Die Renaissance der europäischen Bastfaserspinnerei durch Verspinnung von Hanffasern auf Autocoro Rotorspinnmaschinen

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1 Die Renaissance der europäischen Bastfaserspinnerei durch Verspinnung von Hanffasern auf Autocoro Rotorspinnmaschinen

2 Die Renaissance der europäischen Bastfaserspinnerei durch Verspinnung von Hanffasern auf Autocoro Rotorspinnmaschinen Dipl.-Ing. Elke Steffes, Schlafhorst Autocoro GmbH, Mönchengladbach Vortrag anläßlich des 3. Internationalen Symposiums BIOROHSTOFF HANF und andere Faserpflanzen, Wolfsburg, September 2000

3 1. Einleitung Nach wie vor erfolgt die Garnerzeugung aus Hanf üblicherweise auf Maschinen der Bastfaserspinnerei. Die Produktionsabläufe sind veraltet und haben einen sehr geringen Automatisierungsgrad, wie man anhand dieser rumänischen Produktionslinie ersehen kann (Abb. 1). Abb. 1: Traditionelle Hanfspinnerei in Rumänien Die Massenfertigung von Spinnfasern zu Qualitätsgarnen ist von der Verarbeitung von Baumwolle geprägt, die annähernd 50 % des Stapelfaseraufkommens ausmacht. Die Baumwollspinnverfahren sind die wirtschaftlichsten und dabei flexibelsten Methoden der Garnerzeugung. Innerhalb dieser gehören das Ringspinnen, das OE-Rotorspinnen und das Luftspinnen zu den wirtschaftlich bedeutendsten Verfahren (Abb. 2). Abb. 2: Vergleich der Spinnverfahren Ringspinnen OE-Rotorspinnen Luftspinnen In der Baumwollspinnerei wird schon seit den 70er Jahren auf OE-Rotorspinnmaschinen produziert, die im Vergleich zu Ringspinnmaschinen günstiger produzieren und im Vergleich zu Luftspinnmaschinen deutlich unempfindlicher auf Schmutz reagieren. Insbesondere Autocoro OE-Rotorspinnmaschinen zeichnen sich durch eine große Produktivität, Wirtschaftlichkeit, Flexibilität und einen hohen Automatisierungsgrad aus. Inzwischen machen OE-Rotorspinnmaschinen ein Viertel der installierten Spinnkapazitäten weltweit aus, wobei jedoch die Garnmenge schon einen gewichtsmäßigen Anteil von 40 % an der weltweiten Garnproduktion hat (Abb. 3). Die Globalisierung in der Textil- und Bekleidungsindustrie hat in den letzten Jahren zu einem weltweiten Wettbewerb geführt. Nur eine verbesserte 3

4 Abb. 3: Installierte Basis Wirtschaftlichkeit bei der Garnproduktion bei Gewährleistung der geforderten Marktqualität für das textile Produkt kann der Bastfaserspinnerei in den Hochlohnländern auf Dauer ein Überleben sichern. Insbesondere die westeuropäische Leinenindustrie hat dies schon lange erkannt und in moderne und produktive Spinnereimaschinen investiert, die jedoch aufgrund der Herstellkosten ein Nischenprodukt herstellen. Erstrebenswert ist es daher, die hohe Wirtschaftlichkeit und Flexibilität der OE-Rotorspinnerei auch für die Herstellung von Hanfgarnen nutzbar zu machen. Nur dieser Spinnprozeß erlaubt die Produktion wettbewerbsfähiger Hanfgarne, mit denen zukünftig neue Märkte in der Textil- und Bekleidungsindustrie in Europa erschlossen werden können. 2. Unterschiede der Fasern Hanf, Flachs und Baumwolle Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit ist Hanf mit seiner komplexen Morphologie, Zusammensetzung und Struktur nicht mit der von Flachs oder Baumwolle vergleichbar. Länge Die Bündelfaser des Hanfs sind deutlich länger als die des Flachs. Dagegen ist die Einzelffaser von Hanf kürzer als die von Flachs und in ihrer Länge vergleichbar mit der der Baumwolle (Abb. 4). Feinheit Hanf und Flachs erreichen je nach Aufschlußverfahren unterschiedliche Feinheiten, die jedoch deutlich gröber als die der Baumwollfasern sind. Die relativ grobe Faserfeinheit des Hanfs im Vergleich zum Flachs ist auch damit zu erklären, daß diese Fasern anastomisieren und dadurch schwieriger zu trennen sind als Flachsfasern (Abb. 4). Faserart Faserlänge Faserlänge Faserbreite Faserfeinheit Bündel (mm) Zelle (mm) Zelle (µm) (dtex) Hanf ,3 22,2 Flachs ,9 19,7 Baumwolle ,0 4,0 Abb. 4: Vergleich der Abmessungen von Hanf, Flachs und Baumwolle 4

5 Zusammensetzung Während sich Baumwolle in der Hauptsache aus Zellulose und Pektinen zusammensetzt, liegen beim Hanf und Flachs Hemizellulosen, Lignin und andere wasserlösliche Substanzen vor. Dabei zeigen Hanffasern im Vergleich zu Flachs einen deutlich höheren Pektingehalt, der die Einzelfasern miteinander verklebt. Auch dies ist ein Grund für den schwierigen Aufschluß der Fasern (Abb. 5). Faserart Zellulose Hemi- Pektin Lignin Wasserlösliche Fett und zellulose Substanzen Wachs Hanf 60,0 72,0 11,0-19,0 4,4-7,6 2,3 7,9 2,1 11,6 0,7-1,3 Flachs 61,0 65,0 15,4-17,3 3,0-3,8 2,5 9,4 5,8-10,5 1,3-1,9 Baumwolle 82,7-5,7-1,0 0,6 Abb. 5: Vergleich der Zusammensetzung von Hanf, Flachs und Baumwolle (bei 10 % Wasser) Stuktur Die Stengelfasern Hanf und Flachs zeigen eine ähnliche Struktur. Die langgestreckten Elementarfasern weisen unterschiedliche Durchmesser von mehreckigem Querschnitt auf. In der Längsansicht werden die typischen Verdickungen und Knickstellen (Querverschiebungen) deutlich. Anders dagegen die Baumwolle, die nur in Elementarfasern vorliegt. Diese Samenfasern zeigen einen nahezu gleichen Durchmesser mit bohnenförmigem Querschnitt. In der Längsansicht werden die typischen Verwindungen in sog. Korkenzieher-Struktur sichtbar (Abb. 6). Abb. 6: Vergleich der Faserstruktur von Hanf, Flachs und Baumwolle 3. Herausforderungen an die moderne Spinnereitechnik und -technologie Hanfbündelfasern sind in der Regel fester, weniger dehnfähig, ungleichförmiger, biegesteifer und spröder als Baumwollfasern. Aus dieser zu Baumwolle und Flachs verschiedenen Charakteristik und Struktur leiten sich unterschiedliche Faserparameter, Verarbeitungs- und Garneigenschaften sowie ein unterschiedliches Weiterverarbeitungsverhalten ab. Die Ermittlung der Faserparameter ist schwierig. Derzeit wird an der Entwicklung neuer Meßmethoden zur Ermittlung der fasertechnischen Eigenschaften gearbeitet, jedoch existieren nach wie vor keine weltweit gültigen Standardprüfverfahren für Bastfasern im allgemeinen und Hanffasern im 5

6 speziellen, vor allen Dingen keine, deren Ergebnisse mit denen von heutigen Baumwollprüfverfahren vergleichbar wären. Für die Spinnversuche wurden die verschiedenen Hanffaserqualitäten an vorhandenen, für die Standardprüfung von Spinnfasern eingesetzten Instrumenten ohne zusätzliche oder gesonderte auf die Hanffaser abgestimmte Entwicklungen im Schlafhorst Textillabor TexLab geprüft. Nur so kann die Vergleichbarkeit mit anderen Kurzstapelfasern, die auf OE-Rotorspinnmaschinen versponnen werden, gewährleistet werden. Insbesondere der notwendige Vergleich mit Baumwollfasern als kurzstapelige natürliche Stapelfaser ist wichtig und somit möglich. Es muß das Ziel sein, das spezielle Eigenschaftsprofil der Hanffaser durch das Aufschlußverfahren entsprechend den Produktanforderungen so zu beeinflussen, daß die Verarbeitung dieser Fasern auf modernen Baumwollspinnmaschinen möglich wird. Die Biegesteifigkeit der Hanffaser hängt beispielsweise davon ab, wie stark die Einzelfasern beim Aufschluß elementarisiert werden. Die unterschiedliche Sprödigkeit verschiedener Hanfqualitäten dagegen resultiert aus der Veränderung der Bündelfasersubstanz beim Aufschluß. Die Andersartigkeit der Faserstruktur und eigenschaften läßt zunächst die Verspinnung in Mischungen mit anderen kurzstapeligen Natur- oder Chemiefasern sinnvoll erscheinen. Die Vorgehensweise ist im folgenden an Mischungen aus Hanf mit Baumwolle, Modal und Lyocell aufgezeigt. 3.1 Aufschlußverfahren Als Aufschlußverfahren sind sowohl mechanische, chemisch-physikalische als auch enzymatische Verfahren bekannt (Abb. 7). Aufschlußverfahren mechanisch (trocken) chemisch-physikalisch (naß) enzymatisch (naß) gute Entholzung Degummierung Vor-/Grobauflösung Flasin-Verfahren Mittelauflösung DDA-Verfahren Feinauflösung Ultraschall-Verfahren u. a. u. a. Abb. 7: Übersicht über die verschiedenen Aufschlußverfahren Über einen Zeitraum von vier Jahren wurden zahlreiche Hanfqualitäten dieser verschiedenen Aufschlußverfahren geprüft. Eignung Durch einen intensiven Aufschluß läßt sich das Eigenschaftsprofil der Hanffasern entsprechend der Produktanforderung variieren. Dabei hängen die Art des Aufschlusses und die Tiefe des Eingriffs stark von den Produktanforderungen ab. Demnach entscheidet der Produktwunsch über die Eignung des Aufschlußverfahrens. Versuche haben ergeben, daß sich für die Verspinnung von Hanffasern auf einer OE-Rotorspinnmaschine über den mechanischen Feinaufschluß keine rotorverspinnbaren Hanffasern realisieren lassen. Bisher führt nur der chemisch-physikalische Aufschluß zu einer spinnfähigen Faserfeinheit, da in jedem Fall eine Kotonisierung der Bündelfasern stattfindet. Das bedeutet, daß die Bündelfasern vereinzelt und in Länge, Feinheit, Weichheit und spinntechnischem Verhalten der Baumwolle angeglichen werden. 6

7 Verfügbarkeit Nicht alle Verfahren werden auch industriell eingesetzt. Die Hanfqualitäten, die für die Verspinnung auf OE-Rotorspinnmaschinen geeignet sind und mit chemisch-physikalischen Verfahren aufgeschlossen wurden, waren nur von drei Verfahren in ausreichender Menge für die Untersuchungen verfügbar. Hierzu gehören das Degummieren [Mackie (1998), Riddlestone et al. (1995)], das Flasin-Verfahren [nova (1996), Lennox-Kerr (1998)] und das Dampfaufschlußverfahren (DDA) [Nebel (1995)] (Abb. 8). Das Erreichen der gesetzten Ziele setzt eine fundamentale Auseinandersetzung mit den Besonderheiten bei der Verarbeitung chemisch-physikalisch aufgeschlossener Hanffasern auf Baumwollvorbereitungsmaschinen und der OE-Rotorspinnmaschine Autocoro voraus. Abb. 8: Vergleich der Faserstruktur von chemisch-aufgeschlossenem Hanf 4. Kennwerte zur Bestimmung von Verarbeitungsverhalten und Warenqualität Zum Verständnis der textilen Produktionskette werden die einzelnen Produktionsstufen von der Aufbereitung des Faserrohstoffs bis zum ausgesponnenen Garn und ihr Einfluß auf die Faserqualität erklärt. Die Spinnereivorbereitung für Baumwollfasern beinhaltet alle Prozeßstufen vom Ballenöffner, den Mischer über den Reiniger, die Herstellung eines Faserbandes auf der Karde und die Vergleichmäßigung der Faserbänder auf der Strecke (Abb. 9). Das Hauptziel dieser Abläufe ist das Öffnen, Reinigen und Parallelisieren des Fasermaterials. Dieses geschieht mit Hilfe zahlreicher Vollstift- und Sägezahnwalzen sowie Kondensern, so daß das Fasermaterial eine intensive mechanische Beanspruchung erfährt. Abb. 9: Prozeßstufen der Spinnereivorbereitung vom Ballen bis zu Faserband Während des Streckprozesses werden die Faserbänder durch Doublierung und Regulierung weiter vergleichmäßigt. Bei der Verarbeitung von sehr kurzem Fasermaterial wird auf diesen Prozeß verzichtet, da das Strecken zu Fehlverzügen im Band und in der Folge zu Feinheitsschwankungen im Garn führen kann. Zudem kann eine Streckpassage zu einem Entmischen der Fasern oder einem Auseinandergleiten der kurzen Fasern aufgrund der höheren Parallelität beitragen. 7

8 Bei der Verspinnung auf OE-Rotorspinnspinnmaschinen wird das Kardenbzw. Streckenband von einer Auflösewalze in Einzelfasern aufgelöst. Der anschließende Speisekanal und der Rotor stehen unter Unterdruck, der bewirkt, daß die Fasern bei entsprechender Beschleunigung in den Rotor gesogen werden. Die Fasern doublieren sich hier in einer Sammelrille zu einem Faserbändchen, das durch die hohe Fliehkraft im Rotor gehalten wird. Führt man ein Fadenende durch die Abzugsdüse in den Rotor ein, so legt sich dieses an den Faserring an, verbindet sich und zieht diesen aus dem Rotor heraus (Abb. 10). Dieses Spinnverfahren verlangt eine Anpassung der Faserlänge an den Rotordurchmesser. Zudem müssen die Fasern weich und biegsam sein, um in diesem Spinnprozeß verspinnbar zu sein. Auch in diesem Prozeß dem eigentlichen Spinnprozeß erfährt das Fasermaterial nochmals durch die Auflösewalze eine hohe mechanische Beanspruchung. Abb. 10: Prinzip des Rotorspinnens, System Schlafhorst Eine erhöhte Sprödigkeit des Fasermaterials kann hier einerseits eine weitere Schädigung begünstigen, andererseits können Staub und Faserabrieb entstehen, die sich in der Rotorrille festsetzen und dort beispielsweise Moiré, einen periodisch wiederkehrenden Garnfehler, verursachen oder zu einer Verschlechterung der Spinnstabilität oder der Garnparameter führen (Abb. 11). Abb. 11: Rotor mit Ablagerungen und Garn mit Moiré Kenntnisse, inwieweit sich mechanische Beanspruchungen bei den unterschiedlich aufgeschlossenen Faserqualitäten bemerkbar machen, sind daher für die wirtschaftliche Erzeugung eines Qualitätsgarnes aus Hanf von elementarer Bedeutung. Sprödigkeit der Hanffasern Die hohe mechanische Beanspruchung in den Prozeßstufen der Spinnereivorbereitung macht deutlich, daß es bezüglich der Auswahl des Faserrohstoffs unabdingbar ist, auf die Bedeutung unterschiedlicher Qualitätssiche- 8

9 rungsverfahren und dabei insbesondere auf die Prüfung der Öffnungs- und Reinigungswilligkeit der ausgewählten Hanfqualitäten einzugehen. Diese Prüfung erfolgt mittels eines Microdust und Trashanalyzer MDTA 3 (Abb. 12), der mit Hilfe einer modifizierten und mit hoher Umfangsgeschwindigkeit rotierenden Auflösewalze einer OE-Rotorspinnstelle die vorgelegte Probe in Schmutz, Faserfragmente, Staub und Fasern separiert. Abb. 12: MDTA 3 Darstellung Um die Sprödigkeit quantifizieren zu können, durchlaufen die nach dem Degummier- (Hanf (Deg.)), dem Flasin- (Hanf (Flasin)) und dem DDA-Verfahren (Hanf (DDA)) aufgeschlossenen Faserqualitäten den Micro Dust and Trash Analyzer MDTA 3 jeweils dreimal, um auf diese Weise die Prozeßstufen von der Spinnereivorbereitung bis einschließlich dem Auflöseprozeß in der OE-Spinnbox zu simulieren. Die jeweiligen Anteile, die den Partikelgrößen von Baumwoll-Schmutz, Faserfragmenten, Staub und Fasern zugeordnet sind, beziehen sich nach den einzelnen Durchgängen immer auf die gesamte Ausgangsprobe. Die Ergebnisse der Untersuchungen (Abb. 13) verdeutlichen, daß der Hanf (Flasin) am Sprödesten ist, d. h. die größte Anfälligkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung besitzt, weil ein hoher Anteil Schmutz ausgeschieden wird. Bei mehrfacher mechanischer Belastung sind bei dem Hanf (DDA) dagegen sogar Partikel in der Größe von Faserfragmenten im Abgang zu finden, die auf eine deutliche Faserschädigung hinweisen. Demgegenüber ist der Hanf (Deg.) am Unempfindlichsten, auch wenn die Fasern einen hohen Staubanteil aufweisen. Abb. 13: MDTA3 Auswirkungen mechanischer Belastung auf die Fasersubstanz 9

10 Eine schonende Faserauflösung bei gleichzeitig optimaler Vereinzelung der Fasern beim Aufschluß von Hanf für die OE-Rotorspinnerei stellen demnach die wesentlichen Anforderungen an die zukünftige Faserentwicklung dar. Biegesteifigkeit der Hanffasern Die Biegesteifigkeit der Fasern hat einen großen Einfluß auf ihre Verarbeitbarkeit sowie auf die Gleichmäßigkeit der Garne und damit auf die Optik der textilen Flächen. Um die hohe Biegesteifigkeit der Hanffasern zu reduzieren, werden Baumwolle (CO), Modal (CMD) und Lyocell (CLY) mit einem Gewichtsanteil von 50 % zugemischt. Die Anforderungen an die Beschaffenheit von Hanffasern für Garne in Mischung mit Baumwolle lassen sich wie folgt festlegen. Erstrebenswert ist eine vergleichbare Biegesteifigkeit beider Faserkomponenten. Dadurch wird ein homogenes Migrationsverhalten gefördert, welches sich direkt auf die Garnkennwerte, insbesondere die Garngleichmäßigkeit auswirkt und so eine ruhige Optik von Geweben, aber insbesondere von Gestricken begünstigt. Die Weiterverarbeitung ist durch eine reduzierte Sprödigkeit der Fasern problemlos. Eine erhöhte Sprödigkeit würde sowohl zu vermehrtem Abrieb und Faserflug während der Weiterverarbeitung als auch zu einer Garnschädigung führen. Überdurchschnittliche Garnschädigungen in Kombination mit einer ausgeprägten Haarigkeit bei sehr spröden Garnen verringern zudem die Gebrauchseigenschaften des Endartikels. Die Unempfindlichkeit der Fasern Hanf (Deg.) gegenüber mechanischer Beanspruchung begünstigt einerseits die Weiterverarbeitung, wirkt sich andererseits positiv auf die Gleichmäßigkeit von Garnen aus Hanf- / Baumwollmischungen aus (Abb. 14). Dennoch ist die Gleichmäßigkeit der Garne im Vergleich zu OE-Rotorgarnen aus 100 % Baumwolle erheblich schlechter. Abb. 14: Gleichmäßigkeit der Garnmasse in Abhängigkeit vom Aufschlußverfahren Der Charakter der Hanffasern ist dominant in den Garnkennwerten sichtbar (Abb. 15), d. h. negative Eigenschaften der Hanffasern sind durch die beigemischte Baumwolle nicht vollständig kompensiert. So ist es aufgrund der hohen Sprödigkeit beim Hanf (Flasin) auch nicht möglich, eine ausreichende Spinnstabilität bei Rotordrehzahlen über min -1 zu erzielen. Die Garne wurden daher nicht weiter betrachtet. 10

11 Degummiert Flasin DDA Rotordrehzahl [min -1 ] [ ] Feinheit [tex] Festigkeit [cn/tex] 10,6 10,9 10,9 10,6 7,2 9,6 10,5 10,6 10,6 Dehnung [%] 6,5 5,4 4,4 4,0 5,9 8,3 6,7 7,0 6,4 Gleichmäßigkeit CV [%] 16,5 17,0 18,1 18,6 24,8 17,2 18,2 18,6 19,2 Dünnstellen [-] Dickstellen [-] Nissen [-] Haarigkeit (H) [-] 9,71 11,1 11,56 10,82 8,85 8,59 8,47 7,08 7,21 Abb. 15: Kennwerte der Garne aus Hanf / Baumwolle 50 / 50 % Die Beurteilung der Garnkennwerte erfolgt im Vergleich zu OE-Rotorgarnen aus 100 % Baumwolle. Die unterlegten Garnkennwerte sind verglichen mit den Uster Statistics [Färber et al. (1997)] deutlich schlechter als die eines entsprechenden OE-Rotorgarnes aus 100 % Baumwolle. Lediglich bei der Haarigkeit, der Festigkeit und teilweise bei der Dehnung liegen die Werte in einem ähnlichen Bereich. Auffällig hierbei ist jedoch, daß die deutlich höhere Faserfestigkeit von Hanf nicht zu entsprechend hohen Werten der Garnfestigkeit beiträgt. Dies verdeutlicht, daß die Substanzausnutzung der Hanffasern im Garnverband unzureichend ist. Die Biegesteifigkeit erschwert demnach die Drehungseinleitung signifikant. Eine spinnstabile Garnerzeugung ist daher lediglich mit relativ hohen Drehungsbeiwerten realisierbar. Die heterogene Drehungshöhe über den Garnquerschnitt und entlang der Garnachse ist daher auch die Hauptursache für die schlechte Garngleichmäßigkeit und die hohe Drehungsdifferenz. Die Auswirkungen der spezifischen Fasereigenschaften auf die Optik von Gestricken und Geweben sind exemplarisch in Abb. 16 dargestellt. Aus einem OE-Rotorgarn Hanf (Deg.) / Baumwolle 50 / 50 % wurde ein Single- Jersey-Gestrick sowie ein Köpergewebe hergestellt. Abb. 16: Gestrick und Gewebe aus Hanf / Baumwolle 50 / 50 % Der hohe Drehungsbeiwert, der durch die Behinderung bei der Drehungseinleitung erforderlich ist, verursacht eine hohe Kringelneigung im Garn. Bei der Verarbeitung von ungedämpften Garnen in Maschenwaren bewirkt diese hohe Kringelneigung einen ausgeprägten Schräglauf der Maschen und ein unruhiges Warenbild. Zusätzlich führt die hohe Biegesteifigkeit der Garne dazu, daß die Maschen nicht optimal ausgeformt sind. Bei der Herstellung von Webwaren führt die hohe Kringelneigung zu einem schlech- 11

12 ten Ablaufverhalten an und in den Maschinen der Webereivorbereitung und der Weberei. Die häufigen Stillstände wirken sich auf die Optik der Webware aus. Durch das Beimischen von Fasern mit deutlich niedrigerer Biegesteifigkeit wie Modal und Lyocell kann die Drehung erheblich reduziert werden, ohne daß sich daraus eine Verschlechterung der Garngleichmäßigkeit ergibt. In REM-Aufnahmen der Garnstruktur sind im Vergleich zu den Hanf- / Baumwollgarnen weniger Einschnürungen und wirrliegende Fasern zu erkennen (Abb. 17). ➊ ➋ ➌ Abb. 17: Struktur der Garne aus 1. HA (Deg.) / CO, 2. HA (Deg.) / CMD und 3.HA (Deg.) / CLY Die gleichmäßigere Garnstruktur wirkt sich in einer verbesserten Warenoptik aus. Am Beispiel von Flachgestricken aus diesen Garnen wird im Vergleich zu zuvor gezeigtem Hanf- / Baumwollgestrick deutlich, daß die niedrigere Biegesteifigkeit den Schräglauf der Maschen verhindert (Abb. 18). Abb. 18: Struktur der Gestricke aus HA (Deg.) / CO, HA (Deg.) / CMD und HA (Deg.) / CLY 12

13 Der hohe Drehungsbeiwert wirkt sich ebenfalls im Griff des Artikels aus. So fühlt sich das Gestrick aus Hanf / Baumwolle harsch und rauh an. Die Maschenware aus Hanf / Lyocell dagegen hat einen deutlich weicheren Griff, jedoch ein zu geringes Volumen. Erst bei dem Gestrick aus Hanf / Modal führen Weichheit und ausreichendes Volumen zu einem angenehmen Griff. Das geringe Volumen führt bei der Maschenware aus Hanf / Lyocell zu einer geringeren Deckkraft, während Hanf / Baumwolle und Hanf / Modal eine gute Deckkraft aufweisen. 5. Ausblick Für das Verspinnen von Hanf auf Baumwollspinnmaschinen und dabei insbesondere OE-Rotorspinnmaschinen, weisen die eingesetzten Hanfqualitäten anders als Baumwollfasern eine hohe Sprödigkeit und Biegesteifigkeit auf. Durch die Sprödigkeit kommt es bei mechanischer Beanspruchung wie beim Öffnen und Reinigen, Kardieren oder der Bearbeitung durch die Auflösewalze zu Einkürzungen der Fasern, Festigkeitsverlusten und Staubentwicklung. Der Grad der Sprödigkeit kann mit dem Microdust and Trashanalyzer MDTA 3 nachgewiesen bzw. qualitativ analysiert werden. Die hier ermittelte Staubmenge behindert nicht das Spinnen, jedoch kommt es zu Ablagerungen in der Rotorrille, die auf Dauer die Spinnstabilität und Garnqualität beeinträchtigen. Daher müssen für das Verspinnen von Hanf neue Standards gelten, die systematisch ermittelt werden müssen. Bei Baumwolle ist bekannt, daß eine Übertrocknung in der Gin zu einer erhöhten Sprödigkeit führt, die sich in einer Faserschädigung ausdrückt. Inwieweit die Sprödigkeit von Hanf ebenfalls auf eine Schädigung zurückzuführen ist und in welchem Prozeßschritt der Faservorbereitung die Schwächung der Fasern erfolgt, ist bisher nicht bekannt. Es ist daher in weiterführenden Arbeiten unbedingt erforderlich, mögliche Zusammenhänge systematisch zu untersuchen und mögliche Korrelationen aufzuzeigen. Die Biegesteifigkeit der eingesetzten Hanffasern ist für das OE-Rotorspinnen ebenfalls zu hoch. Die geringe Geschmeidigkeit erschwert das Verdrehen der Fasern zum Garnverband. Das Widerstandsmoment, das sich der Drehungseinbringung entgegensetzt, ist zu hoch, so daß es nicht zu einer homogenen Drehungseinleitung kommen kann. Die daraus resultierende Faserwirrlage im Garnverband ist in den REM-Aufnahmen deutlich zu erkennen. Erst beim Spinnen mit hohen Drehungskoeffizienten ist durch die Erhöhung der Kräfte eine Verarbeitung möglich, obwohl auch hier die Spinnstabilität nicht ausreichend ist. Zugeführte Mischungskomponenten, die eine geringere Biegesteifigkeit aufweisen, können die Flexibilität der Fasermischung erhöhen, so daß die Hanffasern verarbeitbar sind und die Garndrehung deutlich reduziert werden kann. Daher würde das Messen der Biegesteifigkeit von Hanffasern vor einer Verarbeitung Sinn machen. Auf diese Weise lassen sich Fasermischungen konstruieren, was zu einer wirtschaftlicheren Verspinnung und Weiterverarbeitung beiträgt. Aus den zuvor genannten Gründen sollten die Hanffasern, die für das OE-Rotorspinnen eingesetzt werden, eine geringe Sprödigkeit und geringe Biegesteifigkeit aufweisen. 13

14 Schlußbetrachtungen Die OE-Rotorspinntechnologie birgt hohe Entwicklungspotentiale, von denen immer wieder neue Impulse für neue Garn- und Stoffqualitäten ausgehen. Durch wissenschaftliche Arbeiten eröffnen sich Chancen, bisher nicht genutzte oder neue Faserrohstoffe auf Autocoro OE-Rotorspinnmaschinen marktgerecht zu Qualitätsgarnen zu verarbeiten. Kenntnisse der technologischen Zusammenhänge sind jedoch Grundvoraussetzung. Spinnereien, die Kreativität und unternehmerische Risikobereitschaft zu ihren Maximen erklärt haben, sind dann in der Lage, den Stoff-Designern immer wieder eine große Garnvielfalt für modische Ideen bereitzustellen. 14

15 Literaturverzeichnis Die Renaissance der europäischen Bastfaserspinnerei [Färber et al. (1997)] Färber Ch., Furter. R. Uster Statistics 1997 Uster News Bulletin, Customer Information Service, No. 40, Mai 1997 [Lennox-Kerr (1998)] Lennox-Kerr, P. A new dawn for linen? Textile Month 10, 1998, [Mackie (1998)] Mackie, G. Hemp: the acceptable face of cannabis Textile Month 10, 1998, [nova (1996)] nova-institut (Hrsg.) Das Hanfproduktlinienprojekt (HPLP) nova-institut / IAF Reutlingen / ifeu-institut Heidelberg Köln / Hürth: o.v., 1996 DBU Projektnummer [Nebel (1995)] Nebel, K. Neue Wege in der Hanf-Verarbeitung nova-institut (Hrsg.), Biorohstoff Hanf Tagungsband zum Symposium, 2. Auflage Köln / Hürth: o.v., 1995, [Riddlestone et al. (1995)] Riddlestone, S, Franck, B., Wright, J. Hemp for Textiles Carshalton, Surrex (UK), Bioregional Development Group, 1995 [Steffes (2000)] Steffes, E. Verspinnbarkeit von Hanf auf automatischen Kurzstapel-OE-Rotorspinnmaschinen Diplomarbeit, FH Niederrhein, Abteilung Mönchengladbach,

16 W. Schlafhorst AG & Co. Postfach D Mönchengladbach Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) Internet:

17 V-S-58, 9/2000, d