Sommerkleid und Klarsichtfolie – wie aus Holz völlig verschiedene Materialien hergestellt werden

Wer hätte das gedacht: Holz kleidet uns ein und fühlt sich dabei tatsächlich gut an! Dank modernen Verfahren und Kenntnissen über den genauen Aufbau von Molekülen lässt sich heute aus Holzstoff sowohl Kunstseide für Kleidungsstücke als auch Klarsichtfolie herstellen. Der Stoff namens Viskose und die Folie, die auch unter dem Namen „Cellophan“ oder „Zellglas“ bekannt ist, bestehen also aus demselben Rohmaterial!

Stoffe aus Viskose und Klarsichtfolien aus Cellophan werden aus Holz hergestellt
Stoffe aus Viskose und Klarsichtfolien aus Cellophan werden aus Holz hergestellt. Bilder: Sofy/Shutterstock.com;Swapan Photography/Shutterstock.com
Das Traubenzucker-Molekül, die Untereinheit der Cellulose

So zeichnet man in der Chemie das Polysaccharid Cellulose, eine lange Faser aus zahlreichen Glukose-Einheiten. Hier sind zwei solche Einheiten dargestellt. Sie bestehen jeweils aus einem Ring von sechs Kohlenstoffatomen (C) und einem Sauerstoffatom (O), an dem weitere Gruppen von Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoffatome (H) hängen. Verbunden sind die Einheiten über „Brücken“ von Sauerstoff.

Was ist Holz?

Holz besteht aus einer Vielzahl verschiedener Stoffe. Seine wichtigsten Bestandteile heissen Cellulose und Lignin. Cellulose macht bis zu 50% des Holzes aus. Cellulose ist ein sogenannter Vielfachzucker: Sie besteht aus sehr langen Ketten von einzelnen Traubenzucker-Molekülen, die sich aneinandergehängt haben. Da Cellulose ein sehr stabiles Material ist, dient sie in Pflanzen primär der Versteifung und Stabilisierung harter Pflanzenteile.

Von der Cellulose zum Kleid

Cellulose kann man mit industriellen Verfahren aus Holz gewinnen. Um von der rohen Cellulose, dem „Zellstoff“, zu einem Kleid aus Viskose oder einer Folie aus Cellophan zu kommen, bedarf es noch einiger Schritte. Die Cellulose wird in einem speziellen Verfahren schrittweise in das gewünschte Endprodukt überführt.

Zwischenprodukt der Herstellung von Viskose und Cellopha

Diese Zeichnung zeigt ein Zwischenprodukt der Herstellung von Viskose und Cellophan: An gewissen Sauerstoffatomen des Cellulosemoleküls hängen nun Gruppen von Schwefelatomen (S). Diese Gruppen sind negativ geladen und binden deshalb an ein positiv geladenes Natriumion (Na) aus der Natronlauge, mit der die Cellulose gewaschen wurde.

Im ersten Schritt wird die rohe Cellulose gereinigt. Darauf wird sie in Natronlauge, einer stark basischen Lösung, gewaschen. Dadurch wird die Cellulose für die eigentliche Reaktion vorbereitet. Im dritten Schritt wird die vorbereitete Cellulose mit Kohlenstoffdisulfid (CS2) zur Reaktion gebracht. Dabei wird jeweils an ein Sauerstoff-Atom der OH-Gruppen ein CS2 gehängt; die dabei frei werdenden Protonen (H+) bilden mit den Hydroxid-Ionen (OH-) der Natronlauge Wasser (H2O).

In dieser Form sind die Cellulosefasern gut verformbar. Durch feine Düsen werden sie in ein Schwefelsäurebad gespritzt, in dem während 2–3 Tagen eine Reifung stattfindet. Bei dieser Reifung werden die CS2-Gruppen wieder abgespalten, und die eigentliche Cellulose bildet sich zurück. Diese feinen Fäden, die Viskose, können nun zur Herstellung von Kleidern verwendet werden.

Flach und durchsichtig statt lang und dünn

Möchte man statt Fäden eine Folie herstellen, wird die Zellulose auf dieselbe Weise vorbereitet. Nur spritzt man die Masse nicht zu Fäden, sondern durch flache Düsen zu einer Folie. Dieses Material nennt man Cellophan. Es war einer der ersten Kunststoffe für Lebensmittelverpackungen, wurde mit der Zeit aber vielerorts durch billigere Plastikfolien auf der Basis von Erdölprodukten ersetzt.

Nicht ganz unbedenklich für die Umwelt

Die verwendeten Chemikalien machen den Prozess der Viskoseherstellung zu einem nicht ganz unproblematischen Verfahren. Denn es wird giftiges Kohlenstoffdisulfid verwendet und sehr giftiger Schwefelwasserstoff (H2S) freigesetzt. Eine Fabrik, die mit solchen Verfahren arbeitet, muss also über geeignete Filter- und Entsorgungsanlagen verfügen. Ausserdem werden viele der chemischen Hilfsstoffe gereinigt und wiederverwendet oder zu anderen Produkten weiterverarbeitet.

Die Faser Lyocell, auch bekannt unter dem Markennamen Tencel, wird ebenfalls auf Basis von Holz hergestellt. Das Herstellungsverfahren für Lyocell benötigt weniger Energie und weniger problematische Lösungsmittel, die zum grossen Teil rezykliert werden können. Lyocell gilt deshalb als umweltfreundlicher als Viskose, die Produktionskosten sind aber zurzeit noch höher.

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