Eisseide / Ice Silk

Sogenannte Eis Seide oder Ice Silk ist ein Gewebe aus meist mehreren Synthetikfasern, das in mehrstufigen chemischen Prozessanlagen hergestellt wird.

Rohstoffe

Erdöl – Säuren – Laugen – Wasser

Verarbeitung

Fasern – Garn – Gewebe

Rohstoffe

Für Synthetikfasern benötigt man:
Erdöl – Säuren – Laugen – Wasser – Energie

Erdöl – Erdgas – Kohle Säuren – Laugen Wasser – Energie

Raffinierte Öl-, Gas- und Kohleprodukte

Synthetische Chemiefasern werden aus Erdöl, Erdgas und Kohle hergestellt. Aus deren teilraffinierten Bestandteilen werden u.a. Polymere hergestellt, die dann weiter verarbeitet werden zu makromolekularen Kunststoffen (rein synthetische Chemiefasern) und halbsynthetischen Fasern, die Anteile von Cellulose enthalten.

Derzeit wird ca. 1 % des weltweit geförderten Erdöls und Erdgases für die Herstellung von synthetischen Chemiefasern verwendet.
Das klingt nach wenig, allerdings sind es dennoch 44,9 MILLIONEN Tonnen Erdöl, 37 MILLIARDEN Kubikmeter Erdgas, sowie 12 MILLIONEN Tonnen Kohle.

Es werden Hunderte von Säuren, Laugen und Basen benötigt

Um Synthetikfasern – aber auch „natürliche“ Synthetikfasern, wie z.B. Viskose oder auch Kunstleder – herzustellen benötigt man für jede Vorstufe zu jeder unterschiedlichen Faser auch unterschiedlichste Säuren und Laugen.

Auch, wenn es mittlerweile für einige Chemiefasern geschlossene Herstellungskreisläufe gibt, ist dies bei der Mehrzahl der hergestellten Chemiefasern leider nicht der Fall. So werden ganz Ökosysteme, wie Flussläufe, Grundwasser-Areale und Seen, durch hochgiftige Säuren und Laugen für Jahrhunderte oder Jahrtausende vergiftet. Jeden Tag.

Wasser und Energie

Um die derzeit verbrauchte Jahresmenge von 44,9 MILLIONEN Tonnen Erdöl, 37 MILLIARDEN Kubikmeter Erdgas, sowie 12 MILLIONEN Tonnen Kohle zu Chemiefasern zu verarbeiten, benötigt man ungeheure Mengen an Wasser und Energie.

Der Energie und Wasserbedarf der chemischen Industrie weltweit beträgt ca. 25 % der gesamten verarbeitenden Industrie. Darin sind Stahlwerke, Bergbau und andere Energie- und Wasserhungrige Gewerbe eingeschlossen.

Verarbeitung

Herstellung der Synthetikfasern – Garnherstellung – Gewebeherstellung

Herstellung Garngewinnung Gewebeherstellung

Fasern

Der Überbegriff für chemisch halbsynthetische Fasern (chemisch veränderte Naturfasern) ist Chemiefasern; das schließt auch durch Aufbaureaktionen aus Monomeren erzeugte Synthesefasern ein.
Baumwollfasern bestehen aus Cellulose, einem Polyzucker. Cellulosefasern, die in Holz enthalten sind, enthalten sie aber noch die Polymere Hemicellulose und Lignin; diese müssen vor der weiteren Bearbeitung entfernt werden. Aus dem daraus gewonnenen Zellstoff kann man bestenfalls Taschentücher, aber kein strapazierfähiges Gewebe herstellen, denn um aus Cellulose einen langen Faden herzustellen, muss diese löslich oder schmelzbar sein. Indem man die OH-Gruppen der Zuckermoleküle mit Essigsäure verestert, kann man Cellulose dahingehend modifizieren.
Nun kann man den Celluloseester in organischen Lösemitteln lösen und dann aus der Lösung einen Faden gewinnen.

Heute werden über 10 % aller halbsynthetischen Fasern auf diese Weise erzeugt.

Prinzipiell werden organische Polymere (Hochpolymere) mittels dreier Reaktionsarten synthetisiert:

Polymerisation + Polyaddition + Polykondensation

Polymerisation: Einige Polyamidfasern, PVC- und Polyacrylfasern werden so synthetisiert. Monomere (die mindestens eine Mehrfachbindung zwischen den Kohlenstoffatomen aufweisen müssen) verbinden sich durch die Aufspaltung der Mehrfachbindungen zu Makromolekülen – also Polymeren.

Polyaddition: Auch Elasthanfasern werden so hergestellt. Monomere reagieren durch eine Bindungsknüpfung zu Makromolekülen, wobei es zu einer Umlagerung eines Wasserstoffatoms kommt. Der Vorteil ist, dass es keine Reaktionsnebenprodukte gibt.

Polykondensation: Polyester und einige Polyamide werden durch Abspaltung kleinerer Moleküle aus vielen Molekülen gewonnen. Die so entstehenden Makromoleküle bilden die Grundlage für oben genannte synthetische Polymere.

Von der Faser zum Garn

Nicht alle Kunststoffe sind zur Faserherstellung geeignet.

Es werden unterschiedliche Spinnverfahren verwendet, um aus natürlichen und synthetischen Polymeren lange Fasern zu gewinnen.
Anders als bei natürlichen Fasern, wie Wolle, Leinen, Hanf oder Seide, liegen bei Polymeren allerdings keine kurzfaserigen Fasern vor, die zu langfaserigen Garnen verdrillt werden können.
Polymere sind entweder in einem Lösungsmittel gelöst oder liegen als Granulat in fester Form vor. Bestenfalls gibt es lange Molekülketten, die erst unter einem Rasterkraftmikroskop(1) sichtbar dargestellt werden können, da ihre Längen nur 50 – 200 Nanometer(2) betragen.

Polymere „spinnt“ man, indem sie in flüssiger Form (als Lösung oder Schmelze) durch Düsen gepresst werden, wo sie dann einen Endlosfaden ergeben. Diese Endlosfäden werden auch Monofile genannt.

Die Spinnverfahren sind:

Trockenspinnen + Nass-Spinnen + Schmelzspinnen

Trockenspinnen: Das Polymer, das in einer azeotropen(3) Lösung enthalten ist, wird durch eine Düse gepresst. Das Lösemittel wird durch einen die Faser umschließenden oder entlang geleiteten Luftstrom verdampft. Übrig bleibt eine Endlosfaser. Acetate werden z.B. auf diese Weise hergestellt.

Nass-Spinnen: Das Polymer, das in einer azeotropen(3) Lösung enthalten ist, wird durch eine Düse in ein Bad gepresst. Dort härtet die Faser aus. Dies ist das übliche Verfahren, um beispielsweise Viskose herzustellen.

Schmelzspinnen: Dieses Verfahren findet nur Anwendung für Polymere, die thermoplastische Eigenschaften(4) aufweisen. Das geschmolzene Polymer wird durch eine Düse gepresst und erstarrt während des Erkaltens. Polyesterfasern und Polyamide werden solcherart hergestellt.

Rasterkraftmikroskop(1): https://de.wikipedia.org/wiki/Rasterkraftmikroskop
Nanometer(2): 10 -9 Meter
Azeotrop(3): https://de.wikipedia.org/wiki/Azeotrop
Thermoplastisch(4): Ohne Zersetzung der Molekülketten erhitzbare Polymere.

Nachdem eine Endlosfaser entstanden ist, muss diese nachbehandelt werden. Je nach späterem Anwendungsbereich werden die Fasern noch gestreckt, gekräuselt, gedrillt und zur abschließenden Fixierung nochmals erhitzt und abgekühlt.

Die anschließende Faserverarbeitung bestimmt die Fasereigenschaften maßgeblich.
Die Faser muss zwingend auf das herzustellende Produkt abgestimmt sein.
Auch, wenn z.B. eine Regenjacke und eine kuschlig weiche Fleecejacke aus einem ähnlichen Material bestehen, möchte man die jeweiligen Eigenschaften nicht vertauscht wissen.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Eigenschaften der Faser zu ändern.
Man kann der niedrig siedenden Polymermaße „Stumpf- oder Glanzmacher“ hinzusetzen. So kann man glänzende Hosen und Jacken herstellen oder auch nicht glänzende.
Auch die Wahl der verwendeten Spinndüsen ist entscheidend, da man Polymere in unterschiedlichsten Querschnitten herstellen kann, die dann entweder glatt oder rau sind. Glatte Fasern fühlen sich als Gewebe glatt an und raue Fasern können sich richtiggehend verfilzen.

Um Elektrostatik zu vermeiden, kann man Fasern auch mit Gleitmitteln behandeln. Niemand möchte eine Hose tragen, die bei Gehen Strom erzeugt.

Selbstverständlich kann man diesen Fasern auch Zusätze gegen z.B. Pilzbefall, Flechten oder Schädlingen beimengen.

Neuartige Multifunktionsgewebe aus Chemiefaser

Nachdem man aus unterschiedlichsten Polymeren eine Endlosfaser gewonnen hat und diese auch für die weitere Verwendung weiterverarbeitet hat, folgt nun die Herstellung des Gewebes, des „Stoffes“, aus dem man dann Textilien konfektionieren kann.

Bei den meisten Bekleidungs-Textilien ist es von entscheidender Bedeutung, das man sich darin wohlfühlt, nicht schwitzt und auch nicht friert.
Bekleidung in unseren Breiten hat die Hauptfunktion keine Nässe (Regen, Nebel, Schnee) nach innen durchzulassen – gleichzeitig muss aber zwingend auch Schweiß und Feuchtigkeit nach außen abgeleitet werden.
Bisher konnte das mit natürlichen Materialien nur sehr schwer und unvollständig erreicht werden.

Seit es allerdings Mikrofasern aus Polymeren gibt, können solche Gewebe hergestellt werden.
Mikrofasern sind einfach nur sehr dünne Synthetikfasern, die wesentlich feiner als ein menschliches Haar und dazu noch leichter sind:
Einige Mikrofasern sind so fein, das eine 10 Kilometer lange Endlosfaser nur 1 Gramm wiegt.

Kombiniert man diese Fasern miteinander, kann ein immer noch feines Garn aus mehreren Polymeren – jedes mit anderen Eigenschaften – gezwirnt werden. Dieses kann dann verwebt werden.
Durch das sehr dünne Garn können so feste Gewebe gewebt werden, das sie Wasserabweisend sind. Die Oberflächenspannung eines Regentropfens sorgt dafür, das kein Wasser eindringen kann. Schweiß und Dampf kann jedoch nach außen gelangen, da das Gewebe ja nicht absolut geschlossen ist.

Einige Funktionstextilien verwenden auch Membranen, die auf das Grundgewebe aufgetragen werden.
Wird zum Beispiel eine Membran aus Teflon auf ein Chemiefasergewebe aufgetragen, erhält man einen Stoff, der unter dem Namen Goretex bekannt ist. Denn Teflon ist ein flourhaltiger Kunststoff, der auf die Chemiefaser aufgetragen werden oder nachträglich auf das Gewebe aufgedampft werden kann.
Eine Weiterentwicklung ist ein Gewebe namens Sympatex, das mit einer Membran aus Polyester beschichtet wird.

Mittlerweile gibt es Millionen von Anwendungsarten für Chemiefasern in allen nur denkbaren Materialzusammensetzungen.

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