Teppichboden - der textile Tausendsassa
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Auf unserem Planeten leben mehr als eine Milliarde Schafe. Diese produzieren jährlich ca. 2,5 Milliarden Kilogramm Wolle. Im günstigsten Falle können von einem Schaf etwa 5 kg Wolle pro Jahr geschoren werden. Ungefähr 450 verschiedene Rassen sorgen für eine Vielzahl unterschiedlicher Wollarten. Diese unterscheiden sich nochmals durch unterschiedliche Wollqualitäten am Schaf selbst.
Eine scharfe Grenze zwischen Wolle und Haaren gibt es nicht. Allerdings wird Wolle im Gegensatz zu den Haaren als Vlies vom Tier entfernt und hat die Fähigkeit zu filzen. Sie ist meist fein, weich, schmiegsam und gekräuselt. Haare hingegen sind meist gröber, steifer, ungekräuselt und bilden kein Vlies. Wolle liefert ausschließlich das Schaf – Haare liefern Kamel, Lama, Hase, Rind, Pferd, Ziege usw.
Üblicherweise ist die Abriebfestigkeit der Wollfaser niedrig. Deshalb muss zur Herstellung qualitativ hochwertiger Schurwoll-Teppichböden verhältnismäßig viel Polmaterial eingesetzt werden, was einen hohen Produktpreis zur Folge hat. Aus diesen Gründen sind Teppichböden aus diesem Material eher für den Einsatz in repräsentativen, weniger stark beanspruchten Räumen geeignet. Unter dem Aspekt der Strapazierfähigkeit sind Schurwoll-Teppichböden für den Objektbereich nicht geeignet. Auch Stuhlrollen- und Treppeneignung liegen höchst selten vor. Aufgrund ihrer klimaregulierenden Fähigkeiten wird Schurwolle im privaten Bereich gerne in Wohn- und Schlafzimmern eingesetzt.
Der dachziegelartige Aufbau der Wollfaser erschwert es dem trockenen Schmutz, in die Faser einzudringen. Zusätzlich ummantelt ein Häutchen namens „Epicuticula“ jeden Ziegel der äußeren Hülle. Es sorgt dafür, dass Flüssigkeiten (Tropfengröße und größer) nicht sofort in die Faser eindringen, Feuchtigkeit (Gasform und mikrofeine Tröpfchen) kann jedoch ungehindert ins Faserinnere gelangen. Dafür sorgt allerdings nicht – wie immer wieder gerne, aber falsch gelehrt – das Wollfett, sondern eben die Epicuticula – ein Häutchen, das schützend über jeder einzelnen Schuppe liegt.
Die vorsortierte Wolle wird in europäischen Wäschereien, Kämmereien oder Spinnereien genauestens nach Qualitäten sortiert und eingeteilt. Das gelbbraune, penetrant riechende Wollfett bindet in mehr oder minder großem Maße den Staub und die erdigen Bestandteile, die sich im Laufe der Wachstumszeit im Wollvlies ablagern. Da sich das Fett in Wasser nicht löst, kann es nur unter Zuhilfenahme chemischer Zusätze entfernt werden. Das entfernte Fett findet als Lanolin u. a. Einsatz in der kosmetischen Industrie. So findet es beispielsweise auch Verwendung in Lippenstiften, Salben und Cremes sowie Schuhpflegemitteln.
Die Filzbarkeit ist eine wertvolle, ausschließlich der Wolle eigene Fähigkeit, durch die sie sich von allen anderen Textilrohstoffen unterscheidet. Das Filzvermögen der Wolle ist neben der Kräuselung in erster Linie abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Wollhaares. Der Filzprozess besteht darin, dass bei den wirr durcheinanderliegenden Wollhaaren durch mechanische Bearbeitung ein gegenseitiges Reiben der Deckschuppen stattfindet. Für den mechanischen Filzprozess ist möglichst feine, hochbogig gekräuselte Wolle erforderlich, weiterhin die Anwendung von Druck, Wärme (Reibungswärme), Wasser und seifenähnliche Substanzen.
Lagert man gewaschene, absolut trockene Wolle in einem Raum mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit, so saugt sich die Wolle in ca. 24 Stunden in bedeutendem Umfange voll Feuchtigkeit. Diese Eigenschaft bezeichnet man als Hygroskopizität; sie ist bei der Wolle, die bis zu 35 % ihres Eigengewichtes an Feuchtigkeit aufnehmen kann, besonders stark ausgeprägt.
Ausreichend vorhandene Luftfeuchtigkeit verhindert, dass sich Wolle elektrostatisch auflädt. Entzieht man der Wollfaser die Feuchtigkeit, kann es zu einer spürbaren elektrostatischen Aufladung kommen. Außerdem ist das hervorragende Wiedererholungsvermögen gestört. Woll-Qualitäten sind selbstverständlich – genau wie synthetische Bodenbeläge – durch Beimischung leitfähiger Garntypen antistatisch und sogar ableitfähig ausrüstbar.
Als nachwachsender Rohstoff muss hochwertige Wolle unbedingt dann vom lebenden Schaf geschoren sein, wenn sie als „Reine Schurwolle“ vermarktet wird. Wolle hat ein ausdrucksvolles Erscheinungsbild, ist sehr sprungelastisch in ihrem Wiedererholungsvermögen und erzielt bei Einfärbung vollendete Tiefenwirkung. Wolle ist in der Lage, Feuchtigkeit in relativ großen Mengen aufzunehmen und bei Bedarf wieder abzugeben. Somit befähigt sie diese Eigenschaft, die raumklimatischen Verhältnisse weitestgehend konstant zu halten.
Die Pflege im Hinblick auf Staub und trockenen Schmutz ist durch den schuppenartigen Aufbau der Wollfasern recht einfach. Sie lassen sich bequem absaugen. Sollte die Wollware allerdings einmal intensiv verschmutzt worden sein, ist eine Reinigung nur durch eine relativ aufwendige Nassreinigung erfolgreich. Die Wolle, eine Proteinfaser, die aus Aminocarbonsäuren besteht, den Flammen ausgesetzt, riecht nach verbranntem Horn – sie schmilzt nicht, sondern verkohlt.
Grundsätzlich ist Wolle nach DIN EN 13501 - 1 – Bfl –s1 schwer entflammbar.
2.1.2 Synthesefasern
Die Geschichte der synthetischen organischen Faserstoffe beginnt am 4. Juli 1913. An diesem Tag beantragte der Deutsche F. Klatte von der „Chemischen Fabrik Griesheim Elektron“ aufgrund der Polymerisationsreaktion von Vinylverbindungen den Patentschutz zur Herstellung von Fasern.
Praktische Bedeutung hatte die Erfindung Klattes zunächst genauso wenig wie die Erfindung des deutschen Nobelpreisträgers Hermann Staudinger im Jahre 1927, der mit der Polyoxymethylen-Faser die erste Synthesefaser schuf.
Synthesefasern sind die wichtigste Gruppe der Chemie-Fasern. Nach anfänglichen Schwierigkeiten konnten sie sich aufgrund technischer Veränderungen im Laufe der Zeit gegen Naturfasern durchsetzen. Positiv beeinflusst wurde dieser Trend u. a. durch das günstigere Preisgefüge und vielfältigere Einsatzmöglichkeiten.
Die gleichmäßige Herstellung der Synthesegarnoberfläche bewirkt eine ebenso gleichmäßige Färbung und Weiterverarbeitung des Materials. Das Resultat ist ein ebenmäßigeres Endprodukt, als es bei der Herstellung mit Naturfasern möglich wäre. Der große Marktanteil der Synthesefasern beruht auf ihren universellen Anwendungsbereichen. Synthetische Fasern finden bei der Herstellung von Teppichböden Einsatz als Rückenbeschichtung, Trägergewebe bzw. Trägervlies, Schuss- und Kettfaden sowie als Polmaterial.
Der größte Vorteil der Synthese-Fasern gegenüber den Naturfasern ist die Möglichkeit, sie immer in der annähernd „selben“ Qualität erzeugen zu können. Theoretisch sind sie in jedem gewünschten Querschnitt und jeder denkbaren Farbe herstellbar. Somit können sie dem späteren Verwendungszweck optimal angepasst werden. Als weitere Vorteile gelten u. a. Maßstabilität, Lichtechtheit, Abriebfestigkeit sowie Verrottungs- und Chemikalienbeständigkeit.
Durch Faserquerschnitt, Melange oder Musterung, Mattierung und Farbe wird die Schmutzunempfindlichkeit entscheidend bestimmt.
a) Polyamid (PA)
Am 3. Juli 1931 meldete die Fa. Du Pont de Nemours & Co. in den USA ein Patent zur Herstellung von Polyamidfasern an. Einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Dr. Wallace H. Carothers war es gelungen, aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure das heutige Nylon in verspinnbarer Form herzustellen. Im Jahre 1938 brachte Du Pont es unter der Bezeichnung „Polyamid 6.6“ auf den Markt.
Ein zweites Verfahren zur Erzeugung von Polyamid schuf der deutsche Chemiker Paul Schlack und verwendete hierzu Aminocapronsäure als Ausgangsmaterial. Ihm gelang es im Januar 1938 (Patentanmeldung am 11. Juni 1938), durch Erhitzen des Lactams mit Salzsäure ein lineares Polyamid, zu erhalten. Ein Verfahren, das mit den Schutzrechten der Fa. Du Pont nicht kollidierte und zur Erzeugung von „Polyamid 6“ führte, das als Perlon auf den Markt kam.
Die Pflege von Polyamidgarn ist recht einfach. Es lässt sich bequem absaugen. Durch die geschlossene Kunststoffoberfläche kann auch flüssiger Schmutz nicht ohne Weiteres in die Faser eindringen. Nur aggressive Flecksubstanzen können zum Problemfall werden. Selbst wenn die Polyamidware einmal intensiv verschmutzt worden sein sollte, ist eine Reinigung auch mit „Trockenreinigungsverfahren“ nahezu immer erfolgreich.
b) Polyacryl – auch Polyacrylnitril (PAN)
Die beiden Ausgangsstoffe für die Acrylfaser-Herstellung sind das Acrylnitril und das Dimethylformamid. Die Rohstoffgrundlage bildet Erdöl. Die deutschen Forscher Otto Bayer und Paul Kurtz fanden 1939 die Synthese von Acrylnitril aus den Komponenten Acetylen und Blausäure oder Cyanwasserstoff. Die Acrylfaser wurde durch Herbert Rein 1942 entwickelt.
Polyacryl spielt als Teppichbodenfaser keine wesentliche Rolle, sondern wird überwiegend im Bademattenbereich verarbeitet und dient als Beimischung in Naturlookbelägen.
c) Polyester (PET)
Polyester (Polyethylenterephthalat) wurde in den Jahren 1940/41 von den englischen Wissenschaftlern J. R. Whinfield und J. T. Dickson entwickelt (Patentanmeldung am 29. Juli 1941).
Polyester spielt als Teppichbodenfaser keine Rolle, sondern findet vor allem als Gardinen- und Dekorationsstoff Anwendung.
d) Polypropylen (PP)
Als Rohstoff zur Herstellung von Polypropylen, das am 8. Juni 1954 in Italien von G. Natta, P. Pino und G. Mazzanti zum Patent angemeldet wurde, dient das bei der Erdölspaltung anfallende Propylen. Polypropylenfasern werden im Schmelzspinn-Verfahren aus isotaktischem Polypropylen hergestellt.
Da Polypropylen in fertigem Zustand mit max. 0,05 % so gut wie keine Feuchtigkeit aufnimmt, muss die Faser bereits in der Spinnmasse gefärbt sein. Der Faden kommt also schon gefärbt aus der Spinndüse, wird im Spinnschacht abgekühlt und danach verstreckt.
Die Polypropylenfaser gilt als antistatisch, weil sie sich nur bis zu einem Bereich von 300 Volt statisch auflädt. Vor allem aufgrund des extrem schlechten Wiedererholungsvermögens, bei dem die Oberflächen sowohl strukturell (also optisch) als auch physikalisch (also technisch) ihre Aufgaben nach relativ kurzer Nutzungszeit nicht mehr zu leisten imstande sind, hat sich Polypropylen in Deutschland für stark strapazierte Bereiche nicht durchsetzen können.
Zudem weist Polypropylen ein ungünstiges Brandverhalten auf, das es nicht für öffentlich zugängliche Bereiche favorisiert. Ohne das Vorhandensein einer passiven Sicherheit (wie z. B. Sprinkleranlagen) wird auf den Einsatz von Polypropylen in solchen – für Bodenbeläge z. T. extrem leistungsorientierten – Bereichen auch zukünftig verzichtet werden müssen. Als Tuftingträgermaterial und Textilrücken ist Polypropylen allerdings unübertroffen.
e) Viskose
Beim Viskose-Verfahren wird Zellulose verarbeitet. Dabei handelt es sich um eine weiße, in Wasser unlösliche Substanz, die in Baumwolle und Baumwoll-Linters fast rein vorkommt, hauptsächlich aber aus Holz gewonnen wird.
Der Gedanke, die Naturseide nachzuahmen, ist schon über 200 Jahre alt. Der Franzose Reaumur (1734), der Engländer Hughes (1840) und der Deutsche Schönbein (1845) beschäftigten sich mit dem Problem, ohne jedoch nennenswerte Erfolge zu erzielen. Der Franzose Graf Hilaire de Chardonnet konnte nach langer Forschungsarbeit im Jahre 1884 ein Verfahren zum Patent anmelden, nach dem aus der gelösten Zellulose von Baumwollabfällen ein der Naturseide ähnlicher Faden gesponnen wurde.
In der Teppichbodenproduktion wird Viskose vor allem in Binde- und Grundketten in gewebten Belägen und als Beimischung in Naturlookbelägen eingesetzt. Ansonsten hat Viskose in der Teppichboden-Industrie keinerlei Bedeutung.
2.1.3 Fasern – ein Überlick
a) Naturfasern
b) Synthesefasern
2.2 Teppichbodenfaser-Verarbeitung
2.2.1 Endlosfaser oder Stapelfaser
Grundsätzlich stehen zwei unterschiedliche Polyamid-Fasertypen zur Verfügung:
Die Endlosfaser (BCF = bulk continuous filaments) und die Stapelfaser (Spinnfaser).
Hochwertige Teppichböden aus Endlosfaser-Garnen bestehen die mechanischen Prüfungen mit Bravour. Sie sind extrem strapazierfähig und allen Anforderungen gewachsen. Allerdings sieht man ihnen die chemische Herkunft an; sie wirken synthetisch. Vor allem bei ungenügender Pflege verpappen die Fasern im Gebrauch auf Dauer. Zudem fallen auf glänzenden textilen Oberflächen eventuelle Druckstellen sehr viel eher auf als auf matten Flächen. So wirken die Beläge zwar „unzerstörbar“, sind aber empfindlicher und mit der Zeit nicht mehr so ansehnlich.
Die synthetische Spinnfaser wird zwar ebenfalls endlos hergestellt, danach allerdings in kurze Stücke geschnitten und wieder zu einem Garn versponnen. Ein gesponnenes Garn kann aus verschiedenen Fasertypen gemischt werden. Das hat den Vorteil, dass für jede Teppichbodenqualität eine eigene, individuelle Oberfläche hinsichtlich Griff, Glanz und Farbstellung erreicht werden kann.
Das Spinnen ist das älteste Handwerk der Menschheit – aus Fadenmaterial, Wolle und aus Blattfasern wurde mit Daumen und Zeigefinger ein Faserbändchen gezogen und durch Drehen einer Spindel zum Faden verdreht und aufgewickelt.
Das erste Spinnrad stammt aus dem Jahre 1530. Die erste Krempelmaschine zum Auflösen von Fasern wurde 1736 von Wyatt gebaut. James Heargraves konstruierte 1795 die erste Spinnmaschine.
In der industriellen Spinnerei werden die wirr vorliegenden Spinnfasern auf verschiedenen Maschinenpassagen zunächst parallelisiert und zu Faserbändern verarbeitet. Die zugeführten Fasern werden in einem aufeinander abgestimmten System gegeneinander laufender, mit Krallen besetzter Walzen (Krempel) aufgezogen und weitergegeben. Die Faserbänder werden u. a. von Verunreinigungen befreit, verstreckt und gleichzeitig vergleichmäßigt. Durch die Drehungen wird das verfeinerte Faserband zum Spinnfasergarn versponnen (Spinnmaschine), d. h. der parallel liegende Faserverband wird verfestigt und verleiht so dem Gespinnst Festigkeit.
Nach dem beschriebenen Verfahren wird aus Spinnfasern – meist kurzer bis mittlerer Faserlänge – ein relativ grobes, voluminöses, faseriges Garn mit eigenständigem Charakter gesponnen.
Durch den Spinnprozess wird dem Garn zusätzlich ein Aussehen verliehen, das der Optik natürlicher Fasern zum Teil sehr nahe kommt. Teppichboden, dessen Pol aus Spinnfasergarn besteht, bleibt im Gebrauch, solange er „lebt“, schön. Aufgrund der zusätzlich nötigen Verarbeitungsschritte handelt es sich zwar um das etwas teurere Garn, es ergibt allerdings auch die eindeutig anspruchsvollere Optik.
Der größte Vorteil der Synthesefasern gegenüber den Naturfasern ist die Möglichkeit, sie immer in der annähernd „selben“ Qualität erzeugen zu können. Theoretisch sind sie in jedem gewünschten Querschnitt und jeder denkbaren Farbe herstellbar. Somit können sie dem späteren Verwendungszweck optimal angepasst werden.
Durch Faserquerschnitt, Melange oder Musterung, Mattierung und Farbe wird die Schmutzunempfindlichkeit entscheidend bestimmt.
2.2.2 Zwirnen
Durch Zusammenführung von mindestens zwei Garnen, auch unterschiedlicher Dicke, und anschließender Drehung mit Zwirnmaschinen werden Zwirne unterschiedlicher Konstruktion und Eigenschaften erzeugt. Die Drehung der Garne (Z = rechts, S = links) ist meist der Spindeldrehung der Garne entgegengesetzt und hat keinen Einfluss auf die Nutzungseigenschaften. Durch das Zwirnen wird die Festigkeit gesteigert und die Gleichmäßigkeit erhöht.
2.2.3 Fixieren
Um bestimmte Garnkonstruktionen zu erhalten, werden Einfach- und Mehrfachgarne normal oder stark gedreht. Durch Überdrehen der Garne wird ein Kräuseleffekt erreicht, der ein Verwerfen der Noppe im Teppichbodenflor zur Folge hat (Frisé, Twist). Damit der gewünschte Effekt permanent im Garn bleibt, muss dieses in dieser Überdrehung fixiert werden. Zu diesem Zweck wird das Garn mit Hitze und Dampf (heat-set) behandelt.
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