Textile Fertigungsverfahren - Eine Einführung

Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst

Textile Fertigungsverfahren

Eine Einführung

2014

479 Seiten

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ISBN: 9783446440579

 

Vorwort zur 2. Auflage

18

Vorwort zur 1. Auflage

18

1?Einleitung

22

1.1 Warum gibt es Fasern und Textilien?

22

1.1.1?Festigkeit und Dehnung

23

1.1.2?Oberfläche und Porosität

24

1.1.3?Mechanik von Festkörpern und textilen Strukturen

25

1.2?Geschichtliche Entwicklung der Textiltechnik

26

1.3?Fertigungsstufen

29

1.4?Typische Produkte aus Natur- und Chemiefasern

33

1.5?Garne

36

1.6?Textilien

36

1.7?Textile Produkte

39

1.8?Multiskalenmodell

43

1.9?Bedeutung der Textilindustrie

43

1.10?Welthandel mit Textilien

47

2?Rohstoffe

50

2.1?Naturfasern

52

2.1.1?Pflanzliche Fasern

54

2.1.1.1?Baumwolle (CO)

54

2.1.1.2?Flachs (Leinen) (LI)

58

2.1.1.3?Weitere Bast- und Hartfasern

64

2.1.2?Tierische Fasern

65

2.1.2.1?Wolle (Schafwolle) und feine Tierhaare (WO)

65

2.1.2.2?Seide (Maulbeerseide) (SE)

69

2.1.3?Mineralische Fasern

71

2.2?Chemiefasern

71

2.2.1?Herstellungsverfahren

73

2.2.2?Chemiefasern aus natürlichen Polymeren

77

2.2.2.1?Viskosefasern (CV)

78

2.2.2.2?Lyocellfasern (CLY)

81

2.2.2.3?Cuprofasern (CUP)

84

2.2.2.4?Acetatfasern (CA)

86

2.2.3?Chemiefasern aus synthetischen Polymeren

87

2.2.3.1?Bildungsmechanismen zur Erzeugung von Makromolekülen

88

2.2.4?Chemiefasern aus anorganischen Rohstoffen

93

2.2.4.1?Glasfasern (GF)

93

2.2.4.2?Carbonfasern (CF)

96

2.2.5?Weiterverarbeitung

98

2.2.5.1?Verstrecken

98

2.2.5.2?Texturieren

101

2.2.5.3?Herstellung von Spinnfasern

104

2.3?Beispiele

107

2.3.1?Jeans

107

2.3.2?Teppich

108

2.3.3?Airbag

110

3?Garnherstellung

116

3.1 Baumwollspinnverfahren

116

3.1.1?Vorbereitungsmaschinen

119

3.1.1.1?Ballenabarbeitung

120

3.1.1.2?Öffnen, Reinigen

120

3.1.1.3?Mischen

121

3.1.1.4?Kardieren

123

3.1.1.5?Strecke

125

3.1.1.6?Bandvergleichmäßigung

126

3.1.2?Kämmerei

127

3.1.2.1?Kämmmaschine

129

3.1.3?Ringspinnverfahren

131

3.1.3.1?Flyer

131

3.1.3.2?Ringspinnmaschine

132

3.1.4?Nichtkonventionelle Spinnverfahren

134

3.1.4.1?OE-Rotorspinnen

135

3.1.4.2?Luftechtdrahtspinnen

138

3.1.4.3?Luftfalschdraht-Umwindespinnen

140

3.1.4.4?Übersicht: weitere nichtkonventionelle Spinnverfahren

141

3.1.4.5?Vergleich: Spinnverfahren

141

3.2?Spezielle Spinnverfahren

142

3.2.1?Streichgarnverfahren

142

3.2.1.1?Krempel

143

3.2.1.2?Nichtkonventionelle Streichgarnspinnverfahren

146

3.2.2?Kammgarnspinnverfahren

147

3.2.2.1?Doppelnadelstabstrecke, Kettenstrecke

149

3.2.3?Halbkammgarnspinnverfahren

151

3.3?Entwicklungsrichtungen

152

3.3.1?Vorbereitungsmaschinen

152

3.3.2?Herstellung von Spinnfasergarnen mit klar definierten Eigenschaftsprofilen

152

3.3.3?Produktionssteigerung durch Erhöhung der Spindeldrehzahlbei Ringspinnmaschinen

153

3.3.4?Ring/Läufer-Kombination

153

3.3.5?Bandverspinnung

153

3.3.6?Kompakt- und Verdichtungsspinnen

154

3.3.7?Nichtkonventionelle Spinnverfahren

154

3.3.8?Prozessleittechnik

154

3.4?Faser- und Garnnummerierungen

155

3.4.1?Längennummerierung

155

3.4.2?Gewichtsnummerierung

156

3.5?Berechnungsgrundlagen

158

3.5.1?Vorbereitungsmaschinen

158

3.5.2?Kämmerei

158

3.5.3?Ringspinnen

159

3.5.4?Rotorspinnen

159

3.6?Beispiele

160

3.6.1?Jeans

160

3.6.2?Teppich

160

3.6.3?Airbag

160

4?Gewebeherstellung

162

4.1?Produktionsverfahren

162

4.2?Webereivorbereitung

164

4.2.1?Spulen

164

4.2.2?Zwirnen

166

4.2.3 Kettbaumherstellung

168

4.2.4?Zetteln

168

4.2.5?Schären

168

4.2.6?Schlichten

169

4.3?Gewebekonstruktion

170

4.3.1?Gewebedefinitionen

170

4.3.2?Rapport

170

4.3.3?Flottierung

170

4.3.4?Bindungspatrone

171

4.3.5?Bindungskurzzeichen

171

4.3.6?Grundbindungen

171

4.3.6.1?Leinwandbindung

171

4.3.6.2?Köperbindung

172

4.3.6.3?Atlasbindung

172

4.3.7?Besondere Verbindungstechniken

173

4.3.7.1?Cord und Schusssamt

173

4.3.7.2?Frottiergewebe

173

4.3.7.3?Doppelgewebe

174

4.4?Aufbau und Funktion von Webmaschinen

174

4.4.1?Kettablasssysteme

176

4.4.2?Exzentermaschinen

177

4.4.3?Schaftmaschinen

177

4.4.4?Jacquardmaschinen

178

4.4.5?Schützenwebmaschine

179

4.4.6?Projektilwebmaschine

180

4.4.7?Greiferwebmaschine

180

4.4.8?Düsenwebmaschine

182

4.4.9?Mehrphasen-Webmaschine

182

4.4.10?Schusseintragsleistung

183

4.4.11?Open Reed Weaving

184

4.5?Entwicklungsrichtungen

186

4.6?Beispiele

186

4.6.1?Jeans

186

4.6.2?Teppich

187

4.6.3?Airbag

189

5?Maschenwaren­herstellung

192

5.1?Gestricke

194

5.1.1?Aufbau und Struktur

194

5.1.2?Maschenbildung

196

5.1.2.1?Jacquardtechnik

198

5.1.3?Strickmaschinen

200

5.1.3.1?Flachstrickmaschinen

200

5.1.3.2?Rundstrickmaschinen

201

5.1.3.3?Abstandsstrickmaschinen

204

5.2?Wirken

205

5.2.1?Aufbau und Struktur

206

5.2.2?Wirkmaschinen

207

5.2.2.1?Kulierwirkmaschinen

207

5.2.2.2?Kettenwirkmaschinen

209

5.2.2.3?Abstandsgewirke

212

5.3?Entwicklungsrichtungen

213

6?Vliesstoffe

216

6.1?Grundlagen

216

6.2?Markt

218

6.3?Rohstoffe

220

6.4?Herstellungsverfahren

221

6.4.1?Vliesbildung

223

6.4.1.1 Mechanische Vliesbildung

223

6.4.1.2 Aerodynamische Vliesbildung

227

6.4.1.3 Hydrodynamische Vliesbildung

228

6.4.1.4 Spinnvlies-Verfahren

229

6.4.1.5 Marktbedeutung

232

6.4.2?Vliesverfestigung

233

6.4.2.1 Mechanische Vliesverfestigung

233

6.4.2.2 Thermische Vliesverfestigung

235

6.4.2.3 Chemische Vliesverfestigung

236

6.4.2.4 Verfestigung durch Nähwirken

237

6.4.2.5 Marktanteile

237

6.5?Trocknung

238

6.6?Ausrüstung

239

6.6.1?Verfahren zur Verbesserung des textilen Falls

239

6.6.2?Verfahren aus der Lederausrüstung

240

6.6.3?Heißsiegelbeschichtungen

240

6.7?Einsatzgebiete

241

7?Geflechtherstellung

244

7.1?Einteilung der Geflechte

245

7.1.1?Muster

246

7.2?Flechtverfahren

247

7.2.1?Konventionelle Flechtverfahren

247

7.2.1.1?Litzenflechtmaschinen

247

7.2.1.2?Spitzenflechtmaschinen

249

7.2.1.3?Packungsflechter

250

7.2.2?Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Geflechten

251

7.2.2.1?Rundflechten (Multilayer-Interlock-Braiding oder Through-The-Thickness-Braiding) und Umflechten

251

7.2.2.2?Magnaweave/Omniweave oder 4-Step-Braiding-Verfahren

253

7.2.2.3?2-Step-Braiding-Verfahren

254

7.2.2.4?Weiterentwicklungen der bisher genannten Verfahren

255

7.2.2.5?3D-Rotationsflechttechnik

255

7.3?2D- und 3D-Geflechte

257

7.4?Entwicklungsrichtungen

261

8?Gelegeherstellung

262

8.1?Vom Kettengewirk zummultiaxialen Gelege

263

8.2?Biaxiale Gelege

265

8.2.1?Struktur

266

8.2.2?Prinzip

266

8.2.3?Stichtypen

267

8.3?Multiaxiale Gelege (MAG)

268

8.3.1?Struktur

268

8.3.2?Prinzip

269

8.4?Abstandsgelege

271

8.4.1?Aufbau der Struktur

271

8.4.2?Prinzip

271

8.5?Gestrickte Gelege

272

8.5.1?Aufbau der Struktur

272

8.5.2?Prinzip

273

8.6?Entwicklungsrichtungen

273

9?Textilveredelung

276

9.1?Vorbehandlung

277

9.1.1?Trockenvorbehandlung

277

9.1.2?Nassvorbehandlung

278

9.1.3?Faserstoffspezifische Vorgänge

283

9.1.3.1?Baumwolle

283

9.1.3.2?Wolle

285

9.1.3.3?Seide

287

9.2?Trocknen

287

9.3?Farbgebung

289

9.3.1?Färben

289

9.3.2?Drucken

293

9.4?Appretur

296

9.4.1?Chemische Appretur

297

9.4.2?Mechanische Appretur

298

9.4.3?Thermische Appretur

299

9.5?Beschichten

299

9.6?Entwicklungsrichtungen

301

9.7?Beispiele

302

9.7.1?Jeans

302

9.7.2?Teppiche

302

9.7.3?Airbag

303

10?Konfektion

306

10.1?Teilen

307

10.1.1?Schnittbilderstellung

307

10.1.2?Richtungsorientierung

308

10.1.3?Musterorientierung

308

10.1.4?Schnittbildarten

309

10.1.5?Verfahren zur Schnittbilderstellung/Übertragung

309

10.1.6?Zuschneiden

309

10.1.7?Markieren

311

10.1.8?Arbeitsvorbereitung

311

10.2?Fügeverfahren in der Konfektion

311

10.2.1?Nähen

312

10.2.1.1?Fadengeberhebel

317

10.2.1.2?Fadenspannungsvorrichtungen

317

10.2.1.3?Transport

317

10.2.1.4?Systematik der Nähnähte

317

10.2.2?Kleben und Fixieren

321

10.2.3?Schweißen

321

10.3?Formen

326

10.4?Automatisierung

327

10.5?Entwicklungsrichtungen

332

11?Technische Textilien

336

11.1?Definitionen von Technischen Textilien

336

11.2?Beispiele für Technische Textilien

337

11.2.1?Faserverbundwerkstoffe (FVW)

337

11.2.2?Förderbänder

338

11.2.3?Reifen

339

11.2.4?Sicherheitstextilien (Mobiltech, Protech)

341

11.2.4.1?Mobiltextilien

341

11.2.4.2?Airbag

342

11.2.4.3?Panzerung von Automobilen

343

11.2.4.4?Schutzkleidung für die Feuerwehr

345

11.2.5?Textilien für den Hoch- und Tiefbau (Buildtech)

345

11.2.5.1?Textilbewehrter Beton

345

11.2.5.2?Beschichtete Textilien

348

11.2.6?Geotextilien (Geotech)

350

11.2.7?Textilien in der Medizin (Medtech)

358

11.2.7.1?Hygienetextilien

359

11.2.7.2?Medizintextilien

360

11.3?Entwicklungsrichtungen

365

12?Textile Prüfungen

370

12.1 Normen

370

12.2?Prüfklima

371

12.2.1?Bestimmung des Prüfklimas

371

12.3?Prüfungen an Fasern

373

12.3.1?Feinheit

373

12.3.1.1? Bedeutung

374

12.3.1.2? Kenngrößen

374

12.3.1.3? Messverfahren

374

12.3.2?Faserlänge

376

12.4?Prüfungen an Garnen

378

12.4.1?Feinheit

378

12.4.1.1?Weifverfahren

378

12.4.2?Drehung

379

12.4.2.1?Spinnfasergarne

379

12.4.2.2?Filamentgarne

379

12.4.2.3?Zwirne

379

12.4.3?Mechanische Kennwerte

380

12.4.3.1?Messung

380

12.4.4?Ungleichmäßigkeit

383

12.4.4.1?Messprinzip

383

12.4.4.2?Diagramm

383

12.4.4.3?CV-Wert

384

12.4.4.4?Normal-Spektrogramm

385

12.5?Prüfungen an Textilien

386

12.5.1?Geometrie und Konstruktion

387

12.5.1.1?Dicke

387

12.5.1.2?Länge und Breite

388

12.5.2?Festigkeit und Dehnung

388

12.5.3?Verhalten gegenüber Wasser

390

12.5.3.1?Wasseraufnahmevermögen

390

12.5.3.2?Wasserrückhaltevermögen

390

12.5.3.3?Wasserabweisendes Verhalten

391

12.6?Prüfungen an konfektionierten Textilien

391

12.6.1?Oberflächenveränderung

391

12.6.1.1?Scheuerverhalten

392

12.6.1.2?Pilling

393

12.6.2?Verhalten gegenüber Feuchte und Wasser

395

12.6.2.1?Maßänderung

395

12.6.3?Farbechtheit

396

12.6.3.1?Begriffe

396

12.6.3.2?Graumaßstäbe

396

12.6.3.3?Blaumaßstab (DIN EN ISO 105-B01 und -B02)

397

12.6.4?Fall und Drapierbarkeit

398

12.6.4.1?Messverfahren

399

12.7?Bekleidungsphysiologische Prüfungen

399

12.7.1?Wärmehaushalt des Körpers

400

12.7.2?Hohensteiner Hautmodell

402

12.7.3?Thermoregulationsmodell

403

12.8?Prüfungen an technischen Textilien

404

12.8.1?Fasern

404

12.8.2?Garne

405

12.8.3?Textilien

405

12.8.4?Composites/Faserverbundwerkstoffe

405

12.9?Entwicklungsrichtungen

406

13?Entsorgung von Textilien

408

13.1?Stoffkreislauf in der Textilindustrie

409

13.1.1?Lebensstufen eines Produktes

409

13.1.2?Kreislaufwirtschaftsgesetz und Warenkennzeichnung

412

13.2?Stoffliches Recycling

413

13.2.1?Faserrückgewinnung

413

13.2.2?Bekleidung

414

13.2.3?Teppichböden

416

13.2.4?Autotextilien

417

13.2.5?Aufbereitung und Verarbeitung von Sekundärfasern

418

13.2.6?Thermisches Stoffrecycling

423

13.2.7?Depolymerisation

423

13.3?Thermisches Recycling

424

13.4?Deponierung

425

13.5?Umweltschutz in der Textilwirtschaft

425

13.5.1?Umweltfreundliche Produktionsverfahren

426

13.5.2?Öko-Labels

427

13.5.2.1?Öko-Tex Standard 100 und 1000

427

13.5.2.2?Ecoproof

429

13.5.2.3?EU Öko-Label

429

13.6?Entwicklungsrichtungen

431

13.7?Beispiele

431

13.7.1?Jeans

431

13.7.2?Teppich

431

13.7.3?Airbag

431

14?Simulation

434

14.1?Arten der Simulation

434

14.2?Wirtschaftlichkeit und Verifikation

435

14.3?Modellbildung

435

14.3.1?Arten der Modellbildung

435

14.3.1.1?White Box-Modell

436

14.3.1.2?Black Box-Modell

436

14.3.1.3?Grey Box-Modell

436

14.3.1.4?Möglichkeiten der Vereinfachung

436

14.3.2?Wissensbasierte Modelle

437

14.3.3?Expertensysteme

437

14.3.3.1?Fallbasierte Systeme

437

14.3.3.2?Regelbasierte Systeme

438

14.3.3.3?Entscheidungsbäume

438

14.3.3.4?Anwendungen

438

14.4?Analytische Simulation von Maschinen und Prozessen

439

14.4.1?Garnherstellung

440

14.4.2?Gewebeherstellung

443

14.4.3?Veredelung

445

14.4.4?Empfehlungen zur Vorgehensweise

445

14.5?Numerische Simulation von Maschinen und Prozessen

446

14.5.1?Neuronale Netze

446

14.5.1.1?Biologische Grundlagen

446

14.5.1.2?Modell

448

14.5.1.3?Anwendungen

449

14.5.1.4?Empfehlungen zur Vorgehensweise

455

14.5.2?Genetische und evolutionäre Algorithmen

456

14.5.2.1?Grundlagen

456

14.5.2.2?Evolutionstheorie

457

14.5.2.3?Genotyp und Phänotyp

458

14.5.2.4?Mathematisches Modell

458

14.5.2.5?Anwendungen

459

14.5.3?Fuzzy-Logik

461

14.5.3.1?Grundlagen

461

14.5.3.2?Mathematisches Modell

461

14.5.3.3?Anwendungen

463

14.5.3.4?Empfehlungen zur Vorgehensweise

464

14.6?Simulation von Garnen und textilen Strukturen

464

14.6.1?Garne

464

14.6.2?Textile Strukturen

465

14.7?Industrie 4.0 – Leitsysteme und kognitive Maschinen

466

Thomas Gries

472

Dieter Veit

472

15 Autoren

472

Danksagung

474

Index

476

 

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