Faser
Dieser Artikel befasst sich mit dem Begriff Faser in der Biologie und der Textiltechnik, wo er weitgehend die gleiche Bedeutung hat.Es gibt den Begriff außerdem in der Mathematik. Dort ist er gleichbedeutend mit dem Urbild eines Elements.
Eine Faser ist ein im Verhältnis zur Länge dünnes und flexibles Gebilde. Fasern können keine Druck-, sondern nur Zugkräfte aufnehmen, da sie bei Druckbelastung knicken. In Natur und Technik kommen Fasern allermeistens in einem größeren Verbund vor, sie bilden eine bestimmte Struktur.
Fasern kommen in Natur und Technik häufig vor, da zwei Phänomene zu beobachten sind:
- Eine Struktur aus Fasern ist stabiler als eine Konstruktion der gleichen Form und dem gleichen Werkstoff "aus dem Vollen".
- Zwei Fasern sind zusammen verdreht stärker als beide einzeln.
Fasern grenzen sich von Stäben wegen ihrer mangelnden Biege- und Knicksteifigkeit ab, von Drähten unterscheidet sie der geringere Durchmesser.
| Inhaltsverzeichnis |
Einteilung
Fasern können nach ihrer Herkunft, Länge, Beschaffenheit oder gar ihrer Verwendung eingeteilt werden. Fasern begrenzter Länge sind Stapelfasern, im Prinzip unendlich lange Fasern Filamente. Gerade im deutschsprachigen Raum herrscht eine gewisse Verwirrung um Ausdrücke. DIN 60000 und 60001 führen den Begriff Chemiefaser als Übersetzung des englischen Ausdrucks man-made fibre ein. Diese Übersetzung ist problematisch, da der Mensch auch rein physikalische Effekte zur Herstellung von Fasern ausnutzen kann (Beispiel Glasfasern). Der Ausdruck Chemiefaser sollte auch daher nicht verwendet werden, da alle Fasern eine chemische Zusammensetzung haben. So besteht Baumwolle etwa aus Zellulose – genau wie die vom Menschen hergestellte Viskose.
An dieser Stelle sollen die Fasern daher in Naturfasern und Kunstfasern (engl.: man-made fibres) eingeteilt werden. Als Kunstfasern sind demnach sowohl Fasern aus nativen (pflanzlichen oder animalischen) wie auch synthetischen Polymeren zu verstehen.
Diese Einteilung ist an ISO 6938 und 2076 angelehnt.
Fasern können durch die unterschiedliche qualitative (Brennprobe) und quantitative Methoden bestimmt werden. Bei der Brennprobe wird die Flamme (Rußentwicklung), der Geruch, der pH-Wert des Rauchs und die Konsistenz des Rückstands beobachtet.
Naturfasern
Pflanzenfasern
Pflanzenfasern kommen bei Pflanzen als Leitbündel im Stengel oder Stamm und als Samen-Fortsätze vor. Hier eine Liste mit der gültigen DIN-Kurzbezeichnung
- Bastfasern
- Brennnessel, siehe auch Nesseltuch
- Hanf (HA)
- Jute (JU)
- Leinen (Flachs) (LI)
- Ramie (RA)
- Hartfasern
- Holzfasern
- Sisal (SI)
- Fruchtfasern
- Kokos (CC)
Fasern tierischen Ursprungs
Bei Tieren bilden die Haarfollikel Fasern. Ausnahmen sind Seide (Verpackung der Raupen) und Muskelfasern, quasi-zelluläre kontraktile Bestandteile des Muskels. Fasern die sich textil nutzen lassen sind:
- Wollen und feine Tierhaare
- Wolle von Schafen (WO) (Schurwolle WV) wird meist durch jährliches scheren gewonnen und auch als Schurwolle bezeichnet.
- Alpaka, Lama, Vikunja, Guanako sind die Haare von den gleichnamigen Lamaarten bzw. Schafkamelen. Die Haare sind fein, weich, glänzend und wenig gekräuselt.
- Angora (WA) (Haare vom Angorakaninchen), Kanin (gewöhnliche Kaninchenhaare) sind sehr fein, glatt und sehr leicht. Da sie Wasserdampf gut aufnehmen sind Stoffe aus Kanin sehr warmhaltend und rheumalindernd.
- Kaschmir (WS) gewinnt man durch Auskämmen und sortieren der Flaum- oder Grannenhaare der Kaschmirziege. Diese Haare sind so fein wie die feinste Merinowolle und Bekleidung aus Kaschmir ist deshalb fein, weich, leicht und glänzend.
- Kamelhaar (WK) ist das Flaumhaar der Kamele, die Tiere werfen es jährlich ab. Es ist sehr fein, weich und leicht gekräuselt und beigebraun.
- Mohair (WM) bezeichnet die Haare der Angora- oder Mohairziege. Sie sind lang, leicht gelockt und glänzend. Ihre Farbe ist weiss und sie filzen kaum.
- Grobe Tierhaare
- Ziegenhaar
- Rinderhaar Hier haben vor allem die Haare des Yaks eine textile Bedeutung.
- Rosshaar ist sehr grob und wurde früher als Polster und Füllung von Matratzen verwendet.
- Seiden
- Maulbeerseide (SE) (Zuchtseide) wird aus dem Kokon des Maulbeerspinners, der Seidenraupe gewonnen.
- Tussahseide (ST) (Wildseide) wird aus dem von Bäumen und Sträuchern gesammelten Kokon des wildlebenden Tussahspinners hergestellt. Da hier der Schmetterling meist ausgeschlüpft ist, sind die Fasern kürzer und nicht abhaspelbar. Eine Zucht des Tussahspinners ist bisher nicht gelungen.
Mineralfasern geologischen Ursprungs
Mineralfasern (Fasern ohne organisch gebundenen Kohlenstoff) kommen natürlich paraktisch nur in dieser Form vor:
- Asbest (AS)
Kunstfasern, man-made fibres
Es existiert eine sehr grosse Anzahl Handelsnamen und ehemaliger Handelsnamen, die durchwegs bekannter sind als ihre chemische Zusammensetzung. Die meisten Kunstfasern sind Polymere:
Fasern aus natürlichen Polymeren
- Zellulosische Fasern
- Viskose (CV) wird nach dem Viscoseverfahren aus Pinien- und Buchenholz hergestellt.
- Modal (CMD) wird nach dem modifizierten Viscoseverfahren hergestellt und hat deshalb eine höhere Festigkeit als Viskose im trockenen und nassen Zustand.
- Cupro (CU) wird nach dem Kupferoxid-Ammoniak-Verfahren hergestellt.
- Acetat (CA) wird im Trockenspinnverfahren aus in Aceton gelöstem Zelluloseacetat ersponnen.
- Triacetat (CTA) wird ebenfalls aus Zelluloseacetat hergestellt, hier wird jedoch in Dichlormethan gelöst.
- Papierfasern
- Cellulon
- Gummifasern
- Pflanzeneiweissfasern
- Tiereiweissfasern
- Kasein, Handelsnamen Lanital, Tiolan, Aralac
Fasern aus synthetischen Polymeren
- Polykondensationsfasern
- Aramid, Handelsnamen Kevlar, Nomex, Twaron hat eine sehr hohe Reissfestigkeit und wird für technische Textilien benützt.
- Polyamid (PA), Handelsnamen Nylon, Perlon, Dederon ist sehr elastisch und knittert wenig. Polyamid lässt sich durch Hitze dauerhaft verformen, dies wird beim Thermofixieren ausgenutzt.
- Polyester (PES) Handelsnamen Diolen, ... zeigt vielseitige Eigenschaften und nimmt deshalb eine Spitzenposition unter den synthetischen Fasern ein. Die Polyesterfaser ist sehr reiss- und scheuerfest und nimmt kaum Feuchtigkeit auf.
- Polymerisationsfasern
- Polyethylen (PET), Handelsname Dyneema
- Polyacrylnitril (PAN) weist einen wollähnlichen Griff und gute Licht- und Chemikalienbeständigkeit auf, Handelsname z.B. Dralon
- Polypropylen (PP) leichteste Textilfaser überhaupt, mit guter Scheuerfestigkeit und praktisch keiner Wasseraufnahme, durch Kochfestigkeit gute Pflegeeigenschaften, elastisch, im Sportfunktions- und Unterwäschebereich häufig eingesetzt, Handelnamen z.B. Polycolon
- Modacryl sind veränderte Acrylfasern und unter anderem flammhemmend. Sie werden deshalb zu Schutzbekleidung verarbeitet.
- Polyvinylchlorid (Bei Fasern CLF sonst PVC) ist gut warmhaltend und wird für Rheumawäsche eingesetzt.
- Polytetrafluorethylen, Handelsnamen Teflon ist wasserabweisend und kaum färbbar. Es wird als Folie mit Mikroöffnungen in Wetterschutzbekleidung, Handelsname Gore-Tex verarbeitet.
- Polyethylenterephthalat, ein thermoplastisches Polyester, Handelsnamen Trevira
- Polyadditionsfasern
- Polyurethan (EL) als Elastomer, Handelnamen Spandex, Lycra, Elasthan, Dorlastan. Elasthan besteht aus mindestens 85% Polyurethan und hat eine sehr hohe elastische Dehnung. Da es in Vergleich zu Gummi gut anfärbbar ist, wird es meist in Verbindung mit anderen Fasern für dehnbare Gewebe, Badebekleidung und Strümpfe, eingesetzt. Elastodien hat für den textilen Einsatz praktisch keine Bedeutung.
Anorganische Chemiefasern
- Glasfasern (GF) sind nicht dehnbar und spröde. Sie werden in Dekostoffen und für die Inneneinrichtung benützt.
- Kohlenstofffasern (CF) sind sehr leicht und haben eine hohe Festigkeit. Sie werden zur Verstärkung von Kunststoffen und in technischen Textilien eingesetzt.
- Metallfaser (MTF), sehr dünner Draht
Fasermischungen
Es ist heute üblich, für textile Anwendungen Fasern zu mischen. Ziel ist immer, ein besseres Garn zu bekommen. Hier wird einerseits versucht, bessere Gebrauchseigenschaften, bessere bekleidungsphysiologische oder bessere Pflegeeigenschaften zu erhalten. Auf der anderen Seite versucht man eine Veränderung des Aussehens oder eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Von der Verarbeitung sind Gemische schwieriger zu handhaben als pure Fasern.
- Vigogne ist eine Mischung aus Wolle und Viskose
Textile Eignung
Fasern, die zu Kleidern verarbeitet werden sollen, sollten einen Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer haben, da sie sich sonst unangenehm hart anfühlen. Daher werden sämtliche Bastfasern heute nicht mehr für Kleider verwendet, sondern für technische Textilien wie Verpackungen oder Dämmmatten.
Kunstfasern aus Polymeren eignen sich sehr gut für Textilien, für Kleidung wie für technische Anwendungen. Da die Fasern eigens hergestellt werden, kann ihre Form, Dicke und Länge fast frei gewählt werden.
Glasfasern und Kohlenstofffasern werden zu Gewebe (Textil), zu Gewebe (Technik) oder zu Vliesstoff verarbeitet; meist um sie später zu nichttextilen Faserverbundwerkstoffen weiterzuverarbeiten, selten um sie direkt in dieser Form einzusetzen. Beispielsweise werden Glasfasergewebe als temperaturbeständige Isolierung für Kabel eingesetzt.
Dünne Metalldrähte spielen eine erhebliche Rolle bei der Herstellung von Kabeln, wo sie meist geflochten werden.
Sollen Fasern textil verwendet werden, müssen sie gesponnen werden. Ausnahme: Vliesstoff und Filamente.