Characterization of cellulose type I und type II fibers using Atomic-Force Microscopy

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

Cellulose ist einer der wichtigsten nachwachsenden Rohstoffe unserer Zeit und zugleich die häufigste organische Verbindung der Erde. Dieser Rohstoff kann einerseits für die Papierherstellung als auch zur Textilproduktion verwendet werden. Im ersten Fall handelt es sich dabei um natürliche Cellulose, oder Cellulose Typ I, im zweiten Fall spricht man von so genannter Regeneratfaser oder Cellulose Typ II. Die Rasterkraftmikroskopie (atomic force microscopy AFM) wurde nun verwendet, um diese beiden Typen von Cellulosefasern näher zu charakterisieren. Der erste Teil der Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung natürlicher Cellulosefasern. Hierbei wurden Papierfasern der Firma Mondi Packaging Frantschach GmbH, St. Gertraud, Austria, verwendet, um die Morphologie an der Oberfläche zu charakterisieren. Die Beschaffenheit der Oberfläche ist neben der chemischen Zusammensetzung der Hauptgrund für die Faser-Faser Bindung im Papier. Mit Hilfe von AFM-"Phase imaging" konnte gezeigt werden, dass sich die Mikrofibrillen, die einen Durchmesser von etwa 40 nm haben, zu Faserbündeln von ca. 300 nm Durchmesser an der Oberfläche anordnen. Weiters konnte der Einfluss der Trocknungsbehandlung sowie der Ozonbehandlung auf die Fibrillenanordnung gezeigt werden. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der inneren Struktur von Textilfasern, die neben der Chemie den größten Einfluss auf die makroskopischen Fasereigenschaften hat. Im Vordergrund stand die Untersuchung der Anordnung der Poren sowie deren Größe und Form. Hierzu wurden Querschnittsanalysen an Modal-, Viskose- und TENCEL(R)-Fasern der Firma Lenzing AG, Lenzing, Austria, durchgeführt. Um eine dreidimensionale Vorstellung zu erhalten, wurden in weiterer Folge Analysen an Längsschnitten durchgeführt. Mithilfe des AFM-"Phase imaging" war es möglich, die unterschiedlichen Morphologien der einzelnen Fasern auf der Nanometerskala sichtbar zu machen und die Porengrößen quantitativ zu erfassen.

Details

Titel in ÜbersetzungCharakterisierung von Typ I und Typ II Cellulosefasern mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung14 März 2008
StatusVeröffentlicht - 2008