Rostlinná vlákna Vlákna na bázi celulózy (polysacharid). vlákna ze semen - bavlna , kapok , kokos - plody. vlákna z lodyh (stonků) - len, konopí, juta, ramie, kenaf, kopřiva, klejcha vlákna z listů - sisal, manilské konopí, novozélandský len , agave, ananas, aloe, rašelina
Složení Vlákno
celulóza
bavlna
Produkce 103 tun 18 450
Lignin
Pektiny
92
Hemicelulózy 6
-
<1
juta len sisal konopi
2850 850 378 214
72 81 73 74
13 14 13 18
13 3 11 4
4 2 1
Kokos
650
43
<1
45
4
Ramie
170
76
15
1
2
Kopřiva
-
40
28
17
8
kapok
123
13
Celulóza I Nejrozšířenější vysokomolekulární látka na zemi. Hydrolýza vede na glukózu. Celulóza hydrolýza glukóza → [ C6H12O6 ] ( C6H10O5 )n + n H2O Mm = 162 Mp = 50 000 až 80 000 Asimilace: CO2 + H2O → (HCHO)
PPS = 1 000 → C6H12O6
Chemicky jde o polyalkohol s jednou primární a dvěma sekundárními ( - OH ) skupinami. V hlavním řetězci jsou éterové vazby C – O – C. Zkrácený zápis: cel - OH resp. cel - ( OH )3
6 CO
2
+ 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 →
( C 6 H 10 O 5 ) N + N * H 2 O
Výskyt celulózy
Ročně vzniká 5*1010 tun. Enzymatické fotosyntéza Asimilace 3*1011 tun CO2 Endotermní reakce- Energie ze slunečního záření absorbovaného Zdroj Polysacha Celuloza ridy [%] [%] chlorofylem Pšeničné 64 39 Fermentací lze připravit kyselinu plevy Kukuřičné 73 43 mléčnou stonky Dřevo 56 40
Lignin [%] 19 16 30
Konformace celulózy
Židličková stabilní
lodičková
Celulóza II
V přírodě se celulóza vyskytuje vždy s doprovodnými látkami: Pyran O pektocelulóza: (ba, ln) + pektiny lignocelulóza: (ramie) + lignin kutocelulóza: (korek) + vosky a tuky 6 CH2OH 5 O H C Glukóza: 16 sacharidů, aldehyd H O
H C
OH (CH ) 4
4 C
CH2
OH
OH
H
C 1
OH
H
C
C
3
C2 - C3 ... sekundární –OH , C6 . primární –OH. H Reaktivita C(6) >> C(2) > C(3). Přístupnost: nejvíce C(2)
OH
OH 2
Celulóza III CH2OH C H
O C H
škrob (maltóza) α - D-glukopyranóza
CH2OH O
H
H
C
OH
H
C
C
H
OH
C O
C H
O
O C
OH
H
C
C
H
OH
H
Celobióza, resp. β - D-glukopyranóza). homopolysacharid n~5000
Makromolekula je v podstatě tuhý útvar a polysacharidový celulózový řetězec je rigidní. To dokazuje i Tg = 220oC, která je nad teplotou termického rozkladu celulózy.
CH2OH
Poruchy celulózy
H C OH
C H
O
OH
CH2OH
H OH OH
H
C
C
H
H
C
C
H
OH
C H
OH
OH
H
C
C
H
OH
H
4) odštěpení CO2 a vznik xylanu zdřevnatění (lignocelulozy)
C H C H
O
H C
OH
H
C
C
H
OH
C
OH
1) otevření řetězce více bobtná a lépe se barví. COOH COOCH3 2) pětičlenné kruhy C C O H O O H 3) polyglukoronová H C C C OH OH kyselina H H O H C C C pektin (ester) H H OH O
OH
O
O
H
H C
H C OH
O
O
Hemicelulózy
Hemicelulózy (samé nepravidelnosti)
α - celulóza nerozpustná v 17.5% NaOH PPS > 200
β - celulóza rozpustná v 17.5% NaOH, ale vysrazitelná v CH3COOH PPS > 10
γ - celulóza rozpustná v 17.5% NaOH a
nevysrazitelná v CH3COOH PPS < 10
Reakce celulózy I
Esterifikace a éterifikace skupin -OH
Porušením mezimolekulárních sil se umožňuje rozpustnost derivátů v levných rozpouštědlech (např. aceton). Esterifikace a éterifikace probíhá obtížněji než u nízkomolekulárních látek a je doprovázena snížením poměrné molekulové hmotnosti. Estery celulózy: O
cel
γ
O
C
CH3
Nitrát cel - O - NO2. Rozpustný v éteru. Triacetát všechny OH skupiny jsou esterifikované γ hodnota = 300 Semidiacetát 2/3 OH skupin jsou obsazené γ hodnota = 250
hodnota odpovídá počtu obsazených OH skupin na 100 glukopyranózových kruhů.
Reakce celulózy II Koncentrované kyseliny za studena vedou ke vzniku esterů. Zředěnější kyseliny za tepla způsobují hydrolýzu. O Vzniká také aldehyd a roste redukční schopnost
cel
O
C
H
Hydrolýza: "depolymerizace" Netěkavé koncentrující se kyseliny. Kyselina vinná, šťavelová, citronová poškozují celulózu! CH2–OH CH2OH Kyselina octová, C O C O H H O O H H mravenčí, (HCl) C C C C OH OH jsou těkavé a celulózu H H H O H C C C C H nepoškozují Varem v alkálii vzniká OH H H OH OH kyselina.
Reakce celulózy III Oxidace cel oxicelulózy
O
OH
cel
O
C
O
H
I. Redukující
cel
O
C
OH
II. kyselá
Alkalické prostředí: oxicelulóza typu II. Kyselé prostředí: oxicelulóza typu I. OXIDACE V ALKÁLIÍCH JE ŠETRNĚJŠÍ NEŽ PŘI pH 7 Fotocelulóza: působením UV záření (degradace) Pyrocelulóza: dlouhodobé působení zvýšených teplot Obecně: 1) Pozor na kyseliny. 2) Pozor na dlouhodobé působení UV záření. 3) Pozor na dlouhodobé působení tepla.
Biosyntéza celulózy
Biodegradace celulózy Test „zahrabání do země“
Fermentativní působení enzymů transferáz s pomocí speciálních LI katalyzátorů – pyrofosforiláz Řetězce postupně rostou a zabudovávají se do mikrofibril (30 CO řetězců s délkou 5.2 µ m). CV Většina -OH skupin tvoří H-můstky: AC
60% nepřístupné oblasti pro H2O 40% neuspořádanější oblasti přístupné pro H2O
0 dní
4 dny
20 dní
Ukládání řetězců Tvoří se plošná vrstevnatá struktura hydrofóbní mezipovrchy Blok řetězců 8 vrstev po 12 ti řetězcích (Čpavek způsobuje porušení intermolekulárních Hmůstků)
Pěstování Vlastnosti Použití
BAVLNA
800 let B.C. bavlněné tobolky a textilie, Tecuan Mexiko 3000 let B.C. Indie, Pakistán 1500 let B.C. zmínka v literatuře (karpasi) 1322 Mandelvill (stromová bavlna, Baumwolle) 17.-18. stol. Florida, Carolina, Louisiana, Georgia Problémy: obtížná sklizeň a odzrňování - získávání vlákna 1713 - odzrňovací stroj (Whitney) 1870 - obchod bavlnou: New Orleans, Liverpool, Brémy Dnes: tržní produkce 14 -18 mil. tun ročně.
75% produkce: ČLR + USA + Uzbekistán, Gruzie, apod. + Indie + Pakistán
Bavlna definice
Bavlna jsou jednobuněčná vlákna obrůstající semena bavlníku. Rod: Gossypium, Čeleď: Slézovité (Malvaceae) Druhy bavlníku: Bavlník černosemenný (Black seed). Dlouhovlákenná snadno oddělitelná bavlněná vlákna Bavlník zelenosemenný (Green seed). Kromě vláken obsahuje ještě nespřadatelný porost - LINTERS (vlákna kratší než 10 mm ). Bavlna je zdrojem nejčistší celulózy - použití pro speciální účely: cigaretový papír, bankovní papír, surovina pro výrobu nitrocelulózy (dříve nitrátová vlákna).
Bavlník Bavlníky jsou předmětem neustálého šlechtění. Podléhají rychle degeneraci. Šlechtitelské cíle: délka, jemnost, pevnost vlákna. Dnes i barva.
úroveň pěstování: kvalitní hnojení, boj proti škůdcům, a umělé zavlažování (irrigated). Jinak kvalita vláken závisí dosti silně na počasí.
Kultivované druhy I 1) Gossypium hirsrutum (87%) - bavlník srstnatý. Dvouletý keř, zelenosemenný se světle žlutými resp. bílými květy. Poskytuje velké výtěžky, je odolný vůči degradaci. Pochází z Mexika (pěstuje se v Indii a téměř všude na světě), délka vláken 25 - 35 mm, příčný rozměr 12-17 µ m . Representantem je: druh Upland Organická bavlna
Kultivované druhy II Gossypium barbadense (8%) - pochází z ostrova Barbados, Jednoletá bylina se žlutými květy. Výška 80150 cm., černosemenný, ušlechtilý, krémová barva. Délka vláken je 26-65 mm a příčný rozměr je 10-15 µ m. Typický druh je Pima
Nejznámější a nejdražší varianta Sea Island, délka 36 - 66 mm (v USA od r. 1785). Ostrovy a pobřeží Floridy resp. Jižní Karoliny.
Kultivované druhy III 3) Gossypium arboretum - bavlník stromový s tmavočervenými květy, V Indii je považován za svatý strom Délka vláken kolem 38 mm 4) Gossipium herbaceum - bavlník bylinný, Egypt a jižní Evropa. Délka vláken kolem 25 - 35 mm. (Surat bavlna). 5) Gossypium peruvianum – se žlutými květy. Peru, Délka vláken kolem 32 -38 mm Druhy 3) - 5) představují pouze 5% celkové produkce. Pěstitelské trendy: vypěstovat bavlnu pro různé technologie předení: Klasické předení (délka > pevnost > jemnost) BD předení (pevnost > jemnost > délka) Moderní trendy – genetické šlechtění.
Růst bavlny Semena klíčí po týdnu od zasetí
40 - 60 dní postupné nasazování poupat - postupné dozrávání 20 - 30 dní rozkvétání 45 - 70 dní po odpadnutí květů růst tobolky a vláken bavlny Tobolka 3 - 5 pouzder a v každém 20 semen, na semenech vlákna Růst vlákenzvenčí dovnitř Rů st směrem Kolísání teplot (den/noc) - růstové kruhy
Vlákna v tobolce Zralá vlákna v tobolce (NEVER DRIED)
Kruhový průřez - tažná, přístupná Molekuly H2O zabraňují tvorbě intermolekulárních H-můstků
První vysušení Po prasknutí zralých tobolek dochází k vysoušení vlákna. Tvorba silných H-můstků, které již nelze porušit. To má za následek: 1) zborcení stěny vlákna 2) stáčení vlákenné stužky (konvoluce). Zákrut o 180o, počet 4 - 6 na 1 mm
A.nezralá vlákna (prakticky pouze primární stěna, nitkovitý lumen) B.částečně zralá (slabá sekundární stěna, nízká konvoluce) C.zralá vlákna (tlustá sekundární stěna, lumen, pravidelná konvoluce)
Vysušené vlákno Konvoluce v místech reversace A - velká hustota fibril (málo přístupná) B - přístupnější (jako NEVER DRIED) C - nejméně organizovaná N - neutrální (nejpřístupnější zóna vláken) Bilaterální struktura - vysoce přístupná zóna C, N + - málo přístupná zóna A, B Projeví se negativně u penetrantů a při nemačkavé úpravě.
Sklizeň bavlny 3 etapy, nejlepší je 2. sklizeň (middle crop) Před sklizní: DEFOLIACE (odstraňování listů). Po sklizni: odzrnění
1) pilkové (Saw Gin - SG) - drsnější 2) válcové (Roller Gin - RG) - šetrné
Dnes linky HVI - High Volume Instruments
Klasifikace bavlny Rusko GOST: hodnotí se - pevnost, zralost, nečistoty, (délka). 7 sortů. Odborná sorta (0), První sorta (I) atd. až . Šestá sorta (VI) US-standardy používají vizuálně - organoleptické třídění. Good middling (GM) (7 standardů). Třídy: Strict middling (SM) Middling (Mid) Strict low middling (SLM) Low middling (LM) Strict good ordinary (SGO) Good ordinary (GO)
Obsah tříd se mění každé 3 roky. Hodnocení: délka (stapl), barva,nečistoty, vzhled-subjektivně Zralost (micronaire) < 3 jemná bavlna, 4 - 5 průměrná, > 6 hrubá bavlna. Pevnost svazková (Presley) kolem 2 -3 cN/dtex
Složení bavlněného vlákna I 1) celulóza 88 - 96% - hlavní stavební prvek vlákna, zejména v sekundární stěně 2) pektiny 0.9 - 1.2% - kyselina polygalakturonová, její sůl s hořčíkem, metylester, xylózy - vše v primární stěně (odstraní alkalická vyvářka) 3) bílkoviny 1.1 - 1.9% - v lumenu se nacházejí zbytky protoplazmy a v primární stěně kyselina asparágová, glutamová, prolin, ... 0.2 - 0.3% dusíku (většinu odstraní vyvářka) 4) vosky 0.3 - 1% - vyšší jednomocné alkoholy - triaoctanol, kyselina palmitová, olejová, glycerin. Bod tání je 77oC. Výskyt na povrchu a v primární stěně (odstraní vyvářka)
Složení bavlněného vlákna II 5) organické kyseliny 0.5 - 1% - soli kyseliny citronové a Lmaleinové (odstraní vyvářka) 6) minerální soli 0.7 - 1.6% - chlornany, sírany, fosforečnany, kysličníky křemíku, vápníku, draslíku, hořčíku 7) cukry 0.3% - glukóza, galaktóza, fruktóza, pentóza. Je-li obsah cukru větší, došlo k napadení bakteriemi (bílé kolonie coryneform bacteria - lepivé cukry) nebo hmyzem (medová rosa) 8) ostatní 0.9% - z buněčných stěn bakterií se uvolňuje endotoxin (obsah 0.017 - 100 g na balík o hmotnosti 218 kg), přípustná hranice je 0.2 Ţg m-3 - řádně větrat při rozvolňování Další látky jsou - vitamíny - pigmenty (flavonové sloučeniny)
Morfologie Bavlněné vlákno je před vysušením válcovité. Povrch: kutikula (vosky, pektiny, proteiny) Primární stěna: 0.1 - 0.2 µ m fibrilární svazky (přechodové lamely) Sekundární stěna: 95% vlákna. Skládá se z první vrstvy S1 tloušťky 0.1 µ m se spirálami ze svazků fibril 30nm a druhé (centrální) vrstvy S2 tloušťky 4 µ m, obsahuje koncentrické fibrilární mezivrstvy o tloušťce 0.2 µ m a počtu 25 – 30. Opět spirály ze svazků fibril - směr spirál se mění v bodech reversace (nejslabší místo vlákna, 20 - 30 míst/cm) - místa přetrhu (45%). Třetí vnitřní vrstva S3 tlouštky 0.1 µ m (terciární) ohraničuje lumen
Modely W. Kling
Primární stěna 1-vosky, pektiny 2-vnější fibrilární vrstvy 3-vnitřní fibrilární vrstvy 7-fibrila
Bobeth Young
sekundární stěna 4-první vrstva 5-fibrilární spirála 6-fibrilární svazek
Fibrilární struktura fibrilární svazky průměr 100-200 nm
fibrily průměr 10-40 nm
mikrofibrily
průměr 3-6nm délka 60 nm 30 řetězců Mikrofibrila obsahuje 30 řetězců a podle umístění jsou tam méně a více přístupné oblasti.
V oblasti 2 je o 15 % méně vodíkových můstků.
Zralost I Mikroskopická (z podélného pohledu, z podélného pohledu v polarizovaném světle, z řezů). Jednoduché je použití obrazové analýzy, kdy postačují dva parametry P. . obvod příčného řezu A ..plocha sekundární stěny Stupeň zralosti
4 *π * A S= 2 P
Zralost vs. jemnost Micronaire MIC - z odporu, který klade chomáč bavlněných MIC měřené vláken průchodu vzduchu (souvisí s jemnosti a zralostí).Empirický vztah
MIC = 8.56 * ( A / P ) + 1.196 − 2.35 2
Jemnost: (1 - 4 dtex) 1.35-1.75 1.75-2.0 2.0-2.3
Micronaire (3-7) <3 3-5 >6
označení fine average coarse
Vlastnosti I Rozdělení délek vláken (kladený stapl) L50 … „mediánová “ délka vlákna. Leží pod ní délky 50 % vláken. L 2.5 ….délka, pod kterou leží 2.5 % nejkratších vláken L*2.5….délka, nad kterou leží 2.5 % nejdelších vláken UHM.. průměrná délka 50 % nejdelších vláken Stejnoměrnost staplu (uniformity) U = 100*L50/L*2.5 Pro US bavlny platí, že U [%] 50 - 55 dobré, 40 - 45 postačující, < 30 nepostačující Index plovoucích vláken (flotating fiber index) FFI = 100*L50/L 2.5
Kvalita bavlny Pevnost kvalita HVI pevnost [g/tex]
Tažnost
[%]
Velmi vysoká
7.7 a výše
Vysoká
6.8-7.6
Průměrná
5.9-6.7
Podprůměrná
5.0-5.8
Nízká
4.9 a méně
Velmi pevné
31 a výše
Pevné
29-30
Stejnoměrnost
[%]
Průměrné
26-28
Velmi vysoká
85 a výše
Podprůměrné
24-25
Vysoká
83-85
Slabé
23 a méně
Průměrná
80-82
Podprůměrná
77-79
Nízká
76 a méně
Délka UHM
[mm]
Krátká
24.64 a méně
Střední
24.61-27.94
Dlouhá
28.19-32.51
Podprůměrná
32.52 a výše
Vlastnosti II PEVNOST: za sucha 2 – 4 cN/dtex, za mokra 100 - 120 % pevnosti za sucha. Pracovní křivka přibližně lineární Mercerací se pevnost zvyšuje > 7 cN/dtex TAŽNOST: za sucha 6 - 10%, za mokra 100 - 110 % tažnosti suché. Elastické zotavení při 2 % ním protažení je 74 % při 5 % ním protažení je 45 %
Vlastnosti III
∆d = +20% ∆l
% 15 =
zbotnani [%]
Navlhavost standardní podmínky (65 % RH) je 7.5 % Navlhavost ve vlhké atmosféře (95 % RH) je 24 - 27 % Botnání bavlněných vláken a) v silných alkáliích mercerace * * mercerace b) kapalný čpavek – OoC porušování H-můstků rychlejší zbotnání 100oC c) Schweitzerovo činidlo (hydroxid tetraamoměďnatý) perličkový efekt 2 6 NaOH [N]
Mercerace I EXOTERMNÍ PROCES – zpracování v koncentrovaném NaOH za napínání při chlazení. Vytváří se cel - ONa (alkalicelulóza), pak se mohou navazovat molekuly H2O.
1-5 bobtnání v NaOH
6-7 kontrakce po sušení
Mercerace
Mercerace II - zlepšení sorpce - růst pevnosti - vzrůst lesku původní
Původní
Mercerace
Vyvářka mercerace
uhel zotaveni
Vliv vlhkosti a teploty
Mechanické vlastnosti: jsou citlivé na změnu vlhkosti (65% +- 2% vede ke změně 2 vlhkost [%] pevnosti a tažnosti o 4%). Vlhkost způsobí porušení vodíkových můstků a následně relaxaci napětí (vysoká deformabilita, snadná deformovatelnost) Vliv teploty: do 120oC se nic moc neděje. Žloutne při teplotě 120 0C po 5 hodinách. Při 1500C zhnědne Při 200 – 280oC dehydratace, dekarboxylace, pak destrukce. Při 90oC dlouhodobě dochází k částečné depolymerizaci. Při prudkém sušení dochází k otevření kruhu. Důsledek je hustší vrstva na povrchu vláken – ZROHOVATĚNÍ. Teplota žehlení 150 0C ( teplota tvarovky ).
Kapok Jednobuněčné vlákno ze semen - víceleté stromy - tropické krajiny Afriky, Asie ERIODENDRON - kapok BOMBAX - bombax CALLOTROPIS - akon Plody: tobolky - nutno je ručně otevírat vlákna se při dozrávání semen uvolňují. Délka 32 mm
Vlastnosti a) nemají zákrut (konvoluce) b) tenká sekundární stěna A B C c) vlákna křehká, lámavá d) velký obsah vzduchu – plavou Vliv působení NaOH na na vodě (unesou 36x svoji váhu) kapoková vlákna (A). nezpracovaná, (B).. e) vysoký lesk zpracovaná v 6 % ním Složení: celulóza 50 - 65% NaOH, (C)..extrémně hemicelulóza (lignin) 20 - 30% koncentrovaný NaOH. popeloviny 1 - 1.5% vlhkost 10% Krystalinita vláken je poměrně nízká tj. kolem 46%.
Lýková vlákna a) vlákna mnohobuněčná, skládají se z řady elementárních vláken b) mají podobné složení: celulóza 65 - 85% popeloviny 1 - 5% tuky, vosky 2 - 4% pektiny, hemicelulózy 2 - 10% lignin 1 - 20% vlhkost 10% c) mají podobný mikroskopický vzhled d) mají podobné vlastnosti: - vlákna dosti pevná (za mokra se pevnost zvyšuje) - málo tažná - odolná vůči působení sladké i slané vody
Vlákna I Svazky elementárních vláken (jednobuněčných), slepených pektiny (rostlinný klíh). Elementární vlákna dlouhé protáhlé buňky, na koncích uzavřené, ve středu lumen (kanálek)
vlákno len konopí juta ramie
střední délka [mm] 17 - 20 10 - 14 2-4 50 - 65
střední průměr [ µ m] 12 - 17 14 - 17 15 - 20 30 - 35
Vlákna II
Len má kolénka a ostré okraje příčného řezu. Konopí má tupé okraje příčného řezu.
Svazky vláken
Prvotní zpracování len
Je třeba oddělit technická vlákna od stonku (zdřevnatělých částí) Len: před vstupem do textilního podniku, máčení nebo rosení Tírna - lámání + potěrání 1) pročesání a urovnání svazků vláken 2) kalandrování (lámání) - uvolnění dřevoviny 3) potěrání - odstranění dřevoviny --- len, koudel Vochlovna - vstup len vochlování - pročesávání resultuje produkt tj.len a odpad tj. koudel Přádelna - vstup len příze lenka – spřádání za mokra - vstup koudel příze koudelka - spřádání za sucha
Kotonizace lnu Kotonizace - rozrušení pektinů spojujících elementární vlákna) - mechanická ( Crightonovo čechradlo. atp.) - chemická (alkálie za tepla) - pára pod tlakem (steam explosion) 1 - enzymatické předzpracování 2 (pektinázy) 3 - biologická (bakterie) předzpracování
původní enzymatické enzymatické + alkalické
4
enzymatické + peroxid
5
2+3+4
Výtěžek len Ze 100 % lněného stonku se získá 9% lněná příze 7% koudelová příze 35% pazdeří - desky 15% semena - olej, fermež, pokrutiny 10% tobolky 3% odpad 20% ztráty rosením, máčením
Prvotní zpracování ostatní vlákna Konopí: rosení, máčení, odležení – v textilním podniku 1) lámání 2) potěrání 3) trhání na menší úseky
Pak podobně textilní předzpracování jako u lnu: konopné vlákno a konopná koudel. Také možná kotonizace. Juta: 1) máčení 2) kropení - emulze voda + oleje a 2-3 dny uležení 3) trhání na kratší úseky
Ramie 1) máčení 2) loupání kůry - dekortizace 3) degumování
kyselině)
(zpracování střídavě v Na2CO3 a zředěné
Rod: Linum usitatissimum
Len přádní - jednoletá rostlina 90 - 130 cm (Evropa (ČR), Asie, Amerika) olejno-přádní - nižší rostlina, více rozvětvené okvětí olejný - nízká rostlina, velmi rozvětvené okvětí (teplejší krajiny) Pěstování lnu: počáteční růst (klíčení a růst "stromečku"), rychlý růst stonku (12 - 18 dní) kvetení (3 - 5 dní), zrání (35 dní Sklizeň: 4 stupně zralosti dle barvy stonku - zelená zralost - hebká, jemná, málo pevná vlákna, malá výtěžnost - raná žlutá zralost - nejlepší vlákna - žlutá zralost - méně dlouhých vláken - plná (hnědá) zralost - drsná lámavá vlákna
Struktura stonku Kůra (obsahuje technická vlákna) dřevovina: tenkostěnné buňky 60% stonku dřeň: tenkostěnné buňky (odumírající) lumen Kůra: - kutikula (na povrchu vosky) - epidermis (pokožka s průduchy) - sklerenchym - lýko (20 - 25 svazků tech. vláken) - parenchym - pojí kůru s technickými. vlákny, obsahuje živiny - sítnice - rourkovité buňky – výživa F..vlákenné svazky - kambium - generativní tkáň S -Xylan 1 ..Parenchyn
Lněné vlákno Technické vlákno: 15 - 30 elementárních vláken spojených pektinem, délka: 20 - 140 cm, tloušťka: 200 - 300 µ m Elementární vlákno délka: 15 - 40 mm, tloušťka: 10 - 30 příčný řez: 5 ti boký, výjimečně 7 mi boký, ostré špičky podélný pohled: kolénka
µm
Struktura vlákna 1-vnější spojovací blána (povlak) 2-primární stěna 3-sekundární stěna (jen několik vrstev) 4-terciární stěna 5-lumen Sklon fibril: 10o
Isolace vláken ze stonku a) rosení - vlhkost + slunce + černé plísně (enzymy) - rozloží pektiny b) máčení - působení baktérií (bacillus comessi), teplovodní - studenovodní, aerobní - anaerobní
Vlastnosti - vlákna relativně velmi pevná fs = 5 - 8 cN/dtex - pevnost za mokra fm = 120% fs - tažnost za such 1.8 % a za mokra 2.2 %. - málo pružná - vlákna hladká, lesklá, dle způsobu získání světle žlutá až bílá, zelenožlutá až stříbřitě zelená - omak: studený, dobře vodí teplo - silně navlhavá (uzanční vlhkost 12%) - vůči chemikáliím se chová podobně jako bavlna - relativně dobře vede teplo (studený omak)
Rod: Cannabis sativa
Konopí Jeho použití v Číně sahá až do 2800 let BC. Pěstuje se v řadě států Evropy (Rusko, Jugoslávie, Rumunsko, Maďarsko) a Asie Vlákna ze stonku. Je hrubší, tmavší a poněkud pevnější než len. dvoudomá rostlina (samčí - pěnek, samičí - hlavatka), jednoletá Konopí seté severní (malé výnosy vlákna) Konopí seté středoruské (Rusko, Polsko) výška 1.7 m Konopí seté jižní (Itálie, Francie, Čína), výška 4 m Konopí hašišné (ne pro vlákna)
Zpracování vlákna podobně jako u lnu. Struktura vlákna blízká lnu.
Rozdíly Parametr
len
konopí
Průměrná 32 délka, mm Příčný rozměr 0.023 mm spiralita S
20
Úhel sklonu
5-100
5-100
0.022 Z
- tupé nebo rozeklané konce elementárních vláken, - širší a po délce pruhované technické vlákno, - široký lumen a zaoblené rohy na příčném řezu. Technické vlákno: 100 200cm barva stříbrošedá, horší hnědá, nejlépe ze všech přírodních vláken odolává vlivům povětrnosti (lana) Základním rozdílem je směr sklonu fibril (u konopí je na rozdíl od lnu směr Z).
Zdřevnatělé kanálky
Geometrie
Příčný řez a podélný pohled na vlákna konopí
Svazky vláken
Dřeň
Rod: Corchorus capsularis
Juta Jednoletá rostlina (5 m vysoká) s průměrem stonku 20 mm. (Indie, Egypt, Čína) Oddělení vláken - máčení, loupání lýka (ručně noži) Struktura elementárních vláken: - nerýhovaný povrch - tupé konce - nepravidelně široký lumen - nepravidelný (5 – 6 ti boký) příčný řez Silně zdřevnatělé (13 – 20 % ligninu, bastin), obtížné bělení Technické vlákno: délka 150 - 400 cm Elementární vlákno: délka 1 - 5 mm a tloušťka 15 µ m Juta má krátké celulózové řetězce (PPS = 400) - len (PPS = 1500)
Vlastnosti - méně pevné tuhé vlákno - tažnost kolem 1.7 % - silně navlhavé (až 34% v páře, uzanční vlhkost 13.75%) - účinkem tepla, vlhka a světla se uvolňují elementární vlákna (prášení) - odolává výborně mikroorganismům Barva: a) bílá, nažloutlá, šedá.(kvalitní) b) tmavohnědá (degradace snížená pevnost)
Rod: Boehmeria tenacissima Boehmeria Nivea
Ramie
Rhea - čínská tráva. resp. Kultivuje se zejména v Číně a na Tchajwanu. Byla nalezena jako obal mumií z 5000 let BC ve starém Egyptě. .Mnoholetá rostlina vysoká 1.2 až 2.4 m. Vysoký obsah dobře uspořádané celulózy (80 %). Vlákna přijímají až 20 % vlhkosti ze vzduchu. Struktura elementárních vláken a) Ploché pentle,kolénka, trhliny b) úzký lumen c) ledvinovitý příčný řez Technické vlákno : délka 50-400 cm Elementární vlákno : délka 30 100 mm, tloušťka 15 - 40 µ m
Vlastnosti - hedvábný lesk, příjemný omak - vysoká pevnost 4.5 - 9 cN/dtex Vlivem špatné koheze mezi vlákny se projevuje tendence k chlupatění povrchu textilií. Odstraňuje se pomocí mercerace v Na2CO3 za napětí.
Kenaf
Označovaný také jako Guinejské konopí nebo Mesta. Blízký Jutě Jednoletá rostlina (3 m vysoká) s průměrem stonku 12 mm. Pěstuje se především v Indii, Bangladéši a Thajsku. Kenaf je světle zabarvené vlákno a obsahuje méně necelulózových materiálů než juta. Pevnost je o málo nižší než juty. Délka elementárního vlákna je pouze 6 mm.Má výrazný lumen a polygonální tvar příčného řezu.Používá se především jako pytlovina resp. náhrada juty.
Rod: Hibiscus cannabinus L.
Rod Urticacae
Kopřiva
Kopřiva se kultivovala ve Skandinávii jako zdroj vláken vhodných pro plachty lodí. Pro vlákna se hodí tzv. velká kopřiva Urtica dioca, která je trvalka. Pěstuje se hlavně v Německu a Francii. Po sklizni se loupe od zdřevnatělého stonku kůra, která se vyváří pro oddělení vláken. Technická vlákna jsou až 1 m dlouhá. Elementární vlákna jsou dlouhá 5 cm s hrubým povrchem a různými poruchami. Barva vláken je krémově bílá až šedá. Omak je příjemně měkký.
čeled Cocos nucifera.
Kokos Získává se z kokosových plodů rostoucích na palmách Elementární vlákna mají polygonální tvar příčného řezu, délku 0.3 – 1 mm a příčný rozměr 12 - 14 µ m. Pevnost je kolem 131-175 MPa tažnost 15 – 40 % (největší u celulózových vláken ) a počáteční modul je 4 - 6 GPa. Obsahuje 32 - 43 % celulózy, 40 - 45 % ligninu,0 .15 - 0.25% hemicelulózy a 2.5 - 4% pektinů. Povrch vlákna je pokrytý póry.
Sisal I Sisalová vlákna patří mezi tuhá a pevnější přírodní vlákna, která se používají pro zesílené kompozitní materiály. Používala se pro výrobu tkanin u starých Aztéků. Jde o vlákno z listů Agave sisalana rostoucí ve Střední Americe (Yukatan ). Pěstuje se také v Mexiku, Brasilii a Haiti. Agave má silné dužnaté listy, které se sklízejí po 2-4 letech růstu. Listy mají sendvičovou strukturu a v každém je 700-1400 technických vláken.
Sisal II Technická vlákna jsou 60-120 cm dlouhá. Tuhá elementární vlákna jsou dlouhá kolem 2.5 – 8 mm a tloušťky 12 –40 µ m. Sisalová vlákna mají pórovitý povrch , lumen a polygonální příčny řez. Sisalová vlákna obsahují 10-14 % ligninu a 66-72 % celulózy. Pevnost je kolem 570 - 640 MPa tažnost 3 – 7 % a počáteční modul 9 - 12 GPa.
Abaca Abaca (manilské konopí) se získává z listů rostlin Musa textiles (Musa sapientum je banánovník). Roste především na Filipínách Rostlina má svazek listových stonků složených ze zdřevnatělého jádra obaleného překrývajícími se tenkými vrstvami obsahujícími vlákna. Průměr zralého stonku je 13-30 cm a délka až 7.5 m. Technická vlákna jsou až 4.5 m dlouhá. Vlákna jsou přirozeně lesklá a téměř bílá . Elementární vlákna jsou přibližně válcová o délce 6 mm.Lumen je široký a válcový. Vlákna obsahují 77 % celulózy a 9 % ligninu. Abacová vlákna se používají především pro výrobu papíru (sáčky na čaj) a provazy (dobře odolávají mořské vodě).
