Textile Fertigungsverfahren

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Seit vielen tausend Jahren verwenden Menschen Fasern und Textilien. Das bekannteste Produkt und mengenmäßig immer noch das wichtigste ist Bekleidung. Textilien werden aber auch für medizinische Zwecke eingesetzt. So wurden z. B. Wundauflagen aus Seide schon in der Antike verwendet. Heutzutage werden auch Teile von Organen, Blutgefäße und Bänder aus textilen Strukturen hergestellt. Ohne Faserverbundwerkstoffe gäbe es keine modernen Flugzeuge und auch im Häuser- und Straßenbau werden immer mehr Fasern und Textilien eingesetzt. Filter bestehen ebenfalls fast immer aus textilen Strukturen, wobei ganz unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden, z. B. Polyester, Polyamid und Stahl.

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

2. Rohstoffe

Zusammenfassung

Die textilen Faserstoffe lassen sich in Naturfasern und Chemiefasern einteilen. Durch die industrielle Entwicklung und das Wachstum der Weltbevölkerung ist der Weltfaserverbrauch kontinuierlich gestiegen (Bild 2.1). Zählt man neben den in Bild 2.1 dargestellten Fasern noch Polypropylen sowie Glas- und Metallfasern hinzu, so liegt der Verbrauch an Fasern weltweit bei rund 100 Mio. t/Jahr. Seit 1950 ist eine starke Zunahme der Chemiefaseranteile festzustellen. Im Jahr 1994 wurden erstmals mehr Chemie- als Naturfasern produziert.

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

3. Garnherstellung

Zusammenfassung

Für die Herstellung von Spinnfasergarnen kommen als Faserrohstoffe sowohl Naturfasern (Abschnitt 2.1) als auch auf Stapellänge geschnittene Chemiefasern (Abschnitt 2.2) zum Einsatz. Während Chemiefasern in nahezu beliebigen Längen und Formen industriell herstellbar sind, stehen die unterschiedlichen Naturfasern je nach Art und Herkunft nur in bestimmten Längen und Titern zur Verfügung. Die Aufgabe der Spinnereimaschinen besteht in der Vorbereitung der Fasern für den eigentlichen Spinnprozess, ihrer Formierung zu einem zusammenhängenden endlosen Verband und der Herstellung weiterverarbeitungsgerechter Aufmachungseinheiten. Das Grundprinzip der Fadenbildung durch Ordnen, Parallellegen, Verziehen und Zusammendrehen der Fasern hat sich von den ersten Anfängen der Spinnerei bis heute nicht geändert.

Alle wichtigen Begriffe sind in verschiedenen DIN-Schriften enthalten [DIN 60 001; DIN 60 900; DIN 60 905; DIN 60 910]. Weitere Erläuterungen des Spinnprozesses finden sich in [Hormes et al., 1991; Klein, 2008 a – f].

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

4. Gewebeherstellung

Zusammenfassung

Ein Gewebe besteht aus zwei oder mehreren senkrecht miteinander verkreuzten Fadensystemen, den Kett- und den Schussfäden. Die Kettfäden verlaufen in Produktionsrichtung und sind in der gewünschten Anzahl und Fadendichte auf dem Kettbaum aufgewickelt (Abschnitt 4.4).

Die Webtechnik ist ein ca. 5000 Jahre altes Verfahren zur Herstellung von textilen Flächengebilden. Auf dem Weltmarkt gilt das Weben als die dominierende Technologie zur Herstellung textiler Flächengebilde. Es werden weltweit jährlich ca. 30 Millionen Tonnen Gewebe produziert [Gesamtverband Textil+Mode, 2013].

Die Erläuterung von Begriffen ist [DIN 60 900; DIN 63 955; DIN ISO 5239 und DIN ISO 9354] zu entnehmen. Weitere Erläuterungen der Webereivorbereitung und des Webprozesses finden sich in [Arbeitgeberkreis Gesamttextil; 1988, Georgi; 1957, Gräbner, 1954; Simon et al., 1983].

C. Lenz, G. Tetzlaff

5. Maschenwarenherstellung

Zusammenfassung

Bereits vor mehreren tausend Jahren wurden Maschenwaren mit Hilfe von Stäbchen (Stricknadeln) manuell hergestellt. Im Jahr 1589 erfand William Lee in England den Handkulierstuhl, mit dem im Vergleich zum Handstricken eine 16-fach höhere Produktionsleistung erzielt werden konnte. Damit war der Maschenbildungsvorgang erstmalig mechanisiert. Neuzeitliche Entwicklungen von Strick- und Wirkmaschinen führten zu sehr hohen Produktionsleistungen bei einer gleichzeitig großen Mustervielfalt. Verglichen mit dem Handstrickverfahren erreichen heutige Maschinen eine bis zu 500 000-fache Produktionsleistung.

V. Schrank, K.-P. Weber, A. Hehl

6. Vliesstoffe

Zusammenfassung

Nach DIN 61 210 werden Vliesstoffe definiert als „Flächengebilde, die ganz oder zu einem wesentlichen Teil aus Fasern bestehen“. Die den Vliesstoffcharakter bestimmenden Fasern „sind wirr oder in bestimmten Richtungen orientiert angeordnet“. Die Verbindung zwischen den einzelnen Fasern erfolgt formschlüssig (Verschlingung) oder kraftschlüssig (Verklebung).

Als Parameter, der zum Papier abgrenzt, dienen die Rohdichte, die unter 0,40 g/cm³ liegen muss und der Anteil charakterbestimmender Fasern, der über 30 % liegen muss.

Ein Produkt im Grenzbereich zwischen Vliesstoff und Watte gilt dann als Vliesstoff:

A. Gräber, S. Schlichter

7. Geflechtherstellung

Zusammenfassung

Nach [DIN 60 000, 1969] werden Geflechte definiert als „Flächen- und Körpergebilde mit regelmäßiger Fadendichte und geschlossenem Warenbild, deren Flecht- (Klöppel-) Fäden sich in schräger Richtung zu den Warenkanten verkreuzen“. Zunächst war das Flechten als Handflechten bekannt. Aus drei Haarsträngen lässt sich nach Bild 7.1 (links) ein Zopf flechten. Später wurde als handwerkliche Kunstfertigkeit die Herstellung von Klöppelspitzen entwickelt.

Das erste Patent für eine Flechtmaschine wurde 1748 von Thomas Walford in Manchester angemeldet. Im 19. Jahrhundert wurde die Flechterei als Teil der Schmaltextilien besonders in Wuppertal weiterentwickelt. J. H. Bockmühl baute ab 1767 die ersten Flechtmaschinen. Aus dieser Zeit stammen Bezeichnungen wie Riemengang, Riementisch und Riemendreher. An diesen Begriffen ist erkennbar, dass insbesondere Riemen und Schnürsenkel hergestellt wurden. Das Prinzip des maschinellen Flechtens zeigt Bild 7.1 (rechts).

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

8. Gelegeherstellung

Zusammenfassung

Die Bedeutung der Faserverbundwerkstoffe (FVW) ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Hierzu zählen sowohl Verbundkunststoffe als auch textilbewehrter Beton. Die Textilstrukturen sollen dabei die angreifenden Kräfte aufnehmen. Entsprechend den Ergebnissen der Berechnung müssen die Kraftaufnehmenden Fäden durch entsprechende Konstruktionen der Textilstrukturen in die Kraftlinien gelegt werden. Daher wurden neue Textilstrukturen entwickelt, die diesen Anforderungen genügen und eine sphärische Verformbarkeit (Drapierbarkeit) zulassen. Hierzu zählen insbesondere Textilstrukturen, die nach dem Prinzip des Wirkens hergestellt sind, die so genannten verwirkten Gelege.

A. Schnabel

9. Textilveredelung

Zusammenfassung

Durch die Veredelung erhalten textile Rohwaren die technischen Trage- oder Pflegeeigenschaften, den Griff und das Aussehen, die durch technologische Anforderungen und modische Wünsche des Verbrauchers festgelegt werden. Als Beispiele können die Farbe und der Griff eines Kleiderstoffes, das Druckdesign eines Bettbezuges, der weiche Flor und der Glanz eines Samtes, die Flecken abweisende und mottensichere Ausrüstung eines Teppichs oder die wasserdichte Beschichtung einer Traglufthalle genannt werden. Weiterhin werden die gewünschten Dimensionen wie Endbreite, Länge, Flächengewicht und Warenverzug erreicht sowie spezielle Verarbeitungseigenschaften wie Vernähbarkeit und Schneidfähigkeit festgelegt.

N. Saeger

10. Konfektion

Zusammenfassung

In verschiedenen DIN-Schriften [DIN 61 400; DIN ISO 4916 und DIN 5300] werden die Details der Konfektion erläutert.

Unter Konfektion wird die industrielle Herstellung von Bekleidung, Haus- und Heimtextilien sowie Technischen Textilien verstanden. Die Fertigung konfektionierter Erzeugnisse beinhaltet die Stufen Teilen (Zuschnitt), Fügen (Nähen, Kleben, Schweißen), Formen. Die traditionelle Methode des Fügens von Bekleidung ist das Nähen der Teile in zwei Dimensionen, obwohl viele Produkte der nähenden Industrie dreidimensional sind. Dadurch besteht eine wichtige Restriktion in der Automatisierung, auf die im Abschnitt 10.4 eingegangen wird.

V. Niebel

11. Technische Textilien

Zusammenfassung

Textilien werden unterteilt in Bekleidungs-, Haus- und Heimtextilien sowie Technische Textilien. Bekleidungstextilien sowie Haus- und Heimtextilien (Gardinen, Vorhänge, Tapeten, Möbelbezugstoffe, Teppiche und Fußbodenbelag) erscheinen eindeutig definierbar. Es könnte daraus der Schluss gezogen werden, dass alle anderen darüber hinausgehenden Produkte zu Technischen Textilien gerechnet werden könnten. Diese Definition ist jedoch nicht tragfähig. Beispielsweise sind die Bekleidung des Astronauten, die Schutzbekleidung des Arbeiters am Hochofen sowie die kälte- und wasserabweisende Schutzbekleidung des Tauchers nicht zu Bekleidungstextilien zu zählen. Hier handelt es sich bereits um Technische Textilien.

P. Schuster

12. Herstellung textiler Bodenbeläge

Zusammenfassung

Textile Bodenbeläge können maschinell durch Weben, Tuften und aus Nadelfilzen (Vliesstoffe) erzeugt werden oder manuell durch knüpfen. Die grundlegenden Technologien dieser Verfahren werden hier erklärt.

S. Gelderblom, C. Finetti-Imhof, D. Hanuschik, Th. Brunke, J.-C. Winkler, B. Aslan

13. Textile Prüfungen

Zusammenfassung

Textile Mess- und Prüfverfahren werden zur Charakterisierung von Fasern, Bändern, Garnen, textilen Flächengebilden, konfektionierter Bekleidung und Teppichen eingesetzt. Ein relativ neues Teilgebiet sind Faserverbundwerkstoffe.

Die textilen Eigenschaften sind zum einen für den Handel wichtig (z. B. Lieferbedingungen), zum anderen ermöglichen sie aber auch einen Vergleich der Produktqualität unterschiedlicher Unternehmen durch Reihentests (z. B. USTER-Statistics).

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

14. Entsorgung von Textilien

Zusammenfassung

Der Gesamtumsatz von Textil- und Bekleidungsindustrie, von Textilmaschinenbau und Chemiefaserindustrie betrug in Deutschland 2017 rund 40 Mrd. €. In dieser Industrie waren rund 135 000 Menschen in ca. 1 400 Unternehmen beschäftigt (Stand: 2017). Damit ist sie die zweitgrößte Konsumgüterbranche Deutschlands. Hinzu kommen Schätzungen zufolge etwa 300 000 Beschäftigte, die weltweit für deutsche Unternehmen tätig sind. Insgesamt sind 59 200 Unternehmen in Deutschland mit 891 000 Mitarbeitern in der Herstellung und dem Vertrieb von Textilien und Bekleidung tätig (Gesamtverband Textil + Mode, 2018).

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

15. Simulation

Zusammenfassung

Mit Hilfe einer Simulation können Systeme analysiert werden, die mit expliziten Gleichungen nur schwer oder gar nicht zu beschreiben sind. Darunter fallen insbesondere dynamische Systeme, die häufig hochkomplex sind. Mit Hilfe eines Simulationsexperiments können Erkenntnisse über das reale System gewonnen werden. Manchmal lässt sich ein reales System nicht direkt untersuchen, auch dann kann eine Simulation u. U. wertvolle Erkenntnisse liefern.

Y.-S. Gloy

16. Textilproduktion der Zukunft

Zusammenfassung

Nach der Entwicklung der Massenproduktion (Industrie 1.0), der Einführung der Elektrizität als Arbeitskraft (Industrie 2.0) und der Integration von Computern (Industrie 3.0) findet gegenwärtig die als Industrie 4.0 bezeichnete Digitalisierung der Produktion statt. Wie schon bei der ersten industriellen Revolution spielt auch hier die Textiltechnik eine führende Rolle.

Zurzeit ist Industrie 4.0 in der Bundesrepublik Deutschland ein zentrales Technologieprojekt. Mit Hilfe des Projektes soll zum einen die Zukunft der Produktionsstandort Deutschland gesichert werden. Zum anderen soll für die Anbieter von Lösungen für die Produktionstechnik die weltweite Technologieführerschaft durch Industrie 4.0 gesichert werden.

Y.-S. Gloy

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