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Natrliche und synthetische Fasern
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InhaltDefinitionGeschichteEinteilungNaturfasernAbgewandelte
NaturfasernSynthetische
FasernWeiterverarbeitungVeredelungSchulrelevanz
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1. DefinitionFaser:Langgestreckte Aggregate, deren Molekle oder
Kristalle in der Molekllngsrichtung oder einer Gittergeraden berall
gleichgerichtet sind.
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2. Geschichte
500 v. Chr.: BaumwolleEinige 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)
Carothers
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Demonstration 1
Griff- und Knitterprobe
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Demonstration 1: Griffprobe
berblick ber die Vielfltigkeit der Fasern
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Demonstration 1: Knitterprobe Hinweis ber textilen
RohstoffFaserbehandlungsverfahren: Fasertypische Eigenschaften
leicht verndert
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3.
EinteilungFaserntierischpflanzlichmineralischChemiefasernNaturfasernAbgewandelte
NaturstoffeSynthetische PolymereAus anorg. RohstoffenBaumwolle
Wolle Asbest Viskose PolyesterGlas Hanf Seide Modal
PolyamidMetallJute Kaschmir Acetat ElastanKohlenstoff
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Demonstration 2
Brennprobe
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Demonstration 2: Brennprobe
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Demonstration 2: Brennprobe
Beispiele: VerbrennungsreaktionWolleCellulose
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4.
NaturfasernTierisch(Eiwei)Pflanzlich(Cellulose)Mineralisch
Sisal
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4.1. Pflanzliche FasernPflanzenhaare BastfasernHartfasern
Baumwolle FlachsSisal HanfKokos Jute,
Ramie(Cellulose)FlachsJuteHanfBaumwolleKokospalmeSisal
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Versuch 1
Aus was besteht Baumwolle?
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4.1.1. BaumwolleSamenhaar der Pflanze Gossypium herbaceum (lat.,
Malvengewchs)Anbau in ca. 80 Lndern (tropische & subtropische
Zone)Reifest, kochfest, hitzebestndig, nicht formbar
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4.1.1. Baumwolle90% Cellulose Samenhaare (in sich verdreht):
Bndel sehr feiner Cellulose-FibrillenLumen
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4.1.1. Versuch 1: Aus was besteht Baumwolle?Baumwolle:
Cellulose-ZellenIntermicellare Quellwirkung von ZnCl2Aufweitung der
Zwischenrume => Einlagerung von PolyiodionenBlauer CT-Komplex
(hnl. Iod-Strke)
EinschlussverbindungMicelleIntermicellarerRaum
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4.2. Tierische FasernWolleHaareSeide
WolleSchafkamelwolleMaulbeerseideSchurwolle (Alpaka, Lama)Wilde
SeideAngora (Tussahseide) KamelhaarZiegenhaar (Mohair, Kaschmir)
Rosshaar(Eiwei)
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Versuch 2
Was haben Seide und Wolle gemeinsam??
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Versuch 2: Was haben Wolle und Seide gemeinsam?
Xanthoproteinreaktion Wolle & Seide enthalten Eiweie
(Aminosuren)
Reaktion der Salpetersure:
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Nitrierung:gelbgelb(aq)(aq)L-Phenylalanin
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4.2.1. SeideAus Kokons der SeidenspinnerraupeSeidenfibroin: 60%
Aminosuren Glycin & Alanin, kein CysteinFesteste aller
Naturfasern, glatt, glnzendEmpfindlich gegen Hitze & Laugen
(entfernt)
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4.2.2. Wolle (Schaf-, Schurwolle)Allg. Tierhaare (meist Schafe)
Hauptteil: Cotexzellen (spindelf. Fibrillen),
CysteinbrckenFibrillen: Keratin (N-, S-haltiges Gersteiwei, 20
versch. Aminosuren incl. Cystein ) Hygroskopisch,
schwerentflammbar, sehr warmhaltend 1 Schuppenzellen 2+3 Faserstamm
(Spindelzellenschicht) 2 Ortho Cortex 3 Para Cortex 4 Makrofibrille
5 Microfibrille
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5. Abgewandelte Naturfasern Aus natrlichen
PolymerenTierisch(Eiwei)PflanzlichLatexCelluloseAlgenViskose
AcetatKupferseideAlginatCaseinfaser
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Versuch 3
Herstellung Kunstseide
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5.1. Versuch 3: KupferseideSchweizer Reagenz
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Deprotonierung von Cellulose Quadratisch-planar
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5.1. Versuch 3: KupferseideEinspritzen in
Schwefelsure:Protonierung => CelluloseSchweizer-Reagenz wird
zerstrt
Cupro
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6.
SynthesefasernSynthesefasernPolymerisationPolykondensationPolyadditionPolyesterPolyamid
(PA 6,
66)AramidPolyamidPolyacrylnitrilPolyvinylchloridPolyvinylacetatPolyurethane(Elastan)
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6.1. PolyamideHochmolekulare Verbindungen: Bausteine durch
Peptidbindungen (-CO-NH-) verknpftKettenfrmige Molekle:
Wiederkehrende Sureamidgruppen in HauptketteAmidgruppe:
Kondensation Sure & Amin2 Klassen: Aminocarbonsuretyp (AS:
Aminosure)[-NH-R-CO-]Diamin-Dicarbonsuretyp (AA-SS: Diamin &
Dicarbonsure)[-NH-R-HN-OC-R-CO-]
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Versuch 4
Herstellung von Nylon
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6.1.1. Versuch 4: Herstellung von Nylon
Polykondensation:
1,6-DiaminohexanSebacinsuredichlorid
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6.1.1. Versuch 4: Herstellung von Nylon Nebenreaktion:
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5.1.1. Nylon & Perlon1935: Du Pont Company entdeckt:
Schmelze von PA 66 zu Fden verstreckbar 1938: I.G. Farben: Fasern
aus PA 6Eigenschaften Nylon & Perlon sehr hnlich =>
Vollstndiger Patentaustausch & Aufteilung Absatzmrkte
Eigenschaften: frbbar, sehr reifest, knickbar, leicht,
hochelastisch, mottensicher, laugenfestHauptanwendungen: Textilien,
Teppiche, Taue, Borsten, Haushaltsgerte, Dbel
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6.2. PolyesterPolykondensation: Diol &
Dicarbonsurederivat
Anwendungen: Bekleidung, Gardinen
Esterbildung
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7. Weiterverarbeitung - SpinnverfahrenSpinnen
(Chemiefaserproduktion):Erzeugen von Fden aus gelstenoder
geschmolzenen Rohstoffen mit Hilfe von Spinndsen.
SchmelzspinnverfahrenTrockenspinnverfahrenNassspinnverfahren
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Demonstration 3
Schmelzspinnen von Polyamid
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7.1 Schmelzspinnverfahren
Fr Polyamide (Perlon, Nylon)
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7.2 Nassspinnverfahren
Fr abgewandelte Naturstoffe (Viscose, Kupferseide)
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7.3 Trockenspinnverfahren
Fr z.B. Polyacrylnitril
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8. Veredelung
FrbenMercerisierenBleichenWeichmacher Optische AufhellerSchutz:
Knittern, Flammen, Schmutz, Wasser
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Versuch 5
Mercerisieren & Frben von Baumwolle
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Versuch 5: Mercerisieren & Frben von BaumwolleIntramicellare
Reaktion: Natronlauge dringt in Micelle ein
nderung Gitterstruktur: Grerer Abstand von Cellulose-Moleklen in
KristallittiefeDadurch: Faserschrumpfung in Lnge
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Versuch 5: Mercerisieren & Frben von
BaumwolleFarbvertiefung:Intramicellare Abstnde grerUnbehandelte
Faser: Reaktion der Farbstoffmolekle nur mit OH-Gruppen an
FaseroberflcheBehandelte Faser: Reaktion mit OH-Gruppen in
Micelleninnerem mglich Erhhung der Quantitt an
Farbstoffmoleklen
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Versuch 5: Mercerisieren & Frben von Baumwolle
Mercerisieren = Laugieren unter Spannung:Verhindern der
FaserschrumpfungAusgleich: Aufdrehen der FaserwindungenEffekt:
Seidenglanz durch glattere OberflcheVor MercerisierungNach
Mercerisierung
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9. Schulrelevanz
Jahrgangsstufe 12:
Synthetische MakromolekleModifizierte Naturstoffe; natrliche
Fasern(Seide, Wolle, Baumwolle, Papier)Textilfrbung;
Frbeverfahren
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Vielen Dank!
