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Naturfasern werden allgemein in pflanzliche, tierische (Seide, Wolle..) und mineralische (Asbest) Naturfasern eingeteilt. Die Klassifizierung der pflanzlichen Naturfasern orientiert sich üblicherweise am Vorkommen der Faser in der Pflanze. Es gibt etwa 2.000 unterschiedliche Pflanzen, aus welchen Spinnfasern gewonnen werden könnten.
Stängelfasern: Hanf, Flachs, Jute
Blattfasern: Sisal, Manila
Fruchthaare: Baumwolle
Fruchtfasern: Kokos
Hanf, cannabis sativa, ist eine dikotyle (zweikeimblättrige) einjährige Pflanze. Aus dem Samen wird Hanföl und aus dem Stengelbast die Hanffaser gewonnen.
Hanf ist eine der ältesten Kulturpflanzen, in China ist beispielsweise die Verwendung von
Hanftextilien seit etwa 4.200 v.Chr. belegt. Er zeichnet sich durch hohe Anpassungsfähigkeit
und Variabilität der Erscheinungsformen aus. Hauptanbaugebiete sind Indien, China und die
südlichen ehemaligen GUS-Republiken. Für den Hanfanbau haben zwei Vertreter von ursprünglich asiatischer Herkunft große Bedeutung erlangt:
Der italienische Hanf (3-3,5m lang, spätreifend, feine Faser, geringe Samenproduktion) und
der russische Hanf (1,5-1,8m, früher reifend, gröbere Faser, hoher Samenertrag).
Die Hanffaser wird aus dem Bast der Hanfpflanze gewonnen. Das Verfahren ist im
allgemeinen dasselbe wie bei der Flachsfaser. Heute werden viele sogenannte
„Hanfprodukte“ wie Hanfbindfäden, Hanfgarne, Hanfseile aus der technisch sehr ähnlichen,
jedoch billigeren Flachsfaser hergestellt.
Flachs, linum usitatissimum, auch Lein genannt, ist eine dikotyle (zweikeimblättrige), einjährige Pflanze. Aus dem Samen wird Leinöl und aus dem Stengelbast die Flachsfaser gewonnen.
Flachs ist wie Hanf eine der ältesten Kulturpflanzen. In Ägypten ist der Flachsanbau schon im 5. Jahrtausendv. Chr. nachweisbar (Mumienbinden). Zwei Sorten des 60-100 cm langen Krautes haben für die Weiterverarbeitung Bedeutung: Faserflachs (Gespinstflachs) für die Fasergewinnung und Ölflachs für die Ölgewinnung. Faserflachs hat längere Stängel und ist weniger verzweigt. Flachs wird in den nördlichen gemäßigten Breiten angebaut. Die wichtigsten Anbauländer sind Russland, Weißrußland, China, Frankreich, Belgien und Ägypten.
Die Flachsfaser wird aus dem Stängelbast der Flachspflanze durch die Röste gewonnen. Das ist ein durch Bakterien oder Pilzen bewirkter Verrottungsvorgang des Rindengewebes um die Bastfasern aus diesem herauszulösen. Während bei der Tauröste die geschnittene Pflanze bis zu 8 Wochen auf dem Feld aufgelegt und immer wieder gewendet werden, erfolgt bei der Kaltwasser- bzw. Warmwasserröste die Verrottung in einem Wasserbecken innerhalb weniger Tage.
Nach dem Rösten werden die Stengel gebrochen, anschließend durch Schwingen die Schäben (gebrochene Stängelstückchen) entfernt. Durch das Hecheln erhält man nun die Langflachsfaser für die Langflachsspinnerei. Als Nebenprodukt des Hechelns fallen Kurzfasern – Hechelwerg – an, welches zu Wergseilen, Wergbindfäden usw. weiterverarbeitet wird. Durch Spinnen der Rohfaser entstehen je nach Faserlänge Werg- oder Langfasergarne, durch Zwirnen Werg- oder Langflachszwirne. Durch das Polieren von Flachs- oder Hanfzwirnen erhält man Bindfäden, durch Schnüren (Verseilen mehrere Zwirne) erhält man (Reep)Schnüre. Seillitzen bestehen aus einem Garnbündel und werden durch Verseilen (Schlagen) zu Seilen weiterverarbeitet. Werden mehrere Seile durch den Kabelschlag noch einmal verseilt, entstehen entsprechend dickere, kablierte Seile.
Jute, corchorus ist eine dikotyle (zweikeimblättrige) Pflanze aus der Gattung der Lindengewächse. Von den vielen verschiedenen angebauten Sorten haben zwei eine besondere Bedeutung:
Corchorus capsularis für Fasergewinnung, als wichtiges Nahrungsmittel und Heilpflanze und chorcorus olitorius nur für die Fasergewinnung. Die Pflanze erreicht eine Höhe von 2 bis 5m und eine Stängeldicke von 15 bis 25mm. Hauptanbaustaaten sind Indien, Bangladesch, China und Thailand.
Die Jutefaser wird aus dem Bast der Jutepflanze gewonnen. Das Loslösen der Faser vom Stängel erfolgt durch Kaltwasserröste (siehe Flachs). Nach dem Auswaschen in Wasser werden die Faserbündel an der Luft getrocknet. Durch das sogenannte Batschen werden die Fasern weich und geschmeidig gemacht um sie schließlich für die Weiterverarbeitung zu Garn zu verspinnen. Jute hat verglichen mit Hanf oder Flachs sehr kurze Elementarfasern, eine wesentlich geringere Reißfestigkeit als diese und die höchste Hygroskopizität (Wasseraufnahmefähigkeit) aller Bastfasern.
Da die Jutefasern leicht verrotten, wird Jute beispielsweise bei Rekultivierungsarbeiten und Hangbefestigungsarbeiten in Form von Wurzeljute oder Erosionsschutzgeweben eingesetzt. Weitere Verwendungen: Jutegewebe für Möbelbau und Möbelrestaurierung, Basteln, Dekoration. Armierungsgewebe für Lehmputze, Jutefilze ….
Sisalfaser wird aus der Agave sisilana gewonnen und ist die am häufigsten angebaute Hartfaser. Das Ursprungsland der Sisalagave ist Mexiko, Ende des 19. Jahrhundertswurde sie in Afrika eingeführt.
Wichtige Anbaugebiete sind heute Brasilien, Mexiko, Tansania, Kenia, Madagaskar. Nach etwa fünf Jahren ist die Pflanze schnittreif. Die Gewinnung der Faser aus den Agavenblättern erfolgt durch Entfernen der Stacheln und des Blatt“fleisches“. Die gewonnen Faser wird gespült und zum Trocknen aufgehängt.
Die Sisalfaser ist wesentlich härter und spröder als beispielsweise Hanf- oder Flachsfasern und weist eine geringere Festigkeit als diese auf. Sisalgarne finden als Erntegarne und Bindfäden sowie in der Seil- und Teppichproduktion Verwendung.
Die Baumwollpflanze, gossypium ist eine einjährige krautige (1m) oder strauchartige (bis 2,5m) Pflanze aus der Gattung der Malvengewächse. Sie wird in den tropischen und subtropischen Regionen angebaut. Nur wenige der zahlreichen Sorten haben für die Fasererzeugung Bedeutung.
Die Baumwolle stammt aus Indien und Peru, die ältesten bekannten Gewebe sind etwa 5.000 Jahre alt und wurden am Indus nachgewiesen. In Europa wurde Baumwolle erstmals im 13. Jh. aus Indien eingeführt und verarbeitet. Bis zur Erfindung der Spinnmaschine und des mechanischen Webstuhls im 18. Jahrhundert galt Baumwolle jedoch als ausgesprochene Luxusware. Danach war Baumwolle lange Zeit der wesentlichste Textilrohstoff, wurde aber in den 70er-Jahren des 20. Jahrhunderts zunehmend durch Chemiefasern verdrängt.
Baumwollfasern sitzen in wallnussgroßen Samenkapseln. Jede Kapsel enthält rund 30 Samenkerne mit je 2000-7000 Fasern. Nach der Reife springen die Kapseln auf, die Fasern quellen heraus. Nach der manuellen oder maschinellen Ernte werden diese durch sogenannte Egreniermaschinen entkernt (egreniert) und in weiterer Folge dann zu Garnen versponnen.
Kokosfasern werden aus den Schalen der Früchte der Kokospalme, cocos nucifera gewonnen.
Die Nüsse werden zur Fasergewinnung vor der Reife gepflückt, weil die Fasern dann weniger verholzt sind. Durch monatelanges Rösten der bis zu 8cm dicken, faserigen Hülle und anschließendes Klopfen und Hecheln werden die Fasern gewonnen.
Kokos schwimmt, ist sehr widerstandsfähig gegen Seewasser und weist eine hohe Dehnung auf. Das daher früher verbreitet in der Seefahrt eingesetzte Kokostauwerk wurde allerdings weitestgehend durch Kunstfaserseile ersetzt.
Im vergangenen Jahrhundert wurden die bis dahin verwendeten, auf natürlich vorkommenden Rohstoffen basierenden Werkstoffe immer mehr durch neu entwickelte Kunststoffe verdrängt. Neue Einsatzgebiete verlangten nach verbesserten Produkteigenschaften wie Wasser- und Chemikalienbeständigkeit, höhere Reißkraft bei geringerem Gewicht, Unverrottbarkeit, verbesserte Scheuerfestigkeit oder größere Homogenität des Rohmaterials.
Unter Kunststoffen versteht man im allgemeinen synthetische Polymere, welche durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition aus einfachen Molekülen (Monomeren) wie Propylen, Äthylen, Vinylchlorid oder Amiden hergestellt werden. Die Eigenschaften der verschiedenen Kunststoffe weichen stark voneinander ab.
Polyamide sind Polymere mit der wiederkehrenden Carbonsäureamidgruppe -CO-NH-. Sie sind beispielsweise unter den Markennamen Perlon, Nylon, Nylsuisse oder Enkalon bekannt.
Polyamide weisen bei hoher Festigkeit eine sehr hohe Dehnung und sehr hohe Elastizität auf. Ihr spezifisches Gewicht ist höher als jenes des Wassers, sie schwimmen daher nicht. Die Scheuerfestigkeit ist wie bei Polyester sehr gut. Lichtbeständigkeit und Beständigkeit gegen Chemikalien sind gut.
Polyester sind Polymere mit der wiederkehrenden Carbonsäureamidgruppe -CO-O-, welche durch Polykondensation von Diocarbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen hergestellt werden können. Sie sind beispielsweise unter den Markennamen Diolen, Trevira, Dacron oder Tersuisse bekannt.
Polyester weisen bei hoher Festigkeit eine mittlere Dehnung und eine hohe Elastizität auf. Ihr spezifisches Gewicht ist höher als jenes des Wassers, sie schwimmen daher nicht. Die Scheuerfestigkeit ist wie bei Polyamid sehr gut. Die Lichtbeständigkeit ist sehr gut und die Beständigkeit gegen Chemikalien ist gut.
Die Hauptunterschiede zu den Eigenschaften der Polyamide sind die sehr gute UV-Beständigkeit und die geringere Dehnung.
Polypropylen ist ein durch Polymerisation von Propylen hergestellter thermoplastischer Kunststoff. Er ist beispielsweise unter den Markennamen Hostalen, Softlene oder Leolene bekannt.
Polypropylen weist je nach Typ mittlere (PP normal bzw. Multifil) bis hohe Festigkeit (PP hochfest), eine sehr hohe Dehnung und sehr hohe Elastizität auf. Das spezifische Gewicht ist geringer als jenes des Wassers, PP schwimmt daher. Die Scheuerfestigkeit ist geringer als bei Polyamid oder Polyester. Die Lichtbeständigkeit ist nur bei entsprechender Ausrüstung gut, die Beständigkeit gegen Chemikalien ist hingegen sehr gut.
Die Hauptunterschiede zu den Eigenschaften der Polyamide und Polyester sind die Schwimmbarkeit, die geringere UV-Beständigkeit und die bessere Beständigkeit gegen Chemikalien.
Polyethylen ist ein durch Polymerisation von Ethylen hergestellter teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff. Er ist beispielsweise unter den Markennamen Lupolen, Vestalen und Wetalen bekannt.
Polyethylen weist geringere Festigkeit als PA, PES und PP, eine sehr hohe Dehnung und sehr hohe Elastizität auf. Das spezifische Gewicht ist geringer als jenes des Wassers, PE schwimmt daher. Die Scheuerfestigkeit ist geringer als bei Polyamid oder Polyester. Die Lichtbeständigkeit ist wie auch die Beständigkeit gegen Chemikalien gut.
Die Hauptmerkmale sind daher die Schwimmbarkeit bei guter UV-Beständigkeit. Polyethylen hochfest ist unter den Markennamen Dyneema und Spectra bekannt. Es weist eine 4-5-fache Festigkeit von PA oder PES auf. Die Dehnung ist sehr gering, die UV-Beständigkeit sehr gut.
Aramide sind aromatische Polyamide.
Die wichtigsten Eigenschaften sind: Sehr hohe Festigkeit bei sehr geringer Dehnung und Elastizität, hohem spezifischen Gewicht und schlechter UV-Beständigkeit.
