Mittwoch, 5. August 2015

Textilfasern_2



Die Wolle im Wettbewerb mit anderen Textilfasern:



Preise, Eigenschaften und Entwicklungen




2. Teil (noch in Arbeit)




Das Geheimnis der Chemiefasern: Polymerisation


Die Wissenschaftler, die nach neuen Kunstfasern suchten, konnten sich dabei an einem Modell für den Aufbau möglicher Ausgangsmaterialien orientieren, das der deutsche Nobelpreisträger Hermann Staudinger entwickelt hat. Danach gewinnen die Fasern ihre Festigkeit durch den Aufbau von vielen Makro- oder Riesenmolekülen, die aus sich wiederholenden, gleichen oder unterschiedlichen Struktureinheiten, ihren formalen Grundbausteinen, bestehen und eine hohe Molekülmasse besitzen. 


            Kohlenwasserstoffkette, aus der Polyethylen aufgebaut ist (Quelle: wikipedia)


Diese Grundbausteine sind meist Atomgruppen aus Kohlenwasserstoffen, die als besondere Eigenschaft die Fähigkeit zur Polymerisation verfügen, wie man den Aufbau der Makromoleküle nennt. Die Eigenschaften der neuen Riesenmoleküle und damit der Textilfasern hängt daher nicht allein von den ausgewählten Grundbausteinen ab, die sich üblicherweise aus Steinkohlenteer oder Erdöldestilaten gewinnen lassen. Bei der Polymerisation entstehen aus Monomeren, die Doppelbindungen enthalten, in einer Kettenreaktion, die ohne erkennbare Stufen abläuft, lange Polymerketten.

 
        Polyethylen-Granulat (Quelle: wikipedia)


Ein weiterer Einflussfaktor auf die Eigenschaften der späteren Faserstoffe ist die Dichte der Querverbindungen im Makromolekül. Dabei werden üblicherweise drei Gruppen von sogenannten Elastomeren unterschieden. Thermoplasten, zu denen beispielsweise Nylon gehört, bestehen aus einzelnen Molekülketten die nicht miteinander verbunden sind. Bei Duroplasten sind die Molekülketten durch wenige Querverbindungen miteinander vernetzt. Duroplasten weisen hingegen viele Bindungen untereinander auf und sind daher auch bei starkem Erhitzen nicht mehr verformbar. Sie sind daher als Textilfasern kaum geeignet, die sich aufgrund ihrer Beweglichkeit an den Körper der Käufer anpassen müssen.

Um einzelne Kunstfasern zu kennzeichnen, unterscheidet man weiterhin zwischen Filamenten und Stapelfasern, wobei es sich bei den Filamenten um Endlosfasern oder präziser um Fasern handelt, die länger als 1.000 mm sind.



Wollstrümpfe oder Nylons?: Polyamid 



                                                           Nylon-Molekül (Quelle: wikipedia)


Der erste praktische Erfolg mit der Polymerisation eines Kohlenwasserstoffs gelang in den USA mit Polyamid-Fasern, die dort erstmals 1935 als das „chemisches Wunder“ Nylon der Öffentlichkeit vorgestellt wurden. Zunächst blieb die Reaktion jedoch verhalten. Man musste eben wissen, was man mit einer Faser machen muss, damit sie auf Interesse, ja, Begeisterung stößt.

Das bewies die Polyamid-Faser mehr als eindrucksvoll, als sie seit 1940 in einer attraktiven Verwandlung in Nylon-Strümpfe verkauft wurde. Sogar der Blick auf den Weltkrieg bekam dadurch ein neues Gesicht. Es ging nicht mehr ausschließlich um ein blutiges Kampfgeschehen, sondern auch um optimal bekleidete Damenbeine der Kriegsgegner, wobei die Chemie des jeweiligen Landes durch einige Kunstgriffe mithelfen durfte. In den letzten Vorkriegs- und ersten Kriegsjahren kam es damit zu einen Wettlauf um die beste Kleidung für die schönsten Beine der Frauen zwischen den US-amerikanischen und den deutschen Chemikern. Vieles ähnelte einem modernen Wettstreit um die schöne Helena oder genauer einem Wettbewerb um die reizvollsten Beine bei den US-Amerikanerinnen oder den deutschen Frauen, denn f
ast zeitgleich wurde Polyamid auch in Deutschland entdeckt und unter dem Namen Perlon hergestellt.

Herausgefordert durch die Du-Pont-Chemiker suchten auch die Forscher bei I.G. Farben sehr systematisch nach einer neuen Chemiefaser mit ähnlichen Eigenschaften wie das US-amerikanische Nylon. Die deutschen Chemiker analysierten daher die publizierten Unterlagen aus den USA, indem sie anhand des Nylon-Moleküls einen Stoff aufspürten, der sich vom molekularen Aufbau her deutlich unterschied, aber zumindest ähnliche Eigenschaften erwarten ließ. Allerdings lag man damit zeitlich weiter hinter den US-Amerikanern zurück, da DuPont bereits im Oktober 1939 einen Testverkauf von Nylonstrümpfen durchführen konnte. Der große amerikanische Chemiekonzern ließ für diese Marketingaktion 4.000 Paar Strümpfe wirken und konnte einen durchschlagenden Verkaufserfolg feiern.

Um den zeitlichen Rückstand auszugleichen studierte der Projektleiter bei den I.G. Farben Paul Schlack sogar während seines Urlaubs die Patentstriften aus den USA, um einen Ansatz für einen noch nicht patentierten Stoff mit ähnlichen Eigenschaften wie Nylon zu finden. Durch den Einsatz der Kenntnisse der damaligen Chemie wurde die angebliche deutsche Gründlichkeit belohnt; denn am 29. Januar 1938 war Paul Schlack in einem Labor der I.G. Farben in Berlin-Lichtenberg am ZielDen Lohn für seine Urlaubsarbeit konnte Paul Schlack am Morgen des 29. Januar 1938 ernten, als er nach einem nächtlichen Experiment endlich rundliche, hochstabile Stäbe ziehen aus seinem Laborofen konnten, die zwei, bis drei Zentimeter Stärke besaßen. 

Das hornartige Material ließ sich schmelzen und zu endlosen Fäden aus aneinandergereihten Molekülen ziehen. Reißfest, dehnbar und temperaturbeständig: Die Eigenschaften waren die gleichen wie beim Nylon, doch während dieses – chemisch Polyamid 6,6 genannt – abwechselnd aus Molekülen von Hexamethylendiamin und Adipinsäure besteht, hängen im Perlon immer die gleichen Moleküle aneinander.

Kern der Perlon-Gewinnung ist ein Prozess, den die Chemiker "ringförmige Polymerisation" nennen. Dabei verköchelt ein aus Steinkohlenteer gewonnenes Cyclohexanonoxim mit 90-prozentiger Schwefelsäure zu Caprolactam. Bei 240 Grad Celsius bricht schließlich Wasser das geschlossene Molekül auf und aus den Ringen werden Ketten von Hunderten von Molekülen.

Nach den systematischen Vorbereitungen gelang diese Herstellung des neuen Stoffs mit den gewünschten Eigenschaften angeblich bereits im ersten Versuch. Aus Caprolactam und Aminocapronsäure entstand das Polyamid Perlon, welches als Reichspatent 748253 angemeldet wurde. Von da an ging es schnell voran. 1939 entstanden in Ludwigshafen eine Versuchsanlage zur Erzeugung von Caprolactam und eine Anlage zur Herstellung von Perlon.

                                                   Nylons (Quelle: wikipedia)


Da man die Gunst der Stunde nutzen wollte, begannen die DuPont-Manager umgehend damit, die Markteinführung der Nylons förmlich zu forcieren und zu inszenieren. Am 15. Mai 1940, als "Frauen .. Leib und Leben bei der Schlacht um Nylonstrümpfe" riskierten, erlebte Amerika im Rahmen einer Marketingkampagne an einem speziell proklamierten "N-Day", wie die Marketingleute von DuPont diesen Tag kurz nannten, den offiziellen Verkaufsstart für Strümpfe aus Nylon. Der Verkauf der neunen Fuß- und Beinbekleidung, der eine Verschmelzung von Damenbeinen und ihrer Formung durch weitgehend transparente Strümpfe zu gelingen schien, setzte ihren Siegeszug fort. Zwei Millionen Paar Nylonstrümpfe hatte man produziert, die innerhalb von vier Tagen restlos ausverkauft waren. Damit konnte man gleichzeitig die zentrale Marketingabsicht umsetzen. Damenstrümpfe hatten einen neuen Namen bekommen, für den die Patente bei DuPont lagen. Wie die Wirtschaftsgeschichte zeigt, ebnet eine solche Umfirmierung von Produkten oder Tätigkeiten unter einem Markennamen den Weg zu hohen Umsätzen und Erträgen. Beispiele sind Xerox und Google.

Diesen immensen Verkaufserfolg der Nylons muss man vor dem Hintergrund sehen, dass die Strümpfe keineswegs wie ein Schnäppchen zu einem Einführungs- oder Schnupperpreis angeboten wurden. Vielmehr musste der Kunde für damalige Verhältnisse unglaubliche 250 Dollar zahlen.

Trotzdem blieb für DuPont Nylon ein Produkt, für das sich weiterhin die Militärs interessierten. Deren Blick galt allerdings anderen Eigenschaften. Nicht die Anschmiegsamkeit und Anpassungsfähigkeit standen dabei im Vordergrund, sondern das geringe spezifische Gewicht und die Reißfestigkeit. Solange die Produktionskapazität nicht ausreichte, wurde der weitere Traum von der Schönheit anschließend jäh unterbrochen, weil das Nylongarn für militärische Zwecke eingefordert wurde. Statt Nylons entstanden aus der Polyamidfaser wieder Fallschirme, Seile oder Zelte.


Bis dahin unerreichbare Ansprüche an die funktionellen Eigenschaften von Bekleidung konnten mit Nylon realisiert werden. Wegen ihrer hohen Elastizität wurden Polyamid-Fasern im Bekleidungsbereich bei Feinstrümpfen und Strumpfhosen, Damenwäsche, Miederwaren sowie Sport- und Badebekleidung bevorzugt eingesetzt.

Nach dem Ablauf de Patentfrist sind inzwischen nur noch die Warenzeichen und Marken geschützt. Das gilt für „Nylon“ in den USA und für „Perlon" seit 1952 zugunsten der westdeutschen Kunstfaserindustrie. Die Produktionsstätten der I.G Farben im Osten Deutschlands reagierten darauf mit der Etablierung einer eigenen Marke: "Dederon", die man vom Kürzel DDR ableitete. Das hat sich als eine weitsichtige Namengebung erwiesen, da die aus Dederon hergestellten geblümten Schürzen und Tragetaschen über Jahrzehnte als typische Alltagskleidung und -accessoires vor allem der Hausfrauen im zweiten deutschen Staat ihren Dienst leisteten. Sie haben also einen engen realen Bezug zur DDR.

Aufgrund seiner Eigenschaften sind die textilen Verwendungen von Polyamid begrenzt. Es kann zwar zwar wegen seiner Formbarkeit Beine oder den ganzen Körper betonen, aber das macht Nylon und Perlon noch nicht zu einem umfassenden Konkurrenten von Baumwolle oder Viskose. Daher wollten die Chemiker, die weiterhin durch die nationale und Firmenkonkurrenz angefeuert wurden, weitere Chemiefasern zur Produktionsreife entwickeln. Hierzu gehören die Verbindungen Polyacryl und Polyacrylnitril (PAN).


"Wolle", die nicht filzt: Polyacryl


In diesem erneuten Wettkampf hatten offenbar die deutschen Forscher einen Vorsprung, da sie bereits 1931 in der "Kunstseidentechnischen Zentrale" der I.G. Farben in Berlin starteten. Dabei ging es nicht vorrangig um die Entdeckung einer neuer Faser, sondern die Suche nach einem geeigneten Spinnverfahren. Diese Suche dauerte über ein Jahrzehnt, sodass man in Fachkreisen sogar von dem PAN-Problem sprach.

Da Polyacrylnitril sehr wärmebeständig ist und nicht schmilzt, kam nur ein ganz bestimmtes Verfahren in Frage - das so genannte Trockenspinnverfahren: Die Fasern werden aus der Spinnlösung heraus versponnen und anschließend getrocknet. Zu diesem Zweck wurde eine Vielzahl von Lösungsmitteln wie z.B. Schwefelsäure getestet. Doch sämtliche Verfahren erwiesen sich aus ökonomischen bzw. technologischen Gründen als Flop. 

1942 fand der Chemiker Herbert Rein endlich das, wonach er gesucht hatte: Dimethylformamid brachte den Durchbruch. Die Chemikalie bot beste technische Voraussetzungen zur Ausarbeitung eines Spinnverfahrens. Und auch der Herstellungspreis des Lösungsmittels war sehr günstig. Es erlaubte die Fertigung einer Textilfaser, die mit den etablierten synthetischen Nylon- und Perlonfasern hätte konkurrieren können. Den ersten Erfolg erreichte der Entdecker, als er sich sein Verfahren mit einem Reichspatent vom 13. April 1942 sein Verfahren schützen ließ. Allerdings blieben in den Wirren des Krieges und der frühen Nachkriegszeit die Herstellung in einem größeren Stil sowie eine Vermarktung aus.

Auf diesem Gebiet besaß Josef V. Sherman von DuPont Vorteile, obwohl sein Patent zum Spinnen von Polyacrylnitril (PAN)-Fäden erst am 4. November 1944 angemeldet wurde.

Der Kriegsausgang mit der sowjetischen Besetzung Wolfens warf in den Folgejahren die deutsche Chemieindustrie bei der Vermarktung zurück, zumal die Amerikaner während ihrer ersten kurzfristigen Besatzungszeit dort Einblick in die Patentunterlagen genommen hatten und die Faser in den USA technisch auswerteten. Die Kriegsfolgen in Deutschland führten so dazu, dass trotz der Priorität der deutschen Forschungsarbeiten Du Pont in USA die erste Firma war, welche nach 1945 Polyacrylnitrilfasern unter der Bezeichnung "Orlon" auf den Markt bringen konnte. Später folgte eine Reihe weiterer Marken anderer Produzenten wie Wolpryla in der DDR, Dra
lon® durch die Hoechst AG, Dolan® durch die österreichische Lenzing-GruppeCrylor® durch die italienische Radici Group und das in Japan 1989 patentierte Modacryl, das eine "ausgezeichnete" Flammwidrigkeit besitzt.1954 brachte die Bayer AG eine neuartige Faser aus Polyacryl auf den Markt und nannte sie "dralon®". Dieses Hightech-Material sollte schon bald zum Bestseller werden und behauptet sich mittlerweile seit mehr als einem halben Jahrhundert auf dem Weltmarkt. 

1954 brachte die Bayer AG mit dralon® eine neuartige Faser aus Polyacryl auf den Markt. Dieses Hightech-Material sollte schon bald zum Bestseller werden und behauptet sich mittlerweile seit mehr als einem halben Jahrhundert auf dem Weltmarkt.

Zumindest nach der Selbstdarstellung haben einige dieser Marken Vorteile gegenüber einfachen Polyacrylnitrilfasern Das gilt etwa für Dralon.

Besonders verbreitet sind heute Mischungen mit Baumwolle oder mit Schurwolle, so dass man von "Klassischen Mischungen" spricht. Damit ist eine Kombinationen aus 55 % Polyester und 45 % Wolle gemeint. Bei Mischungen von Naturfasern mit Polyester (PES) sorgt Polyester zum Beispiel für höhere Knitterresistenz, weil die geringere Feuchtigkeitsaufnahme von PES zu einem ausgezeichneten Rücksprungvermögen führt. Diese Vorteile kommen in der klassischen Mischung 55 %Polyester/45 %Schurwolle voll zur Geltung, denn sie bietet eine bessere Wärmeisolation und Knittererholung im nassen und trockenen Zustand des Gewebes als Wolle oder PES pur. Mischungen aus 65 % PES und 35 %Wolle erzielen einen Woll/Seiden-Charakter und, ihr Warenbild steht gleichartigen Stoffen mit Naturseide kaum nach.


                                                                     Dralon-Brochüre der Hoechst AG



Polyacryl wurde nach 1952 zunächst als Beimischung zu Wolle oder Baumwolle verwendet, um eine erhöhte Reißfestigkeit zu bewirken. Das galt vor allem für Strümpfe aus 100% Polyacryl, die eine sehr hohe Festigkeit besitzen. Aufgrund seiner flauschigen Oberfläche wird Polyacryl auch gerne als Wollersatz verwendet. Darüber hinaus lässt sich Acryl hervorragend einfärben. In einer Mischung mit Baumwolle, lässt sich die Reißfestigkeit der Naturfaser deutlich erhöhen. So besitzen Strümpfe aus 100% Polyacryl eine sehr hohe Festigkeit.

Aufgrund der flauschigen Oberfläche wird Polyacryl auch gerne als Wollersatz verwendet. Darüber hinaus lässt sich Acryl hervorragend einfärben.
Polyacryl-Fasern sind wärmend und haben eine außergewöhnlich hohe Lichtbeständigkeit. Zudem sind sie sehr formbeständig, haltbar, pflegeleicht und trocknen schnell.

Besonders eignet sich die Polyacryl-Faser aufgrund ihrer Eigenschaften wie wollähnlicher Griff, Bauschfähigkeit etc. zum Einsatz im Maschenbereich. Gerade bei Mischungen mit einem entsprechenden Anteil Wolle oder anderen Naturfasern wirken sich die positiven Eigenschaften von Polyacryl-Fasern deutlich aus: die Wolle braucht keine zusätzliche Ausrüstung mehr, sie filzt nicht beim Waschen und ist bedeutend pflegeleichter.

Im Sportbereich profitieren z. B. Trainings- oder Jogginganzüge von den speziellen Vorteilen der Polyacryl-Faser , Dazu gehören eine geringe Wasseraufnahme, ein schneller Feuchtetransport sowie eine hohe Licht- und Wetterbeständigkeit.



Der Siegeszug von Polyester (PET)



Die inzwischen weltweit führende synthetische Faser Polyester (PET) ist die große Faserentdeckung der 1940-er Jahre, die seit 1947 industriell produziert wird. Für die Verwendung von Polyesterstoffen in der Oberbekleidungsindustrie scheinen kaum Grenzen zu bestehen, da sie zahlreiche positive Eigenschaften für den Träger besitzen. Diese universelle Verwendung reicht von Hosen, Röcken, Kleidern, Anzügen, Sakkos und Blusen bis hin zu ausgesprochener Outdoorbekleidung.


Als Ausgangspunkt für die Entwicklung dieser Massenfaser erwies sich mit Polyethylen ein Stoff, den bereits im Jahre 1898 der Chemiker Hans von Pechmann entdeckt hatte. Über dreißig Jahre später gelang es schließlich am 27. März 1933 Reginald Gibson und Eric Fawcett in den ICI-Laboratorien erstmals unter einem Druck von ca. 1400 bar und einer Temperatur von 170 °C Polyethylen industriell herzustellen. Als Ausgangsrohstoff nutzten die beiden Wissenschaftler Ethanol, also Alkohol.

Weitere sieben Jahre später konnte 1940 erstmals ein wirtschaftlich rentables Herstellunverfahren entwickelt werden. Der eigentliche Durchbruch für ein marktfähiges Produkt kam dann 1953, als der deutsche Chemiker Karl Ziegler und sein italienischer Kollege Giulio Natta einen Katalysator entwickelten, der ihnen zur Ehre heute als Ziegler-Natta-Katalysator bezeichnet wird. Eine weitere Ehrung dieser Chemiker, deren Arbeit für den Siegeszug von Polyethylen die Vorassetzungen geschaffen haben, war 1963 die Verleihung des Nobelpreises. Kostensenkend wirkten sich beim Einsatz des Katalysators eine Polymerisation von Ethen aus, die unter Normaldruck möglich war. Dafür erhielten die Wissenschaftler 1963 den Nobelpreis für Chemie. Inzwischen werden bei der Herstellung von Polyethylen die seit 1973 entwickelten Metallocenkatalysatoren verwendet, die eine bessere Verteilung des molekularen Aufbaus der Masse ermöglichen.


Hoechst begann mit der Herstellung von Stapelfasern, d.h. Fasern unterschiedlicher Länge, aus Polyester. Die Herstellung folgte zunächst gemeinsam mit den Vereinigten Glanzstoff-Fabriken, der Vertieb unter der Marke Diolen. 

Das änderte sich Anfang 1956, als auch Hoechst Polyester-Endlosfäden, die auch Filamentgarne genannt werden, auf den Markt brachte. Jetzt hieß die neue Faser Trevira.  

Die Polyestersparte der Hoechst AG expandierte rasch und das Unternehmen wurde zum damals weltgrößten Polyesteranbieter.   

Bereits zwei Jahr zuvor konnte Bayer die Erfolge der Konkurrenz vom Main durch eine neuartige Faser kontern. 1954 brachte die Bayer AG mit dralon® eine neuartige Faser aus Polyacryl auf den Markt. Dieses Hightech-Material sollte schon bald zum Bestseller werden und behauptet sich mittlerweile seit mehr als einem halben Jahrhundert auf dem Weltmarkt.

Besonders verbreitet sind heute Mischungen mit Baumwolle oder mit Schurwolle, so dass man von "Klassischen Mischungen" spricht. Damit ist eine Kombinationen aus 55 % Polyester und 45 % Wolle gemeint. Bei Mischungen von Naturfasern mit Polyester (PES) sorgt Polyester zum Beispiel für höhere Knitterresistenz, weil die geringere Feuchtigkeitsaufnahme von PES zu einem ausgezeichneten Rücksprungvermögen führt. Diese Vorteile kommen in der klassischen Mischung 55 % Polyester/45 % Schurwolle voll zur Geltung, denn sie bietet eine bessere Wärmeisolation und Knittererholung im nassen und trockenen Zustand des Gewebes als Wolle oder PES pur. Mischungen aus 65 % PES und 35 %Wolle erzielen einen Woll/Seiden-Charakter und, ihr Warenbild steht gleichartigen Stoffen mit Naturseide kaum nach.

Als Textilfaser hat PET verschiedene nützliche Eigenschaften: Es ist kaum dehnbar und daher sehr formbeständig, knitterfrei, reißfest, außerdem nimmt es nur sehr wenig Wasser auf, was es z.B. für Sportkleidung gut geeignet macht, die ja am Körper schnell trocknen soll, um Auskühlung zu verhindern.

Aus der Übersicht wird deutlich, wo weitere Chemiefasern fehlen und damit noch eine Marktchance besitzen. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für die Eigenschaften von Fasern, die in dem Prospekt der Firma Dralon fehlen, vermutlich weil deren Produkte auch in diesen Bereichen, die für Kunden wichtig sind, Schwächen besitzt. Das ist die "mäßige" elektrostatische Aufladung. Hinzu kommt die durchschnittliche Wasseraufnahme, da Dralon weder Wasser wie ein Schwamm aufsaugt noch wasserabstoßend wirkt.


 
 Der Siegeszug von Polyester (PET)


Die inzwischen weltweit führende synthetische Faser Polyester (PET) ist die große Faserentdeckung der 1940-er Jahre, die seit 1947 industriell produziert wird. Für die Verwendung von Polyesterstoffen in der Bekleidungsindustrie scheinen kaum Grenzen zu bestehen, da sie praktisch universell .Hosen, Röcken, Kleidern, Anzügen, Sakkos, Blusen sowie Outdoorbekleidung genäht wird.

Als Ausgangspunkt für die Massenfaser erwies sich mit Polyethylen ein Stoff, den bereits im Jahre 1898 der Chemiker Hans von Pechmann entdeckt. Am 27. März 1933 gelang es schließlich über dreißig Jahre später Polyethylen 
Reginald Gibson und Eric Fawcett in den ICI-Laboratorien erstmals unter einem Druck von ca. 1400 bar und einer Temperatur von 170 °C industriell herzustellen. Als Ausgangsrohstoff nutzten die beiden Wissenschaftler Ethanol, also Alkohol.

Weitere sieben Jahre später konnte 1940 erstmals ein wirtschaftlich rentables Herstellunverfahren entwickelt werden. Der eigentliche Durchbruch für ein marktfähiges Produkt kam dann 1953, als der deutsche Chemiker Karl Ziegler und sein italienischer Kollege Giulio Natta einen Katalysator entwickelten, der ihnen zur Ehre heute als Ziegler-Natta-Katalysator bezeichnet wird. Eine weitere Ehrung dieser Chemiker, deren Arbeit für den Siegeszug von PE die tatmölichkeiten geschaffen haben, war 1963 die Verleihung des Nobelpreises. Kostensenkend wirkten sich beim Einsatz des Katalysators eine Polymerisation von Ethen aus, die unter Normaldruck mglich war. Dafür erhielten die Wissenschaftler 1963 den Nobelpreis für Chemie. Inzwischen werden bei der Herstellung von Polyethylen die seit 1973 entwickelten Metallocenkatalysatoren verwendet, die eine bessere Verteilung des molekularen Aufbaus der Masse ermöglichen.


PP ist heute vor allem ein Massenprodukt unter den Textilfasern, das in der Regel ohne eine spezielle Fasermarke angeboten wird. Allerdings gibt es einge Ausnahmen wie Trevira und Symatex.

Bereits 1933 wurde "Trevira" praktisch als Warenzeichen auf Abruf eingetragen. Inhaltlich gefüllt wurde diese Worthülle dann Anfang 1956, als die Hoechst AG Polyester-Endlosfäden entwickelt hatte. Unter diesem Namen reüssierte die Polyestersparte dees Konzerns aus Frankfurt-Höchst rasch zum weltgrößten PP-Anbieter. 

Im Rahmen des Konzernumbaus der Hoechst AG wurde im August 2004 die Trevira GmbH eine Tochtergesellschaft des weltgrößten Polyesterherstellers, der indischen Unternehmensgruppe Reliance Industries. Nach einer Insolvenz im Juni 2009 ging das umstrukturierte Geschäft seit Juli 2011 an die thailändische Indorama Ventures und die italienische Sinterama.

Das zweite Beispiel ist die, wie der Name es bereits ausdrücken soll,  sympathische Textilie Sympatx. Dabei handelt es sich um relativ junges Produkt, denn die Entdeckung einer leicht veränderten Polymerstruktur mit neuen Eigenschaften und die Patentanmeldung erfolgten erst 1986.



Die Sympatex-Membran enthält, anders als zum Beispiel da Konkurrenzprodukt Gore-Tex, keine Poren. Sie besteht aus gesundheitlich unbedenklichem Polyetherester, einer Verkettung aus Polyester- und Polyethermolekülen, und ist damit umwelt- und hautfreundlich und wie eine PET-Flasche recycelbar. Ihre großn Vorteile sind ihr 100 % Schutz vor Wasser und Wind sowie ihre hohe Atmungsaktivität und Dehnbarkeit auf das 3-fache.

Die Marke Sympatex wurde im Jahre 1986 durch den Akzo Nobel Konzern als Folge einer Polymer Patentanmeldung gegründet. Die holländische Firmengruppe entwickelte aus der Polymer-Rezeptur eine zukunftsweisende Membran-Technologie.  Ab 1986 hatte Sympatex seinen deutschen Firmensitz in Wuppertal.


Im Jahr 2003 übernahm das Textilunternehmen Ploucquet, ein langjähriger Laminierpartner von Sympatex mit Sitz in Heidenheim a.d. Brenz, sowohl Marke als auch Technologie von Sympatex. Je höher die körperliche Aktivität, desto effizienter arbeitet die Sympatex Membran. Außerdem fungieren die Funktionstextilien mit Sympatex Membran als wirkungsvoller Schutz gegen Kälte und Regen.

Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Outdoor-Produkten und den entsprechenden Eigenschaften von Sympatex konzentriert sich sich Sympatex Technologies seit 1986 als einer der weltweit führenden Anbieter für Hightech-Funktionsmaterialien auf die Bereiche Bekleidung, Schuhen, Accessoires, Arbeitsbekleidung (Contract & Workwear) und technische Anwendungsgebieten.



Die kritischen Entwicklungsjahre der Chemiefasern
Zeit Ereignis
28. Februar 1935
Polyamid für Wallace Hume Carothers von Dupont patentiert
29.01.1938 Paul Schlack stellt Perlon her
15. Mai 1940 N-Day (Start des Verkaufs von Nylonstrümpfen in den USA)


27.03.33 Erste Herstellung von Polyethylen durch die Briten Reginald Gibson und Eric Fawcett unter deutlichem Überdruck
1953 Entwicklung des Ziegler-Natta-Katalysators, wodurch die Polymerisation von Ethen bei Normdruck möglich wird


1934
Herstellungsverfahrens für Polyacrylnitril von Herbert Rein gefunden
01.05.50 DuPont präsentiert erstmals Mode aus Orlon


Die Eigenschaften der marktbreiten Chemiefasern

 

Eigenschaften verschiedener Textilfasern (nach Dralon)
Eigenschaften
dralon
Polyamid
Polyester
Baumwolle
Polypropylen
Lichtbeständigkeit
sehr gut
schlecht
gut
mäßig
schlecht
Säurebeständigkeit
sehr gut
gut
gut
schlecht
sehr gut
Laugenbeständigkeit
sehr gut
gut
gut
 gut
sehr gut
Elektrostat. Aufladung
mäßig
sehr hoch
hoch
gering
hoch
Wasseraufnahme
1,5 % -2,0 %
4 % - 5 %
0,1 % - 0,2 %
7% 8 %/0 %
Quelle: www.dralon.com/fasertypen/faservergleich/

Aus der Übersicht wird deutlich, wo weitere Chemiefasern fehlen und damit noch eine Marktchance besitzen. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für die Eigenschaften von Fasern, die in dem Prospekt der Firma Dralon fehlen, vermutlich weil deren Produkte auch in diesen Bereichen, die für Kunden wichtig sind, Schwächen besitzt. Das ist die "mäßige" elektrostatische Aufladung. Hinzu kommt die durchschnittliche Wasseraufnahme, da Dralon weder Wasser wie ein Schwamm aufsaugt noch wasserabstoßend wirkt


Durch Fasermischungen zu verbesserten Eigenschaftskombinationen


Bei der Suche nach geeigneten Stoffen für die verschiedenen Aufgaben von Textilien sind neben dem Preis die Eigenschaften der Fasern besonders wichtig. Die Mischung von Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften führt zu Mischfasern oder -stoffen, die häufig die positiven Eigenschaften der Ausgangsmaterialien besitzen. Ein Mischgewebe aus mindestens zwei Faserarten bietet damit die Möglichkeit, weitere neue Stoffen aus vorhandenen Fasern zu sinnen oder zu weben. 


Aufgrund dieses Vorteils sind heute zu einem Großteil alle verwendeten Stoffe Mischgewebe. Für ihre Kennzeichnung gilt, dass die Namen und Anteile der Ausgangsfasern auf dem Produkt nur bis zu einem Gewichtsanteil von 85 % angegeben werden müssen. Falls also eine Faser mit weniger als 10 % Gewichtsanteil vertreten ist, reicht die Angabe des Namens ohne die Nennung ihres Anteils.

Die häufigsten Mischgewebe sind in der folgenden Übersicht zusammengestellt. Dabei wird in der Beschreibung ihrer Eigenschaften deutlich, welche positiven Eigenschaften durch die Kombination von Fasern zu erhalten sind. Es ist daher leicht nachvollziehbar, welche Bedeutung heute dieses Mischfasern besitzen Verglichen mit dem Ausgangsmaterial sind sie ein preisgünstiger Kompromiss bezogen auf Eigenschaften, Tragekomfort und Aussehen. Das gilt vor allem für Ergänzungen durch relativ teure Kunstfasern mit besonderen Eigenschaften wie beispielsweise Elastan
.


Die Eigenschaften ausgewählter Fasermischungen

Mischung
Eigenschaften
mindestens 40 % Leinen/ Baumwolle (Halbleinen)






Halbleinen ist eine bereits seit 150 Jahren verwendete traditionelle Fasermischung, die man nicht nur für Tisch- und Bettwäsche verwendet, sondern auch in der Damen- und Herrenoberbekleidung. Die Vorteile von Halbleinen gegenüber den beiden Ausgangsfasern liegen in der Kombination der natürliche Elastizität und Saugfähigkeit der Baumwolle mit der Langlebigkeit und Flusenfreiheit des Leinens.

Mit dem Mischunsgverhältnis lassen sich diese Eigenschaften eiter beeinflussen, da generell bei einem Baumwollmischgewebe im Vergleich zur reinen Baumwolle die Reißfestigkeit zu und die Knitterneigung abnimmt.

Zudem hat die Stoffmischung en Vorteil, dass Halbleinen kaum einläuft und länger die Form und Farbe. Das kombinierte Produkt lässt sich leichter als Wolle waschen, da es teilweise kochfest ist.
Baumwolle/ Polyester (klassische Mischung)Eine Baumwolle-Polyester-Mischung, die einen Kunstfaseranteil von 50 % bis 65 % besitzt, kann Feuchtigkeit gut aufnehmen und wieder abgeben. Sie eignet sich daher besonders für Sportbekleidung. Ein weiterer Vorteil ist ihr im Verglich mit reiner Baumwolle geringerer Preis und ihre Strapazierfähigkeit auch bei häufigem Waschen.
Naturfaser/ ElastanNaturfasern lassen sich durch eine Mischung mit der Kunstfaser Elastan zu einem elastisch Mischgewebe kombinieren, sodass sich bei Bekleidung die Passform verbessert und der Tragekomfort erhöht. Dabei gilt: je höher der Elastananteil, desto perfekter passt sich das Modell dem Körper an. Elastan macht aufgrund seiner ungewöhnlichen Elastizität Stoffe dauerhaft elastisch und zudem wie alle synthetischen Chemiefasern knitterarm, pflegeleicht und strapazierfähig.
Baumwolle/ Seide (Satin)Falls der Preis eine geringeren Rolle spielt, bieten auch Mischungen von Baumwolle und Seide Vorteile, da die Kombination die besten Eigenschaften beider Naturfasern besitzt. So ist die Mischung besonders hautfreundlich und deshalb auch für Menschen mit empfindlicher Haut und für Allergiker geeignet. Die Seide wärmt dabei und wirkt ausgleichend auf de Temperatur, indem sie kühlt die Haut im Sommer kühlt und im Winter wärmt. Während der seidenglatte Faden weich, elastisch und anschmiegsam ist, sorgt die Baumwolle für eine sehr gute Saugfähigkeit und Feuchtigkeitsaufnahme, ist atmungsaktiv und strapazierfähig.
Wolle und PolyacrylBei einer Mischung von Wolle oder anderen Naturfasern können sich die Eigenschaften der Polyacryl-Fasern besonders positiv auswirken. Wolle muss nicht mehr zusätzlich ausgerüstet werden, um das Verfilzen beim Waschen zu verhindern. Auch der Bügelaufwand wird geringer, da diese Mischung weniger anfällig ist für das Knittern. 

Bei der Sportbekleidung machen sich die Vorteile der Polyacryl-Fasern besonders deutlich bemerkbar. Sie nehmen wenig Wasser auf, transportieren Feuchtigkeit rasch und sind licht- und wetterbeständig. 
Baumwolle/ Polyester/ Viskose und kleiner Anteil Elastan (Stretchjeans)Eine Neuerung aus den 1980-er Jahren sind Stretchjeans. Dabei besteht der Stoff aus einem geringen Anteil Elastan, wodurch sich Hosen an den Körer anshmiegen, ohne ihre Form und Dehnbarkeit zu verlieren. Auf diese Weise werden die Passform und der Komfort verbessert. Dabei gilt: je höher der Anteil ist, desto mehr passt sich das Textil an den Körper an.

Vom Woll- und Baumwollzeitalter zur Polyester-Zeit

Auf dem Markt von Textilfasern findet nicht nur ein Wettbewerb zwischen den Produzenten ab, sondern auch zwischen Erzeugern der unterschiedlichen Fasertypen. Dafür sind neben der Preisen vor allem die Eigenschaften für die Endverbraucher entscheidend.


Die Entwicklung der Chemiefaserproduktion 1988 - 2013
Chemiefaser
Weltchemiefaserpro-
duktion 1988 in Tsd t
2013
Polyamid
3.700
4.220
Polyester
8.120
44.620
Polyacryl
2.510
3.020
Sonstige Synthetics
970
2.410
Cellulosics (Viskose)
3.340
6.030
Insgesamt
18.640
60.300
Quelle: https://www.ivc-ev.de/work/index.php?page_id=43

https://www.ivc-ev.de/work/index.php?page_id=42


Die kleineren und jüngeren Spieler auf dem Fasermarkt


Sitzt wie angegossen: Elastan



In dem Wettrennen um immer neue Textilfasern mit besonderen Eigenschaften, das zwischen Forschern und Unternehmen in diesem Bereich besonders sichtbar ausgetragen wird, konnten 1937 deutsche Chemiker eine Entdeckung mit einer erblich zukünftigen Bedeutung feiern. In Leverkusen hat damals eine Forschergruppe um Otto Bayer bei den I.G. Farben erstmals Polyurethan synthetisiert. r

Das Elastomer von Polyurethan, also die elastische Form dieses Kohlenwasserstoffs, wird häufig für Textilfasern eingesetzt. Diese Fasern bestehen nicht unbedingt zu 100 % aus Polyurethan. 
Wie schon die Entwicklung der Strumpfindustrie aufzeigt, war für einige Textilien eine größere Elastizität erforderlich als sie die Polyamide wie Nylon und Perlon leisten können. Hautenge Kleidung erfordert eine große Dehnbarkeit. Diesen Anforderungen entspricht Elasthan bzw. Elastan, das 1959 zunächst als Fibre K auf den Markt kam, nachdem Joseph Shivers beim amerikanischen Chemiekonzern ein Verfahren zur großtechnischen Herstellung der Fasern entwickelt hatte. Dabei handelte es sich um ein verklebtes Multifilamentgarn aus Polyurethan. 

Die herausragende Eigenschaft von Elastan, die Elastizität und Dehnbarkeit, wird in Nordamerika mit dem Anagramm "Spandax" zum Wort "expands" bezeichnet; denn Bekleidungsstücke aus Elastan lassen sich auf das 7-fache ausdehnen, ohne dadurch ihre Formbeständigkeit zu verlieren. Elastan ist damit eine äußerst dehnbare Kunstfaser, die hierin Gummi ähnelt, aber eine viel bessere Festigkeit besitzt und dadurch haltbarer ist.

Ab 1962 wurde die zunächst Fibre K genannte Faser in großen Mengen unter dem Markennamen Lycra verkauft. Zwei Jahre später begann die Bayer AG mit der Herstellung eines Multifilamentgarn aus Polyesterurethan unter der Marke Dorlastan, die nach dem Herstellungort Dormagen benannt ist.
 Seit dem 28. Januar 2005 wird Elastan uter dem Handelsnamen Lycra in Deutschland seit vom US-amerikanischen Unternehmen Invista angeboten

Lycra wird immer nur in geringen Anteilen zwischen 18 und 25 Prozent zu einer Hauptfaser, beispielsweise Polyamid, beigemischt. Dadurch verleiht Lycra bereits bei einem Mischungsverhältnis von 80 % Polyamid und 20 % Lycra der Faser die außergewöhnliche Längenelastizität.

Als weitere Eastan-Marke wird Creora seit 1992 von der koreanischen Hyosung, die ihren Sitz in Seoul hat, hergestellt. Damit hat sich auch bei dieser Chhemiefaser die Produktion zu einem großen Teil von Europa und den USA nach Asien verlagert.



Teflon als Kleidung: Goretex

Wie bei vielen Entdeckungen war auch in diesem Fall der Zufall nicht unbeteiligt. Daraus wird dann gerade in den Naturwissenschaften im Nachhinein gern eine ganz rationale Entwicklungsgeschichte gemacht. Daher dürfte es nicht ganz überraschend sein, wenn hier angeblich nicht der Zufall zu merkwürdigen Ergebnisse geführt hat, durch die sich ein ganz praktischer Nutzen der Weltraumforschung in Form der Teflon-Pfanne in der Küche finden lässt.

Dokumentiert ist hingegen nicht ein Nebenprodukt der Weltraumforschung, wie es von der Seite dieser Lobby oft und gern behauptet wird, sondern zunächst eine ganz klassische Forschungsgeschichte. Danach hat der Chemiker Roy Plunkert den neuen Stoff Polytetrafluorethylen (PTFE) gefunden, als er in seinem Reagenzgefäß Tetrafluorethylen polymerisiete, um ein besseres Kältemittel für Kühlschränke zu erhalten. 

Nach seinem Entdecker heißt das noch heute gebräuchliche Herstellungsverfahren Plunkett-Verfahren. Dabei wird die Polymerisation bei hohem Druck mit Peroxiden gestartet. Für dieses noch heute gebräuchliche Verfahren erhielt der Entdecker am 4. Februar 1941 das beantragte Patent.

Mit der wissenschaftlichen Anerkennung war zunächst kein wirtschaftlicher Erfolg verbunden. Die Herstellungskosten waren einfach zu hoch. Ein erste Anwendung gab es daher erst 1943 im Manhattan-Projekt, als beim Bau der Atombombe in den USA,
die unter diesem Decknamen betrieben wurde, auf die Kosten anscheinend weniger geachtete wurde. Hier kam der neue Stoff als Korrosionsschutz bei der Urananreicherung zum Einsatz.

Anschließend erfolgte der Abschied aus dem High-tech-Bereich der Forschung; denn der französische Chemiker und Hobbyangler Marc Grégoire beschichtete ganz trivial seine Angelschnur mit PTFE, um sie leichter entwirren zu können. Seine Ehefrau Colette brachte das Produkt dann in die Küche, als sie Töpfe und Pfannen erfolgreich beschichten konnte und dafür 1954 gemeinsam mit Georgette Wamant ein Patent erhielt. 

Auf diesem Weg hatte man die ganz besonderen Vorteile von PTFE zwar erkannt, nur war der Kunststoff damit noch keine Faser. Die dazu notwendige Entdeckung machte Robert W. Gore 1969, als er feststellte, dass bei einer rasch ausgeführten Reckung der Kunststoff nicht zerstört wird, sondern das gereckte PTFE fest und hochporös war. Diese Entdeckung war der Ausgangspunkt für zahlreiche weitere Produktentwicklungen seines bereits 1958 als Garagenbetrieb gegründeten Unternehmens W. L. Gore & Associates.

Bei seinem Kernprodukt, der Herstellung der Gore-Tex-Membran erfolgt eine Pastenextrusion. Dazu ist eine Mischung des PTFE-Granulats mit einem Schmier- bzw. Gleitmittel wie beispielsweise hochsiedenden aliphatischen Kohlenwasserstofen erforderlich. Durch ein Erhitzen bis höchstens 327 °C , dem Schmelzpunkt des PTFE, wird das Gleitmittel aus dem PTFE-Film entfernt. Anschließend reckt man den Membranstoff, wodurch die gewünschte mikroporöse Struktur entsteht.

Gore-Tex ist damit eine mikroporöse Membran mit rund 1,4 Mrd. mikroskopisch kleinen Öffnungen auf nur einem Quadratzentimeter. Dadurch wird der Feuchtigkeit von außen, also Regen oder Schnee, der Weg nach innen versperrt, da ein Wassertropfen i20.000 mal größer als die Membran-Öffnungen ist. Gleichzeitig kann jedoch Wasserdampf durch die Öffnungen nach draußen gelangen. Deshalb kann Schweiß, der von der Haut in Form von Wasserdampf abgeführt wird, ungehindert die Poren durchdringen. Gore-tex bietet damit eine ideale Kombination von Atmungsaktivität und Feuchtigkeitsschutz, wodurch Kleidung mit dieser Membran sich besonders als Outdoor-Kleidung eignet.



Eine weitere Faser gegen post exercise chill: Polycolon



Thermo-Sturmmaske aus Polycon (Quelle: wikipedia)

Ähnliche Eigenschaften wie Sympatex und Gore-Tex besitzt als dritte Faser Polycolon. Dabei handelt es sich um eine auf der Basis von Polypropylen veredelte Langstapelfaser Den Ausgangsstoff Polypropylen stellt man durch Polymerisation von Propen her.


Dieser Kohlenwasserstoff wurde zum ersten Mal 1954 von Karl Rehn
in den Farbwerken Hoechst und zeitgleich von Giulio Natta am Politecnico di Milano synthetisiert. Natta, der Polypropylen zuerst zum Patent anmeldete, begann 1957 die großtechnische Synthese in der italienischen Firma Montecatini.

Fasern aus Polypropylen sind leicht, nehmen kein Wasser auf und leiten Wasser sehr gut ab. Die Fasern sind zudem sehr robust und haltbar. Durch die Kombination mit Wolle oder anderen Textilien ist es möglich, Kleidung herzustellen, die funktional ist und zugleich einen hohen Tragekomfort hat.

Polycolon als veredelte Langstaelfaser zeichnet sich durch ein geringes Eigengewicht, die gute Scheuerfestigkeit, die nicht vorhandene Wasseraufnahme und die guten Pflegeeigenschaften, wird Polycolon häufig im Sport
funktions-, Outdoor-, Strumf- und Unterwäschebereich eingesetzt. Es hat die größte Oberflächenspannung aller synthetischen Fasern. Daraus ergibt sich eine extrem gute Wasser- bzw. Schweißweiterleitfähigkeit. Polycolon ist zudem die Faser mit der geringsten Dichte (0,91 g·cm−3), also die leichteste Textilfaser überhaupt. Textilien aus oder mit hohem Polycolonanteil werden oft als Basis-Schicht im Zwiebelscnprinzip eingesetzt oder auf der Innenseite des Baselayers sowie in den Socken plattiert eingestrickt. Durch Polycolon-Fasermischungen z.B. mit Wolle können tragephysiologisch sich ergänzende Effekte erzielt werden.

Polycolon ist trocken, selbst wenn es nass ist. Bei intensiver Bewegung verliert der Körper durchschnittlich ein bis zwei Liter Flüssigkeit. Andere Rohstoffe, wie zum Beispiel Baumwolle, absorbieren diese Flüssigkeit, ohne sie weiterzuleiten. Polycolon hingegen ist hydrophob und leitet die Feuchtigkeit schnell und zuverlässig vom Körper weg nach außen an saugfähige Schichten. Auch bei extremen Anstrengungen - ob beim Sport oder bei der Arbeit - klebt Wäsche aus Polycolon also nicht auf der Haut und verhindert so den "post exercise chill": Das unangenehme Auskühlen durch feuchte Wäsche. Der Körper bleibt so nicht nur warm, sondern auch wesentlich leistungsfähiger. Dies haben auch umfangreiche Tests bewiesen. Bei einem Vergleichstest von Polycolon mit anderen handelsüblichen Ausgangsmaterialien für Funktionswäsche wurde deutlich: Die Hauttemperatur während extremer körperlicher Anstrengung war bei Polycolon deutlich länger konstant als bei allen anderen Materialien.

Die Hochleistungsfaser „Polycolon“ wird wegen dieser Eigenschaften inzwischen als "neue Zaubermittel" beworben. Besonders empfohlen wird diese Textilfaser fr beim Sockengarn, weil die dort entstehende Feuchtigkeit nach außen, während das Material und somit der Fuß weitgehend trocken bleiben. Denselben Effekt nutzen Leistungssportler für ihre Trikots.



Die Kunstfaserforschung geht weiter: Olyphenylensulfid



Bereits 1888 entdeckten Charles Friedel und James Mason Crafts das häufig als PPS bezeichnete Olyphenylensulfid, was für ein Polymer ein recht früher Zeitpunkt war. Ende 1940 wurden dann Versuche unternommen,
 das Material großtechnisch herzustellen, aber erst 1967 gelang es H. Wayne Hill Jr. und James T. Edmonds von der Phillips Petroleum eine Methode zu entwickeln, um PPS aus 1,4-Dichlorbenzol und Natriumsulfid zu synthetisieren. Diese Entwicklung markiert die eigentliche Kommerzialisierung von PPS. 1973 wurde schließlich durch Chevron Phillips die erste kommerzielle Anlage in Betrieb genommen.

PPS-Fasern zeichnen sich besonders durch hohe Temperaturstabilität und sehr gute Beständigkeit gegen eine Vielzahl von Chemikalien bei guten mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit aus. Sie besitzen eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und eine hohe Dehnfähigkeit. Auch wirken sie flammhemmend, sodass sie sich wie auch einige andere High-Tech-Fasern fr eine Verwendung in Arbeitsschutzkleidung eignen, die hohe Anforderungen erfüllen muss.

Unter der Handelsmarke Nexylene® wird diese Faser von der EMS Chemie im schweizerischen Dornat produziert und vertrieben. Seit 2006 in Deutschland hergestellt und wurde speziell für Anwendungen entwickelt, die hohe Wärme-, Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit erfordern.



Größe, Entwicklung und Struktur des Kunstfasermarktes


Vom Volumen her wird der Kunstfasermarkt durch die inzwischen patentfreien drei klassischen Kunstfasern Polyamid, Polyester und Polyacryl eindeutig bestimmt. Hinzu kommt eine Reihe von Neuentdeckungen, deren Entwicklung sich vor allem aufgrund der erworbenen Patente besondern rentieren kann. Das Problem dabei sind die wenigen Eigenschaften, für die die Konsumenten trotz des vorhandenen Angebots, das bereits Vorteile gegenüber den Naturfasern besitzt, noch eine Lösung suchen. Durch die Qualität des Vorhandenen und die Möglichkeit von Mischgewebe mit fast idealen Kombinationen von Eigenschaften scheint es inzwischen alle Wunschkombinationen zu geben.

Nach den Zahlen der Tabelle lassen sich einige zentrale Entwicklungstendenzen ableiten. So hat sich vor dem Hintergrund der wachenden Weltbevölkerung die Produktion an Viskosefasern, also den Textilprodukten, mit denen das Kunstfaser-Zeitalter begonnen hat, fast verdoppelt. Nicht ganz so deutlich war die Entwicklung bei den Polyacryl- und Polyamid-Fasern. Aber das ist nichts verglichen mit dem rasanten Wachstum von Polyester. Dieses Material lag bereits 1988 bei allen Chemiefasern schon deutlich an der Spitze. Trotzdem hat sich die Polyesterproduktion in den letzten fünfzehn Jahren nochmals auf das Achtfache gesteigert.

Die beiden folgenden Kreisdiagramme veranschaulichen diese wohl einmalige Mengenrevolution in der Geschichte der Textilfasern.



Globale Chemiefaserproduktion 1988



Legende: 1:Polyamid, 2:Polyester, 3:Polyacryl, 4: sonst. Synthetics, 5: Viskose


Ein vergleichender Blick auf die Kreisdiagramme macht ohnehin deutlich: der Anteil von Polyester im letzten Jahrzehnt deutlich gewachsen. Damit hat auf dem Markt für Textilfasern eine weitere Anteilsrevolution stattgefunden. Nach der Ablösung der Schafwolle als dominierender Faser, steht jetzt auch die Baumwolle als weitere Naturfaser nicht mehr an der Spitze. Dank seines günstigen Preises und seiner Trage- und Pflegeeigenschaften hat Polyethylen diese Stellung erklommen.




                               Globale Chemiefaserproduktion 2013

Legende: 1:Polyamid, 2:Polyester, 3:Polyacryl, 4: sonst. Synthetics, 5: Viskose


Ähnliches gilt auch für das folgende Säulendiagramm, das deutlich unterschiedliche Mengenentwicklungen der Fasertypen zwischen 1988 und 2013 darstellt.


Balkendiagramm zur Entwicklung der weltweit produzierten Kunstfasermengen 1988 -2013
                                                       Entwicklung der Chemiefaserproduktion 1988-2013



Der Preiswettbewerb: häufig billig, aber auch funktional und prestigeträchtig

Bei einer globalen Sicht auf den Textil- und Bekleidungsmarkt, darf man sich nicht auf die entwickelten Länder Europas und Nordamerikas konzentrieren, da auch in bevölkerungsreichen Volkswirtschaften der BRICS-Staaten, also beispielsweise in Brasilien, Russland, Indien, China und Südafrika, Fasern für die meister weiterhin wachsende Bevölkerung benötigt werden.

Da in diesen Ländern die Kaufkraft begrenzt und wenigstens einige Kleidungsstücke benötigt werden, benötigt man hier vor allem preiswerte Fasern, während seltene und teure Spezialwollen eher eine Marktnische am oberen Rand bleiben dürften.

Generell lässt sich jedoch feststellen, dass der Preis auch auf dem Woll- und Fasermarkt aufgrund der wachsenden Nachfrage bei einem begrenzten Angebot für pflanzliche und tierische Fasern steigen dürfte.



Quelle: BWK-Geschäftsbericht 2002, S 3.



Auch wenn die Statistik nicht erkennbar so geeicht, dass man die Werte von 2003 leicht interpretieren kann, weil man für eine der Kurven mit einem Wert Null begonnen hat, lassen sich die zentralen Preistendenzen grob abschätzen. Danach ist Wolle in Relation zu den synthetischen Fasern auf das 2,5 fache gestiegen. Die entsprechende Relation für Baumwolle weist hingegen eine ähnliche Steigerung um das 1,7-fache auf.


Zukunftsperspektiven des Weltfasermarktes


Generell gehen die Fachleute von einigen Grundtendenzen auf dem Wetfasermarkt aus, die jedoch kurz- und mittelfristig durch Preisschwankungen etwa für Rohöl und Erdöldestilate oder Cellulose sowie die Erntemenen bei der Baumwolle beeinflusst werden.


Relativ unumstritten ist dabei die Annahme, dass die Textilnachfrage mit einer wachsenden Bevölkerung und höheren Einkommen in den nächsten Jahren wachsen wird. Damit verhält sie sich ähnlich wie die Lebensmittelnachfrage. Das gilt auch für einen rückläufigen Anteil an den Konsumausgaben der Haushalte. Die Nachfrage nach Bekleidung und mit Textilfasern wird also weiterhin wachsen, jedoch mit einer eher moderaten Geschwindigkeit.

Dieser Trend dürfte sich für die einzelnen Segmente des Fasermarktes weiterhin unterschiedlich auswirken.

In aller Regel wird dabei ein Trend zu Käufern erwartete, die sich an ökologischen Gesichtspunkten orientieren. Das würde, wenn es keine gravierenden Unterschiede bei den Eigenschaften gibt, besonders hohe Zuwächse bei Fasern bedeuten, die aus nachwachsenden Rohstoffen wie Baumwolle und Holz produziert werden und bei deren Erzeugung die Umwelt nicht stark belastet wird. Vorteile kann man daher bei den modernen Modifikationen von Viskosefasern erwarten also beispielsweise Tencel.

Die aktuellen Wachstumsdaten unterstützen diese Erwartungen allerdings nur bedingt, da die kurzfristigen Entwicklungen für die verschiedenen Textilfasern stark schwanken. So stiegen 2014 die weltweiten Produktionszahlen für MMC und synthetische Fasern um 2,0 bz. 2,9 %, während die MMC im Vorjahr sogar
um 9,6 % wachsen konnten.

Insgesamt hatte der Welt-Fasermarkt 2014 ein Volumen von rund 89,4 Mio Tonnen. Davon entfielen mit 62,8% fast zwei Drittel auf die auf Erdöl oder früher Steinkohlenteer basierenden Synthesefasern, also die Chemiefasern. Ihr großer Vorteil liegt neben ihren vielfältigen Eigenschaften im niedrigen Preis, der Ende 2013 etwa 1,6 $ für ein kg Polyester betrug. Damit hängt ihr weiterer Vormarsch neben attraktiven Neuentwicklungen vor allem von der Tendenz der Preise bei Kohlenwasserstoffen ab. 

Die cellulosischen Fasern, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, umfassen Baumwolle mit einem Anteil von rund 29% Anteil sowie die man-made Cellulosefasern mit knapp 7 %. Die Preise dieser Kunstfasern liegen relativ deutlich über dem von Polyester. So kostete ein kg Viskose zum selben Stichtag etwa 2,0 $ und Baumwolle sogar 3,2 $ pro kg. Baumwolle ist also doppelt so teuer wie Polyester, was ein wichtiges Argument für die Produktion von Mischgeweben ist, ist bessere Trage- und Pfegeeigenschaften als reine Baumwolle besitzen und dazu noch preiswerter sind.

Vom Anteilswert ist sie Schafwolle mit einem Anteil von ca. 1,3 % oder absolut 1,1 Mio. t vom Volumen her inzwischen eine relativ unbedeutende Faser geworden, die aufgrund ihres hohen Preises und ihrer nicht immer überzeugenden Produkteigenschaften vor allem als Faser vermarktet wird, die mit einem höheren Sozalprestige für die Käufer verbunden ist. Sie ist damit zu einem Nischenprodukt geworden. Das gilt vor allem, wenn man die deutlich fallende Bedeutung während der letzten Jahre betrachtet, denn 2007 wurden noch 2,2 Mio. t Schafwolle produziert. Innerhalb von nur sieben Jahen hat sich damit die Menge halbiert. Verantwortlich für diese Entwicklung ist der im Vergleich hohe Wollpreis, der beim 3-fache des Preises für Chemiefasern liegt. 

Für Wollexperten bleibt bei den aktuellen Tendenzen offen, ob Wolle in einem "Klima von Billigmaterialien und Massenproduktion" überhaupt noch eine Zukunft haben kann. Das gilt allerdings nicht für die Schafwolle generell, denn kaum jemand erwartet einen Rückgang der Nachfrage nach superfeiner Wolle. "Diese Faser der absoluten Spitzenqualität wird zu Schwindel erregenden Preisen von italienischen Luxusmodehäusern gekauft." Aber dieses Segment hat sich inzwischen zu einem relativ abgeschotteten Nischenmarkt entwickelt, der seinen eigenen Regeln folgt.

Es wird erwartet, dass die globalen Megatrends wie ein weiteres Bevölkerungswachstum, steigender Wohlstand und der Klimawandel sowie eine Angebotsknappheit bei Baumwolle zu einem Nachfrageüberhang nach cellulosischen Fasern führen werden. Man spricht daher bereits von einem Cellulose Gap. Die Hersteller von Lycocell erwarten daher für die MMVs besonders gut Zukunftsaussichten.

Allerdings kann man gegen diese Erwartung auch Gegenargumente ins Feld führen. So ist ähnlich wie die Baumwollproduktion auf die Holzproduktion begrenzt, zumal Holz auch anders genutzt wird. Hier besteht also ein Wettbewerb zwischen verschiedenen Gruppen von Nachfragern, die den Preis in die Höhe treiben können. Damit kann man nicht erwarten, dass etwa Man-made Cellulosefasern sollten von diesem Cellulose Gap profitieren. 


            Weltfaserproduktion 2014 (in 1000 t)
Quelle: Lenzing, Factsheet 2015.
1: Chemiefasern, 2: Baumwolle, 3 CCM und 4 Wolle


                                   
                                   Weltfaserproduktion 1964 (in 1000 t)



Quelle: Heim

1: Baumwolle, 2 zellulosische Chemiefasern, 3 vollsynthetische Fasern, 4 Wolle, 5 Acetat & Triacetat sowie 6 Seide



Leitfragen:


Warum ist ein Pullover aus Wolle von den Materialkosten her teurer als ein Pullover aus Baumwolle oder einer aus Chemiefasern?

Von welchen Faktoren hängt der Preis einer Textilfaser ab?

Welches sind die bekanntesten Chemiefasern?

Welche Chemiefaser besitzt Eigenschaften, die der der Schafwolle, der Baumwolle bzw. der Seide ähneln?

Welche Vorteile bieten Mischfasern?
Warum ist Elastan eine häufig verwendete Faser in Mischgewebe?

Welche Textilfasern sind aus welchen Gründen in die ökologische Kritik geraten?

Warum werden heute in der Mode vor allem Mischungen verschiedener Textilfasern verwendet?

Welche Eigenschaften sollten nachfolgende Textilien haben:

a) Wintermantel,

b) Regenkleidung,

c) Sommerkleid,

d) Unterwäsche,

e) Badekleidung

f) Sportsocken




Internet und Literatur:

Lexika mit Artikeln über Textilfasern

Deutsches Kunststoffmuseum

Fashion-Base (Textile Faserstoffe)

FU Berlin (Kunststoffe)


Lehrmittel (Faserstoffe)



Geschichte der Textilfasern

75 Jahre Lenzing

Baumwolle
Deutsches Strumpfmuseum

Dralon


Virtuelle Deutsches Kunststoff-Museum

Leinen

Seide

Trevira

Viskose




Experimente

Zum Thema "Textilfaser" lassen sich einige relativ einfache chemische Experimente durchführen, ohne dass deswegen mit Explosivstoffen oder extremen Druckverhältnissen gearbeitet werden muss. Hierzu zählen eine eine Griff- und Knitterprobe, eine Brennprobe, ein Anfärbeverfahren, eine Säure- und Laugenprüfung sowie ein Test der Reaktion auf verschiedene Lösungen, um die Fasertyen zu identifizieren. 

Weiterhin werden Weg beschrieben, auf denen ein spezieller Nachweis von Cellulose (pflanzliche Fasern) und Eiweiß (tierische Fasern) möglich ist. Zudem lassen sich Viskose, Kupferseide und Nylon mit relativ einfachen Mitteln herstellen (Höhle).

Eine ergänzende Beschreibung der Synthese von Kupferseide, Nylon und Perlon findet man auf der Webseite www.chemieunterricht.de.


Weitere Literatur (im Internet abrufbar)

Forschungskuratorium Textil e. V., Perspektiven 2025. Handlungsfelder für die Textilforschung der Zukunft, Berlin o. J.

Heim, Ernst, Acetat und Triacetat - heute, in: Lenzinger Berichte, Folge 22 vom August 1966.

Höhle, Astrid, Natürliche und synthetische Fasern, Seminararbeit, Uni Marburg, Fachbereich Chemie. Lehramt, Wintersemester 2006/2007. 

Industrievereinigung Chemiefaser e.V. (Hg.), Chemiefasern. Von der Herstellung bis zum Einsatz, Frankfurt/ Main o. J.

Kurth, Wilhelm, Wandlungen des Rohstoffverbrauchs in der 
Oberbekleidungsindustrie, Opladen 1965 (Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen)


Pohl, Andreas und Hildebrand, Christina, Färben: Industriell bedeutsame Verfahren für Textilien im Rahmen der "Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - Organische Chemie", SS 2004 und SS 2008.





BWK-Artikel

NN, Der zweite Stützpfeiler der BWK: Chemiefaserverarbeitung. Interview mit dem Betriebsleiter Günther Sewing, Heft 4 vom Okt. 1987, 4 f.
NNSo entstanden die Chemiefasern. Der Seidenraupe abgeschaut, Heft 4 vom Okt.1987, S. 5f.
NNDie BWK und die Chemiefasern, Heft 5 vom Dez. 1987, S. 5.
NNSchematische Darstellung der Chemiefaserherstellung, Heft 5 vom Dezember 2001, S. 5.
NNBegriffe aus der Faser-Chemie, Heft 5 vom Dezember 1987, S. 5.
NNAuf 4000 Kilometer darf der Faden nicht reißen. Der Seidenraupe abgeschaut (2), Heft 5 vom Dezember 1987, S. 5f.
NNChemiefaser: Kleine Faserkunde. Jeden Wunsch erfüllen, Heft 51 vom Dezember 2001, S. 4.
NNGeschichte der Chemiefaser, Heft 51 vom Dezember 2001, S. 4.
NNChemiefaser: Kurios. Neues Produkt mit Noppen, Heft 53 vom Juli 2002, S. 1