Natürliche und synthetische Fasern

1. Natürliche und synthetische Fasern

2. Inhalt Definition Geschichte Einteilung Naturfasern Abgewandelte Naturfasern Synthetische Fasern Weiterverarbeitung Veredelung Schulrelevanz

3. 1. Definition Faser: Langgestreckte Aggregate, deren Moleküle oder Kristalle in der Moleküllängsrichtung oder einer Gittergeraden überall gleichgerichtet sind.

4. 2. Geschichte 500 v. Chr.: Baumwolle Einige Jahrhunderte zuvor: Schafwolle 1892: Viskose (England) 1912: 1. vollsynthetischen Fasern (Polymerisation von Vinylchlorid) 1935: Nylon (W.H. Carothers) 1938: Perlon (P. Schlach) 1941: Polyester (J. R. Whinfield, J. T. Dickson) 1942: Polyacryl (H. Rein) Geheimgehalten: Seide (Verarbeitung in China)

5. Demonstration 1Griff- und Knitterprobe

6. Demonstration 1: Griffprobe Überblick über die Vielfältigkeit der Fasern

7. Demonstration 1: Knitterprobe Hinweis über textilen Rohstoff Faserbehandlungsverfahren: Fasertypische Eigenschaften leicht verändert

8. 3. Einteilung

9. Demonstration 2Brennprobe

10. Demonstration 2: Brennprobe

11. Demonstration 2: Brennprobe

12. 4. Naturfasern

13. 4.1. Pflanzliche Fasern Pflanzenhaare Bastfasern Hartfasern Baumwolle Flachs Sisal Hanf Kokos Jute, Ramie

14. Versuch 1Aus was besteht Baumwolle?

15. 4.1.1. Baumwolle Samenhaar der Pflanze Gossypium herbaceum (lat., Malvengewächs) Anbau in ca. 80 Ländern (tropische & subtropische Zone) Reißfest, kochfest, hitzebeständig, nicht formbar

16. 4.1.1. Baumwolle 90% Cellulose Samenhaare (in sich verdreht): Bündel sehr feiner Cellulose-Fibrillen

17. 4.1.1. Versuch 1: Aus was besteht Baumwolle? Baumwolle: Cellulose-Zellen Intermicellare Quellwirkung von ZnCl2 Aufweitung der Zwischenräume => Einlagerung von Polyiodionen Blauer CT-Komplex (ähnl. Iod-Stärke)

18. 4.2. Tierische Fasern Wolle Haare Seide Wolle Schafkamelwolle Maulbeerseide Schurwolle (Alpaka, Lama) Wilde Seide Angora (Tussahseide) Kamelhaar Ziegenhaar (Mohair, Kaschmir) Rosshaar

19. Versuch 2Was haben Seide und Wolle gemeinsam?

20. Versuch 2: Was haben Wolle und Seide gemeinsam?

21.

22. 4.2.1. Seide Aus Kokons der Seidenspinnerraupe Seidenfibroin: 60% Aminosäuren Glycin & Alanin, kein Cystein Festeste aller Naturfasern, glatt, glänzend Empfindlich gegen Hitze & Laugen

23. 4.2.2. Wolle (Schaf-, Schurwolle) Allg. Tierhaare (meist Schafe) Hauptteil: Cotexzellen (spindelf. Fibrillen), Cysteinbrücken Fibrillen: Keratin (N-, S-haltiges Gerüsteiweiß, 20 versch. Aminosäuren incl. Cystein ) Hygroskopisch, schwerentflammbar, sehr warmhaltend

24. 5. Abgewandelte Naturfasern

25. Versuch 3Herstellung Kunstseide

26. 5.1. Versuch 3: Kupferseide Schweizer Reagenz

28. 5.1. Versuch 3: Kupferseide Einspritzen in Schwefelsäure: Protonierung => Cellulose Schweizer-Reagenz wird zerstört

29. 6. Synthesefasern

30. 6.1. Polyamide Hochmolekulare Verbindungen: Bausteine durch Peptidbindungen (-CO-NH-) verknüpft Kettenförmige Moleküle: Wiederkehrende Säureamidgruppen in Hauptkette Amidgruppe: Kondensation Säure & Amin 2 Klassen: Aminocarbonsäuretyp (AS: Aminosäure) [-NH-R-CO-] Diamin-Dicarbonsäuretyp (AA-SS: Diamin & Dicarbonsäure) [-NH-R-HN-OC-R‘-CO-]

31. Versuch 4Herstellung von Nylon

32. 6.1.1. Versuch 4: Herstellung von Nylon Polykondensation:

33. 6.1.1. Versuch 4: Herstellung von Nylon Nebenreaktion:

34. 5.1.1. Nylon & Perlon 1935: Du Pont Company entdeckt: Schmelze von PA 66 zu Fäden verstreckbar 1938: I.G. Farben: Fasern aus PA 6 Eigenschaften Nylon & Perlon sehr ähnlich => Vollständiger Patentaustausch & Aufteilung Absatzmärkte Eigenschaften: färbbar, sehr reißfest, knickbar, leicht, hochelastisch, mottensicher, laugenfest Hauptanwendungen: Textilien, Teppiche, Taue, Borsten, Haushaltsgeräte, Dübel

35. 6.2. Polyester Polykondensation: Diol & Dicarbonsäurederivat Anwendungen: Bekleidung, Gardinen

36. 7. Weiterverarbeitung - Spinnverfahren Spinnen (Chemiefaserproduktion): Erzeugen von Fäden aus gelösten oder geschmolzenen Rohstoffen mit Hilfe von Spinndüsen. Schmelzspinnverfahren Trockenspinnverfahren Nassspinnverfahren

37. Demonstration 3Schmelzspinnen von Polyamid

38. 7.1 Schmelzspinnverfahren

39. 7.2 Nassspinnverfahren

40. 7.3 Trockenspinnverfahren

41. 8. Veredelung Färben Mercerisieren Bleichen Weichmacher Optische Aufheller Schutz: Knittern, Flammen, Schmutz, Wasser

42. Versuch 5Mercerisieren & Färben von Baumwolle

43. Versuch 5: Mercerisieren & Färben von Baumwolle Intramicellare Reaktion: Natronlauge dringt in Micelle ein Änderung Gitterstruktur: Größerer Abstand von Cellulose-Molekülen in Kristallittiefe Dadurch: Faserschrumpfung in Länge

44. Versuch 5: Mercerisieren & Färben von Baumwolle Farbvertiefung: Intramicellare Abstände größer Unbehandelte Faser: Reaktion der Farbstoffmoleküle nur mit OH-Gruppen an Faseroberfläche Behandelte Faser: Reaktion mit OH-Gruppen in Micelleninnerem möglich Erhöhung der Quantität an Farbstoffmolekülen

45. Versuch 5: Mercerisieren & Färben von Baumwolle Mercerisieren = Laugieren unter Spannung: Verhindern der Faserschrumpfung Ausgleich: Aufdrehen der Faserwindungen Effekt: Seidenglanz durch glattere Oberfläche

46. 9. Schulrelevanz Jahrgangsstufe 12: Synthetische Makromoleküle Modifizierte Naturstoffe; natürliche Fasern (Seide, Wolle, Baumwolle, Papier) Textilfärbung; Färbeverfahren