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Eigenschaften von Kunststoffen:

Chemiefasern

Chemiefasern sehen, fühlen und verwenden wir jeden Tag, denn sie kommen in den meisten Kleidungsstücken vor, außerdem in Teppichen, Bürsten, Vliesen, Beschichtungen usw., und im Jahr 1993 waren bereits fast 3/4 aller in Deutschland verarbeiteten Fasern Chemiefasern - genügend Gründe, um ihnen hier eine eigene Seite zu widmen.

Welche Fasern werden als Chemiefasern bezeichnet? Generell alle Fasern, die industriell hergestellt werden, also reine Synthesefasern wie z.B. Nylon, Polyester- und Polyacrylnitrilfasern, aber auch Fasern aus abgewandelten Naturstoffen wie z.B. Viskose, außerdem anorganische Chemiefasern wie z.B. Kohlenstoff- und Glasfasern.

Nun aber wollen wir die Fasern chemisch etwas genauer betrachten: Was führt dazu, dass sich aus einigen Kunststoffen Fasern herstellen lassen, aus anderen aber nicht?
Damit Fasern gebildet werden können, müssen die Fasern mehr oder weniger lang ausgestreckt sein und sich aneinander anlagern; das ganze sieht schematisch ungefähr so aus:

Moleküle in einer Faser

Wer schon die Seite zur Kristallinität gelesen hat, denkt sich jetzt vielleicht schon: "Das sieht so schön geordnet aus, das muss irgendwie kristallin sein."
Richtig gedacht, bei Fasern handelt es sich tatsächlich um Kristalle (um ziemlich lange Kristalle mit geringem Durchmesser), und genau das ist der Grund, wieso sich nicht aus allen Kunststoffen Fasern herstellen lassen, denn nicht alle Kunststoffmoleküle ordnen sich gerne so gleichmäßig an.

Die Kristallinität einer Faser lässt sich am Beispiel von Nylon gut zeigen: Hier werden die einzelnen Ketten durch Wasserstoff-Brückenbindungen zusammengehalten und somit geordnet:

Anordnung der Molekülketten in einer Nylonfaser

Der Zusammenhalt der Molekülketten durch die H-Brücken bewirkt, dass die Ketten nicht mehr so gut aneinander vorbeigleiten können, d.h. die Faser dehnt sich kaum, wenn man an beiden Enden zieht, was bedeutet, dass sie sich gut zur Herstellung von Seilen u.ä. eignet (die Dehnbarkeit einer Nylonstrumpfhose kommt daher, dass sie so fein gestrickt ist, und nicht daher, dass Nylon dehnbar ist).

Die meisten Fasern bilden wie unser Beispiel Nylon Wasserstoff-Brücken aus, die die einzelnen Molekülketten zusammenhalten, es gibt aber auch Fasern aus Polyethen und Polypropen, also aus reinen Kohlenwasserstoffen, die durch Link zum Glossar Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden (das funktioniert besonders gut bei linearen, unverzweigten und gleichmäßig aufgebauten Molekülen).
Um die Moleküle dazu zu bringen, sich ausgestreckt aneinanderzulagern und Fasern zu bilden, ist nach der Synthese des Kunststoffes ein weiterer Schritt notwendig, das sogenannte "Verstrecken": Beim Erstarren wird der hergestellte Kunststoff einem Zug ausgesetzt, sodass sich die Molekülketten, die vorher ohne bestimmte, gleichmäßige Ordnung vorlagen, in Zugrichtung strecken und anordnen und schließlich Fasern bilden.

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