Warum schrumpfen Stoffe? Wie misst man die Schrumpfungsrate?

Schrumpfrate

Stoff besteht aus Fasern. Wenn Fasern Wasser aufnehmen, quellen sie bis zu einem gewissen Grad auf, was bedeutet, dass sie sich in der Länge verkürzen und im Durchmesser vergrößern. Der prozentuale Unterschied in der Länge vor und nach dem Waschen im Verhältnis zur ursprünglichen Länge wird üblicherweise als Einlaufquote bezeichnet. Je höher die Wasseraufnahmekapazität, desto stärker die Aufquellung, desto höher die Schwindrate und desto schlechter die Dimensionsstabilität des Stoffes.

Die Länge des Stoffes selbst unterscheidet sich von der Länge des verwendeten Garns; diese Differenz wird üblicherweise als Stoffschrumpfrate angegeben.

Schrumpfquote des Gewebes (%) = (ursprüngliche Garnlänge – Gewebelänge) / ursprüngliche Garnlänge. (Quelle: Was ist die Schrumpfquote eines Gewebes?)

Nach dem Waschen schrumpfen Stoffe durch Faserverdickung, was zu weiterer Verkürzung führt. Unterschiedliche Webarten des Schrumpfens führen zu unterschiedlichen Schrumpfraten. Diese Raten werden durch die Gewebestruktur und die Webspannung beeinflusst. Eine niedrigere Webspannung führt zu einem dichteren, dickeren Stoff mit einer höheren Schrumpfrate und geringerem Einlaufen; umgekehrt führt eine höhere Webspannung zu einem lockereren, dünneren Stoff mit einer niedrigeren Schrumpfrate und höherem Einlaufen. Bei Färbe- und Ausrüstungsprozessen werden häufig Voreinlaufbehandlungen eingesetzt, um die Schussdichte zu erhöhen und die Schrumpfrate vorab zu steigern, wodurch die Schrumpfrate des Stoffes reduziert wird.

Gründe für Stoffschrumpfung

Die Gründe für das Einlaufen von Stoffen sind:

Wenn Fasern versponnen oder Garne gewebt und gefärbt werden, werden die Garnfasern im Gewebe durch äußere Kräfte gedehnt oder verformt. Gleichzeitig erzeugen die Garnfasern und die Gewebestruktur innere Spannungen. Bei statischer Trockenentspannung, statischer Nassentspannung, dynamischer Nassentspannung oder vollständiger Entspannung ermöglicht die Freisetzung der inneren Spannungen in unterschiedlichem Maße, dass die Garnfasern und das Gewebe in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.

② Verschiedene Fasern und ihre Gewebe haben unterschiedliche Schrumpfraten, was hauptsächlich von den Eigenschaften der Fasern abhängt – hydrophile Fasern haben eine höhere Schrumpfrate, wie z. B. Baumwoll-, Leinen- und Viskosefasern; hydrophobe Fasern haben eine geringere Schrumpfrate, wie z. B. synthetische Fasern.

③ Wenn Fasern nass werden, quellen sie unter dem Einfluss der durchdringenden Flüssigkeit auf, was zu einer Vergrößerung des Faserdurchmessers führt. Bei Geweben führt dies zu einer Vergrößerung des Krümmungsradius der Fasern an den Verflechtungspunkten, was eine Verkürzung der Gewebelänge zur Folge hat. Beispielsweise quellen Baumwollfasern unter dem Einfluss von Wasser auf, wodurch sich ihre Querschnittsfläche um 40–50% und ihre Länge um 1–2% vergrößert, während synthetische Fasern unter Hitzeeinwirkung, beispielsweise durch kochendes Wasser, im Allgemeinen um etwa 5% schrumpfen.

④ Wenn Textilfasern erhitzt werden, ändern sich ihre Form und Größe und sie schrumpfen. Nach dem Abkühlen können sie nicht in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren; dies wird als thermische Schrumpfung von Fasern bezeichnet. Der Prozentsatz der Länge vor und nach der thermischen Schrumpfung wird als thermische Schrumpfrate bezeichnet. Sie wird im Allgemeinen durch einen Siedewasser-Schrumpftest ausgedrückt, bei dem die Faserlänge als Prozentsatz in kochendem Wasser bei 100 °C schrumpft.

Alternativ kann sie mit Heißluft (über 100 °C) oder Dampf (über 100 °C) gemessen werden. Fasern weisen je nach ihrer inneren Struktur sowie der Temperatur und der Dauer der Erhitzung unterschiedliche Schrumpfungsraten auf. Beispielsweise beträgt die Schrumpfrate in kochendem Wasser bei Polyester-Stapelfasern 1%, bei Vinylon 5% und bei Chlorfaser 50%. Fasern stehen in engem Zusammenhang mit der Textilverarbeitung und der Dimensionsstabilität von Geweben und bilden damit die Grundlage für die Gestaltung nachfolgender Verarbeitungsprozesse.

Schwindtestmethode

Gängige Prüfmethoden für Stoffschrumpfung sind Dämpfen und Waschen.

Am Beispiel des Waschtestes sind die Prüfverfahren und die Methode für den Schrumpfungsrate-Test wie folgt:

Abtastung Nehmen Sie eine Probe von der gleichen Stoffcharge, mindestens 5 Meter vom Stoffende entfernt. Die Probe darf keine Fehler aufweisen, die das Ergebnis beeinträchtigen würden. Die Probe sollte zugeschnitten und so gewaschen werden, dass sie zum Waschen geeignet ist. Die Probe sollte ein Quadrat von 70 bis 80 Zentimetern sein. Nachdem sie 3 Stunden lang natürlich flach ausgelegt wurde, legen Sie eine 50 cm * 50 cm große Probe in die Mitte des Stoffs und zeichnen Sie dann mit einem Kastenstiftschreiber Linien auf die vier Ränder.

② Kennzeichnung: Legen Sie die Probe auf eine flache Oberfläche, glätten Sie Falten und Unebenheiten, ziehen Sie nicht daran und üben Sie beim Aufzeichnen von Linien keine Kraft aus, um ein Verrutschen zu vermeiden.

③ Gewaschene Proben: Um ein Ausbleichen an den markierten Stellen nach dem Waschen zu verhindern, müssen die Proben vernäht werden (doppellagig bei Maschenware, einlagig bei Gewebe). Bei der Vernähung von Maschenware ist nur entlang der beiden Schussfäden und einer Kettseite zu nähen, bei Geweben muss entlang aller vier Seiten mit entsprechender Garnspannung vernäht werden. Bei groben oder leicht ausfransenden Stoffen ist dreifach gesäumt an allen vier Seiten zu nähen. Nach dem Vernähen sind die Proben in 30°C warmes Wasser zu legen, maschinell zu waschen und danach im Wäschetrockner oder an der Luft zu trocknen. Nach 30 Minuten gründlichem Abkühlen sind Ist-Maße zu ermitteln.

④ Berechnung: Schrumpfquote = (Größe vor dem Waschen – Größe nach dem Waschen) / Größe vor dem Waschen × 100%.

Im Allgemeinen sollte die Schrumpfrate des Stoffes sowohl in Kett- als auch in Schussrichtung gemessen werden.

Schrumpfrate verschiedener Stoffe

In Bezug auf die Schrumpfrate weisen synthetische Fasern und Mischgewebe die geringste Schrumpfung auf, gefolgt von Wolle und Leinen, wobei Baumwolle in der Mitte liegt, Seide die größte Schrumpfung aufweist und Viskosefaser, Rayon und Kunstwollgewebe die größte Schrumpfung haben.

Die Einlaufquote allgemeiner Stoffe beträgt:

Stoff Typ	Schrumpfungsrate (%)
Baumwolle	4 – 10
Synthetische Fasern	4 – 8
Baumwoll-Polyester-Mischung	3.5 – 5.5
Natürlich weißer Stoff	3
Wolltuch blau	3 – 4
Popeline	3 – 4.5
Bedruckte Stoffe	3 – 3.5
Köper	4
Arbeitskleidung (Denim)	10
Kunstseide	10

Faktoren, die die Schrumpfrate beeinflussen

Rohstoffe

Unterschiedliche Rohstoffe führen zu unterschiedlichen Schrumpfungsraten bei Stoffen. Im Allgemeinen dehnen sich Fasern mit hoher Hygroskopizität aus, wenn sie in Wasser eingeweicht werden; dabei nimmt ihr Durchmesser zu und ihre Länge ab, was zu einer höheren Schrumpfungsrate führt. Beispielsweise weisen einige Viskosefasern eine Wasseraufnahme von bis zu 13% auf, während Gewebe aus synthetischen Fasern eine geringe Hygroskopizität und daher eine geringere Schrumpfrate aufweisen.

② Dichte

Unterschiedliche Stoffdichten führen zu unterschiedlichen Schrumpfraten. Wenn die Schuss- und Kettendichten ähnlich sind, sind auch ihre Schrumpfraten ähnlich. Stoffe mit höherer Kettendichte weisen eine stärkere Kettenschrumpfung auf, und umgekehrt weisen Stoffe mit höherer Schussdichte eine stärkere Schussschrumpfung auf.

③ Garnstärke

Stoffe mit unterschiedlichen Garnzahlen weisen unterschiedliche Schrumpfraten auf. Stoffe mit gröberen Garnen haben eine höhere Schrumpfrate, während Stoffe mit feineren Garnen eine niedrigere Schrumpfrate aufweisen.

④ Produktionsprozess

Unterschiedliche Stoffherstellungsprozesse führen zu unterschiedlichen Schrumpfraten. Im Allgemeinen weisen Stoffe, die während des Web- und Färbevorgangs mehrmals gedehnt werden, längere Verarbeitungszeiten haben und größerer Spannung ausgesetzt sind, eine höhere Schrumpfrate auf und umgekehrt.

⑤ Fasermischung

Verglichen mit synthetischen Fasern (wie Polyester und Acryl) sind natürliche Pflanzenfasern (wie Baumwolle und Leinen) und regenerierte Pflanzenfasern (wie Viskose) anfälliger für Feuchtigkeitsaufnahme und Ausdehnung, was zu einer größeren Schrumpfrate führt. Wolle hingegen ist aufgrund der schuppigen Struktur auf der Faseroberfläche anfällig für Verfilzung, was ihre Dimensionsstabilität beeinträchtigt.

⑥ Gewebestruktur

Generell weisen gewebte Stoffe eine bessere Dimensionsstabilität auf als gestrickte Stoffe; Stoffe mit hoher Dichte weisen eine bessere Dimensionsstabilität auf als Stoffe mit niedriger Dichte. Unter den gewebten Stoffen weisen Leinwandbindungen im Allgemeinen eine geringere Schrumpfrate auf als Flanellstoffe; unter den gestrickten Stoffen weisen Glattstrickarten eine geringere Schrumpfrate auf als Rippstrickarten.

Produktion und Verarbeitung: Beim Färben, Bedrucken und Ausrüsten werden die Stoffe unweigerlich von den Maschinen gedehnt, was zu Spannungen im Stoff führt. Diese Spannungen lösen sich jedoch leicht, wenn der Stoff mit Wasser in Berührung kommt, was zu Einlaufen nach dem Waschen führt. In der Praxis wird dieses Problem in der Regel durch eine Vortrocknung gelöst.

⑦ Wasch- und Pflegeanleitung

Waschen und Pflege umfassen Waschen, Trocknen und Bügeln, und jeder dieser drei Schritte beeinflusst die Einlaufquote des Stoffes. Beispielsweise weisen handgewaschene Proben eine bessere Dimensionsstabilität auf als maschinell gewaschene Proben, und auch die Waschtemperatur beeinflusst die Dimensionsstabilität. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Temperatur, desto schlechter die Stabilität.

Die Trocknungsmethode hat einen signifikanten Einfluss auf die Schrumpfungsrate des Gewebes. Gängige Trocknungsmethoden sind Tropftrocknung, flaches Auslegen auf einem Metallgitter, Hängtrocknung und Trommeltrocknung. Davon hat die Tropftrocknung den geringsten Einfluss auf die Gewebedimensionen, während die Trommeltrocknung den größten Einfluss hat, wobei die anderen beiden Methoden dazwischen liegen.

Zusätzlich kann die Wahl einer geeigneten Bügeltemperatur, die auf die Stoffzusammensetzung abgestimmt ist, die Schrumpfung verbessern. So kann beispielsweise bei Baumwoll- und Leinenstoffen die Dimensionsschrumpfung durch Bügeln bei hohen Temperaturen reduziert werden. Allerdings sind höhere Temperaturen nicht immer besser. Bei synthetischen Fasern verbessert das Bügeln bei hohen Temperaturen die Schrumpfung nicht nur nicht, sondern kann auch ihre Eigenschaften schädigen, z. B. indem der Stoff steif und spröde wird.