TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

LIBEREC 2009

GABRIELA MUŽÁKOVÁ

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ

Studijní program: B3107 Textil Studijní obor: 3107R007 Textilní marketing

KONOPNÁ VLÁKNA HEMP FIBERS Gabriela Mužáková KHT-673

Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vladimír Kovačič Rozsah práce: Počet stran textu ...38 Počet obrázků .......8 Počet tabulek ........8 Počet grafů ............12 Počet stran příloh ..11

Zadání bakalářské práce (vložit originál)

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že předložená diplomová (bakalářská) práce je původní a zpracoval/a jsem ji samostatně. Prohlašuji, že citace použitých pramenů je úplná, že jsem v práci neporušil/a autorská práva (ve smyslu zákona č. 121/2000 Sb. O právu autorském a o právech souvisejících s právem autorským). Souhlasím s umístěním diplomové (bakalářské) práce v Univerzitní knihovně TUL. Byl/a jsem seznámen/a s tím, že na mou diplomovou (bakalářskou) práci se plně vztahuje zákon č.121/2000 Sb. o právu autorském, zejména § 60 (školní dílo). Beru na vědomí, že TUL má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mé diplomové (bakalářské) práce a prohlašuji, že s o u h l a s í m s případným užitím mé diplomové (bakalářské) práce (prodej, zapůjčení apod.). Jsem si vědom toho, že užít své diplomové (bakalářské) práce či poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem TUL, která má právo ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, vynaložených univerzitou na vytvoření díla (až do jejich skutečné výše). V Liberci dne 29.5.2009 ...................................................... Podpis

3

PODĚKOVÁNÍ

Děkuji Ing. Vladimíru Kovačičovi za pečlivé vedení mé Bakalářské práce. Dále bych poděkovala své rodině za podporu při studiu Textilního marketingu.

4

ANOTACE V této bakalářské práci bude zjišťována analýza geometrických a mechanických vlastností konopných vláken, která jsou upravena speciálními technologiemi. Nejdříve byla zpracována literární rešerše na téma konopných vláken a jejich zpracování. Konopná vlákna byla upravována speciální technologii- enzymaticky. Dále byl navržen experiment pro stanovení geometrických a mechanických vlastností konopných vláken, která byla upravena speciálními technologiemi Po vyhodnocení experimentu byla provedena diskuze výsledků. KLÍČOVÁ SLOVA: Konopí, vlákno, pěstování, délka, pevnost, pružnost, jemnost, enzymová úprava, průtah, síla, napětí

ANNOTATION In this work will be identified geometrical analysis of the mechanical properties of hemp fibers, which are treated by special technologies. First of all was worked up literature research on the topic of hemp fibers and their processing. Hemp fibers were modified by special-enzymatic technology. Afterwards, the experiment was designed for the determination of geometric and mechanical properties of hemp fibers, which has been modified by special technology. After evaluating of the experiment was carried out a debate about the results. KEY WORDS: Hemp, fiber, cultivation, length, stronghold, elasticity, titer, enzyme treatment, elongation, force, tension

5

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci

Obsah Seznam použitých symbolů .............................................................................................. 7 Úvod.................................................................................................................................. 8 Teoretická část .................................................................................................................. 9 1.

Konopí .................................................................................................................. 9 1.1.

Rozdělení podle tří hlavních druhů konopí................................................... 9

1.2.

Zajímavosti o konopí .................................................................................. 10

2.

Dějiny konopí v Českých zemích ....................................................................... 11

3.

Pěstování konopí ................................................................................................. 12 3.1.

4.

Popis konopí setého (Cannabis sativa, L.) .................................................. 13

Vlastnosti konopí ................................................................................................ 15 4.1.

Délka konopných vláken ............................................................................ 15

4.2.

Pevnost konopných vláken ......................................................................... 16

4.3.

Pružnost konopných vláken ........................................................................ 16

4.4.

Jemnost konopných vláken ......................................................................... 16

4.5.

Hebkost konopných vláken ......................................................................... 17

4.6.

Barva konopných vláken ............................................................................ 17

4.7.

Lesk konopných vláken .............................................................................. 18

4.8.

Čistota konopných vláken ........................................................................... 18

4.9.

Navlhavost konopných vláken .................................................................... 18

5.

Kotonin ............................................................................................................... 18

6.

Úpravy konopných vláken .................................................................................. 19 6.1.

Enzymová úprava vlákenných surovin lnu a konopí .................................. 19

Praktická část .................................................................................................................. 22 7.

Postup práce ........................................................................................................ 22

Vyhodnocení výsledků a závěrečná diskuze .................................................................. 37 Závěr ............................................................................................................................... 44 Seznam použité literatury ............................................................................................... 46 Seznam obrázků .............................................................................................................. 48 Seznam rovnic................................................................................................................. 49 Přílohy............................................................................................................................. 50

Konopná vlákna

6


Seznam použitých symbolů

T

jemnost vláken

n

počet vláken

Tp

jemnost průměrná

Tv

jemnost vláken

Konopná vlákna

7


Úvod Tato bakalářská práce má název Konopná vlákna. Těmito konopnými vlákny se myslí samozřejmě vlákna technického konopí, které se i v minulých dobách na našem území pěstovalo. V dnešní době se znovu objevuje trend pěstování a používání technického konopí. Pěstitelé moc dobře vědí jaké přednosti má tato rostlina. Známá vlastnost je, že i přes velice vysokou navlhavost má dobrou pevnost v tahu. Téma bylo zvoleno z prostého důvodu. Technické konopí nastupuje na scénu ve všech průmyslových oblastech jako je zemědělství, stavebnictví, zdravotnictví a samozřejmě ještě stále zůstává v textilním průmyslu, kde se zejména konají pokusy s kotonizovaným konopím. Kotonizace probíhá různými způsoby. Tři druhy takto různě kotonizovaných vláken byly v bakalářské práci analyzovány.

Cílem této bakalářské práce je zjistit, které z těchto tří druhů vláken má nejlepší mechanické a geometrické vlastnosti. Zjištěné výsledky budou porovnány a vyhodnoceny v závěrečné diskuzi.

Bakalářská práce se skládá ze tří částí. První část je teoretická, kde je provedena literární rešerže o konopných vláknech a jejich zpracování a dále se píše o úpravách na těchto vláknech pomocí speciálních technologií. V praktické části se píše o experimentu, při kterém jsou zjištěny geometrické a mechanické vlastnosti konopných vláken, které jsou upraveny třemi speciálními technologiemi. Konopí je upraveno třemi odlišnými enzymatickými úpravami. Ve třetí části je provedeno vyhodnocení výsledků a stručné zhodnocení bakalářské práce.

Konopná vlákna

8


Teoretická část 1.

Konopí Konopí je označováno jako stonkové vlákno rostlinných, mnohobuněčných

rostlin, která tvoří lýkové svazky lodyh „konopí setého“ (Cannabis sativa) z čeledi konopovité (Cannabiaceae). Jsou to jednoleté dvojdomé nebo jednodomé cizopasné rostliny, které jsou botanicky příbuzné s chmelem.

Konopí je tradiční kulturní olejná a přadná bylina, která byla původně pěstovaná v Asijských zemích. Rostliny konopí jsou velice přizpůsobivé a proto jsou rozšířeny skoro po celém světě- od tropů po nejsevernější oblasti mírného pásu (mimoevropské: Egypt, Alžír, Amerika, Austrálie, Filipíny, Japonsko, v Evropě: Rusko, Finsko, Rumunsko). V dnešní době pěstitelé dokáží vypěstovat různé odrůdy konopí setého až do výšky 4 metrů bez chemického ošetření a z jednoho hektaru dokáží poskytnout přes 10 tun hospodářsky cenných surovin. [1]

1.1.

Rozdělení podle tří hlavních druhů konopí

indické (Cannabis indica Lm.)- max. 2 m vysoká rostlina, u této rostliny její všechny zelené části obsahují „hašiš“ neboli delta-9-THC (tetrahydrocannabiol, až 20%). „Hašiš“ je opojná pryskyřičnatá látka, která je obsažena v stopkatých žlázkách pokrývající samčí květenství.Tato látka se používá jako omamný prostředek

plané, rumištní (Cannabis ruderalis)- tato rostlina je jednoletý plevel ze sibiřské oblasti, dorůstá výšky do 1 m

seté (Cannabis sativa L.)- tato rostlina je nejrozšířenější druh konopí, málo větvená, štíhlá rostlina s nízkým obsahem delta-9-THC (max 5%); jsou tři typy: Konopná vlákna

9

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci •

severní: rostlina je v průměru 0,6- 0,8 m vysoká, raná a dozrává za 60- 70 dní. Má velmi malý výnos stonků a drobných semen.

•

jižní (vegetativní): rostlina je 3- 4 m vysoká a dozrává za 130- 180 dní. Má velký výnos vláken, ale malý výnos semen. Vlákna této rostliny jsou dlouhá a jemná.

•

přechodného typu: rostlina je 170- 250 cm vysoká, má vlastnosti obou předchozích druhů, dozrává za 90- 120 dní. Rostlina má dobrý výnos vláken i semen. [2]

Obr. 1 Konopí seté, indické a plané nebo-li rumištní [2]

1.2.

Zajímavosti o konopí

•

konopí zlepšuje kvalitu půdy

•

konopí dozrává už za 100 dní

•

konopí má vynikající vlákno pro textilní průmysl (je velice odolné a silnější než jiná vlákna)

Konopná vlákna

10

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci •

konopí je ekologicky obnovitelný zdroj pro výrobu papíru a stavebních materiálů

2.

•

konopné pazdeří je schopné nasát až pětinásobek své hmotnosti

•

konopná semena obsahují 25% bílkovin

•

konopný olej obsahuje vysoké množství omega- 3 a omega- 6 kyselin

•

konopí je zdrojem paliva pro spalovací motory

•

konopí má schopnost tlumit nebo odstraňovat bolest

Dějiny konopí v Českých zemích Konopí seté se ze Střední a Východní Asie rozšířilo do Střední Evropy

pravděpodobně díky Skythům. Na německém území se našly nejstarší doklady o využívání konopných vláken. Jde o naleziště keramiky Eisenberg v Durynsku z let kolem roku 5500 př. n. l. Dále máme o něco mladší naleziště tzv. pásové keramiky v Thainingenu (Švýcarsko), Voslau (Rakousko) nebo Frumusice (Rumunsko).

Konopí, protože je vysoké, v dávných dobách poskytovalo úkryt pro zvěř nebo i pro lid ( poddaným před rozzlobeným pánem, a zvěři proto, že velice ostrý pach rostlin bránil loveckým psům ji vyčenichat).

Rostliny konopí se normálně pěstovaly se lnem, luštěninami, řepou a zelím na polích blízko domu. Z konopného plátna se vyráběli košile, kalhoty a další části oděvů včetně lidových krojů. Donedávna byly boty sešívány dratví, tj. konopná nebo lněná režná nit. [2]

Konopná vlákna

11

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Je zajímavé, že i v dnešní době nám místní názvy připomínají konopí (Konopiště, Konopáč), dále pojmenování zvířat (konopka) nebo také v lidových písních (Andula konopí močila).

V první polovině 19. století konopářství v českých zemích dosáhlo největšího rozvoje, protože na našem území fungovaly tři průmyslové přádelny. Byly na Českokrumlovsku, v Kunovicích a v Přerově.

Za první republiky probíhaly snahy o obnovu konopářství podobné jako v dnešní době. Stejně jako v dnes, byl problém s investicemi na nákup sklizňové a zpracovatelské techniky. I přes všechny problémy se u nás do 50. let 20. století konopí pěstovalo. V Čechách i na Moravě jsme měli výrobní centra pro kvalitní zpracovatelské vybavení. Kvůli rozhodnutí politických orgánů se pěstování a zpracování konopí v roce 1955 přesunulo do úrodných oblastí Slovenska (Podunajské nížiny, Nitransko). Pěstování konopí bylo zakázáno až v roce 1996, ale o tři roky později bylo povoleno pěstování neomamných odrůd, tzv. technického konopí.

3.

Pěstování konopí

Rostlina je málo odolná, choulostivá proti zimě, která miluje teplé a suché podnebí. Rostlina konopí vyžaduje hlubokou, humusní půdu, která je kyprá a přiměřeně bohatá na vápno. Konopí je dvoudomá krytosemenná rostlina se silným dřevo-vláknitým stonkem. Rostlina má vícečetné sytě zelené zubaté listy a aromatické květy. Plodem konopné rostliny je olejnatá nažka (nebo-li oříšek, semeno) ve tvaru oka. Mezi lýkové rostliny také patří např. len, kopřiva, juta. Ale pro konopí je nejbližší a jediný příbuzný v čeledi konopovitých (Cannabaceae) chmel (Humulus). Chmel je botanicky jediným příbuzným konopí v čeledi konopovitých. [1]

Konopná vlákna

12


Obr. 2 Rozdíl mezi rostlinou konopí a chmelem [2] Konopí se seje v době, kdy už období mrazů pominulo. V našem podnebí je to nejlépe v květnu. Rostliny se sází do řádků ve vzdálenosti od sebe 15 až 25 mm. Husté setí zabezpečuje jemné vlákno. Konopí kvete v červenci, ale i počátkem srpna. Rostlina samčí (pokosné) má latovité květenství a rostlina samičí (hlavaté neboli semenové) má drobné kvítky na krátkých osách obrostlými malými listeny.

Díky pěstování technického konopí dostáváme dvě suroviny: a to stonek a semeno. Ze stonku se dále dostává vlákno (příze, provazy), koudel (papír, izolace, netkané textilie, plasty) a pazdeří (podestýlka, stavebniny, palivo). A ze semena dále vyrábí olej (potraviny, kosmetika, barvy, laky) a pokrutiny (mouka, krmivo). [2]

3.1.

Popis konopí setého (Cannabis sativa, L.)

Konopí seté má velice rozmanitý kořenový systém. Rostlina má jeden hlavní dlouhý kůlovitý kořen s řadou postranních kořenů a vlásečnicových kořínků. Stonek konopí je dlouhý od 2 do 6 metrů, který je tvořen úzkou dutinkou, dřevnatým jádrem, svazky lýkových vláken a ochmýřenou kůrou.

Konopná vlákna

13

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Konopné vlákno

V konopném vláknu je více než 70% celulózy a proto je považováno za nejpevnější a nejdelší vlákno mezi rostlinami. Úkolem konopného vlákna je chránit výživové rourky a celou rostlinu před zlomením nebo roztrhnutím. Elementární vlákna mají uprostřed lumen (dutinku), který je důležitý pro izolační vlastnosti. Rostlina má primární a sekundární vlákna. Ze sekundárních vláken se při zpracování získává tzv. koudel.

Dřevnaté jádro

Objem stonku ze 2/3 tvoří právě dřevnaté jádro, které při zpracování dosahuje podoby jemné štěpky neboli pazdeří. Jádro se převážně skládá z hemicelulózy, ale také obsahuje řadu minerálů (křemík). Pazdeří je daleko lehčí a jemnější než dřevo, a proto se také lépe zpracovává.

U všech druhů konopí rozeznáváme rostliny na samčí (pokosné) a samičí (hlavaté). Rozdíl mezi rostlinami je v typu a v době květu, ale také v růstových vlastnostech. Samčí rostliny v první růstové fázi jsou většinou vyšší než rostliny samičí. Samčí rostliny mají tenčí stonky, světlejší barvu listů. Kvetou o měsíc dřív než rostliny samičí. V květenství vytváří řídké hrozny (laty) žluto-zelených prašníků.

Samičí rostliny jsou statnější, mají tmavší barvu a jsou více olistěné. Svazky stopkatých květů se zeleným okvětím, pestíkem a dvěma bliznami se vytváří v době zralosti samčích rostlin. Uvnitř květu se po opylení samčí rostlinou vytváří semeno. [2]

Semena konopí

Semena konopí mají hnědou, šedou až černavou barvu. jejich tvar připomíná oko a jsou až půl centimetru veliká. Semeno může obsahovat až 30% výživově velice Konopná vlákna

14

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci cenného vysýchavého oleje, který má vyvážený poměr esenciálních kyselin, bílkovin, vitamínů a minerálů. [2]

4.

Vlastnosti konopí Ve vztahu k životnímu prostředí je pěstování konopí, oproti pěstování jiných

rostlin, velice šetrné. Rostlina má velice vysoký poměr vyprodukovaného kyslíku ku produkci oxidu uhličitého vyprodukovaného při hnojení, sklizni a převozu. Tento poměr je přibližně 9:1. I při moderním způsobu zpracování nedochází ke znečištění. Veliká výhoda pro konopí je, že z něho dokážeme dostat vysokou šíři využitelných surovin a s tím spojenou i kvalitu. Silné stránky konopných surovin jsou také v kombinaci s dalšími materiály jako třeba s přírodními a minerálními vlákny nebo také škroby apod. Konopné vlákno je jedním ze základních stavebních prvků naší civilizace. Toto vlákno dokáže spojit pevnost, trvanlivost a odolnost s biologickou rozložitelností. Tyto nezaměnitelné vlastnosti už dávno objevili staří Číňané, kteří ze starých kusů konopných textilií začali vyrábět papír. Bez jakýkoliv obav můžeme konopný „odpad“ odkládat na kompost nebo spálit, a potom dále vracet na pole ve formě hnojiva. Kdežto u syntetických vláken a textilií si to dovolit nemůžeme, protože tyto látky často ohrožují naše zdraví, jsou obtížně recyklovatelná a jejich spalování je velice nebezpečné. [2]

4.1.

Délka konopných vláken

Délka technických vláken, která kolísá od 100 do 200 cm, výjimečně i 300cm je délkou vlákna maximální. Nejdelší možné délky dosahují jen vlákna, která jsou už pročesaná. Pro zlepšení zpracovatelnosti se vlákna trhala na kratší úseky. V současné době je problém velké délky vláken řešen tak, že stonky jsou sklízeny na dvakrát, kdy při první seči jsou sklízeny pouze vrchní části. Větší část vláken bývá kratší. Délka konopné koudele se pohybuje okolo 20 cm. [1]

Konopná vlákna

15


Obr. 3 Sklizeň technického konopí [10]

4.2.

Pevnost konopných vláken

Konopná vlákna jsou pevnější v tahu než je pevnost lnu, bavlny, vlny, juty nebo hedvábí. Absolutní pevnost konopných vláken se pohybuje mezi 25- 80 cN, specifická pevnost 45- 83 GPa a tržná délka 30 - 55 km. Pevnost za mokra je o 20% vyšší, než za sucha a vlákno je velmi odolné proti vodě (i mořské). [1]

4.3.

Pružnost konopných vláken

Konopné vlákna jsou asi o 25% méně pružnější než bavlna a jejich odpor v kroucení je dokonce asi o 75% nižší než u bavlny. Daleko lépe si vede konopí v poměru k pružnosti lněných vláken. [1]

4.4.

Jemnost konopných vláken

Jemnost jednoduchých buněčných vláken konopí je mezi 15 µm – 50 µm. Samozřejmě vlákna technického konopí jsou hrubší než ostatní vlákna rostlinných surovin (len, bavlna) a tím dochází k daleko větší kolísavosti jejich tloušťky. Přesto po Konopná vlákna

16

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci patřičném zpracování se z něj vyrábí textilie pro oděvní použití. Jemnost technických vláken konopí ve velké míře závisí na dokonalém mnutí a valchování. [1]

Obr. 4 Ukázky textilních výrobků [2]

4.5.

Hebkost konopných vláken

O hebkosti vláken se moc mluvit nedá, protože vlákna konopí jsou spíše tvrdá a zdřevnatělá. Hebkost závisí na měkkosti, jemnosti a čistotě suroviny. Lze ji také definovat jako ohybové vlastnosti vlákna. Z toho vyplývá,že hebkost je funkcí tloušťky vlákna. Dobře uskladněné a delší dobu „odleželé“ konopí může vykazovat lepší omak (hebkost). [2]

4.6.

Barva konopných vláken

Kvalitní vlákna konopí mají spíše světlou, plavou až stříbrošedou barvu. Čím je barva vláken tmavší, tím méně je kvalitní materiál. Nedomočené konopí má barvu nazelenalou a přemočené naopak nahnědlou až šedavou. Pro textilní výrobky se vlákna bělí. [1]

Konopná vlákna

17


4.7.

Lesk konopných vláken

Zdravý lesk konopných vláken zjasňuje a osvěžuje barvu. Zdravý lesk má dobře močené konopí, které je sklizené ve správný čas. Lesk přemočeného konopí je mdlý až zcela matný. [1]

4.8.

Čistota konopných vláken

Čistota konopí závisí na dokonalém mnutí a valchování surových vláken. Čistota je nejdůležitější podmínka pro dobrou spřadatelnost pro jemné příze, které se používají při tkaní prostěradel, utěrek a dalších tkanin. [1]

4.9.

Navlhavost konopných vláken

Konopná vlákna dokáží na vzduchu navlhnout až do 15%, ale pro obchod se připouští vlhkost pouze do 12%. Konopí je velmi odolné proti vlivům atmosférické vlhkosti. Proto je výhodné konopná vlákna používat na plachty, provazy a lana, které jsou vystaveny účinkům deště, vlhka, mořské vody a pod. [1]

5.

Kotonin Název „kotonin“ je odvozen z anglického slova Cotton- v překladu bavlna.

Kotonin se vztahuje k jemným, jednobuněčným vláknům tzv. „pravlákna“, která se uvolňují při chemické cestě z technických stonkových vláken lnu a konopí. Jejich délka, vzhled i omak se hodně podobají bavlně. A proto se proces, kde se uvolňují základní buňky z technických vláken, nazývá „kotonizace“neboli „zbavlňování“. Nejlepší vlákna pro spřádání jsou vlákna kotonizovaná ze lnu a konopí. Konopný kotonin je u nás považován za nejlepší, a lněný kotonin za dobrý. Kotonin není plně hodnotnou surovinou, a musíme ho brát jako náhražku, proto ho většinou spřádáme společně s bavlnou. Konopná vlákna

18

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Nejčastější je kotonizovaný len, který má obsah čisté celulózy (buničiny) asi 85%, a dále má asi 15% látek necelulosových. Z těchto 15% připadá asi 9% pro látky bezdusíkaté neboli pektin, lignin (dřevovina), třísloviny, barviva a vosky. Dále je tu asi 4,5% látek dusíkatých tzv. „proteinů“. U konopných vláken je podíl ligninu o něco vyšší než u lnu. Právě kotonizačním procesem odstraňujeme z technických vláken bezdusíkaté látky. Nejprve se rozpouštějí a odstraňují pektinové látky, které tvoří tmel, jímž jsou základní buňky v technickém vlákně k sobě připoutány. Potom se odstraňuje veškerý povrchový lignin (dřevovina), který obklopuje vlákna a tvoří podstatnou část nečistot (pazdeří).

Nejčastější „zbavlňování“ lýkových vláken se provádí chlorováním a po tomto procesu následuje loužení v alkalickém roztoku louhu sodného.

6.

Úpravy konopných vláken 6.1.

Enzymová úprava vlákenných surovin lnu a konopí

Největším trendem v Evropě v posledních letech jsou projekty a technologie, které se zaměřují na nepotravinářské využití zemědělské půdy, obnovitelné zdroje, biotechnologie, ekologii a bezodpadovou produkci. Na druhé straně se snaží vyrábět kvalitní výrobky s vysokou přidanou hodnotou. Orientace je na funkční a ochranné textilie, technické využití textilních materiálů pro perspektivní a rostoucí sektory průmyslu jako např. výroba automobilů, stavebnictví, zdravotnictví a mnohé další.

Enzymy neboli biokatalyzátory dokáží vše, na co si pomyslíme, protože žádný proces v přírodě se bez jejich aktivity neobejde. Biokatalyzátory rozkladných a výstavbových reakcích se objevují ve všech živých organismech. V minulých desetiletích jejich průmyslové využití bylo velice obtížné, protože byla omezena jejich průmyslová produkce s vysokými náklady. Kvůli těmto nákladům musela být i vysoká cena a tudíž pro zpracovatele to byla cena neakceptovatelná. V dnešní době se situace s enzymy výrazně zlepšila. Na dnešním trhu je nepřeberné množství různých enzymů, Konopná vlákna

19

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci které jsou vhodné pro různé typy aplikací v libovolném průmyslovém množství. Dobrá zpráva pro uživatele je, že i ceny jsou stále příznivější. [4]

Jediná česká firma, která vyvíjí a následně také vyrábí enzymy v průmyslovém měřítku pro oblast textilu a jeho příbuzných aplikací, se nazývá Inotex. Firma Inotex už řadu let nabízí a prodává enzymy pro technologie zpracování lněných přástů před mokrým dopřádáním. Tyto enzymy se nazývají Texazym PF a Texazym DLG. V oblasti zušlechťování lněných, konopných a směsových textilií máme další fungující aplikace enzymů, které fungují na enzymové technologii „bio- vyvářky“ s enzymem Texazym SC. Do této skupiny patří také enzym Texazym DOX. Ten dokáže odstranit zbytky peroxidu z lázně po bělení, a dále při následném barvení zajišťuje zvýšení výtěžnosti hlavně reaktivním barvivům. Pro oblast , kde se zpracovává konfekce, skvěle fungují enzymy pro seprané efekty na denimu typu stonewash Texazym AB, pro barevné efekty Texazym LOOK. A dále je tu ještě enzym pro odchlupení a odžmolkování lněné, konopné a ramiové konfekce s názvem Texazym AP. V dnešní době je velice vysoká poptávka po textiliích z bambusového vlákna. Tyto textilie mají řadu funkčních výhod jako např. antibakteriální účinnost. Pro tyto textilie byl speciálně zařazen Texazym BAM, který eliminuje vysokou nežádoucí chlupatost a současně měkčí vlákna. [9]

Firma Inotex pokračuje také ve vývoji a použití enzymů pro nové technologie směřující svým charakterem a výsledkem do oblastí bezodpadových ekologických zpracování obnovitelných zdrojů. Mezi tyto nové vývojové směry patří snahy o zefektivnění, vyšší výnosy a menší rizika ztrát při prvotních procesech zpracování vlákenných surovin, tj. při rosení lnu a konopí, kde Inotex spolupracuje se společností Agritec. Testováním enzymových produktů Texazym SER aplikovaných přímo na poli postřikem již bylo dosaženo prvních úspěchů spočívajících ve znatelném zvýšení výdajnosti dlouhého vlákna u postřikovaných ploch lnu. [4]

Konopná vlákna

20

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Pro výrobu jemného vlákna s vyšší tržní hodnotou je enzymová kotonizace a další typy enzymového zjemňování, separace a elementarizace vláken konopí velice důležité. Zde jsou další možnosti aplikace enzymů pro alternativní využití lýkových vláken. Tyto produkty se nazývají Texazym BFE, Texazym SCW a Texazym DLG. Při mechanickém rozvolňování vláken a zároveň používání těchto enzymů, získáváme vlákno o takové jemnosti, čistotě, povrchu a vlastnostech, které je výborně připraveno pro předení bavlnářskou rotorovou nebo prstencovou technologií. To samé platí pro alternativní aplikace v netkaných technických a oděvních textiliích. [4]

Konopná vlákna

21


Praktická část Pro tuto práci byl vyhotoven experiment, který zjišťoval geometrické a mechanické

vlastnosti

konopných

vláken,

které

byly

upraveny

speciálními

technologiemi, hlavně enzymaticky.

V experimentu byly použity tři druhy upravených vláken. První konopné vlákno bylo upraveno enzymem Texazym SCW opt., druhé konopné vlákno bylo upraveno enzymem Texazym SCWKS a třetí konopné vlákno bylo upraveno enzymem Texazym LOOK. Postup experimentu byl pro všechny typy upraveného konopí stejný, tzn. že vše se opakovalo třikrát.

7.

Postup práce Nejdříve byla měřena délka vláken všech tří vzorků upraveného konopí. Toto

měření bylo prováděno ručně. K tomuto měření bylo zapotřebí kontrastní deska, glycerin, jehla a milimetrové pravítko. Na tuto černou, skleněnou kontrastní desku byl nakapán glycerin, rozetřen po desce papírovým ubrouskem nebo prstem. Z chomáče konopných vláken byla vytahována jednotlivá vlákna a vyrovnávána na kontrastní desku. U vláken bylo největší snahou, aby byla vypnuta do co nejrovnějšího tvaru, poté bylo provedeno měření délky milimetrovým pravítkem a poznamenána tato délka na papír. Pro vlákna upravena enzymem Texazym SCW opt. bylo provedeno 680 měření jejich délky. Dále pro vlákna upravena enzymem Texazym SCWKS bylo provedeno 523 měření jejich délky a pro třetí vlákna upravena enzymem Texazym LOOK bylo provedeno 510 měření jejich délky.

Dále s těmito naměřenými hodnotami bylo pracováno tak, že pro každý upravený vzorek byl otevřen program Excel a všechny naměřené hodnoty byly zpracovány a rozděleny do velikostních tříd. Každá šířka třídy má svoji dolní a horní hranici (ljd – ljh) . Pro vlákna upravena enzymem Texazym SCW opt. bylo vytvořeno 13 Konopná vlákna

22

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci velikostních tříd a interval mezi dolní a horní hranicí je 0,7 cm. Vlákna upravena enzymen Texazym SCWKS mají 12 velikostních tříd a interval mezi dolní a horní hranicí je opět 0,7 cm. A nakonec vlákna upravena enzymem Texazym LOOK mají 13 velikostních tříd a interval mezi dolní a horní hranicí je také 0,7 cm. Dále bylo pokračováno v programu Excel. Z každé šířky třídy byl vypočítán třídní znak (lj), který je uprostřed šířky třídy. Po třídním znaku byla vytvořena absolutní četnost (nj), tzn. kolik vláken se vešlo do požadovaného intervalu šířky třídy. Nakonec z tohoto počtu byla udělána celková suma (Σ). Dále byla počítána relativní četnost j-té třídy (fj): fj =

(1)

nj * 10 2 [%] n

Po relativní četnosti j- té třídy byl prováděn výpočet měrné relativní četnosti (pj): pj =

nj * 10 2 [%] n * ∆lj

(2)

A po měrné relativní četnosti byla provedena relativní součtová četnost (Pj): j

Pj =

∑ j=k

Konopná vlákna

j

fj =

∑p

j

* ∆lj [%]

(3)

j=k

23


Tab. 1 Naměřené a vypočítané hodnoty pro Texazym SCW opt. šířka

měrná absolutní relativní

číslo

třídy

třídní

třídy

ljd- ljh

znak

četnost

četnost

četnost

četnost

j

[cm]

lj [cm]

nj (1)

fj [%]

pj [%]

Pj [%]

lj* nj

(lj- Ī) *nj

1

2,3- 2,9

2,6

27

3,97

0,397

100

70,2

119,07

2

3,0- 3,6

3,3

105

15,44

1,544

96,03

346,5

205,8

3

3,7- 4,3

4

172

25,29

2,529

80,59

688

84,28

4

4,4- 5,0

4,7

153

22,5

2,25

55,29

719,1

0

5

5,1- 5,7

5,4

98

14,41

1,441

32,79

529,2

48,02

6

5,8- 6,4

6,1

75

11,03

1,103

18,38

457,5

147

7

6,5- 7,1

6,8

25

3,68

0,368

7,35

170

110,25

8

7,2- 7,8

7,5

11

1,62

0,162

3,68

82,5

86,24

9

7,9- 8,5

8,2

3

0,44

0,044

2,06

24,6

36,75

10

8,6- 9,2

8,9

4

0,59

0,059

1,62

35,6

70,56

11

9,3- 9,9

9,6

1

0,15

0,015

1,03

9,6

24,01

12

10,0- 10,6

10,3

4

0,59

0,059

0,88

41,2

125,44

13

10,7- 11,3

11

2

0,29

0,029

0,29

22

79,38

680

100

3196

1136,8

Σ

rel.

rel. součtová výpočet výpočet 2

relativní četnost fj [%]

Histogram četností 30 25 20 15 10 5 0 2,6 3,3

4

4,7 5,4 6,1 6,8 7,5 8,2 8,9 9,6 10,3 11

třída lj [cm]

Obr. 5 Histogram- grafické znázornění souboru měření délky vláken SCW opt.

Konopná vlákna

24

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Staplový diagram 12

lj [cm]

10 8 6 4 2 0

20

40

60

80

100

Pj [%]

Obr. 6 Staplový diagram vláken SCW opt. Potom následovaly výpočty rozptylu (s2) pro vlákno upravené SCW opt., které vyšlo 1,6742 cm2, směrodatná odchylka (s), která vyšla 1,29 cm. Variační koeficient (v), který vyšel 27,45% a naposled 95% interval spolehlivosti střední hodnoty délky vláken (IS), který vyšel v intervalu <4,603 ¡ 4,797>.

Podrobné výpočty jsou v přílohách.

s2 =

1 n −1

k

∑ (l

−l

j

2

)

[ ]

* n j cm 2

(4)

j =1

s =

s 2 [cm]

(5)

v =

s * 10 2 [%] l

(6)

IS = l ± 1,96 *

Konopná vlákna

s

(7)

n

25


Tab. 2 Naměřené a vypočítané hodnoty pro Texazym SCWKS měrná číslo

šířka

třídní

třídy

třídy

znak

četnost

četnost

četnost

četnost

j

ljd- lj [cm]

lj [cm]

nj (1)

fj [%]

pj [%]

Pj [%]

lj* nj

(lj- Ī) *nj

1

2,3- 2,9

2,6

12

2,29

0,229

100

31,2

84,36

2

3,0- 3,6

3,3

45

8,60

0,86

97,71

148,5

171,36

3

3,7- 4,3

4

99

18,93

1,893

89,10

396

155,03

4

4,4- 5,0

4,7

120

22,94

2,294

70,17

564

36,49

5

5,1- 5,7

5,4

85

16,25

1,625

47,23

459

1,88

6

5,8- 6,4

6,1

53

10,13

1,013

30,98

323,3

38,17

7

6,5- 7,1

6,8

48

9,18

0,918

20,84

326,4

115,11

8

7,2- 7,8

7,5

26

4,97

0,497

11,66

195

131,46

9

7,9- 8,5

8,2

20

3,82

0,382

6,69

164

173,88

10

8,6- 9,2

8,9

9

1,72

0,172

2,87

80,1

119,81

11

9,3- 9,9

9,6

4

0,76

0,076

1,15

38,4

75,64

12

10,0- 10,6

10,3

2

0,38

0,038

0,38

20,6

50,98

523

100

2746,5

1154,2

Σ

absolutní relativní

rel.


relativní četnost fj [%]

Histogram četností 25 20 15 10 5 0 2,6 3,3

4

4,7 5,4 6,1 6,8 7,5 8,2 8,9 9,6 10,3

třída lj [cm]

Obr. 7 Histogram- grafické znázornění souboru měření délky vláken SCWKS

Konopná vlákna

26


Staplový diagram 12

lj [cm]

10 8 6 4 2 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pj [% ]

Obr. 8 Staplový diagram vláken SCWKS

Pro konopná vlákna upravena enzymem Texazym SCWKS byl spočítán rozptyl (s2), který vyšel 2,211 cm2, potom směrodatná odchylka (s), která vyšla 1,49 cm. Variační koeficient (v) vyšel 28,37% a 95% interval spolehlivosti střední hodnoty délky vláken je v intervalu <5,1234 ¡ 5,3794>.

Konopná vlákna

27

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tab. 3 Naměřené a vypočítané hodnoty pro Texazym LOOK šířka

měrná

číslo

třídy

třídní

třídy

ljd- ljh

znak

četnost

četnost

četnost

četnost

j

[cm]

lj [cm]

nj (1)

fj [%]

pj [%]

Pj [%]

lj* nj

(lj- Ī) *nj

1

2,7- 3,3

3

55

10,78

1,078

100

165

363,89

2

3,4- 4,0

3,7

72

14,12

1,412

89,22

266,4

252,37

3

4,1- 4,7

4,4

82

16,08

1,608

75,1

360,8

112,67

4

4,8- 5,4

5,1

56

10,98

1,098

59,02

285,6

12,49

5

5,5- 6,1

5,8

75

14,71

1,471

48,04

435

3,89

6

6,2- 6,8

6,5

41

8,04

0,804

33,33

266,5

35,29

7

6,9- 7,5

7,2

63

12,35

1,235

25,29

453,6

166,93

8

7,6- 8,2

7,9

20

3,92

0,392

12,94

158

108,37

9

8,3- 8,9

8,6

16

3,14

0,314

9,02

137,6

146,68

10

9,0- 9,6

9,3

8

1,57

0,157

5,88

74,4

111,17

11

9,7- 10,3

10

3

0,59

0,059

4,31

30

58,82

12

10,4- 11,0

10,7

11

2,16

0,216

3,73

117,7

289,23

13

11,1- 11,7

11,4

8

1,57

0,157

1,57

91,2

271,71

510

100

2841,8

1933,5

Σ

absolutní relativní

rel.


relativní četnost [%]

Histogram četností 20 15 10 5 0 3,0 3,7 4,4 5,1 5,8 6,5

7,2 7,9 8,6 9,3 10,0 10,7 11,4

třída lj [cm]

Obr. 9 Histogram- grafické znázornění souboru měření délky vláken LOOK

Konopná vlákna

28

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Staplový diagram 12

lj [cm]

10 8 6 4 2 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pj [%]

Obr. 10 Staplový diagram vláken LOOK

A do třetice byly spočítány hodnoty pro vlákna upravena enzymem Texazym LOOK, kde rozptyl (s2) je 3,799 cm2, směrodatná odchylka (s) je 1,95 cm. Variační koeficient (v) je 34,99% a 95% interval spolehlivosti střední hodnoty délky vláken je <5,4032 ¡ 5,7412>.

Další část experimentu spočívala v tom, že měření bylo přesunuto k přístrojům Vibroskop 400 a potom Vibrodym 400. Tyto přístroje jsou od firmy Lenzing.

Obr. 11 Přístroje firmy Lenzing

Konopná vlákna

29

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Jako první bylo měření na Vibroskopu 400, ale bohužel tento přístroj nedokázal změřit potřebné hodnoty, a tak pro další měření na přístroji Vibrodym 400 musela být zjištěna průměrná jemnost vláken ručně.

Pro ruční měření průměrné jemnosti vláken bylo potřeba rozčesávacího hřebene, kde byly na hrubším hřebeni rozčesány husté chomáče konopných vláken a tím byly odděleny úplně nejtlustší svazky vláken.

Obr. 12 Ruční pročesávací hřeben

Po nejhrubším pročesání se ještě jednou vlákna konopí pročesala na jemnějším hřebenu. Po tomto pročesání na hřebenu zbyla jen jemná vlákna.

Dále se pracovalo jen s rozčesanými jemnými vlákny tak, že na podložce byla urovnána vlákna, na ně byl přiložen 1 cm dlouhý ocelový plíšek. Ta vlákna, která přes něj přečnívala, byla opatrně odříznuta žiletkou.

Tyto centimetrové chomáčky byly zváženy na vahách od firmy Sartorius. Po zapnutí a vyvážení vah bylo provedeno nejprve měření kádinky a potom byly váhy uvedeny znovu do stavu 0. Potom byly postupně zváženy všechny tři vzorky konopných vláken. Vzorek SCW opt. vážil 0,03021 g, vzorek SCWKS 0,01522 g a třetí vzorek LOOK vážil 0,01650 g. Konopná vlákna

30


Obr. 13 Váhy Sartorius

Další krok experimentu byl, že se muselo poctivě spočítat kolik vláken bylo ve zváženém vzorku. Toto počítání bylo prováděno jehlou- každé vlákno bylo odděleno po jednom a spočítáno. Pro vlákno SCW opt. bylo ve zváženém chomáčku 242 vláken, pro vlákno SCWKS bylo ve zváženém chomáčku 131 vláken a pro třetí vzorek LOOK bylo ve zváženém chomáčku 107 vláken.

Tyto hodnoty byly potřeba pro výpočet průměrné jemnosti vláken každého vzorku.

T = T…

m (g) [tex] l (km)

(8)

jemnost vláken

m … hmotnost vláken l…

délka vláken Tp [tex ] Tp [tex ] n = ⇒ Tv = Tv [tex ] n

n…

(9)

počet vláken

Tp … jemnost průměrná Tv … jemnost vláken Konopná vlákna

31

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci SCW opt.

3,021 * 10 −2 g T = = 3021 tex 1 * 10 − 5 km

Tv =

3021 tex = 12,48347 dtex 242

(10)

(11)

SCWKS

T =

1,522 * 10 −2 g = 1522 tex 1 * 10 − 5 km

(12)

Tv =

1522 tex = 11,61832 dtex 131

(13)

LOOK

1,650 * 10 −2 g T = = 1650 tex 1 * 10 − 5 km

(14)

1650 tex = 15,42056 dtex 107

(15)

Tv =

Po vypočítání průměrné jemnosti vláken bylo pokračováno v měření na přístrojích Lenzing. Pro každý typ byly průměrné jemnosti zadány do počítače a pokračovalo se v měření na Vibrodynu 400. Na Vibrodynu 400 se provádělo měření 50ti vláken u všech druhů upravených vláken, tzn. celkem 150 měření.

Konopná vlákna

32


Obr. 14 Vibrodyn 400

V následujících tabulkách jsou naměřené hodnoty pro všechny tři druhy vzorků konopných vláken z Vibrodynu 400, data jsou pro přehlednost vložena do tabulky. Veškeré výpočty provedl program VPNX a všechna zpracovaná data a grafy jsou v příloze.

Konopná vlákna

33

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tab. 4 Naměřené a vypočítané hodnoty na Vibrodynu 400 pro Texazym SCW opt. jemnost protažení

síla

napětí

jemnost protažení

síla

napětí

počet

dtex

%

cN

cN/dtex

počet

dtex

%

cN

cN/dtex

1

12,48

2,8

154,8

12,4

26

12,48

3,1

394,6

31,62

2

12,48

2,1

118,8

9,52

27

12,48

2,3

139,1

11,15

3

12,48

2,6

144,6

11,59

28

12,48

3,6

253,9

20,34

4

12,48

3,4

211,7

16,96

29

12,48

2,4

55,8

4,47

5

12,48

2,1

62,26

4,99

30

12,48

2,6

112,3

9

6

12,48

2,6

100,4

8,04

31

12,48

4,7

322,7

25,86

7

12,48

2,8

141,1

11,31

32

12,48

3,3

186,4

14,94

8

12,48

4,8

440,8

35,32

33

12,48

3,7

329,2

26,38

9

12,48

2,4

85,01

6,81

34

12,48

3,4

211,3

16,93

10

12,48

1,4

49,41

3,96

35

12,48

4,1

156,3

12,52

11

12,48

3,7

196,3

15,73

36

12,48

1,2

0,01

0

12

12,48

3,6

190

15,22

37

12,48

2,8

113,9

9,13

13

12,48

3,6

295,5

23,68

38

12,48

3,3

204

16,35

14

12,48

3,6

155,6

12,47

39

12,48

3,4

253,2

20,29

15

12,48

3,1

197,2

15,8

40

12,48

1,4

39,04

3,13

16

12,48

2,9

70,01

5,61

41

12,48

3,3

171,1

13,71

17

12,48

4,4

298,2

23,89

42

12,48

1,9

25,27

2,02

18

12,48

2,3

49,46

3,96

43

12,48

2,8

122,8

9,84

19

12,48

1,8

102,2

8,19

44

12,48

3,3

134,7

10,79

20

12,48

2,3

181,6

14,55

45

12,48

3,6

217,7

17,44

21

12,48

2,4

108,9

8,73

46

12,48

2,3

69,86

5,6

22

12,48

4,9

238,4

19,1

47

12,48

3,7

217,6

17,44

23

12,48

1,6

93,2

7,47

48

12,48

2,4

64,09

5,14

24

12,48

1,8

37,59

3,01

49

12,48

1,8

19,46

1,56

25

12,48

4,6

383,3

30,71

50

12,48

3,4

128

10,26

Konopná vlákna

34

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tab. 5 Naměřené a vypočítané hodnoty na Vibrodynu 400 pro Texazym SCWKS jemnost protažení

síla

napětí

jemnost protažení

síla

napětí

počet

dtex

%

cN

cN/dtex

počet

dtex

%

cN

cN/dtex

1

11,62

4,6

301,3

25,93

26

11,62

1,8

35,82

3,08

2

11,62

2,9

196,3

16,89

27

11,62

3,1

99,45

8,56

3

11,62

2,4

98,91

8,51

28

11,62

1,1

45,68

3,93

4

11,62

2,4

148,9

12,81

29

11,62

1,4

32,38

2,79

5

11,62

1,8

136

11,7

30

11,62

2,1

112,9

9,72

6

11,62

1,6

53,73

4,62

31

11,62

2,1

55,12

4,74

7

11,62

1,8

99

8,52

32

11,62

1,3

39,92

3,44

8

11,62

2,3

47,72

4,11

33

11,62

2,1

62,3

5,36

9

11,62

3,1

251,6

21,65

34

11,62

1,3

49,01

4,22

10

11,62

1,3

64,59

5,56

35

11,62

3,8

126,2

10,86

11

11,62

3,7

108,5

9,34

36

11,62

2,6

151,1

13

12

11,62

2,2

0,03

0

37

11,62

2,4

107,2

9,23

13

11,62

1,9

62,35

5,37

38

11,62

2,6

126,4

10,88

14

11,62

4,2

368

31,67

39

11,62

1,4

56,62

4,87

15

11,62

2,6

77,06

6,63

40

11,62

2,4

70,32

6,05

16

11,62

2,9

260,1

22,38

41

11,62

2,6

131,1

11,28

17

11,62

2,8

105,3

9,06

42

11,62

2,6

63,56

5,47

18

11,62

3,8

294,3

25,33

43

11,62

2,9

199,6

17,18

19

11,62

2,4

107,8

9,28

44

11,62

3,3

309,4

26,63

20

11,62

2,9

180

15,49

45

11,62

4,7

104,7

9,01

21

11,62

2,8

159,2

13,7

46

11,62

3,9

388,5

33,43

22

11,62

2,8

185,1

15,93

47

11,62

2,3

160,4

13,8

23

11,62

2,8

90,67

7,8

48

11,62

2,8

154,9

13,33

24

11,62

1,3

86,14

7,41

49

11,62

4,4

235,7

20,28

25

11,62

2,3

112,4

9,67

50

11,62

2,8

124,6

10,72

Konopná vlákna

35

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Tab. 6 Naměřené a vypočítané hodnoty na Vibrodynu 400 pro Texazym LOOK jemnost protažení

síla

napětí

jemnost protažení

síla

napětí

počet

dtex

%

cN

cN/dtex

počet

dtex

%

cN

cN/dtex

1

15,42

2,9

208,3

13,51

26

15,42

2,8

201,3

13,05

2

15,42

3,4

199,1

12,91

27

15,42

4,7

175

11,35

3

15,42

1,6

69,7

4,52

28

15,42

3,8

155,3

10,07

4

15,42

3,3

286,6

18,59

29

15,42

3,4

298,4

19,35

5

15,42

3,1

163,6

10,61

30

15,42

1,6

72,45

4,7

6

15,42

2,1

111,9

7,26

31

15,42

4,1

281

18,22

7

15,42

4,7

283,8

18,4

32

15,42

2,6

266,9

17,31

8

15,42

2,3

146,6

9,51

33

15,42

2,9

205,4

13,32

9

15,42

3,6

171,1

11,1

34

15,42

4,6

367,9

23,86

10

15,42

4,9

468,7

30,4

35

15,42

3,6

236,5

15,34

11

15,42

4,1

287,4

18,64

36

15,42

2,4

166,7

10,81

12

15,42

3,3

146,1

9,47

37

15,42

4,6

375

24,32

13

15,42

2,6

227,8

14,77

38

15,42

4,9

406,4

26,36

14

15,42

2,1

76,8

4,98

39

15,42

4,2

382,4

24,8

15

15,42

4,1

259,2

16,81

40

15,42

1,9

81,53

5,29

16

15,42

1,8

77,1

5

41

15,42

4,9

500,1

32,43

17

15,42

3,9

247,3

16,04

42

15,42

2,1

137,8

8,94

18

15,42

1,8

92,51

6

43

15,42

4,1

257,5

16,7

19

15,42

1,4

113,9

7,39

44

15,42

2,6

177,1

11,49

20

15,42

1,8

93,41

6,06

45

15,42

2,6

119,2

7,73

21

15,42

4,4

409,3

26,54

46

15,42

2,8

125,4

8,13

22

15,42

2,4

151,1

9,8

47

15,42

4,9

522,5

33,88

23

15,42

3,9

196,7

12,76

48

15,42

4,4

393,9

25,54

24

15,42

4,4

283,2

18,37

49

15,42

2,8

105,7

6,85

25

15,42

1,9

101,3

6,57

50

15,42

3,1

268

17,38

Konopná vlákna

36


Vyhodnocení výsledků a závěrečná diskuze Programem VPNX, který je součástí Vibrodynu 400,

byly zpracovány a

vyhodnoceny statistická data. Pro porovnání dále bylo pracováno jen s průměrnými hodnotami. Kvůli přehlednosti byla tato data vložena do tabulky. Tab. 7 Průměrné naměřené hodnoty SCW opt

SCWKS

LOOK

4,7

5,25

5,57

12,48

11,62

15,42

160,97

132,76

223,04

2,95

2,59

3,24

12,9

11,42

14,46

prům. délka [cm] jemnost [dtex] pevnost [cN] tažnost [%] napětí [cN/dtex]

Konopná vlákna

37


Průměrná délka vláken 5,8

hodnoty v cm

5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6 4,4 4,2 SCW opt

SCWKS

LOOK

Obr. 15 Graf porovnávající průměrnou délku vláken Z tohoto grafického znázornění je patrné, že nejdelší vlákna má konopí, které je upraveno enzymem Texazym LOOK. Jeho průměrná délka je 5, 57 cm. Toto vlákno se bude nejlépe spřádat. O něco kratší než vlákna LOOK, jsou konopná vlákna upravena enzymem Texazym SCWKS, jež měří 5,25 cm. A nejkratší z těchto vzorků jsou konopná vlákna upravena enzymem Texazym SCW opt., jejich průměrná délka je 4,7 cm. Vlákna, která mají enzymovou úpravu SCW by měla být nejvíce podobná vláknům bavlny.

Toto měření bylo prováděno ručně tzn, že experimentátor byl ovlivňován různými vlivy prostředí a vlákna z chomáčů byla vybírána náhodně. U vláken SCW opt. bylo změřeno 680 délek vláken, u vláken SCWKS 523 délek vláken a u vláken LOOK bylo změřeno 510 délek vláken. Pro vlákna LOOK ve statistických výpočtech byly zjištěny nejvyšší výpočty rozptylu, směrodatné odchylky, variačního koeficientu a 95% intervalu bezpečnost.

Tyto hodnoty vloženy do tabulky až po vyhodnocení grafů.

Konopná vlákna

38


Průměrná jemnost vláken 18

hodnoty v dtex

16 14 12 10 8 6 4 2 0 SCW opt

SCWKS

LOOK

Obr. 16 Graf porovnávající průměrnou jemnost vláken Z tohoto grafu je patné, že nejnižší jemnost mají vlákna LOOK 15,42 dtex. Vlákna LOOK mají nejnižší jemnost, tzn., že LOOK vlákna jsou objemnější a tím mohou být i delší. Nejvyšší jemnost ze tří vzorků mají vlákna upravená SCWKS a to je 11,62 dtex. O něco málo nižší jemnost mají vlákna SCW opt. 12,48 dtex.

I toto měření bylo prováděno ručně a skládalo se z několika kroků, kde mohlo dojít k nějaké chybě při měření nebo zkoumání potřebných hodnot.

Konopná vlákna

39


Průměrná pevnost vláken 250

hodnoty v cN

200 150 100 50 0 SCW opt

SCWKS

LOOK

Obr. 17 Graf porovnávající průměrnou pevnost vláken Z tohoto grafu je patrné, že nejlépe jsou na tom vlákna LOOK 223,04 cN, potom vlákna SCW opt. 160,97 cN a nejnižší pevnost byla změřena u vláken SCWKS 132,76 cN. Když vlákna mají nejnižší pevnost tzn, že na trhačce (Vibrodyn 400) nedokázala odolat tak velkému napětí a přetrhla se.

Průměrná pevnost byla spočítána a vyhodnocena program VPNX při měření na Vibrodynu 400.

Konopná vlákna

40


Průměrná tažnost vláken 3,5

hodnoty v %

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 SCW opt

SCWKS

LOOK

Obr. 18 Graf porovnávající průměrnou tažnost vláken Z tohoto grafu je patrné, že nejvyšší tažnost mají opět vlákna LOOK 3,24 %, následují je vlákna SCW opt. s tažností 2,95 % a nakonec vlákna SCWKS s tažností 2,59 %. Rozdíl mezi nejnižší a nejvyšší tažností není ani jedno celé procento.

Tyto statistické výpočty byly zpracovány a vyhodnoceny v programu VPNX.

Konopná vlákna

41


Průměrné napětí vláken 16 hodnoty v cN/dtex

14 12 10 8 6 4 2 0 SCW opt

SCWKS

LOOK

Obr. 19 Graf porovnávající průměrné napětí vláken Největší napětí (relativní pevnost) mají vlákna LOOK 14,46 cN/dtex, potom vlákna SCW opt. 12,9 cN/dtex a nejnižší napětí mají vlákna SCWKS 11,42 cN/dtex. Dle jednotek je to porovnání pevnosti ku jemnosti vláken. Čím vyšší bude pevnost a jemnost vláken, tím větší bude mezi nimi i napětí.

I tyto hodnoty byly vyhodnoceny programem VPNX.

Konopná vlákna

42


Celkové porovnání 18 16 14 12

SCW opt

10

SCWKS

8

LOOK

6 4 2 0 délka

jemnost

tažnost

napětí

Obr. 20 Grafické porovnání vzorků Z tohoto grafického znázornění vyplývá, že vlákna upravena enzymem Texazym LOOK v porovnávaných parametrech mají nejvyšší hodnoty, ale to neznamená že jsou nejlepší. Vlákna LOOK mají nejnižší jemnost z porovnávaných vzorků. Do této srovnávací tabulky nebyla vložena průměrná pevnost, jelikož byla ve velmi vysokých hodnotách a úplně znehodnocovala toto grafické vyjádření.

Tab. 8 Přehled výpočtů s² [cm²] s [cm] v [%] 95% IS

SCW opt. 1,67 1,29 27,45 <4,603 ¡ 4,797>

SCWKS 2,21 1,49 28,37 <5,1234 ¡ 5,3794>

LOOK 3,8 1,95 34,99 <5,4032 ¡ 5,7412>

Podrobné výpočty k této tabulce jsou přiloženy na konci bakalářké práce v přílohách.

Konopná vlákna

43


Závěr Tato bakalářská práce byla zaměřena na porovnávání mechanických a geometrických vlastností

konopných vláken. Zadaným úkolem bylo navrhnout

experiment stanovení mechanických a geometrických vlastností konopných vláken, která jsou upravena speciálními technologiemi. Byly analyzovány tři druhy kotonizovaných konopných vláken. Tyto tři druhy vláken byly enzymaticky upraveny. Zkoumaná konopná vlákna byla upravena enzymem Texazym. První vzorek konopných vláken byl upraven enzymem Texazym SCW opt., druhý zkoumaný vzorek byl upraven enzymem Texazym SCWKS a třetí zkoumaný vzorek byl upraven enzymem Texazym LOOK.

V této práci byl prováděn experiment mechanických a geometrických vlastností konopných vláken. Porovnávány byly tyto vlastnosti, které byly v průměrných hodnotách: délka vláken [cm], jemnost vláken [dtex], pevnost [cN], tažnost [%], napětí neboli relativní pevnost [cN/dtex]. Všechny tyto vlastnosti byly vyhodnocovány a graficky znázorněny v práci.

Práce byla rozdělena do tří částí. První část byla teoretická, kde byla prováděna literární rešerše o konopných vláknech. V teoretické části bylo psáno o konopí obecně, dále o dějinách konopí v ČR. Také bylo psáno o tom, jak se konopí pěstuje, a o jeho vlastnostech. Ke konci teoretické části byla zmínka o kotoninu a o enzymových úpravách na konopné surovině. V praktické části byl prováděn experiment se třemi druhy enzymaticky upravených konopných vláken. Porovnávané vlastnosti se buď měřily ručně, a nebo byly naměřeny na Vibrodynu 400 a následně vyhodnoceny v programu VPNX. Délka vláken se měřila ručně. Pro vlákna SCW opt. bylo provedeno 680 měření, pro vlákna SCWKS 523 měření a pro vlákna LOOK 510 měření. Z těchto délek byla vypočítána průměrná délka vláken. Další hodnotou, která nešla provést na přístroji byla průměrná jemnost vláken. Pro zbylé hodnoty se experiment přemístil k přístroji Vibrodyn 400, kde bylo provedeno pro každý vzorek 50 měření. Z tohoto kroku byly získány tyto průměrné hodnoty: pevnost vláken, tažnost vláken a napětí. Konopná vlákna 44

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci Třetí část práce byla zaměřena na porovnání výsledků a jejich diskuzi. Zde byly porovnány průměrné naměřené hodnoty. Nejdelší průměrnou délku vláken mají vlákna LOOK, která měří 5,57 cm. Potom vlákna SCWKS, která měří 5,25 cm a nejkratší vlákna SCW opt. s délkou 4,7 cm. Druhý porovnávaný parametr byla průměrná jemnost vláken. Nejvyšší jemnost byla naměřena u vláken SCWKS 11,62 dtex o něco málo vyšší u vláken SCW opt. 12,48 dtex a naprosto nejnižší jemnost byla naměřena u vláken LOOK 15,42 dtex. Třetí porovnávaný parametr byla pevnost vláken, kde největší hodnota byla naměřena u vláken LOOK 223,04 cN, potom vlákna SCW opt. 160,97 cN a nejmenší pevnost měla vlákna SCWKS 132,76 cN. Čtvrtý porovnávaný parametr byla průměrná tažnost vláken. Nejvyšší procentuální hodnotu měla vlákna LOOK 3,24 %, dále vlákna SCW opt. 2,95 % a nakonec nejnižší tažnost vláken měla vlákna SCWKS 2,59%. Poslední porovnávaný parametr bylo průměrné napětí neboli relativní pevnost vláken. Nejvyšší hodnotu měla vlákna LOOK 14,46 cN/dtex, potom vlákna SCW opt. 12,9 cN/dtex a nakonec vlákna SCWKS s nejnižším napětím 11,42 cN/dtex.

Po vyhodnocení experimentu mechanických a geometrických vlastností konopných vláken, která byla upravena speciálními technologiemi (enzymaticky). Bylo zjištěno, že nejlepší porovnávané parametry mají vlákna LOOK. Vlákna LOOK měla, kromě průměrné jemnosti, ty nejvyšší zjišťované hodnoty. Pro tento experiment, kdy byly porovnávány tři druhy kotonizovaných vláken, byla nejlépe vyhodnocena vlákna s úpravou LOOK.

Práce na BP se jeví natolik zajímavá, že by bylo vhodné na ní pokračovat v příštích letech.

Konopná vlákna

45


Seznam použité literatury [1] DONDA, Albert. Textilní zbožíznalství a technologie 1. : Textilní vlákna. 1. vyd. Praha : Samcovo knihkupectví, 1948. 685 s.

[2] RUMAN, Michal, KVÁňOVÁ, Linda. Konopí : Staronový přítel člověka. Zelená pumpa. 2008, č. ISBN 978-80-254-1825-3, s. 1-31.

[3] HONZÍK, Roman. Nové technologické postupy sklizně technického konopí : metodika pro praxi. Výzkumný ústav rostlinné výroby. 2007, č. ISBN 978-8087011-31-7, s. 28.

[4] Konopa.cz : Enzymová úprava vlákenných surovin lnu a konopí pro všestranné využití

[online].

2007

[cit.

2009-04-24].

Dostupný

z

WWW:

http://www.konopa.cz/index.php?dok=01270000000306,det .

[5] CLARKE, Anthony. Google videos : Hemp revolution part 1 [online]. 1995 [cit. 2009-04-23]. Dostupný z WWW: http://video.google.com/videoplay?docid=3070358204716119824 .

[6] HempNation.com [online]. c1998-2009 , Apr-7-2009 03:44 ET [cit. 2009-0320]. Anglický. Dostupný z WWW: http://www.hempnation.com/ .

[7] Hemp Clothing : Hemp is the most durable of natural fibers. [online]. Eartheasy.com , c2000-2009 [cit. 2009-03-15]. Anglický. Dostupný z WWW: http://www.eartheasy.com/wear_hemp_clothing.htm .

[8] Benešovský deník, Agris. Konopa občanské sdružení : Technické konopí v

českém zemědělství [online]. [2009] [cit. 2009-03-15]. Dostupný z WWW: http://www.konopa.cz/index.php?dok=01040000000086,det . Konopná vlákna

46

Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci [9] Inotex : Textilní pomocné přípravky [online]. [2009] [cit. 2009-03-15]. Dostupný z WWW: http://www.inotex.cz/docs/TPP_cz.pdf .

[10]

Wittrock Landtechnik : hemp & kenaf harvesting. Wittrock Landtechnik.

2008, N. 0000000661.pdf, s. 4.

Konopná vlákna

47


Seznam obrázků Obr. 1 Konopí seté, indické a plané nebo-li rumištní ..................................................... 10 Obr. 2 Rozdíl mezi rostlinou konopí a chmelem ............................................................ 13 Obr. 3 Sklizeň technického konopí ................................................................................. 16 Obr. 4 Ukázky textilních výrobků .................................................................................. 17 Obr. 5 Histogram- grafické znázornění souboru měření délky vláken SCW opt. .......... 24 Obr. 6 Staplový diagram vláken SCW opt. .................................................................... 25 Obr. 7 Histogram- grafické znázornění souboru měření délky vláken SCWKS ............ 26 Obr. 8 Staplový diagram vláken SCWKS ...................................................................... 27 Obr. 9 Histogram- grafické znázornění souboru měření délky vláken LOOK ............... 28 Obr. 10 Staplový diagram vláken LOOK ....................................................................... 29 Obr. 11 Přístroje firmy Lenzing ...................................................................................... 29 Obr. 12 Ruční pročesávací hřeben .................................................................................. 30 Obr. 13 Váhy Sartorius ................................................................................................... 31 Obr. 14 Vibrodyn 400 ..................................................................................................... 33 Obr. 15 Graf porovnávající průměrnou délku vláken ..................................................... 38 Obr. 16 Graf porovnávající průměrnou jemnost vláken ................................................. 39 Obr. 17 Graf porovnávající průměrnou pevnost vláken ................................................. 40 Obr. 18 Graf porovnávající průměrnou tažnost vláken .................................................. 41 Obr. 19 Graf porovnávající průměrné napětí vláken ...................................................... 42 Obr. 20 Grafické porovnání vzorků ................................................................................ 43

Konopná vlákna

48


Seznam rovnic (1)

Relativní četnost j-té třídy

(2)

Měrná relativní četnost

(3)

Relativní součtová četnost

(4)

Rozptyl

(5)

Směrodatná odchylka

(6)

Variační koeficient

(7)

95% Interval spolehlivosti

(8)

Jemnost vláken

(9)

Výpočet počtu vláken

(10)

Jemnost celého svazku vláken SCW opt.

(11)

Průměrná jemnost vláken SCW opt.

(12)

Jemnost celého svazku vláken SCWKS

(13)

Průměrná jemnost vláken SCWKS

(14)

Jemnost celého svazku vláken LOOK

(15)

Průměrná jemnost vláken LOOK

Konopná vlákna

49


Přílohy Vlákna LOOK ĺ =

1 * n

k

∑ lj * nj j =1

1 s = * n −1 2

s =

v =

=

s2 =

1 * 2841,8 = 5,5722cm 510 2

k

∑ (l

j

−l

)

* nj =

j =1

1 * 1933,521 = 3,799cm 2 509

3,799 = 1,95cm

s 1,95 * 10 2 = * 10 2 = 34,99 5 , 5722 l

IS = l ± 1,96 *

o

o

s 1,95 = 5,5722 ± 1,96 * = 5,5722 ± 0,169 = 5,4032 ÷ 5,7412 n 510

Vlákna SCWKS

l =

s2 =

s = v =

1 * n

k

∑ lj * nj

=

j =1

1 * 2746,5 = 5,2514cm 523 2

1 * n −1

∑ (l

s2 =

2,211 = 1,49cm

k

j

−l

)

* nj =

j =1

1 * 1154,166 = 2,211cm 2 522

s 1,49 * 10 2 = * 10 2 = 28,37% 5,2514 l

IS = l ± 1,96 *

Konopná vlákna

s 1,49 = 5,2514 ± 1,96 * = 5,2514 ± 0,128 = 5,1234 ÷ 5,3794 n 523

50


Vlákna SCW opt. l =

s2 =

s =

v =

1 * n

k

∑ lj * nj

=

j =1

1 * 3196 = 4,7cm 680 2

1 * n −1

∑ (l

s2 =

1,6742 = 1,29cm

k

j

−l

)

* nj =

j =1

1 * 1136,8 = 1,6742cm 2 679

s 1,29 * 10 2 = * 10 2 = 27,45% 4,7 l

IS = l ± 1,96 *

Konopná vlákna

s 1,29 = 4,7 ± 1,96 * = 4,7 ± 0,097 = 4,603 ÷ 4,797 n 680

51


Konopná vlákna

52


Konopná vlákna

53


Konopná vlákna

54


Konopná vlákna

55


Konopná vlákna

56


Konopná vlákna

57


Konopná vlákna

58


Konopná vlákna

59


Konopná vlákna

60

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA TEXTILNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Recommend Documents