Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen an cellulosischen Pflanzenfasern

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Cellulosischen Pflanzenfasern wird unvermindert großes Interesse hinsichtlich ihres industriellen Einsatzes entgegengebracht. Das beruht auf ihren teilweise sehr günstigen physikalischen Eigenschaften sowie auf ihrer hohen Umweltverträglichkeit im Vergleich zu synthetischen Fasermaterialien. Im Gegensatz zu diesen besitzen pflanzliche Fasern jedoch eine hohe Variabilität, die sich aus der genetischen Diversität sowie aus anbautechnischen Verfahren und unterschiedlichen Methoden der Faseraufarbeitung ergibt. Um charakteristische Eigenschaften solch inhomogener biologischer Materialien objektiv beschreiben und Struktur-Wirkungsprinzipien ableiten zu können, wird eine Vielzahl von Untersuchungen sowie die Kombination verschiedener analytischer Methoden in Verbindung mit chemometrischer Auswertung der Daten notwendig. Ziel ist es hier, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen am Beispiel von Flachs- und Hanffasern aufzuzeigen und diese in Abhängigkeit von der biotischen und technologischen Variabilität der Fasern zu verfolgen. Dabei sind sowohl molekulare Strukturparameter der Cellulose als auch mikromechanische Eigenschaften der Fasern mittels FT-Raman-Mikrospektroskopie zu ermitteln. Neben der Nutzung der schwingungs-spektroskopischen Methode, die die Charakterisierung der cellulosischen Strukturen als auch die Ermittlung mikromechanischer Parameter der Fasern erlaubt, sollen materialwissenschaftliche Faserprüfung, Weitwinkelröntgenbeugung (WAXS), hochauflösende Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie (13C/CP-MAS-NMRSpektroskopie) und Mikrostrukturuntersuchungen, Elektronenmikroskopie unter Umgebungsbedingungen (ESEM), als Referenzmethoden genutzt werden. Multivariate chemometrische Methoden der Datenanalyse angewandt auf die FT-Raman Daten ergeben Kalibrationsmodelle und ermöglichen die schnelle Vorhersage von mechanischen Eigenschaften für unbekannte Faserchargen.