Thomas Gries, Dieter Veit, Burkhard Wulfhorst
Textile Fertigungsverfahren
Eine Einführung
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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