Spinnen (Garn)

mini|Kreuzweise aufgespultes Garn als Produkt beim Spinnen

In der Textilindustrie ist Spinnen die Herstellung von Garn aus Stapelfasern, insbesondere der Prozessschritt der Garnbildung durch gleichzeitiges Verziehen und Verdrehen, wodurch die Haftkraft (Zusammenhalt) zwischen den Fasern erhöht wird. Dadurch wird der Faden fein und fest. Spinnen ist, wie das Weben, eine der ältesten Kulturtechniken der Menschheit. Ursprünglich Handarbeit mit einfachsten Hilfsmitteln, dann mit dem Spinnrad, ist das Spinnen heute voll mechanisiert und millionenfach schneller. In der umfassenderen Bedeutung gehören zum Spinnen alle Prozessschritte einer Spinnerei: das Reinigen, Mischen und Parallel-Legen der Fasern, ggf. ein separates Vorstrecken sowie anschließend das Auf- und ggf. Umspulen.

Versponnen werden z. B.: Pflanzenfasern wie Baumwolle, Flachs oder Hanf Tierische Fasern wie Wolle oder Seide Synthetische Fasern (siehe Primärspinnen und Chemiefasern) Mineralische Fasern wie Asbest

Die wichtigsten Kenngrößen eines gesponnenen Garnes sind neben der verwendeten Faser das Gewicht pro Länge (Garnfeinheit), der Feuchtigkeitsgehalt, die Festigkeit (Bruchfestigkeit), die Dehnung, die Drehung, und ihre Schwankungen u. a. m.Anton Schenek: Lexikon Garne und Zwirne: Eigenschaften und Herstellung textiler Fäden., Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-87150-810-1, S. 195. 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.

Die Weiterverarbeitung des fertig gesponnenen Garns erfolgt auf unterschiedlichste Art, z. B.: in Form einer weiteren Veredelung des Garns durch Zwirnen und Färben durch Umwandlung in textile Flächen durch Weben, Stricken und Wirken als Arbeitsmaterial beim Nähen und Sticken.

Geschichte mini|Spinnen mit dem Spinnrad im Freilichtmuseum Roscheider Hof mini|Flachsspinnerin im Hessenpark

Wortherkunft Das Tätigkeitswort spinnen ist in allen germanischen Sprachen bekannt und geht auf gemeingermanisch *spenn-a- ‘spinnen’ zurück. Die weitere Herkunft ist unsicher. Vermutet wird Verwandtschaft mit altkirchenslawisch *pręsti ‘spinnen’ und litauisch spręsti ‘spannen’, sodass vielleicht von indogermanisch *sper- ‘drehen’ auszugehen ist.Kluge. Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 25. Auflage. Bearbeitet von Elmar Seebold. De Gruyter, Berlin 2011, S. 868; Elmar Seebold: Vergleichendes und etymologisches Wörterbuch der germanischen starken Verben (= Janua Linguarum. Series practica. Band 85). Mouton, Den Haag / Paris 1970, S. 452 f.

Vorgeschichte Das Spinnen von Hand erfolgte entweder mit bloßen Händen oder aber mit einer Handspindel. Von Hand gesponnen wurde in Europa bereits um 6000 v. Chr., darauf verweisen die Spinnwirtel der Sesklo-Kultur im frühneolithischen Griechenland sowie aus der Starcevo-Körös Kultur. Auch in der Linearbandkeramischen Kultur sind Spinnwirtel häufig. Besonders zahlreich wurden sie in Bad Nauheim-Nieder-Mörlen gefunden, was nach Schade-Lindig vielleicht auf eine besondere Bedeutung des Platzes hinweist.Sabine Schade-Lindig, Idol- und Sonderfunde der bandkeramischen Siedlung von Bad Nauheim-Nieder-Mörlen „Auf dem Hempler“ (Wetteraukreis). Germania 80/1, 2002, 47–114 Es steht nicht fest, ob tierische Fasern (Wolle) oder pflanzliche (Flachs) versponnen wurden. Das Wollschaf war noch unbekannt, der Anbau von Flachs dagegen ist belegt, hier können aber auch die ölhaltigen Samen genutzt worden sein. Textilfunde aus der neolithischen Feuchtbodensiedlung von Arbon-Bleiche in der Schweiz belegen, dass Flachsfasern nicht gesponnen wurden, sondern nur an den Enden verdrillt.Urs Leuzinger, Antoinette Rast-Eicher, Flax processing in the Neolithic and Bronze Age pile-dwelling settlements of eastern Switzerland. Vegetation History and Archaeobotany 20/6, 2011, 535–542.

Antike Rocken sind seit der Eisenzeit belegt. Für die römische Antike gibt es Beschreibungen des Spinnens, vor allem der spinnenden Parzen, etwa bei Catull. Die Rohfaser wurde dabei auf einem Rocken („Kunkel“) befestigt. 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. Abbildungen von griechischen Vasen zeigen, dass der Rocken sehr kurz war und in der Hand gehalten wurde. Erst später wurde er so verlängert, dass er unter die Achsel geklemmt werden konnte, womit eine Hand frei blieb.

Mittelalter und Frühe Neuzeit mini|hochkant|Spinnerin mit Fallspindel in Osttimor

Eine weitere Vorrichtung zum Spinnen von Hand ist das Spinnrad, mit dem die Entwicklung des mechanischen Spinnens begann. Es wird 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. Daneben blieb das Spinnen mit der Hand noch bis ins 20. Jahrhundert lokal in Gebrauch.

mini|links|Eine Spinning Jenny im Museum für Frühindustrialisierung Wuppertal mini|Aktie der Spinnerei Deutschland vom 1. November 1896 mit Darstellungen von Spinnereimaschinen mini|Reaktivierter Selfaktor (Baujahr 1897) in der Tuchfabrik Müller (LVR-Industriemuseum in Euskirchen)

Jüngere Entwicklungen Wichtige Punkte in der Entwicklung der mechanischen Spinnerei: 1738 Erste funktionsfähige Spinnmaschine von Lewis Paul und John Wyatt 1750 Erste mechanische Flechtmaschine in Elberfeld (jetzt Wuppertal) 1764 Spinning Jenny von James Hargreaves 1769 Waterframe von Richard Arkwright – erste in größerem Umfang industrielle eingesetzte Spinnmaschine mit Wasserradantrieb 1771 Erste mechanische Spinnerei in Cromford durch Richard Arkwright 1779 Spinning Mule von Samuel Crompton. Sie vereinigt Produktionselemente der Spinning Jenny und der Waterframe 1781 erste, letztlich erfolglose, Spinnerei mit Spinning Jennys und statt von Wasserkraft von Pferden angetriebenen Waterframes in Berlin am Pariser Platz („Englische Baumwollenspinn-Maschinen-Anstalt“), gegründet vom Fabrikanten Johann Georg Sieburg 1783 Gründung der ersten fabrikmäßigen mechanischen Spinnerei auf dem europäischen Festland durch Johann Gottfried Brügelmann in Ratingenwdr.de 1785 Dampfmaschine findet Eingang in Spinnerei, zunächst zum Speisen der Wasserräder, ein Jahr später auch als Antriebsmaschine 1810 Flachsspinnmaschine von Philippe Henri de Girard 1828 Ringspinnmaschine von John Thorp 1830 Selfactor von Richard Roberts 1955 Vorstellung der ersten funktionsfähigen, von Julius Meimberg entwickelten Rotorspinnmaschine auf der Internationalen Textilmaschinenausstellung in Brüssel.

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

Der ganze Spinnprozess zur Verarbeitung von Stapelfasern gliedert sich in viele einzelne Arbeitsschritte. Die vorbereitenden Schritte lauten: Öffnen der Ballen mit einem Ballenöffner. Reinigung der Rohfasern von Schmutz und Fettresten bei der Wolle oder von Resten der Samenkapseln bei der Baumwolle und zum Entstauben. 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). Ausrichten bzw. parallelisieren der Fasern mit der Karde zu einem Kardenband bei Baumwolle (kardieren). Bei Wolle wird der gleiche Prozess auf der Krempel durchgeführt (krempeln). 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. 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 mini|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.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.

Ringgarne haben einen Titer von 4 tex bis 2000 tex.Anton Schenek: Lexikon Garne und Zwirne. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-87150-968-X. Während die groben Titer als Streichgarn oder Halbkammgarn hergestellt werden, bewegt sich der Hauptanwendungsbereich in der Baumwollspinnerei (Kurzfaserspinnerei) zwischen 4 tex und 120 tex.R. Senthil Kumar: Process Management in Spinning. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA 2014, ISBN 978-1-4822-0836-8.

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.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. Dennoch beschränkt sich die Geschwindigkeit des Ringläufers im praktischen Betrieb auf maximal 42 m/s.R. Senthil Kumar: Process Management in Spinning. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, USA 2014, ISBN 978-1-4822-0836-8. 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.Jürgen Schneider, Uwe Heitmann, Heinrich Planck: Entwicklung eines Ballonkontrollsystems für die Chemiefaserverarbeitung. In: melliand Textilberichte. Nr. 5, 4. Mai 2007, S. 310. 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