchbaren Faser verarbeiten kann. Diese Faser nennt man halbsynthetisch, da ja das Makromolekül Cellulose als Naturstoff vorliegt. Heute verwendet man dazu meist eine Mischung aus Natronlauge und Schwefelkohlenstoff. Diese Chemikalien verändern die Cellulose so, dass sie wasserlöslich wird. Die Lösung wird dann durch eine Spinndüse gedrückt. Das ist ein etwa brausekopfgroßer Metallteil mit vielen Hundert Bohrun- gen. Hinter der Spinndüse ist ein Bad aus verdünnter Schwefelsäure, daher nennt man das Verfahren Nassspinnverfahren . Die Schwefelsäure macht die Natronlauge unwirksam. Dadurch wird die Veränderung der Cellulose rückgängig gemacht, sie wird wieder wasserunlöslich. Nun liegt sie als seidenglänzender, langer, sehr reißfester Faden vor. Sie kann unter dem Namen Viscosefaser genauso eingesetzt werden wie Baumwolle. Ein neu- eres, vom österreichischen Faserhersteller Lenzing entwickeltes Verfahren ist das Lyocell®-Verfahren. Es beruht auf einem Lösungsmittel, in dem die Cellulose ohne chemische Umwandlung löslich ist, und vermeidet den gif- tigen und übel riechenden Schwefelkohlenstoff. Vollsynthetische Fasern erzeugt man aus Kunststoffen. Die wichtigsten dieser Kunststoffe sind Polykondensate, die Polyesterfaser Trevira®, die aus PET hergestellt wird, und die Polyamidfaser Nylon®. Beide Kunststoffe sind Plastomere. Zur Faserherstellung dient das Schmelzverspinnen . Die aufge- schmolzene Kunststoffmasse wird durch eine Pumpe zur Spinndüse geför- dert. Durch diese wird die heiße Kunststoffmasse gepresst und dahinter in einem Kaltluftstrom gekühlt. Es entstehen hauchdünne Fäden zur Weiter- verarbeitung in der Textilindustrie. Eine weitere vollsynthetisch erzeugte Textilfaser ist Polyacrylnitril (PAN). Es ist ein Polymerisat (Abb. 90.3). Da es nicht schmelzbar ist, wird es in einem Lösungsmittel gelöst und als Lösung versponnen. Hinter der Spinn- düse ist ein Heißluftstrom, in dem das Lösungsmittel verdampft und die Fäden übrigbleiben. Abb. 90.1: Herstellung von Viscosefasern – Nassspinnverfahren Abb. 90.2: Herstellung einer Kunstfaser im Schmelzspinn-Verfahren Abb. 90.3: Formel und Kalottenmodell eines Polyacrylnitril-Moleküls Wir unterscheiden die Naturfasern Wolle und Baumwolle durch Brennprobe. Verbrenne mit einer Pinzette jeweils eine Faser und rieche. Baumwolle riecht nach verbranntem Papier, Wolle nach verbrannten Haaren. Versuch 90.1 Unterscheidung von Wolle und Baumwolle Wir wiederholen Versuch 1 mit Viscosefaser und Nylonfäden. Weshalb riecht Viscosefaser ähnlich wie Baumwolle und Nylon ähnlich wie Wolle? Versuch 90.2 Brennprobe von Viscose- und Nylonfasern kalte Luft Faser zum Verspinnen Kunststoffgranulat CH H 2 C CH H 2 C CH H 2 C CH H 2 C CH H 2 C CH H 2 C CH CN CN CN CN CN CN CN NaOH CS 2 Viscose Faser zum Verspinnen Zellstoff Spinnbad H 2 SO 4 Nur zu Pr fzwecken – Eigentum des Verl gs öbv