6. rostlinná vlákna

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).