Spinnen (Garn)

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Kreuzweise aufgespultes Garn als Produkt beim Spinnen

Spinnen bedeutet zum einen das „Verspinnen“ von Stapelfasern zu Garn (umgangssprachlich auch als Faden bezeichnet) in der Textilindustrie, zum anderen das „Erspinnen“ von Filamenten (Endlosfasern) aus natürlichen und synthetischen Polymeren sowie nichtpolymeren Rohstoffen in der Chemiefaserindustrie. Das Erspinnen von Chemiefasern wird auch als Primärspinnen, das Spinnen in der Textilindustrie als Sekundärspinnen bezeichnet.[1][2]

Nähere Darstellung

Spinnen mit dem Spinnrad im Freilichtmuseum Roscheider Hof
Flachsspinnerin im Hessenpark

Spinnen ist, wie das Weben, eine der ältesten Techniken der Menschheit. Die Verfahren verfeinerten sich im Lauf der Zeit schrittweise, und es entstanden neue Techniken, um die Fäden herzustellen. Daher bedeutet Spinnen heute dreierlei:

  • Es steht für den ganzen Prozess der Herstellung von Garnen aus einer Masse von Fasern endlicher Länge: mit Reinigen, Mischen und Parallel-Legen der Fasern, sowie der Fadenbildung durch Verziehen und Verdrehen samt anschließendem Aufspulen.
  • Oft bezeichnet es nur den Teilprozess des Verziehens und Verdrehens von Fasern. Von Hand lassen sich Fasern quasi direkt auseinanderziehen und per Spinnrad verspinnen. Für maschinelles Spinnen müssen die Fasern bereits in einem gleichmäßigen Strang, dem Streckband, gerichtet vorliegen. Verstrecken und Verdrehen bringen die gewünschte Garnfeinheit und Festigkeit zustande.
  • Historisch bedingt heißt auch die Herstellung von synthetischen oder naturnahen Fasern durch Herauspressen einer flüssigen Masse aus Düsen „Spinnen“. Man spricht hier vom Schmelz-, Nass- oder Trockenspinnen, je nachdem, wie die Masse hergestellt oder verflüssigt wurde. Die entstehenden Fasern sind zwar gestreckt, aber nicht verdreht. Oft werden solche endlosen Fasern (Filamente) anschließend in Stücke geschnitten und „richtig“ gesponnen. Man spricht dann von Stapelfasern bzw. Spinnfasern.

Versponnen werden z. B. Pflanzenfasern wie Baumwolle, Flachs oder Hanf, synthetische Fasern wie Polyamid, PET, tierische Fasern wie Wolle oder Seide, früher gar menschliche Haare oder mineralische Fasern wie Asbest.

Das Produkt beim Spinnen heißt Garn. Der Ausdruck Faden wird dafür nicht verwendet. Die wichtigsten Kenngrößen eines gesponnenen Garnes sind neben der verwendeten Faser das Gewicht pro Länge (Garnfeinheit) und die Festigkeit (Bezugsdehnung/Reißkraft). Hierbei ist die Spinngrenze zu beachten. Grundsätzlich gilt: Je feiner das Garn, desto feiner die verwendeten Fasern und desto aufwendiger der Spinnprozess. Daher: Je feiner das Garn, desto teurer.

Viele Faserarten können erhebliche Mengen Feuchtigkeit aufnehmen. Beim Spinnen geht diese Feuchtigkeit teilweise verloren. Für den Handel mit Garnen wird daher ein Handelsgewichtszuschlag definiert. Aus dem gemessenen Netto-Gewicht wird mit der gemessenen (oder angenommenen) Feuchte damit ein Brutto-Garngewicht für die Rechnungsstellung ermittelt.

Die Qualität der verwendeten Fasern und die Art, wie sie versponnen werden, ist maßgebend für viele Eigenschaften des später daraus entstehenden Textils.

Die Weiterverarbeitung des fertig gesponnenen Garns erfolgt auf unterschiedlichste Art, z. B.:

Geschichte

Spinnerin mit Handspindel und Rocken, 19. Jahrhundert

Das Spinnen von Hand erfolgte entweder mit bloßen Händen oder aber mit einer Handspindel. Die Rohfaser wurde dabei auf einem Rocken („Kunkel“) befestigt, der unter einen Arm geklemmt wurde, um beide Hände frei zu haben. Die eine Hand zieht ein Faserbündel aus dem Vorrat auf dem Rocken, während die andere die Spindel dreht. Ist das Garn so lang geworden, dass der Arm der Spinnerin nicht mehr ausreicht, wickelt sie es auf die Spindel auf. Von Hand gesponnen wurde in Europa bereits um 6000 v. Chr., darauf verweisen die Spinnwirtel der Sesklo-Kultur im frühneolithischen Griechenland. Es steht nicht fest, ob tierische Fasern (Wolle) oder pflanzliche (Flachs) versponnen wurden. Erst 2000 Jahre später ist Leinen belegt.

Eine weitere Vorrichtung zum Spinnen von Hand ist das Spinnrad, mit dem die Entwicklung des mechanischen Spinnens begann. Es wird bereits 1298 in einer Chronik von Speyer erwähnt und taucht im 13. Jahrhundert auch in verschiedenen anderen europäischen Regionen auf. Sein Ursprung ist in China zu suchen. Die ersten Hinweise auf das Flügelspinnrad findet man im Hausbuch der Fürstenfamilie Waldburg-Wolfegg von 1480. Die Jürgen von Wolfenbüttel zugeschriebene Erfindung dieses Spinnrades dürfte eine Legende sein. Um 1500 konstruierte auch Leonardo da Vinci ein Flügelspinnrad.

Eine Spinning Jenny im Museum für Frühindustrialisierung Wuppertal
Reaktivierter Selfaktor (Baujahr 1897) in der Tuchfabrik Müller (LVR-Industriemuseum in Euskirchen)

Wichtige Punkte in der Entwicklung der mechanischen Spinnerei:

Heute existieren in den Industriestaaten nur noch vereinzelt Spinnereien. Die meisten Spinnereien befinden sich in Asien, namentlich in China und Indien. Viele der Maschinen zum Spinnen und für sämtliche Vorstufen kommen auch heute noch aus Zentraleuropa.

Industrielles Spinnen

Herstellung von Garnen aus Stapelfasern

„Rotor“- oder „Openend“-Spinnmaschine mit vorgelegtem Streckband

Der ganze Spinnprozess zur Verarbeitung von Stapelfasern gliedert sich in viele einzelne Arbeitsschritte. Die vorbereitenden Schritte lauten:

  1. Öffnen der Ballen mit einem Ballenöffner.
  2. Reinigung der Rohfasern von Schmutz und Fettresten bei der Wolle oder von Resten der Samenkapseln bei der Baumwolle und zum Entstauben.
  3. Mischen der Fasern in einer Mischkammer oder einem Mehrfachmischer zur Vergleichmäßigung des Faserguts oder bei der Ballenmischung zum Herstellen von Mischgarnen aus verschiedenen Rohstoffen (z.B. Baumwolle / Polyester).
  4. Ausrichten der Fasern mit einer Karde zu einem Strang teilweise paralleler Fasern, dem Kardenband.
  5. Zusammenführen und Strecken mehrerer Kardenbänder auf einer Strecke zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit oder bei der Bandmischung zum Herstellen von Mischfasern. Das Strecken wird in der Regel zweimal durchgeführt.
  6. Zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Ringgarnen kann das Streckband noch gekämmt werden. Damit wird ein noch gleichmäßigeres Garn erzielt. Auf alle Fälle muss das Streckband auf einer Vorspinnmaschine, auch Flyer genannt, zu einem Vorgarn, der „Lunte“, vorgesponnen werden.

Erst dann kommt das eigentliche Spinnen. Das Ringspinnen und das Rotorspinnen sind die wichtigsten Verfahren.

Andere Verfahren sind das Luftspinnverfahren, das Kompaktspinnverfahren, das Friktionsspinnverfahren und das Umwindespinnverfahren.

Ringspinnen

Vor dem Ringspinnen wird das Streckband auf der Flügelspinnmaschine (Flyer) zu einer Lunte vorgesponnen.

Am weitesten verbreitet ist das Ringspinnen, bei dem die Lunte etwa um den Faktor 15–80 gestreckt wird. Das dünne Faserband wird sofort danach gleichmäßig verdreht. Ein kleiner Metallbügel, der Ringläufer, rotiert dabei auf einer kreisförmigen Führung, dem Spinnring, um eine Spindel und wickelt das Garn auf eine Hülse auf und bildet den Kops. Pro Umdrehung des Ringläufers wird eine Drehung in das Garn eingebracht.[5]

Ringgarne haben einen Titer von 4 tex bis 2000 tex.[6] Während die groben Titer als Streichgarn oder Halbkammgarn hergestellt werden, bewegt sich der Hauptanwendungsbereich in der Baumwollspinnerei (Kurzfaserspinnerei) zwischen 4 tex und 120 tex.[7]

Die Produktionsgeschwindigkeit wird bei der Verarbeitung von Naturfasern durch die Reibung zwischen dem Ringläufer und dem Spinnring begrenzt. Läufergeschwindigkeiten von 50 m/s bis 60 m/s sind erreichbar.[8] Dennoch beschränkt sich die Geschwindigkeit des Ringläufers im praktischen Betrieb auf maximal 42 m/s.[9] Die daraus resultierende Spindeldrehzahl beträgt bis zu 25.000 Umdrehungen pro Minute und die Lieferung bis etwa 40 m/min. Bei der Verarbeitung von Chemiefasern begrenzt die Reibung zwischen dem Garn und den fadenführenden Bauteilen und die damit verbundene Reibungswärme die Geschwindigkeit des Ringläufers je nach Faser auf etwa 25 m/s bis 32 m/s.[10] Ringspinnmaschinen besitzen bis zu 1824 Spinnstellen.

Eine wichtige Randbedingung für den Prozess ist, abhängig vom versponnenen Material, die im Produktionsraum herrschende Luftfeuchtigkeit.

Im Anschluss an das Ringspinnen werden mehrere Kopse auf eine größere Spule (Kreuzspule) umgespult. Dies geschieht auf einer Spulmaschine, die beim Umspulprozess in der Regel gleichzeitig das Garn optisch oder kapazitiv überprüft und Fehlstellen oder Verschmutzungen herausschneidet.

Große Spinnereien sind heute mit bis zu 100.000 Spinnstellen ausgestattet. Moderne Maschinen besitzen automatisierte Verfahren für den Austausch der Kopse, für deren Weitertransport zur Spulmaschine, für die optische Überwachung von Fadenbrüchen sowie zur Betriebsdatenerfassung.

Rotorspinnen

Eine geöffnete Spinnstelle einer Rotorspinnmaschine, links der Rotor, rechts in der Mitte des Deckels die Düse

Das Rotorspinnen (auch: OE-Rotor-Spinnen, engl. open end) wurde erst 1955 von Julius Meimberg neu eingeführt und ist weniger verbreitet als das Ringspinnen. Etwa 20 % der weltweit aus Stapelfasern hergestellten Garne werden auf Rotorspinnmaschinen hergestellt. Traditionell werden Rotorgarne mit einem Marktanteil von 44 % in Nordamerika hergestellt oder in Europa mit einem Marktanteil von 37 % im westlichen Teil und 76 % im östlichen Teil.[11] Der Spinnprozess ist im Vergleich zum Ringspinnen wesentlich schneller und damit kostengünstiger.

Das Rotorspinnverfahren wird vor allem für kürzere Fasern wie Kurzstapelbaumwolle und Kämmlinge oder Mittelstapelbaumwolle sowie auch für Chemiefasern eingesetzt. Im Hauptanwendungsbereich werden im Vergleich zum Ringsspinnen gröbere Garne von etwa 200 tex bis 30 tex (Kurzstapelbaumwolle), 15 tex (Mittelstapelbaumwolle) und 10 tex (Chemiefasern) hergestellt. Die Produktivität einer Rotorspinnerei liegt mit einer Lieferung von bis zu 350 m/min deutlich über der einer Ringspinnerei. In der Rotorspinnmaschine ist die Automation des Fadenansetzens weit verbreitet.

Das Vorspinnen auf dem Flyer entfällt, die Maschine kann direkt mit dem Streckband oder für grobe Garne mit Kardenband beliefert werden. Das Streckband wird zuerst durch eine mit bis zu 10.000 Umdrehungen pro Minute rotierende Auflösewalze in einzelne Fasern aufgelöst und die Fasern von einem Luftstrom in eine sehr schnell drehende Trommel mit nach innen geneigter Wand – den Spinnrotor – befördert, dessen Drehzahl bis zu 175.000 Umdrehungen pro Minute beträgt. Durch die Beschleunigung der Fasern an der Wand des Rotors und die auf die Fasern wirkende Fliehkraft gelangen die Fasern in die Rotorrille. Dort werden sie gesammelt bis die Garnstärke erreicht ist. Das Garn wird durch eine zentrisch zum Spinnrotor angeordnete Düse abgezogen und damit zu einem Garn verdreht. Das Garn wird direkt auf eine Kreuzspule aufgespult – ein Umspulen entfällt.

Die für Stapelfasern eingesetzten Spinnrotoren haben einen Durchmesser von 26 mm bis 66 mm. Die Verstreckung ist auf der Rotorspinnmaschine bis zu 400-fach. Ein Rotorgarn hat etwa 10 % bis 20 % weniger Festigkeit als ein Ringgarn.[12] Durch die Wahl des Rotors und der Düse lassen sich Volumen und Haarigkeit des Rotorgarns erheblich beeinflussen. Rotorspinnmaschinen besitzen bis zu 600 Spinnstellen.

Erzeugung von Filamenten (Endlosfasern) aus Polymerschmelzen oder -lösungen

Die konventionellen Verfahren zum Erspinnen von Chemiefasern können unterteilt werden in:

1. Lösungsspinnverfahren, zu denen die Nassspinnverfahren und Trockenspinnverfahren gehören,

2. Schmelzspinnverfahren sowie

3. Dispersionsspinnverfahren (auch als Matrixspinnverfahren bezeichnet).[13][14]

Beim Lösungsspinnen erzeugt man die Spinnmasse, indem das Polymer oder ein Derivat dieses Polymers in einem geeigneten Lösemittel gelöst wird. Diese Spinnmasse wird durch Bohrungen einer Spinndüse gepresst. Die dabei entstehenden Spinnlösungsstrahlen werden beim Nasspinnverfahren durch das Verdrängen des Lösungsmittels in einem oder Spinnbad zu Filamenten umgewandelt, Dazu zählt das Viskose-Verfahren zur Erzeugung von [Viskosefaser]n.(Kurzzeichen.CV), aber auch Cupro-Fasern (CUP) und Polacrylnitril-Fasern (PAN) werden durch Nassspinnen hergestellt. Beim Trockenspinnverfahren erfolgt die Filamentbildung durch das Verdampfen des Lösemittels. Danach hergestellt werden z. B. Acetatfasern (CA). Dazu kann auch das Elektrospinnen für Nanofasern als spezielles Verfahren gerechnet werden.

Schmelzspinnen bezeichnet die Herstellung von synthetischen Filamenten aus einer Polymerschmelze. Ein flüssiges, da heißes Polymer wird durch eine Spinndüse mit mehreren Löchern gepresst, verstreckt, abgekühlt und aufgespult. Um diesem Filamenten spezielle dreidimensionale Strukturen zu geben, können sie auch texturiert werden. Die im Prinzip unendlich langen Filamente (Endlosfasern) auch zu Spinnfasern geschnitten werden und nach den in der Textilindustrie angewendeten Verfahren versponnen werden. Hergestellt werden z. B. Polyamid (PA)-, Polyester (PES)- und Polypropylen (PP)-Fasern. Spezielle Verfahren zur Faserbildung aus Schmelzen sind das Schleuderverfahren, das Düsenblasverfahren und das Stabziehverfahren.

Mit dem Dispersionspinnen (auch Matrixspinnen) werden Filamente aus unschmelzbaren und unlösbaren Polymeren hergestellt, die in die Lösung eines Spinnvermittlers emulgiert oder suspendiert werden. Nach der Ausbildung der Filamente wird der Spinnvermittler herausgelöst, herausgeschmolzen, verdampft oder zersetzt. Das verbleibende Filament wird durch Sintern verfestigt. Hergestellt danach werden z. B Polytetrafluorethylen -Fasern (PTFE) und Keramikfasern.

Mythologie

Das Spinnen spielt vielfach eine Rolle im Mythos und wird etlichen Schicksalsgöttinnen - so der griechischen Klotho - zugewiesen (vergleiche Moiren, Parzen). Spinnen und Weben gelten als Erfindung der Göttin Athene. Die sterbliche Arachne, die die Göttin in der Kunst des Spinnens und Weben übertreffen wollte, hat sie zur Strafe in eine Spinne verwandelt. Arachnida ist noch heute der wissenschaftliche Name der Spinnentiere. In der germanischen Mythologie spinnen die Nornen die Schicksalsfäden.

In Märchen ist das Spinnen Ausweis von Fleiß oder inneren Reifungsvorgängen und fungiert oft als Heiratsprobe der Frau. So in folgenden Kinder- und Hausmärchen (KHM) der Brüder Grimm: Die zwölf Brüder (KHM 9), Die drei Spinnerinnen (KHM 14), Frau Holle (KHM 24), Die sechs Schwäne (KHM 49), Dornröschen (KHM 50), Rumpelstilzchen (KHM 55), Allerleirauh (KHM 65), Die zwölf Jäger (KHM 67), Die Wassernixe (KHM 79), Die faule Spinnerin (KHM 128), Die Schlickerlinge (KHM 156), Die Nixe im Teich (KHM 181), Die Gänsehirtin am Brunnen (KHM 179), Spindel, Weberschiffchen und Nadel (KHM 188).

Siehe auch

Literatur

Technik

Kulturgeschichte

  • Thomas Blisniewski: Frauen, die den Faden in der Hand halten. Handarbeitende Damen, Bürgersmädchen und Landfrauen von Rubens bis Hopper. Sandmann, München 2009, ISBN 978-3-938045-35-0.
  • Thomas Blisniewski: „... und schafft mit emsigen Händen“ - Weibliche Handarbeiten in Werken von R. Schadow, C. J. Begas und J. A. Ramboux im Wallraf-Richartz-Museum - Fondation-Corboud. In: Kölner Museums-Bulletin. Berichte und Forschungen aus den Museen der Stadt Köln. Nr. 3, Köln 2001, S. 4–18.
  • Almut Bohnsack: Spinnen und Weben. Entwicklung von Technik und Arbeit im Textilgewerbe. Bramsche, 2002.
  • Ulrike Claßen-Büttner: Spinnst Du? Na klar! Geschichte, Technik und Bedeutung des Spinnens von der Handspindel über das Spinnrad bis zu den Spinnmaschinen der Industriellen Revolution. Books on Demand, Norderstedt 2009, ISBN 978-3-8391-1742-2.
  • Marianne Stradal, Ulrike Brommer: Mit Nadel und Faden. Kulturgeschichte der klassischen Handarbeiten. Heidenheim/ Freiburg 1990.
  • Gail Carolyn Sirna: Frauen, die nie den Faden verlieren. Handarbeitende Frauen in der Malerei von Vermeer bis Dali. (Originaltitel: In Praise of the Needlewoman, übersetzt von Ursula Fethke, Redaktion Eva Römer, mit einem Vorwort von Thomas Blisniewski). Sandmann, München 2007, ISBN 978-3-938045-17-6.
  • Robert L. Wyss: Die Handarbeiten der Maria. Eine ikonographische Studie unter Berücksichtigung der textilen Techniken. In: Michael Stettler, Mechthild Lemberg (Hrsg.): Artes Minores. Dank an Werner Abegg. Stämpfli, Bern 1973, ISBN 3-7272-9200-8, S. 113 ff.
  • Waltraud Holtz-Honig: Vater spinnt. Der Weg zum Endlos-Garn, eine Erfindergeschichte. Langen Müller, München 1997, ISBN 3-7844-7367-9.
  • Helga Volkmann: Purpurfäden und Zauberschiffchen. Spinnen und Weben in Märchen und Mythen. Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2008, ISBN 978-3-525-20858-8.
  • Penny Walsh: Handbuch Garne. Geschichte, Herstellungstechniken und neue Trends. (Originaltitel: The yarn book. übersetzt von Elke Schröter), Haupt, Bern/ Stuttgart/ Wien 2007, ISBN 978-3-258-07183-1.
  • Stefan Mecheels, Herbert Vogler, Josef Kurz: Kultur- und Industriegeschichte der Textilien. Hohenstein-Institute, Bönnigheim 2009, ISBN 978-3-9812485-3-1.

Weblinks

Commons: Spinnen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: spinnen – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. ↑ Paul-August Koch, Günther Satlow: Großes Textil-Lexikon: Fachlexikon für das gesamte Textilwesen. Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart 1965, Bd. L-Z, S. 396.
  2. ↑ Chokri Cherif (Hrsg.): Textile Werkstoffe für den Leichtbau - Techniken - Verfahren - Materialien - Eigenschaften. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17991-4, S. 13.
  3. ↑ Karl Lärmer: Johann Georg Sieburg. Ein Wegbereiter der maschinellen Produktion in Berlin und Preußen. In: Berlinische Monatsschrift. 1997, Heft 8, S. 19–26.
  4. ↑ wdr.de
  5. ↑ W. I. Budnikow, I. W. Budnikow, W. E. Sotikow, N. J. Kanarski, A. P. Rakow: Grundlagen des Spinnens, Band II. VEB Verlag Technik, Berlin 1955.
  6. ↑ Anton Schenek: Lexikon Garne und Zwirne. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-87150-968-X.
  7. ↑ R. Senthil Kumar: Process Management in Spinning. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA 2014, ISBN 978-1-4822-0836-8.
  8. ↑ C. A . Lawrence: Introduction to yarn spinning and structure. In: C. A . Lawrence (Hrsg.): Advances in yarn spinning technology. Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK 2010, ISBN 978-1-84569-444-9.
  9. ↑ R. Senthil Kumar: Process Management in Spinning. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA 2014, ISBN 978-1-4822-0836-8.
  10. ↑ Jürgen Schneider, Uwe Heitmann, Heinrich Planck: Entwicklung eines Ballonkontrollsystems für die Chemiefaserverarbeitung. In: melliand Textilberichte. Nr. 5, 4. Mai 2007, S. 310.
  11. ↑ A. Plastina: Open-End Versus Ring Spun Cotton Yarns. International Cotton Advisory Committee, Washington DC, USA 2009.
  12. ↑ Anton Schenek: Lexikon Garne und Zwirne. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-87150-968-X.
  13. ↑ Wolfgang Bobeth (Hrsg.): Textile Faserstoffe. Beschaffenheit und Eigenschaften. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York 1993, ISBN 3-540-55697-4,S. 11f.
  14. ↑ Zakhar Aleksandrovič Rogowin: Chemiefasern: Chemie – Technologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York 1982, ISBN 3-13-609501-4, S. 18ff.
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