Textilveredlung: Veränderung von Fasern

Textilveredlung: Veränderung von Fasern

 

Schon in früheren Zeiten haben die Menschen versucht, das Aussehen und die Trageeigenschaften von Kleidern zu verbessern, und sie durch Bleichen, Färben, Bemalen und Bedrucken zu verschönern oder durch Walken und Scheren strapazierfähiger oder angenehmer tragbar zu machen. Farbige Textilien waren ein Statussymbol, das auf einen höheren sozialen Rang hinwies. Das einfache Volk trug meist nur schlichte, naturbelassene, ungefärbte Kleidung.

 

Unsere heutige Kleidung ist so gut wie nie naturbelassen. Jede verkaufsfertige Ware hat normalerweise diverse Veredlungsschritte durchlaufen. Die Textilveredlung umfasst alle textilen Arbeitsprozesse, die nicht der Fasergewinnung, Garnerzeugung und Flächenbildung dienen. Sie wird auch als Ausrüstung oder Appretur bezeichnet.

 

Die wenigsten Verfahren sind rein mechanischer oder thermischer Natur. Mechanische Verfahren wie Rauen, Schleifen, Scheren, Schmirgeln (Trockenappretur) verändern die Oberflächenstruktur. So entsteht beim Rauen von dichtem Baumwollstoff der Flanell. Sanforisieren bezeichnet das Vorschrumpfen durch Hitze, das ein späteres Einlaufen des Stoffs verhindert. Fast immer sind jedoch eine Vielzahl von Chemikalien mit im Spiel, die Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt haben können. Die gewünschten Substanzen werden meist über wässrige Lösungen auf die Fasern gebracht (Nassappretur). Farbstoffe und bestimmte Ausrüstungschemikalien sollen auf der Faser verbleiben, denn sie sorgen für kräftige Farben, für den kuschelweichen Griff, garantieren leichtes Bügeln und Maschinenwaschbarkeit.

 

Ziel der Textilveredlung ist es, das Aussehen, den Griff, die Trageeigenschaften, die Pflegeeigenschaften und die Haltbarkeit von Fasern und Textilien zu verbessern. Damit erhöht man den Verkaufs- und den Gebrauchswert. So können Schurwolle und Seide beispielsweise maschinenwaschbar veredelt oder Baumwolle bügelarm ausgerüstet werden.

 

Textilveredlung bedeutet allerdings nicht immer eine Verbesserung des Aussehens und der Pflege- und Trageeigenschaften. Beispielsweise können Fasern beim Bleichen geschädigt werden; bei der Bügelarmausrüstung mit Kunstharzen muss mit einer Verringerung der Reißfestigkeit und Scheuerfestigkeit gerechnet und eine geringere Saugfähigkeit in Kauf genommen werden.

 

Um eine antistatische Ausrüstung vor allem bei chemiefaserhaltigen Geweben, Maschenwaren und Teppichen zu erhalten, werden diese mit grenzflächenaktiven Textilhilfsmitteln behandelt. Dadurch erhöht sich die elektrische Leitfähigkeit auf der Faseroberfläche und eine Aufladung wird vermindert.

 

Wolle mit einer Antifilzausrüstung kann in der Waschmaschine gewaschen werden. Bekanntermaßen kann unbehandelte Schafwolle leicht filzen, weil die Schuppen der Wollfasern untereinander verhaken. Durch chemische Veränderung der Wolloberfläche und Aufbringen eines Kunstharzüberzugs wird das Verhaken der Fasern untereinander verringert. Wollsachen werden dadurch filzarm und somit pflegeleichter.

 

Wolle wird nach verschiedenen Verfahren filzarm ausgerüstet. Bei dem heute üblichen Verfahren (Chlor-Hercosett-Verfahren) verändert eine Natriumhypochloritlösung (Na₂OCl) zunächst die Wollschuppen in ihrer chemischen Struktur. Vermutlich wird das Protein Keratin in die Aminosäure L-Cystin aufgespalten, die wiederum zur Cysteinsäure oxidiert wird. Nach der Entfernung des überschüssigen Chlors wird ein Polyaminoamidharz aufgetragen, das mit Epichlorhydrin (1-Chlor-2,3-epoxipropan) vernetzt wird. Durch diese Behandlung wird die Wollstruktur stark verändert, und der Kunstharzüberzug verhindert einen Hautkontakt zur Naturfaser. Auch verringert sich die Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit gegenüber naturbelassener Wolle. Die Chemikalien sind preiswert, schaden aber der Umwelt und Gesundheit. Problematisch sind vor allem die chlorhaltigen Abwässer. Das zur Polymerisation des Harzes eingesetzte Epichlorhydrin ist Krebs erregend, liegt am Ende der Behandlung jedoch nicht mehr in freier Form vor.

 

Andere Verfahren sind umwelt- und gesundheitsfreundlicher, haben sich aber aus Preisgründen noch nicht überall durchgesetzt. Viel versprechend ist unter anderem der Einsatz von Enzymen, die es erlauben, auf die Chlorbehandlung zu verzichten. Neu ist das Plasmaverfahren zur Antifilzausrüstung, eine physikalische Methode, die jetzt Praxisreife erlangt hat.

 

Das Plasmaverfahren eignet sich sowohl zur Vorbehandlung der Wolle als auch zur Antifilzausrüstung. Im Chlor-Hercosett-Verfahren kann das Plasmaverfahren die Chlorierungsstufe ersetzen. Um die erwünschte Maschinenwaschbarkeit der Wolle zu erreichen, wird im Anschluss an die Plasmabehandlung ein chlorfreies Kunstharz aufgetragen. Dann erfüllt die so behandelte Wolle die Anforderungen der »Woolmark Company« zur Verleihung des Labels »superwash« beziehungsweise »maschinenwaschbar«. Plasmabehandelte Wolle wird während der Filzfreiausrüstung weniger stark angegriffen und zeichnet sich zudem durch erhöhte Reißfestigkeit, verbesserte Griffigkeit und Anfärbbarkeit aus. Auch für die Umwelt bedeutet das Plasmaverfahren eine Entlastung.

 

Durch die Behandlung mit Vernetzern knittern Baumwolltextilien weniger, lassen sich leichter bügeln, behalten besser die Form und laufen weniger stark ein. Sie erhalten dann Bezeichnungen wie pflegeleicht oder bügelarm.

 

Heute setzt die Textilveredlungsindustrie überwiegend formaldehydarme oder formaldehydfreie Vernetzer ein. Bei empfindlichen Personen können schon geringe Mengen Formaldehyd Allergien hervorrufen. Nach der Gefahrstoffverordnung muss ein Formaldehydgehalt von 0,15 Prozent (1500 Milligramm pro Kilogramm Stoff) mit dem Hinweis »enthält Formaldehyd« versehen werden. Ökologisch orientierte Hersteller und Verbraucher fordern einen Grenzwert von 20 Milligramm pro Kilogramm besonders für Kleidung im hautnahen Bereich und für Kinder- und Säuglingskleidung.

 

Die Pflegeleichtausrüstung durch Kunstharze wird auch bei Leinen, das noch stärker als Baumwolle knittert, angewendet. Der Kunstharzüberzug dieser Ausrüstung hat jedoch zur Folge, dass die Naturfasern nicht mehr so viel Feuchtigkeit aufnehmen können und nicht mehr so heiß gewaschen werden können wie unbehandelte Fasern.

 

Viele Textilchemikalien befinden sich nur zeitweilig auf den Fasern und werden entfernt, wenn sie ihren Zweck erfüllt haben, wie die Natronlauge zum Mercerisieren der Baumwolle, die Schwefelsäure zum Karbonisieren der Wolle oder die Seifenlauge zum Entbasten der Seide.

 

Enzymatische Methoden halten inzwischen auch in der Textilindustrie Einzug, bieten sie doch im Vergleich zu herkömmlichen Veredlungstechniken sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile. Enzyme können aus natürlich vorkommenden Mikroorganismen oder mittels Gentechnologie gewonnen werden. Wirksam sind Enzyme als Biokatalysatoren mit selektiver und spezifischer Aktivität. Sie beschleunigen bestimmte Reaktionen, gehen unverändert daraus hervor und können erneut wirken.

 

Im Gegensatz zu vielen traditionellen Textilveredlungsverfahren, die mit hohen Temperaturen und Chemikalien arbeiten, können Enzyme bei gemäßigten Temperaturen und ohne aggressive Chemikalien eingesetzt werden. Dies bedeutet einen deutlich geringeren Energieverbrauch und eine geringere Wasserverschmutzung. Enzymatische Methoden können bei der Baumwolle zum Entfernen von Verunreinigungen und Schlichtemittel, beim Abbau der Peroxide in der Bleichflotte, zum Biopolishing und zum Biostonewash eingesetzt werden. Auch bei der Wollverarbeitung eignen sich Enzyme zum Entfernen von Verunreinigungen und zur Antifilzausrüstung.

 

Chemische Hilfsstoffe oder Textilhilfsmittel erleichtern oder ermöglichen erst viele Arbeitsschritte bei den überwiegend technisierten Arbeitsabläufen in der Textilindustrie. Sie zählen allerdings nicht alle zur Textilveredlung. Spulöle und Schlichten zum Beispiel, die die Reißfestigkeit und Gleitfähigkeit der Fasern erhöhen und so das Spinnen und Weben bei hohen Maschinengeschwindigkeiten erst ermöglichen, müssen vor den weiteren Verarbeitungsschritten entfernt werden, weil sie dort störend wirken.

 

Mehr als 7000 verschiedene Textilhilfsmittel sind im Handel — Färbebeschleuniger, Antiknittersubstanzen, Flammschutzmittel, Stoffe, die das Wachstum von Pilzen, Bakterien und Motten hemmen, und viele mehr. Sie basieren auf 400 bis 600 einzelnen Wirkstoffen. Für die Textilveredlung wurden im Jahre 1997 rund 91 000 Tonnen Textilhilfsmittel verbraucht. Etwa 46 000 Tonnen waren Ausrüstungsmittel (waschfeste Permanentveredlung und nicht waschfeste Appretur). Zum Färben und Drucken wurden 18 000 Tonnen Hilfsmittel eingesetzt und für die Vorbehandlung 3000 Tonnen. Neben den Textilhilfsmitteln wurden schätzungsweise 90 000 Tonnen sonstige Chemikalien (Säuren, Laugen und Salze) und 12 000 Tonnen Farbstoffe verwendet.

 

 Färben und Drucken

 

Textile Rohwaren aus der Weberei und Strickerei sind noch nicht gebrauchsfertig, können also nicht unmittelbar bedruckt oder gefärbt werden. Spulöle, Schmälze und Schlichten sowie Schmutz, Verunreinigungen und manche Faserbegleitstoffe werden in der Vorbehandlung entfernt, bevor Aussehen und Eigenschaften der Fasern durch Farben und Appretur verändert werden. Typische Vorbehandlungsverfahren sind das Waschen und Reinigen der Fasern, Bleichen und optisches Aufhellen, das Absengen herausstehender Faserenden und einige für den jeweiligen Rohstoff typische Maßnahmen wie das Mercerisieren.

 

Synthetische Farbstoffe zaubern eine große Farbenvielfalt auf die dezenten Töne der Naturfasern oder die farblosen Chemiefasern. Im Handel gibt es etwa 4000 unterschiedliche Farbstoffe und diverse Farbhilfsmittel. In der Regel erfolgt die Färbung mit wässrigen Farbstofflösungen oder Dispersionen nach unterschiedlichen Verfahren.

 

Drucken ist örtlich begrenztes Färben der Stoffe. Dabei entstehen je nach Druckschablone spezielle Musterungen. Beim Aufdruck werden auf hell gefärbten Textilien dunklere Farben aufgedruckt. Beim Direktdruck entsteht die Musterung und Farbgebung durch Aufbringen von Farbpasten auf ungefärbte Ware. Während beim Färben beide Stoffseiten gleichmäßig gefärbt werden, wird beim Drucken nur auf eine Seite Farbe aufgetragen. Sie schlägt jedoch häufig auf der Stoffrückseite durch, ist dort aber nicht so klar und kräftig wie auf der Stoffvorderseite.

 

Zum Bedrucken gibt es unterschiedliche Verfahren, wie man sie auch aus dem Buchdruck kennt. Beim Tiefdruck übertragen in Kupferwalzen eingravierte Muster die Farben, beim Siebdruck pressen Walzen die Farben durch eine Schablone auf den Stoff.

 

Relativ neu ist das Jetprint-Verfahren — eine digitale Drucktechnik, die ohne die Herstellung von Druckformen auskommt. Sie ist vergleichbar mit dem Tintenstrahldruck auf Papier. Winzige Farbtröpfchen werden computergesteuert in einem Raster auf den Stoff gespritzt und erzeugen so in Kombination der vier Grundfarben vorgegebene Farbmuster. Der große Vorteil des Jetprint-Systems ist die kurze Umrüstzeit beim Wechsel von Dessins. Der Rotationsdruck ist zeitraubend und teuer, weil vor der Musterung Schablonen angefertigt werden müssen, von denen letztlich nur ein geringer Teil in der Produktion eingesetzt wird. Dies ist eine große Materialverschwendung. Auch die Zeit vom Entwurf eines Dessins bis zum Druck ist mittels Jetprinter erheblich kürzer. Bis das Jetprint-Verfahren für den großtechnischen Einsatz reif ist, werden allerdings noch 10 bis 15 Jahre vergehen.

 

 Ökologische Probleme der Textilveredlung

 

Die Textilindustrie gehört zu den abwasserintensiven Industriezweigen. Besonders bei der Veredlung von Textilien entstehen große Abwassermengen mit einer Vielfalt an organischen und anorganischen Inhaltsstoffen. Durch die verschiedenen Arbeits- und Reinigungsschritte innerhalb der Textilveredlung werden die meisten Textilchemikalien ausgewaschen. Die Grundchemikalien — Säuren, Laugen und Salze — können praktisch zu 100 Prozent aus dem Gewebe entfernt werden, die Textilhilfsmittel zu 70 Prozent und Farbstoffe zu 20 Prozent.

 

In der Abwasserbehandlung werden die bedenklichen Inhaltsstoffe unter Energieaufwand und Anwendung von weiteren Hilfsprodukten (Fällungs- und Flockungsmittel) entfernt. Die entstehenden Klärschlämme müssen teilweise als Sondermüll entsorgt werden. Im Unterschied zu dieser klassischen »End-of-Pipe-Maßnahme«, die nur das angefallene Abwasser behandelt, gelangen durch Verfahrensumstellungen, Verfahrensänderungen, Produktsubstitution und Recyclingmaßnahmen inzwischen weniger Schadstoffe in die Umwelt.

 

Waschvorgänge sind in der Vor-, Zwischen- und Nachbehandlung der Textilherstellung und -veredlung notwendig. Dabei werden Verunreinigungen, überschüssige Farbstoffe und nicht fixierte Ausrüstungsmittel entfernt. Danach wird die Ware meist getrocknet. Gerade diese Prozesse sind mit großen Abwasserbelastungen verbunden und verbrauchen viel Energie.

 

Neben der Rückgewinnung von einzelnen Bestandteilen wie beispielsweise das Schlichtemittelrecycling sind besonders solche Reinigungsprozesse umweltschonend, die kein Wasser und keine bedenklichen Chemikalien benötigen. Die bereits beschriebene Plasmatechnik und die Extraktion mit überkritischem Kohlendioxid sind hier als Alternativen einsetzbar.

 

Die Extraktion mit komprimiertem Kohlendioxid ist nicht nur umweltschonend, sondern auch kostengünstig. Beim Waschen mit diesem Extraktionsmittel wird kein Wasser benötigt und somit auch kein Abwasser erzeugt. Zudem entfällt der energieaufwendige Trocknungsprozess. Die Hauptmenge an Energie wird hier zum Komprimieren des Gases benötigt.

 

Färbungen mittels überkritischem Kohlendioxid sind bei Polyester, Polyamid, Triacetat und Elastan inzwischen Stand der Technik. Die Färbezeiten verkürzen sich und eine Nachwäsche ist nicht erforderlich, da nicht adsorbierter Farbstoff mit dem überkritischen Kohlendioxid abtransportiert wird. Bei der Gasexpansion fällt der Farbstoff aus und kann ebenso wie das Kohlendioxid wieder verwendet werden.

 

Als besonders problematisch müssen Stoffe eingestuft werden, die gesundheitliche Probleme verursachen. Im Einzelnen sind das Formaldehyd, chlorierte Benzole, Schwermetalle und Chlorbleichmittel, die in die Luft, ins Wasser oder von den Textilien abgegeben werden. Gerade Textilarbeiter leiden häufig unter Haut- und Atemwegserkrankungen.

 

Dr. Cornelia Voss

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

Textiltechnik: Fertigung von Bekleidung

 

Grundlegende Informationen finden Sie unter:

 

Textiltechnik: Gewebe, Maschenware, Filze und Vliesstoffe

 

Textiltechnik: Natur- und Kunstfasern

 

Literatur:

 

Adebahr-Dörel, Lisa, u. a.: Kleine Textilkunde. Hamburg ¹⁵1997.

 Adebahr-Dörel, Lisa / Völker, Ursula: Von der Faser zum Stoff. Textile Werkstoff- und Warenkunde. Hamburg ³¹1994.

 

Beurteilungsmerkmale textiler Faserstoffe, bearbeitet vom Bundesinstitut für Berufsbildung, Berlin. 4 Bände. Bielefeld 1986.

 Ebner, Guido / Schelz, Dieter: Textilfärberei und Farbstoffe. Beispiele angewandter organischer Chemie. Berlin u. a. 1989.

 

Fachwissen Bekleidung, Beiträge von Hannelore Eberle u. a. Haan ⁵1998.

 

Grundlagen textiler Herstellungsverfahren, bearbeitet von Rolf Goldacker u. a. Leipzig 1991.

 Heudorf, Claus: Warenverkaufskunde für den Textilhandel. Rinteln ⁵1994.

 Peter, Max / Rouette, Hans-Karl: Grundlagen der Textilveredelung. Handbuch der Technologie, Verfahren und Maschinen. Frankfurt am Main ¹³1989.

 Schierbaum, Wilfried: Bekleidungs-Lexikon. Berlin ³1993.

 Seiler-Baldinger, Annemarie: Systematik der textilen Techniken. Neuausgabe Basel 1991.

 

Textile Faserstoffe. Beschaffenheit und Eigenschaften, herausgegeben von Wolfgang Bobeth. Berlin u. a. 1993.