Faser

Eine Faser ist ein lineares, elementares Gebilde, das aus einem Faserstoff besteht und eine äußere Faserform (Längsform: schlicht, kraus; Querschnittsform: rund, eckig etc.) hat Die Faser kann endlos oder längenbegrenzt sein und ist ein im Verhältnis zu ihrer Länge dünnes, flexibles Gebilde. Um im technischen Bereich von einer Faser zu sprechen, sollte das Verhältnis von Länge zu Durchmesser mindestens zwischen 3:1 und 10:1 liegen; für viele textile Anwendungen liegt es bei über 1000:1. Fasern können in Längsrichtung keine Druck-, sondern nur Zugkräfte aufnehmen, da sie bei Druckbelastung knicken. In der Natur und in der Technik kommen Fasern meist in einem größeren Verbund vor.

Einteilung

Fasern werden in Naturfasern und Chemiefasern eingeteilt.

Naturfasern

→ Hauptartikel: Naturfaser

Als Naturfasern werden alle Textilfasern und Faserwerkstoffe bezeichnet, die ohne chemische Veränderung aus pflanzlichem und tierischem Material gewonnen werden. Die Naturfasern werden in organische Fasern mit den Untergruppen pflanzliche und tierische Fasern sowie in anorganische Fasern, wie z. B. Asbest oder natürliche Basalt­fasern unterteilt, die auch häufig als Mineralfasern bezeichnet werden.

Pflanzliche Fasern (Pflanzenfasern)

Pflanzenfasern kommen bei Pflanzen als Leitbündel im Stängel oder Stamm, der Rinde (etwa als Bast) und als Samen-Fortsätze vor.

Mit der Eigenschaft fasrig – und auch holzig und krautig – werden unspezifisch die stark von Fasern durchsetzten sowie die verholzten Teile einer krautigen Pflanze bezeichnet, in Unterscheidung zum Jungtrieb und der Blattmasse, insbesondere sind dies bei Lebensmitteln die nicht zum Verzehr geeigneten Anteile. Einen Überblick zu den landwirtschaftlich angebauten Lieferanten von Pflanzenfasern gibt der Artikel Faserpflanzen.

Baumwollfasern im Rasterelektronenmikroskop

Pflanzenfaser ist ein Sammelbegriff für Fasern pflanzlicher Herkunft, die als Material in textilen und anderen Fertigungsprozessen verwendet werden. Eine Unterteilung erfolgt nach der noch gültigen DIN 60001-1 in Samenfasern, Bastfasern und Hartfasern oder nach der neueren, auf internationalen Normen beruhenden DIN EN ISO 6938 in Samenfasern, Bastfasern, Blattfasern und Fruchtfasern, die damit eine Aufteilung der Hartfasern vornimmt. Folgende Liste, die, soweit vorhanden, auch die gültigen Kurzzeichen für die Fasergattungsnamen enthält, beruht hauptsächlich auf diesen beiden Normen:

• Samenfasern weisen eine einzellige Struktur auf, die von den Epidermiszellen des Samen gebildet wird. Sie setzen sich fast ausschließlich aus Zellulose zusammen.
  • Baumwollfaser(CO) aus den Samenhaaren der Frucht der Baumwollpflanze
  • Kapok (KP) aus dem Inneren der Kapselfrucht des echten Kapokbaumes
  • Akon aus Seidenpflanzengewächsen
  • Pappelflaum
• Bastfasern sind zusammengesetzte Fasern, die aus dem Bast bestimmter Pflanzen erhalten werden, meist aus Zellulose, aber auch begleitet von Pektinkörpern, Hemicellulose und Lignin.
  • Bambusfaser aus (Bambusa textilis)
  • Fasernessel aus der Großen Brennnessel
  • Hanffaser (HA)
  • Sibirische Hanfnessel
  • Jute (JU)
  • Urena (JR) aus Malvengewächsen
  • Flachsfaser, auch Leinen genannt (LI)
  • Ramiefaser (RA) aus der tropischen Nesselart Ramie
  • Kenaffaser (KE) aus Kenaf (Ostinischer Hanf-Eibisch)
  • Fasern der Roselle (JS) (Sudan-Eibisch)
  • Fasern des Sunns (SN) (Crotalaria juncea)
  • Abutilon aus der Schönmalve
  • Punga aus (Clappertonia ficifolia)
  • Rizinus aus dem Wunderbaum (Ricinus communis)
  • Bluish Dogbane aus dem Hanfartigen Hundswürger (Apocynum cannabinum)

• Blattfasern sind zusammengesetzte Fasern, die aus Blättern erhalten werden, und sich hauptsächlich aus Zellulose sowie aus inkrustierenden und interzellulären Materialien zusammensetzen, die aus Lignin und Hemicellulosen bestehen.
  • Sisal (SI) aus Agaven-Blättern
  • Abacá (Manilahanf) (AB), Blattfaser aus den Blättern der Bananenart [Musa textilis]
  • Curauá aus Bromeliengewächsen
  • Fibre aus Agaven
  • Ixtlefaser, auch Tampikofaser aus Agave lechuguilla
  • Arenga-Fasern aus den Blattscheiden der Zuckerpalme
  • Afrik oder Palmfaser aus einer Zwergpalme
  • Henequen-Fasern (HE) aus der Agave fourcroydes
  • Fique (FI) Blattfasern aus Furcraea macrophylla
  • Phormium, auch Neuseelandflachs (NF) aus Phormium tenax
  • Alfa (AL) aus den Blättern des Alfagrases
  • Maguey aus den Blättern der Agave cantala
  • Yucca aus den Blättern des Palmliliengewächses Yucca carnerosana
  • Pita aus den Blättern von Aechmea magdalenae
• Fruchtfasern sind zusammengesetzte Fasern, die aus Früchten erhalten werden, und sich hauptsächlich aus Zellulose sowie aus inkrustierenden und interzellulären Materialien zusammensetzen, die aus Lignin und Hemicellulosen bestehen.
  • Kokosfaser (CC) aus der Fruchthülle der Kokospalmenfrüchte

Als Ersatzfasern können z. B. genutzt werden:

• Ginster : Fasern aus den Stängeln der Ginsterpflanze mit einer Faserausbeute von 6 % bis 7 %
• Hopfen : Fasern den Stängeln von Hopfenpflanzen mit einer Faserausbeute von 9 % bis 10 %
• Rohrkolbenschilf: Fasern aus den Blättern und aus den Fruchtständen mit einer Faserausbeute von 25 bis 30 %
• Weidenbast: Rindenfasern der Weide mit einer Faserausbeute von 15 % bis 20 %.

Bastreste von Linde und Eiche stellen die häufigsten Funde von jungsteinzeitlichen Faserresten dar. Die langen Fasern dieser Baumarten dienten als Werkstoff zur Herstellung von Körben, Matten und Schnüren. Die derzeit bekanntesten Beispiele dürften Umhang und Schuhwerk des Mannes von Tisenjoch, vulgo „Ötzi“, sein.

Tierische Fasern

Eine Unterteilung erfolgt nach der noch gültigen DIN 60001-1 in Wollen und Haare (Feine Tierhaare und Grobe Tierhaare) sowie Seiden oder nach der neueren, auf internationalen Normen beruhenden DIN EN ISO 6938 in Fasern aus Spinndrüsen, Fasern abgesondert von einigen Mollusken­arten und aus Haarfolilkeln abstammende Fasern. Folgende Liste, die, soweit vorhanden, auch die gültigen Kurzzeichen für die Fasergattungsnamen enthält, beruht hauptsächlich auf diesen beiden Normen:

• Fasern aus Spinndrüsen, die von einigen Insekten als Sekret abgesondert werden, besonders von Larven der Ordnung Lepidoptera in Form von zwei Fibrion-Filamenten, die durch Sericin miteinander verklebt werden
  • Seide (SE) (Zuchtseide) – Fasern von den Kokons des Maullbeer-Seidenspinners (Bombyx mori)
  • Tussahseide (ST) – Fasern aus dem von Bäumen und Sträuchern gesammelten Kokons der wildlebenden Tussahspinner (z. B. Chinesischer Eichenseidenspinner) hergestellt. Da hier der Schmetterling meist ausgeschlüpft ist, sind die Fasern kürzer und nicht abhaspelbar.
  • Mugaseide – Fasern aus den Kokons des Seidenspinners Atheraea assamensis
  • Eriseide – Fasern von den Kokons des Eriseidenspinners
  • Anapheseide – Fasern aus den Konkons von Anaphe Seidenspinnern
• Fasern, die von einigen Molluskenarten als Sekret abgesondert werden
  • Byssusseide – Byssusfäden aus Mollusken, z. B. Pinna nobilis
• Fasern aus Haarfollikeln mit einer multizellulären Struktur, die sich aus Keratin zusammensetzen und den Pelz, das Fell, die Mähne oder den Schwanz bestimmter Tiere bilden
  • Wolle von Schafen (WO) (Schurwolle (WV)) wird meist durch jährliches Scheren gewonnen und auch als Schurwolle bezeichnet.
  • Alpaka (WP), Lama (WL), Vikunja (WG), Guanako (GU) sind die Haare von den gleichnamigen Lamaarten bzw. Schafkamelen. Die Haare sind fein, weich, glänzend und wenig gekräuselt.
  • Kamelhaar (WK) ist das weiche, gekräuselte Flaumhaar der Kamele, die Tiere werfen es jährlich ab. Es ist sehr fein, weich und leicht gekräuselt und beigebraun.
  • Angora (WA) (Haare vom Angorakaninchen), Kanin (WN) (gewöhnliche Kaninchenhaare) sind sehr fein, glatt und sehr leicht. Da sie Wasserdampf gut aufnehmen, sind Stoffe aus Kanin sehr warmhaltend.
  • 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.
  • Mohair (WM) bezeichnet die Haare der Angora- oder Mohairziege. Sie sind lang, leicht gelockt und glänzend. Ihre Farbe ist weiß und sie filzen kaum.
  • Yak (HY) – Haare des Ziegenochsen
  • Ziegenhaar (HZ)
  • Rinderhaar (HR)
  • Rosshaar (HS) ist sehr grob und wird als Polster und Füllung von Matratzen verwende

Mineralfasern

Mineralfasern werden aus Gesteinsarten mit Faserstruktur erhalten, die hauptsächlich aus Silicaten bestehen

• Asbest (AS) – faseriges natürliches Silicat
• Erionit wird aufgrund seiner Asbest-ähnlichen Gesundheitsschädlichkeit nicht verwendet.
• Fasergips
• Wollastonit dient heute neben Glasfasern als Asbestersatz.

Chemiefasern (früher: Kunstfasern)

Als Chemiefasern werden alle Fasern bezeichnet, die künstlich, nach chemisch-technischen Verfahren aus natürlichen oder synthetischen Polymeren sowie aus anorganischen Stoffen überwiegend in Form von Filamenten (Monofilamente, Multifilamente) hergestellt und zu Filamentgarnen weiterverarbeitet werden oder zu Spinnfasern (Stapelfasern) durch Schneiden oder Reißen verarbeitet werden und anschließend mittels Sekundärspinnverfahren zu Garnen versponnen oder z. B. mittels Vliesstoff-Herstellungsverfahren direkt zu textilen Flächengebilden verarbeitet werden.

Die folgende Auflistung der Gattungsnamen zur Bezeichnung der Gattungen von Chemiefasern zzgl. der in Klammern angeführten Kurzzeichen richtet sich hauptsächlich nach der Norm DIN EN ISO 2076 zur Bezeichnung von Chemiefasern aus dem Jahr 2014. Die Gattungsnamen werden üblicherweise zusammen mit dem Wort „Faser“ gebraucht, so z. B. die Gattungsnamen Viskose als Viskosefaser und Glas als Glasfaser.

Fasern aus natürlichen Polymeren

• Fasern aus regenerierter Cellulose
  • Viskose (CV) wird nach dem Viscoseverfahren aus reiner Zellulose, hauptsächlich aus Buchen- und Pinienholz oder Eukalyptus gewonnen, zunehmend auch aus Bambus, hergestellt.
  • Modal (CMD) wird nach dem modifizierten Viscoseverfahren hergestellt und hat deshalb eine höhere Festigkeit als Viskose im trockenen und nassen Zustand.
  • Lyocell (CLY) wird in einem Nassspinnverfahren hergestellt. Als Lösungsmittel dient N-Methylmorpholin-N-oxid Monohydrat. Die Faser zeichnet sich durch sehr hohe Trocken- und Nassfestigkeit aus.
  • Cupro (CUP) wird nach dem Kupferoxid-Ammoniak-Verfahren hergestellt.
• Fasern aus Celluloseestern
  • Acetat (CA) wird im Trockenspinnverfahren aus in Aceton gelöstem Zelluloseacetat ersponnen (siehe Acetat-Fasern)
  • Triacetat (CTA) wird ebenfalls aus Zelluloseacetat hergestellt, nun allerdings in Dichlormethan gelöst.

• Proteinfasern (USA : Azlon) aus regeneriertem natürlichen Eiweiß pflanzlicher oder tierischer Herkunft, teilweise auch durch chemische Wirkstoffe stabilisiert
  • Modifizierte Sojabohnenproteinfaser(MSP) werden mittels Nassspinnverfahren aus einer Spinnlösung, die aus einer Mischung von kurzkettigen Sojabohnenproteinen, die mit als Fasergerüst dienendem Polyvinylalkohol copolymerisiert wurden, und von langkettigen Sojabohnenproteinmolekülen besteht, ersponnen.
  • Zein eine unter dem Handelsnamen Vicara in den 1950er Jahren produzierte Faser aus Mais­eiweiß.
  • Caseinfasern (auch Kaseinfasern) sind regenerierte Proteinfasern aus Milcheiweiß mit heute nur noch geringer wirtschaftlicher Bedeutung; als Wollersatz (deshalb auch frühere Bezeichnung Caseinwolle) während des 2. Weltkrieges entwickelt und bis in die 1950er Jahre unter Handelsnamen wie Lanital, Aralac, Merinowa produzierte Faser.

• Polylactid (PLA) –Fasern bestehen aus linearen Makromolekülen, die aus mindestens 85 % Masseanteil Milchsäureestereinheiten bestehen. Gewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen entweder durch Polykondensation von Milchsäure, die man aus Stärke, Dextrose bzw. einfachen Pflanzenzuckern durch Fermentation erhält, oder indirekt aus den cyclischen Dimeren der Milchsäure durch Ringöffnung und Polymerisation. Die erhaltenen PLA-Pellets wie die meisten synthetischen Fasern nach dem Schmelzspinnverfahren versponnen.

• Alginat (ALG) –Fasern aus Metallsalzen der Alginsäure; Gewinnung durch Extraktion von Meerestang mit Sodalösung, wodurch eine viskose, wässerige Lösung von Natriumalginat, entsteht.

• Chitin (CHT) – Fasern aus Chitin und dessen Derivaten wie Chitosan.

• Elastodien (ED) – Faser aus natürlichem Polyisopren (frühere Bezeichnung Gummifasern); die Bezeichnung wird auch für Fasern aus synthetischem Polyisopren verwendet.

Fasern aus synthetischen Polymeren

Polyesterfaser im Rasterelektronenmikroskop.

• • Polyester (PES), meist Polyethylenterephthalat (PET): Die PES-Faser zeigt vielseitige Eigenschaften und nimmt deshalb eine Spitzenposition unter den synthetischen Fasern ein. Sie ist sehr reiß- und scheuerfest und nimmt kaum Feuchtigkeit auf. Hergestellt werden auch Filamente/Fasern aus Polytrimethylenterephthalat (PTT) und Filamente aus Polybutylenterephthalat (PBT).
  • Polyamid (PA) (USA Nylon): Die PA-Faser ist sehr elastisch sowie reiß- und scheuerfest. Textilien daraus knittern kaum. Polyamid lässt sich durch Hitze dauerhaft verformen, was beim Thermofixieren ausgenutzt wird.
  • Polyimid (PI): Die PI-Faser ist unschmelzbar, hervorragend thermostabil und schwerentflammbar, weshalb sie vor allem in technischen Textilien, z. B. Filtermedien eingesetzt wird.
  • Polyamidimid (PAI): Die PAI-Faser weist eine außerordentliche hohe Hitze- und Flammbeständigkeit (bis 240 °C) auf, ist unschmelzbar und beständig gegenüber gängigen Lösungsmitteln.
  • Polyphenylensulfid (PPS): Die PPS-Faser ist schwerentflammbar und selbstverlöschend, zeigt eine gute Temperatur- und hervorragende Chemikalienbeständigkeit. Einsatz in technischen Textilien, zum Beispiel Filtermedien.
  • Aramid (AR): AR-Fasern werden als m-Aramidfasern (hohe Temperaturbeständigkeit und gute Chemikalienresistenz) oder p-Aramidfasern (hohe Festigkeit und hoher E-Modul) hergestellt und werden vor allem für technische Textilien, z. B. in schusssicheren Westen, benutzt.
  • Polyacryl (PAN); Acryl: Polyacryl-Fasern enthalten mindestens einen Masseanteil von 85 % Polyacrylnitril und üblicherweise Polymethylmethacrylat. Sie weisen einen wollähnlichen Griff und gute Licht- und Chemikalienbeständigkeit auf. PAN-Fasern sind neben Pech ein wichtiges Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kohlenstofffasern. Polyacrylnitril wird auch zur Herstellung von Hohlfasern für die Membrantechnik verwendet.
  • Modacryl (MAC): MAC-Fasern werden überwiegend nach dem Nassspinnverfahren aus einem Copolymerisat hergestellt, bei dem in die mindestens 50 % und höchstens 85 % Acrylnitril­anteile enthaltenden PAN-Kettenmoleküle 15 % bis 50 % Comonomere , z. B. Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid, durch Copolymerisation eingebracht worden sind. MAC-Fasern sind selbstverlöschend. Sie werden rein oder in Mischungen u. a. für Schutzbekleidung oder Vorhänge und Auslegewaren eingesetzt.
  • Polytetrafluorethylen (PTFE), lt. DIN EN ISO 2076 Fluorfaser: Die PTFE-Faser ist temperaturbeständig, chemisch weitgehend inert, wasserabweisend und kaum färbbar. Der Einsatz als Faser erfolgt hauptsächlich in technischen Textilien.
  • Polyethylen (PE): PE-Fasern bestehen aus mehr als 85 % Polyethylen hoher oder niedriger Dichte und werden nach dem Schmelzspinnverfahren hergestellt. Sie nehmen keine Feuchtigkeit auf, sind beständig gegen eine Vielzahl von Chemikalien, weisen eine hohe Scheuerbeständigkeit, eine geringe Reißfestigkeit, einen niedrigen Erweichungsbereich (je nach Type 85° C bis 132 °C] sowie eine geringe UV-Stabilität auf, wenn nicht eine zusätzliche UV-stabilisierende Modifikation erfolgt. Einsatz der Stapelfasern vorrangig Vliesstoffen. Mittels eines Gelspinnverfahrens erhält man Polyethylen-Filamentgarne mit sehr hohem Molekulargewicht, Kristallisationsgrad, E-Modul und Festigkeitsniveau (280-330 cN/tex).Sie werden vorrangig für Seile, Taue und Netze genutzt.
  • Polypropylen (PP): Die PP-Faser ist die Textilfaser mit der niedrigsten Dichte überhaupt. Wegen ihrer absolut hydrophoben Konstitution sind ihre Trocken- und Nassreißfestigkeitswerte gleich. Sie ist beständig gegen aggressive Chemikalien .und weist eine gute Scheuerfestigkeit. Eingesetzt werden PP-Fasern im Sportfunktions- und Unterwäschebereich, für Geotextilien, Teppiche, Automobiltextilien. PP-Fasern besitzen eine Vielzahl von Modifikationen wie z.  Mikrofasern, Profil- und Hohlfasern, elastische und schwerentflammbare Fasern.
  • Polychlorid (CLF), auch Chlorofaser: CLF-Fasern bestehen aus linearen Makromolekülen mit mindestens 50 % Masseanteil Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid in der Kette. Die aus dem Basispolymer Polyvinylchlorid (PVC) hergestellte Polyvinylchloridfaser als bedeutendste CLF-Faser war die erste Synthesefaser, die aber heute nur noch geringe Bedeutung hat. CLF-Fasern sind unentflammbar, gut wärmedämmend, absolut hydrophob, chemikalienbeständig gegen Säure und Laugen. Sie zeigen keine Verrottungserscheinungen und sind witterungs- und lichtbeständig. Die Einsatzgebiete liegen im Bereich technischer Textilen, aber auch bei sehr gut wärmender Unterwäsche (Rheumawäsche) und Deko- und Möbelstoffen meist in Mischungen.
  • Elastan (EL)(USA: Spandex, Japan: Polyurethan): Die EL-Faser besteht aus mindestens 85 % Masseanteil segmentiertem 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.
  • Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol) (PPBO): Daraus wird die Zylon-Faser hergestellt, diese hat eine hohe Hitzebeständigkeit und ein höheres E-Modul wie Aramid. Sie lässt sich nicht schneiden.
  • Polybenzimidazol (PBI): Die PBI-Faser brennt nicht an der Luft und schmilzt nicht, widersteht Säuren, Laugen und organischen Chemikalien. Sie eignet sich besonders für Hitzeschutzbekleidung.
  • Polyharnstoff (PUA): Faser aus linearen Makromolekülen, deren Kette eine Wiederkehr der funktionellen Harnstoffgruppe (NH-CO-NH) aufweist.
  • Melamin-Faser: Diese besteht zu mindestens 85 % aus quervernetzten, aus Melaminderivaten bestehenden, Makromolekülen. Sie ist Weiß und färbbar, besitzt eine hohe Flammbeständigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit, sowie eine hohe Wärmeformstabilität. Sie ist auf Standardtextilmaschinen verarbeitbar.
  • Polyvinylalkohol (PVAL oder PVOH): Daraus wird die Vinalon, Vinylal oder Vinylon-Faser hergestellt.
  • Trivynil (TV) Fasern: Aus drei verschiedenen Vinylmonomeren, die sich aus Acrylnitril, aus einem chlorierten Vinylmonomer und aus einem dritten Vinylmonomer zusammensetzen, von denen keines 50 % der Gewichtsteile ausweist.
  • Polyphenylensulfid (PPS): Diese Faser wurde für Anwendungen entwickelt, die hohe Wärme-, Chemikalien- und Hydrolyse­beständigkeit erfordern.
  • Elastolefin: Die Faser besteht aus mindestens 95 % Makromolekülen, zum Teil quervernetzt, zusammengesetzt aus Ethylen und wenigstens einem anderen Olefin und die, unter Einwirkung einer Zugkraft um die anderthalbfache ursprüngliche Länge gedehnt, nach Entlastung sofort wieder nahezu in ihre Ausgangslage zurückkehren.
  • Elastomultiester Faser (EME): Die durch die Interaktion von zwei oder mehr chemisch verschiedenen linearen Makromolekülen in zwei oder mehr verschiedenen Phasen entsteht (von denen keine 85 % übersteigt), die als wichtigste funktionale Einheit Estergruppen enthält (zu mindestens 85 %) und die nach geeigneter Behandlung nach einer Dehnung um die anderthalbfache ursprüngliche Länge sofort wieder nahezu in ihre Ausgangslage zurückkehrt, wenn sie entlastet wird.
  • M5 Faser (Polyhydroquinone-diimidazopyridine): M5 hat eine höhere Zugfestigkeit und ist feuerbeständiger als m-Aramid. Es ist die feuerbeständigste organische Faser, sie ist weniger spröde als Kohlenstofffasern und gibt bei Dehnung nach.

Fasern aus anorganischen Stoffen

• Glasfasern (GF) sind im Vergleich zu Polymerfasern weniger dehnbar und spröde. Sie werden u. a. in Dekostoffen und für die Inneneinrichtung benutzt. In großem Maße werden sie zur Verstärkung von Kunststoffen und in technischen Textilien eingesetzt. Außerdem werden Lichtwellenleiter zur optischen Datenübertragung in Telefon- und EDV-Netzen verwendet.
• Basaltfasern besitzen ähnliche Eigenschaften wie Glasfasern. Eingesetzt werden sie in Faser-Kunststoff-Verbunden oder als Hitzeschutzmaterial sowie in technischen Textilien.
• Kohlenstofffasern (CF) sind sehr leicht und haben eine hohe Festigkeit. Sie werden ebenfalls zur Verstärkung von Kunststoffen, in Verbundkeramik und in technischen Textilien eingesetzt. Als Faserfilz finden sie Verwendung zur Wärmeisolation von Hochtemperatur-Schutzgas- oder Vakuumöfen.
• Metallfaser (MTF, ME/MET), sehr dünner Draht.
• Keramikfasern bilden eine spezielle Klasse von anorganischen Fasern. Sie bestehen aus einer faserförmigen Keramikstruktur. Sie kommen als oxidische (Aluminiumoxide, Mullite, Yttriumoxide) und nichtoxidische (SiC, SiCN, SiBCN→Polysilazane) Fasertypen vor. Ihr Haupteinsatzgebiet liegt bei Hochtemperaturanwendungen für Dämmstoffe (bei Kurzfasern) und als Verstärkungsfasern in hochbelasteten Verbundwerkstoffen wie zum Beispiel in faserverstärkter Keramik. Die als „Keramikfaser“ bekannte Aluminiumsilikatwolle wird als Hochtemperaturwolle zur Wärmedämmung bei Temperaturen über 700 °C eingesetzt.
• Nanotubefasern bestehen nahezu vollständig aus Kohlenstoffnanoröhren (englisch carbon nanotubes). Sie besitzen sehr hohe Festigkeiten und sind noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Die NASA untersucht derartige Fasersysteme zum Bau von Weltraumliften.

Eigenschaften

Die Eigenschaften der Fasern werden durch

• die molekulare Struktur (chemische Struktur)
• den übermolekularen Ordnungszustand (physikalische Struktur)
• die Fasergeometrie (Faserlänge, Faserkräuselung, Faserfeinheit, Faserquerschnitt)
• die Fasertopographie (Oberflächengestaltung der Fasern)

bestimmt, wobei bei den Chemiefasern das Faserbildungsverfahren (Erspinnen, Recken, Fixieren, Texturieren) wesentlich die Fasergeometrie und -topographie, aber auch die übermolekulare Struktur beeinflusst.

Zu den Fasereigenschaften zählen die mechanischen, elektrischen und optischen Eigenschaften sowie das Verhalten bei Feuchte- und Wassereinwirkung, bei Wärmeeinwirkung, bei Luft- und Sauerstoffeinwirkung, bei Strahleneinwirkung und gegenüber Chemikalien. Diese Fasereigenschaften bestimmen wiederum die Verarbeitungseigenschaften (technologische Eigenschaften wie Färbbarkeit, Schrumpfverhalten u. a.) und die Gebrauchseigenschaften (Haltbarkeit, bekleidungsphysiologisches Verhalten u. a.).

Fasern besitzen neben dem charakteristischen Längen-Durchmesser-Verhältnis eine Anisotropie (Ungleichheit in den drei Raumdimensionen) der mechanischen Eigenschaften, d. h. eine Faser ist beispielsweise in ihrer Längsrichtung unterschiedlich dehnbar im Vergleich zur Querrichtung. Bei mehreren verdrehten Fasern zeigt sich entlang der Längsrichtung eine Synergie der mechanischen Eigenschaften, z. B. erhöht sich durch das Spinnen die Zugfestigkeit des Faserbündels über die Summe der Zugfestigkeiten der einzelnen Fasern hinaus. Durch das Längen-Durchmesser-Verhältnis sind die meisten Fasern flexibel.

Faseranalyse

Die unterschiedlichen Eigenschaften von Fasern können durch verschiedene qualitative und quantitative Methoden bestimmt werden. Die Zusammensetzung kann durch eine Brennprobe, eine Elementaranalyse oder eine Neutronenaktivierungsanalyse bestimmt werden. Bei der Brennprobe wird die Flamme (Ruß­entwicklung), der Geruch, der pH-Wert des Rauchs und die Konsistenz des Rückstands beobachtet, die für das jeweilige Ausgangsmaterial charakteristisch sind. Die Feinheit wird durch Messung der Länge und des Gewichts bestimmt oder mit einem Vibroskop. Lichtmikroskope, Transmissionselektronenmikroskope und Interferometer können zur Bestimmung der Faserdurchmesser und teilweise auch zur Bestimmung deren Ursprungs verwendet werden. Durch Infrarot-Spektroskopie, Raman-Spektroskopie und Röntgenspektroskopie können Fasern über die jeweiligen materialabhängigen Spektren ihrem Ursprung zugeordnet werden.

Je nach Zusammensetzung und Aufbau der Fasern besitzen sie unterschiedliche Werkstoffeigenschaften. Die charakteristischen mechanischen Eigenschaften von Fasern wie die Elastizität, die Zug-, Druck-, Biege-, Knick- und Scherfestigkeit werden mit quantitativen Messungen in entsprechenden Spannvorrichtungen bestimmt. Auch die Anisotropie der Eigenschaften von Fasern und die Synergie mehrerer verdrehter Fasern kann so ermittelt werden.

Internationale Kurzzeichen für Textilfasern

Auszug aus der Liste der Abkürzungen für die Bezeichnung von natürlichen und Chemiefasern herausgegeben vom internationalen Standardisierungsbüro in Brüssel (BISFA) in Anlehnung an DIN 7728:

Benennung	Zeichen	Benennung	Zeichen
Baumwolle	CO	Elastan	EL
Flachs, Leinen	LI	Glas	GF
Hanf	HF	Jute	JU
Kamelhaar	WK	Kokos	CC
Lama	WL	Modal	CMD
Mohair	WM	Polyakryl	PAN
Polyamid	PA	Polyester	PES
Polyethylen	PE	Polypropylen	PP
Ramie	RA	Schafwolle	WV
Seide (Maulbeerseide)	SE	Sisal	SI
Viskose	CV	Ziegenhaar	HZ

Die internationale Norm für die Kurzzeichen von Chemiefasern ist die DIN EN ISO 1043-1. Bei Naturfasern werden die Kurzzeichen für Deutschland in der DIN 60001-1 festgelegt.

Textile Eignung

Nach dem Textilkennzeichnungsgesetz ist Textilfaser ein „Erzeugnis, das durch seine Flexibilität, seine Feinheit und durch seine große Länge im Verhältnis zum Durchmesser gekennzeichnet ist“.

Die Bedingungen für jede Art Herstellung und Anwendung werden durch Mindestanforderungen an einzelne Eigenschaften (Länge, Feinheit, Elastizität, Feuchtigkeitstransport, Isolierwirkung usw.) näher spezifiziert.

Zum Beispiel: Baumwolle für ein bestimmtes Garn muss mindestens 12 mm Länge und 10 cN/tex Festigkeit haben, für Nassvliesstoffe genügen 4 mm und für Beflockung 2 mm Länge.

Chemiefasern 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. Dies erklärt u. a. den Erfolg der synthetischen Fasern gegenüber den traditionell genutzten Naturfasern seit Beginn der 1960er Jahre. Naturfasern können sich insbesondere dort behaupten, wo sie Vorteile gegenüber den Chemiefasern aufweisen können. Neben dem textilen Bereich werden sie auch zunehmend in technischen Textilien eingesetzt.

Naturfasern, Glasfasern und Kohlenstofffasern werden zu Geweben oder zu Vliesstoffen 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: Vliesstoffe, Filze und Filamente.

Fasermischungen

Es ist heute üblich, für textile Anwendungen Fasern zu mischen. Ziel ist immer, ein Produkt (Garn, Vliesstoff etc.) mit veränderten Eigenschaften 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 her sind Gemische manchmal schwieriger zu handhaben als pure Fasern. Teilweise lassen sich jedoch gerade Fasergemische besser verarbeiten.

• eine Fasermischung (Melange) als mehrfarbiger Farbeffekt in einem Garn
• Vigogne (VG) ist eine Mischung aus Baumwolle und Viskose
• Vigoureux ist eine teilweise streifenförmig walzenbedruckte Fasermischung zur Erzielung hochwertiger, ruhiger Melange-Farbeffekte

Erzeugung und Verbrauch

Die größten Chemiefaserproduzenten

Das bedeutendste Herstellerland von Chemiefasern ist mit großem Abstand China, gefolgt von Taiwan und den USA. In Europa sind Deutschland und Italien die wichtigsten Produzenten.

Die wichtigsten Produzenten für Chemiefasern

Die größten Chemiefaserproduzenten weltweit (2001)

Rang	Land	Produktion (in Tsd. t)	Rang	Land	Produktion (in Tsd. t)
1	China Volksrepublik China	7905	8	Thailand Thailand	838
2	Taiwan Taiwan	3105	9	Deutschland Deutschland	800
3	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	2744	10	Turkei Türkei	672
4	Korea Sud Südkorea	2381	11	Mexiko Mexiko	555
5	Indien Indien	1681	12	Italien Italien	550
6	Japan Japan	1347	13	Russland Russland	423
7	Indonesien Indonesien	1289	14	Brasilien Brasilien	318

Bei obigen Zahlen ist zu beachten, dass insbesondere die Produktion in China seit 2001 deutlich angestiegen ist. Im Jahre 2006 betrug die dortige Produktion knapp über 19 Millionen Tonnen.

Insbesondere PET-Fasern werden in großem Maßstab aus recyceltem Kunststoff gewonnen. So wurden etwa 40 % aller im Jahre 2009 in Europa gesammelten PET-Flaschen zu Textilfasern verarbeitet.

Die größten Naturfaserproduzenten

Naturfasern werden in fast allen Ländern der Welt angebaut und verarbeitet – jährlich insgesamt fast 30 Millionen Tonnen. Baumwolle ist dabei mit 20 Mio. t die weitaus dominierende Naturfaser, gefolgt von Wolle und Jute mit rund 2–3 Mio. t. Trotz der weiten Verbreitung sind mit Südasien, Ostasien und China, Mittel- und Osteuropa, Ostafrika und Brasilien Schwerpunkte in der Naturfaserproduktion erkennbar.

Textilfaserverbrauch

Im Jahr 2009 wurden insgesamt ca. 76 Millionen Tonnen Textilfasern produziert (11 kg / Weltbewohner). Davon:

Anteile am Textilfaserverbrauch 2009

Rang	Gruppe	Höchste Anteile	%
1	Baumwolle	China, USA, Indien	033
2	Filamente	PES, PA, PP	033
3	Chemische Stapelfasern	PES, PAN, CV	024
4	Sonst. pflanzl. Fasern	JU, LI, CC, SI	07
5	Tierische Fasern	WO, WL, WK, WM	02

Die Statistik beinhaltet keine Glasfasern, wovon 1,7 Millionen Tonnen allein für Verbundstoffe gebraucht wurden.

Weblinks

Wiktionary: Faser – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Fasertabelle (PDF; 368 kB), auf ginetex.ch, abgerufen am 28. Januar 2017.
• Industrievereinigung Chemiefaser e. V. (IVC)
• Internationales Jahr der Naturfaser
• Nachrichten-Portal Nachwachsende Rohstoffe
• Stofflexikon
• Lexikon der textilen Raumausstattung – Rubrik Chemiefasern

Literatur

• Fabia Denninger, Elke Giese, Herbert Ostertag, Alfons Hofer (bis 7. Auflage): Textil- und Modelexikon. 2 Bände: Band 1: A–K und Band 2: L–Z, 8. Auflage, Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-87150-848-9.
• Jürgen Dispan: Chemiefaserindustrie in Deutschland. Branchenreport 2015. (= IMU-Informationsdienst. 2/2015). Stuttgart 2015, ISBN 978-3-934859-49-4.
• Alfons Hofer: Stoffe 1. Textilrohstoffe, Garne, Effekte. 7. Auflage, Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 1992, ISBN 3-87150-366-5, S. 228–251.
• A. R. Bunsell, P. Schwartz: Handbook of Tensile Properties of Textile and Technical Fibres. Woodhead, 2008, ISBN 978-1-4398-0145-1.
• A. R. Horrocks, S. C. Annand (Hrsg.): Handbook of Technical Textiles. Woodhead Publishing, Cambridge 2000, ISBN 1-85573-385-4.
• Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2. Auflage, Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5.
• Peter Eyerer, Thomas Hirth, Peter Elsner (Hrsg.): Polymer Engineering. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-72402-5.