Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Přírodní rostlinná vlákna Rostlinná buňka Stavba buněčné stěny a rostlinných vláken Chemické složení vláken Příklady vláken.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Přírodní rostlinná vlákna Rostlinná buňka Stavba buněčné stěny a rostlinných vláken Chemické složení vláken Příklady vláken."— Transkript prezentace:

1 Přírodní rostlinná vlákna Rostlinná buňka Stavba buněčné stěny a rostlinných vláken Chemické složení vláken Příklady vláken

2 Rostlinná buňka

3 Měřítko velikostí

4 Stavba buněčné stěny a rostlinných vláken

5

6 Vztah mezi strukturou, procesem, složkou a modulem pružnosti

7 Mikrofibrily celulózy – vyztužující vlákna v buněčné stěně Mikrofibrily celulózy je možné získat mechanicko – chemickými pochody z nejrůznějších přírodních surovin (dřevo, cukrová řepa, brambory, atd.). horní obr. – optická mikroskopie, elementární vlákno konopí, zvětšení 1024 krát dolní obr. – elektronová mikroskopie, vysoce mletá papírovina

8 Mikrofibrily celulózy Průměr mikrofibril: řádově desítky nanometrů. Délka mikrofibril: řádově stovky nanometrů. Celulózové mikrofibrily jsou svazky napřímených celulózových molekulárních řetězců o tloušťce cca 12 nm. Youngův modul dosahuje až 134 GPa, pevnost předpokládaná 2 GPa, experimentálně získaná 1,7 GPa, hustota 1,5 g/cm 3.

9 Mikrofibrily celulózy Mikrofibrily celulózy je možné díky jejich rozměrům zahrnout do skupiny tzv. nanostrukturních materiálů. Tato nanovlákna jsou zároveň biologicky odbouratelná. Jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti jsou srovnatelné s vlákny uměle vyrobenými. Fig. 1. Low dose TEM observation of homogenized cellulose microfibrils suspension obtained from Opuntia ficus-indica.

10 Celulóza Přírodní rostlinná vlákna jsou tvořena nejrozšířenější organickou sloučeninou – makromolekulární látkou – celulózou, která tvoří stěny rostlinných buněk. Každý rok se na naší Zemi vytváří přirozenou cestou nepředstavitelné množství tohoto jedinečného přírodního materiálu. Pokud splní svůj přírodou naprogramovaný úkol, je také přírodou degradován za účelem poskytnutí stavebních prvků pro vznik další nové hmoty.

11 Celulóza Elementární složení celulózy: 44,40 % C 6,17 % H 49,39 % O (C 6 H 10 O 5 ) n Poměrná molekulová hmotnost je 162. Krystalická látka, nerozpustná ve vodě, v přírodě se rozkládá.

12 Celulóza Pro člověka je celulóza nestravitelná.

13 Celulóza V bavlně se celulóza vyskytuje téměř v čisté podobě (i přes 94%). U ostatních vláken je ve větší míře provázena hemicelulózou, ligninem, pektiny, pryskyřicemi, tříslovinami a jinými látkami.

14 typ vlákna celulóza [% hmotn.] lignin [% hmotn.] hemicelulóza [% hmotn.] pektiny [% hmotn.] Vosky [% hmotn.] úhel stoupání mikrofibril [ °] obsah vlhkosti [% hmotn.] ze stonků juta 61 – 71,512,0 – 13,013,6 – 20,4 0,20,58,012,6 len 712,2 18,6 – 20,6 2,31,710,0 konopí 70,2 – 74,43,7 – 5,717,9 – 22,4 0,90,86,210,8 ramie 68,6 – 76,20,6 – 0,713,1 – 16,7 1,90,37,58,0 kenaf 31,0 – 39,015,0 – 19,0 21,5---- z listů sisal 67,0 – 78,08,0 – 11,010,0 – 14,2 10,02,020,011,0 ananas 70,0 – 82,05,0 – 12, ,011,8 henequen 77,613,1 4,0 – 8, ze semen bavlna 82,7-5,7-0,6-- z plodů kokos 36,0 – 43,041,0 – 45,00,15 – 0,253,0 – 4,0 - 41,0 – 45,0 8,0 Porovnání chemického složení jednotlivých přírodních rostlinných vláken

15 typ vláknahustota [g/cm 3 ] průměr vlákna [μm] mez pevnosti v tahu [MPa] Youngův modul pružnosti [GPa] protažení při lomu [%] bavlna1,5 – 1,6-287 – 8005,5 – 12,67,0 – 8,0 juta1,3 – 1,4525 – – – 26,51,2 – 1,5 len1,5-345 – ,62,7 – 3,2 konopí1, ,6 ramie1,5-400 – 93861,4 – 128,01,2 – 3,8 sisal1,4550 – – 6409,4 – 22,03,0 – 7,0 ananas-20 – – ,5 – 82,51,6 kokos1,15100 – – 1754,0 – 6,015,0 – 40,0 E-sklo2, – ,02,5 S-sklo2, ,02,8 aramid1, – ,0 – 67,03,3 – 3,7 uhlík1, ,0 – 240,01,4 – 1,8 Porovnání vybraných vlastností přírodních rostlinných vláken a vláken běžně používaných v kompozitních systémech

16 Bavlna

17 Přírodní rostlinná vlákna jsou tvořena nejrozšířenější organickou sloučeninou – makromolekulární látkou – celulózou, která tvoří stěny rostlinných buněk. Elementární složení celulózy je 44,4% C - 6,17 % H - 49,39 % O 2 (C 6 H 10 O 5 ) n Poměrná molekulová hmotnost je162. Pro každý druh rostlinných vláken je počet opakujících se jednotek jiný. V bavlně se celulóza vyskytuje v téměř čisté podobě (i přes 99%), u ostatních vláken je provázena ligninem, pektinem, pryskyřicemi, tříslovinami a jinými látkami.

18 Bavlna Podle archeologických zpráv se bavlna pěstovala již v 5.tisíciletí př.n.l.v Indii, ve 3.tisíciletí př.n.l. v Jižní Americe. Do Čech se dostala ve 13.století jako vycpávkový materiál. V roce 1868 bylo vynalezeno její mechanické spřádání, v roce 1888 mechanický stav v Anglii. Bavlník (Gossypium) – 40 druhů, využívá se 5 základních – bavlník keřovitý, srstnatý, bylinný, peruánský, stromový. Výška keřů až 6 m dle typu, elementární vlákna až 50 mm.

19 Bavlna – morfologie bavlněného vlákna Vlákno je jediná buňka vyrůstající z pokožky semena. Nejprve roste jako tenkostěnná trubička do délky. Ta je vyplněna protoplazmou (zajišťuje výživu vlákna v době růstu). Postupem času jsou pozorovány přírůstky celulózových prstenců – lamel – směrem dovnitř vlákna na úkor protoplazmy. Počet prstenců je závislý na době zrání – tloušťka celulózové vrstvy ovlivňuje vlastnosti bavlněného vlákna. Vlákno má charakter zkroucené stužky, v příčném řezu fazolovitého tvaru.

20 Bavlna – morfologie bavlněného vlákna

21 Bavlna – chemické složení bavlněného vlákna Závisí na druhu bavlny Na stupni zralosti Na půdních a jiných podmínkách Za průměrné složení se považuje: 94,0 % celulózy, 1,3 % proteinu, 1,2 % pektinu, 1,2 % popele, 0,6 % vosků, 0,3 % cukrů, stopy pigmentu a 1,4 % ostatních látek.

22 Bavlna – vlastnosti bavlněných vláken Délka vlákna – 1,2 až 5,5 cm Jemnost vláken 0,8 až 2,85 dtex Základní jednotka délkové hustoty vyjadřující jemnost chemických vláken nebo přízí, je to číslo, udávající v gramech hmotnost 1000 m příze. Měrná pevnost za sucha – 297 až 470 mN/tex Pevnost za mokra – 100 až 110 % pevnosti za sucha Poměrné prodloužení za sucha – 6 až 10 % Poměrné prodloužení za mokra – 7 až 11 % Měrná hmotnost 1,52 g/cm 3

23 Bavlna – vlastnosti bavlněných vláken Bavlněná vlákna při teplotě 120 o C zvolna žloutnou, při 150 o C hnědnou, při 400 o C vzplanou Působením slunečního záření postupně žloutnou a ztrácí pevnost Vykazuje dobré elektroizolační a tepelně izolační vlastnosti Působením alkálií botná, průřez vlákna se zaobluje, lumen se zužuje, stužkovitý tvar se vyrovnává a zvyšuje se lesk Působením minerálních kyselin dochází k hydrolýze – koncentrace, teplota, čas

24 Bavlna – použití Mnohostranné. Výrobky osobní spotřeby, bytové textilie, výrobky pro zdravotnické potřeby, průmyslové použití.

25 Len

26 Jednoletá, jednodomá rostlina z čeledi lnovitých Pěstování doloženo archeologicky – již v mladší době kamenné Různé druhy – u nás len přádný – až 1m dlouhé stonky

27 Len – chemické složení lněného vlákna 74% celulózy, 17% hemicelulózy, 2% ligninu, 1,7% pektinů, 3,8% látek nerozpustných ve vodě, 1,5% tuků a vosků

28 Len Je tvořeno z vláken elementárních, jejichž tvar odpovídá až šestibokému hranolu, jehož oba konce jsou zakončeny špičkami Vlákno je tvořeno z několika vrstev

29 Len

30 Len – vlastnosti lněných vláken Délka technického vlákna – 60 až 80 cm, délka elementárního vlákna – 2,5 až 3 cm Tloušťka technického vlákna – 600 μm, elementárního – 15 až 18 μm Měrná pevnost za sucha 440 až 530 mN/tex Pevnost za mokra – 115 až 120 % pevnosti za sucha Poměrné prodloužení za sucha – 0,6 až 1,8 % Poměrné prodloužení za mokra – 0,7 až 2,2 % Měrná hmotnost 1,44 g/cm 3 Obsah vlhkosti za normálních klimatických podmínek – 15 %

31 Len – vlastnosti lněných vláken Do teploty 120 o C odolný, dále ztrácí barvu, účinkem slunečního záření postupně ztrácí pevnost Špatně izoluje elektřinu, dobře vede teplo, vůči alkáliím je odolný, kyseliny vlákno narušují – hydrolýza, účinek je závislý na koncentraci, teplotě a čase.

32 Použití lnu Tkaniny s chladivý omakem, technická plátna, dopravní pásy, hnací řemeny, šicí a průmyslové nitě.

33 Konopí

34 Jednoletá dvoudomá rostlina – Canabis sativa – kulturní konopí – vzniklo z konopí divokého Různé druhy – konopí severské, středněruské, jižní a hašišné – špatná kvalita vláken

35 Konopí – chemické složení konopného vlákna 70 až 75 % celulózy, 8 až 15 % hemicelulózy, 8 až 12 % ligninu, 0,5 až 1 % popelovin, 2 až 4 % tuků a vosků, 10 až 12 % vlhkosti

36 Konopí – morfologie konopného vlákna Elementární vlákna jsou buňky vřetenovitého tvaru s tupými, případně rozvidlenými konci, v průřezu u mladého stonku téměř kulatá, později mnohoúhelníkového tvaru

37 Konopí – vlastnosti konopných vláken Délka technického vlákna – 1 až 2 m Délka elementárních vláken – 1,5 až 2 cm Tloušťka elementárních vláken – 15 až 50 μm Měrná pevnost za sucha 290 až 700 mN/tex Pevnost za mokra – 115 % pevnosti za sucha Poměrné prodloužení za sucha 1,5 až 3 % Poměrné prodloužení za mokra – až 4 % Měrná hmotnost 1,48 g/cm 3 Obsah vlhkosti za normálních klimatických podmínek – 13 % Odolnost vůči povětrnostním vlivům je z přírodních vláken nejvyšší

38 Použití konopí Zpracovává se především jako technické vlákno převážně do výrobků, u kterých je potřebná velká pevnost a odolnost proti vlhkosti a povětrnostním vlivům. Technické tkaniny, plachtoviny, popruhy, dopravní pásy, základní kobercové tkaniny, lana, provazy.

39 Konopí – suchá vlákna Mikroskopické snímky krátkých suchých konopných vláken (2 až 5 mm). Zvětšení 102 krát a 256 krát.

40 Konopí – nabotnalá vlákna Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 48 hodin ve vodě. Zvětšení 102 krát a 256 krát.

41 Konopí – vlákna po botnání a úpravě Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 48 hodin ve vodě, poté 24 hodin ve 2% NaOH. Zvětšení 256 krát a 1024 krát. Patrné rozvlákňování konců elementárních vláken, ke kterému dochází pouze zřídka.

42 Konopí – vlákna po botnání a úpravě Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 4 hodin ve vodě, poté míchány v mixéru 15 minut, vystaveny varu 15 minut, opět míchány 15 minut a 12 hodin v roztoku oxidačního činidla „D“. Zvětšení 256 krát. Patrné rozvlákňování konců elementárních vláken ve výrazně větším měřítku.

43 Konopí – vlákna po botnání a úpravě Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 4 hodin ve vodě, poté míchány v mixéru 15 minut, vystaveny varu 15 minut, opět míchány 15 minut a 12 hodin v roztoku oxidačního činidla „D“. Zvětšení 256 krát a 1024 krát. Patrné nejen rozvlákňování konců elementárních vláken ve výrazně větším měřítku ale i praskání středních částí elementárních vláken.

44 Konopí – vlákna po botnání a úpravě Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 4 hodin ve vodě, poté míchány v mixéru 15 minut, vystaveny varu 15 minut, opět míchány 15 minut a 12 hodin v roztoku oxidačního činidla „D“. Zvětšení 256 krát 1024 krát. Patrné rozvlákňování konců elementárních vláken ve výrazně větším měřítku.

45 Konopí – vlákna po botnání a úpravě Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 4 hodin ve vodě, poté míchány v mixéru 15 minut, vystaveny varu 15 minut, opět míchány 15 minut a 12 hodin v roztoku oxidačního činidla „D“. Zvětšení 1024 krát. Patrné rozvlákňování konců elementárních vláken ve výrazně větším měřítku.

46 Konopí – vlákna po botnání a úpravě Mikroskopické snímky krátkých konopných vláken, které byly po dobu 4 hodin ve vodě, poté míchány v mixéru 15 minut, vystaveny varu 15 minut, opět míchány 15 minut a 12 hodin v roztoku oxidačního činidla „D“. Zvětšení 1024 krát. Horní snímek – neporušené elementární vlákno. Dolní snímek – rozvlákněné elementární vlákno.

47 Juta

48 Corchorum capsularis – jednoletá tropická rostlina Vlákno obsahuje cca 64 % celulózy, značně navlhavé – 34 %, za sucha degraduje pomalu, za vlhka a tepla rychle. Stavba stonku je obdobná jako u předcházejících vláken. Použití – obalové tkaniny, lana, pytle.

49 Juta

50 Ramie

51 Vytrvalá víceletá tropická rostlina Obsah celulózy je cca 68 %. Příčný řez jednobuněčných elementárních vláken má ledvinovitý nebo oválný tvar. Použití - v místech produkce se využívá pro jemný omak a hedvábný lesk – tkaniny (damašky, nitě)

52 Ramie

53 Sisal

54 Sisal je agávové vlákno z listů rostliny Agave sisalana. Obsah celulózy cca 66 % Příčný řez jednobuněčných elementárních vláken je mnohoúhelník se zaoblenými rohy Vlákno se zpracovává jako technické, tržná délka je až 40 km, výroba lan, provazů, koberců.

55 Sisal

56 Manilské konopí

57 Abaka – banánové vlákno z listů tropické rostliny stromovitého vzrůstu Musa textilis Tržná délka 40 až 70 km. Výroba lodních lan, rybářských sítí

58 Kokosová vlákna

59 Získávají se ze střední vrstvy oplodí kokosových ořechů. Vlákna jsou vysoce odolná vůči oděru a působení vlhkosti Lodní lana, sítě, kartáče.

60 Kokosová vlákna

61 Problémy při určování mechanických vlastností přírodních vláken Měřená délka vlákna Určení plochy průřezu Stanovení prodloužení Určení modulu pružnosti

62 Problematika biodegradovatelných kompozitů na katedře materiálu Studium možností přípravy biodegradovatelných kompozitních materiálů. Hodnocení materiálových parametrů. Studium problematiky adheze přírodního vlákna a polymeru a možnosti jejího ovlivnění. Řešení problematiky řízené degradace biodegradovatelných kompozitních materiálů.


Stáhnout ppt "Přírodní rostlinná vlákna Rostlinná buňka Stavba buněčné stěny a rostlinných vláken Chemické složení vláken Příklady vláken."

Podobné prezentace


Reklamy Google