الياف طبيعي نسبت به مواد سنتتيك، داراي مزيتهايي از قبيل معايب محيط زيستي و سمي كردن محيط زيست كمتر و قابليت تجزيه شدن بيولوژيكي ميباشند. اما مشكل اساسي الياف گياهي نسبت به الياف سنتتيك، فقدان يكنواختي مواد است. الياف سنتتيك ميتوانند در يك روش خاص توليد شوند و الياف توليدي، داراي كيفيت يكنواخت و ثابت ميباشد، در حاليكه الياف گياهي، زمانيكه توليد ميشوند، شرايط رشد، تأثير به سزايي بر نتايج و خصوصيات آنها دارد. تفاوتهاي ايجاد شده به دليل متفاوت بودن مناطق كشت، نوع خاك، آب و هوا و كشاورز ميباشد. عمليات رتينگ8(جداسازي الياف از قسمتهاي چوبي ساقه و صمغهاي گياهي)، بر رنگ ليف، جداسازي دسته الياف، مواد متشكله و استحكام ليف اثر ميگذارد. كيفيت ليف به شرايط زراعي، رشد و مكان ليف در گياه نيز بستگي دارد[4] . جدول 1 ، درصد تغييرات کميتهاي مختلف در نمونه الياف به طول 1 سانتيمتر را نشان ميدهد که توسط آقاي مرديت9 آزمايش شده است. همانگونه که مشاهده ميشود الياف طبيعي گياهي درصد تغييرات بالايي را نشان ميدهند. [5]
جدول1-1: درصد تغييرات داخل نمونه الياف
درصد تغييرات( cv%)اليافازدياد طول پارگياستحکامنيروي پارگيظرافت40434624پنبه31404524الياف ساقهاي32283421پشم18789نايلون
ليگنوسلولزها10 به تمام گياهاني اطلاق مي شود كه امروزه بعنوان يكي از بزرگترين منابع طبيعي فراهم کننده مواد غذايي و انرژي مطرح هستند. 60 الي 80 درصد ليگنوسلولزها از پليساكاريدها، كه پليمر طبيعي قندها ميباشند، تشكيل شده است. علاوه بر اين، طيف وسيعي از مواد قابل مصرف موجود در ليگنوسلولزها، تجديد پذيري آنها و همچنين سازگاريشان با محيط زيست، هرگونه مطالعه و امكان سرمايهگذاري در مورد ليگنوسلولزها را بعنوان يكي از چشماندازهاي آينده بشري توجيهپذير ميسازد.[5] بيشترين ماده توليدي طبيعي در كره زمين، گياهان ميباشند، كه ميزان توليد آنها در حدود 1011 تن در سال برآورد شده است. گياهان، شامل انواع درختان، گياهان بوتهاي، محصولات و ضايعات كشاورزي و … ميباشند، كه قسمت عمده آنها پس از توليد بي هيچ استفادهاي به روشهاي مختلف، وارد چرخه بازگشتپذير طبيعت ميگردند. وجه مشخص همه گياهان، ساختار فيبريلي آنها است كه در اين ساختار، ميكروفيبريلهاي سلولز در شبكهاي از هميسلولز11 و ليگنين12 احاطه شده و ساير مواد آلي و معدني، اين ساختمان را تكميل كردهاند. به خاطر همين ساختار، به اين مواد، ليگنوسلولز گفته ميشود [6].
ساختمان ليگنوسلولزها از سه بخش اصلي پلي ساكاريدها، ليگنين و مواد خارجي13 تشكيل شده است. پليساكاريدها به كربوهيدراتهاي سنگيني گفته ميشوند كه شامل سلولز و هميسلولز باشند و در مجموع 80-60 درصد كل ساختمان گياه را تشكيلدهند[7] .
1-2- سلولز
سلولز كه جزء اساسي مواد گياهي است، تقريباً يکسوم مواد تشكيل دهنده سلولهاي ديواره گياهان را شامل مي_شود. در طبيعت، سلولز هرگز به صورت خالص يافت نميشود، به طوريكه در چوب حدود 50-40 و در كتان 80-60 و پنبه حدود 90 درصد وزن ليف را تشكيل ميدهد.
سلولز تركيبي آلي از پليمرهاي بلند است كه از تكرار واحدهاي سلوبيوز14 تشكيل شده است. اين واحد با اتصال گلوكزي (Glycosidic) به هم مرتبط ميگردند. هر واحد سلوبيوز از دو واحد (حلقه) گلوكزي پيرانوز15 تشكيل شده است كه ساختمان آنها با شکل زير پيشنهاد شده است:

شکل1-1 : فرم فضايي سلولز (1)
قسمتي از فرمول كه داخل پرانتز قرار دارد، يك واحد سلوبيوز است و از نظر شيميايي به آن انيدروسلوبيوز ميگويند واز دو جزء انيدروگلوكز تشكيل شده است. همانگونه که علامت خط چين نشان ميدهد، سلوبيوز، گلوكزي است كه فاقد يك مولکول آب ميباشد. گلوكز قند ساده است كه فرمول مولكولي آن عبارت است از C6H12O6، در حاليكه انيدروگلوكز با فرمول C6H10O5 يك مولكول آب كمتر دارد[1] .
مولكولهاي سلولز كاملاً خطي هستند و تمايل شديدي به تشكيل پيوندهاي هيدروژني بين مولكولي دارند. در نتيجه دستههايي از مولكولهاي سلولز با يكديگر مجتمع ميشوند و ريزليفچه ها را تشكيل ميدهند. در ريز ليفچهها نواحي بسيار منظم (بلورين) و نواحي نسبتاً نامنظم (آمورف) به طور متناوب در مجاورت يكديگر قرار دارند. از تجمع ريزليفچهها، ليفچه، و از تجمع ليفچهها، ليف سلولزي تشكيل ميشود. در اثر همين ساختار ليفي و پيوندهاي هيدروژني محكم، سلولز از استقامت كششي بالايي برخوردار است ودر اغلب حلالها نامحلول ميباشد[8]. كريستالينيته بالاي پلي ساكاريدها، مانع از هيدروليز آنزيمي آنها ميگردد.[3] سلولز جزء دسته پليساكاريدها، يعني كربوهيدراتهاي با وزن مولكولي بالا ميباشد و در مقابل قليا مقاوم است، بنابراين در برابر عمليات شيميايي كرافت (سولفات) مقاوم بوده و هميسلولز و ديگر پليساكاريدها در قليا حل ميشوند [9].
1-3- هميسلولز
هميسلولزها از جمله پليساكاريدهاي ناهمگن هستند و مسير بيوسنتز آنها با مسير بيوسنتز سلولز متفاوت است. برخلاف سلولز كه هموپليساكاريد است، هميسلولزها ساختاري نايكنواخت، شاخهدار، هتروپليساكاريد، با زنجيرهاي كوتاه و درجه پليميريزاسيون حدود 200 ميباشند و جزء غير سلولزي پليساكاريد به شمار ميآيند[9و8]. هميسلولزها نيز همچون سلولز به عنوان ماده ساختماني در ديواره سلول عمل ميكنند. نقش اين ماده تا بحال به خوبي مشخص نشده است، اما بخشي از موادي هستند كه حفرههاي بين ميكروفيبريلها را پر ميكنند و ميتوانند پيوند بين ليگنين و سلولز را فراهم سازند[4].
شکل1-2: ساختار همي سلولز در الياف غير چوبي (علفها) را نشان ميدهد که زنجير زايلن استيله شده با باند به 4-O-متيل – گالاکترونيک اسيد (گروه سمت چب) و با اتصال به L- آرابينوفورانوز متصل است که آن هم به فنوليک اسيد (گروه سمت راست) متصل ميباشد]4[.
پليمر Glucurono Xylan(o-Actyl-4-o-Methyl-Glucurono-B-Dxylan) ماده غالب هميسلولز ميباشد كه بخاطر پيوندهاي شاخههاي زايلوپيرانوز16 استقامت بالايي دارد. طبيعت پليمر گلوکورون زايلن17 شاخهدار آمورف ميباشد. دراثراسيد، هميسلولزها به سادگي به اجزاي مونومري خود از قبيل: D-گلوكز، D-مانوز، D- زايلوز، L-آرابينوز، و مقادير اندكي L-رامنوز، و نيز D-گلوكورونيك اسيد،4-متيل-D-گلوكورونيك اسيد،وD-گالاكترونيك اسيد آبکافت ميشود.[8] گروههاي هيدروکسيل همي سلولز نسبت به گروههاي هيدروکسيل سلولز، دسترسي بيشتري به آب دارند و در نتيجه، همي سلولز بيانگر اصلي آبدوستي الياف گياهي است]4.[
1-4- ليگنين
در سال 1838 آنسلم پاين 18 مشاهده كرد كه چوب در اثر نيتريك اسيد غليظ، بخشي از مواد خود را از دست ميدهد و يك باقيمانده جامد ليفي شکل، باقي ميگذارد. در مطالعات بعدي معلوم گرديد كه ماده ليفي جدا شده علاوه بر سلولز محتوي پليساكاريدها نيز هست. از سوي ديگر، ماده حل شده، كربن بيشتري نسبت به ماده باقي مانده ليفي داشت. اين ماده در سال 1857 توسط شولز19 ليگنين ناميده شد. او اين نام را از واژه لاتيني Lignum به معناي چوب گرفت[8,9] .
ليگنين، پيچيدهترين و ناشناختهترين تركيب ليگنوسلولزي و دومين منبع بزرگ كربن در گياه، پس از كربوهيدراتها ميباشد. اين ماده تركيبي پايدار، بدون بار، نامحلول درآب، با وزن مولكولي بالا، متشكل از واحدهاي سه بعدي فنيل پروپان ميباشد، كه در آن فنيل پروپان در بخش بالايي بوده و با پيوندهاي كربن- كربن به هم پيوسته و با پيوند كووالانسي به پلي ساكاريدهاي زمينه ديواره سلولي متصل است)شکل 3.1). ليگنيني شدن در پايان دوره رشد سلول رخ ميدهد. فرآيند ليگنيني شدن بين اسيدهاي آروماتيك و الكل هاي سيناپيل و كانيفريل انجام ميشود. قسمتي از اينها به راديكالهاي آزاد تبديل و پليمريزه شده و ليگنين را ايجاد ميكنند[10, 7]. ليگنين، بيش از 35-20% از درصد ليگنوسلولزها را تشكيل ميدهد و مانند چسب، فضاي بين سلولز و هميسلولز را پر ميكند و با فشرده كردن و محكم كردن فيبريلها، به ساختار پلي ساكاريدي استحكام ميبخشد و به ميزان زيادي دسترسي به سلولز و هميسلولز را كم ميكند. بين ليگنين و پليساكاريدها بايستي اتصالات كووالانسي وجود داشته باشد، جداسازي و تجزيه كمپلكس ليگنين – كربوهيدرات اين نتيجه را بدست ميدهد كه همي سلولز از طريق واحدهاي آرابينوز، زايلوز و گالاكتوز به ليگنين متصل ميباشد[7, 9].
از طرفي ليگنين، به عنوان عامل با اهميتي در گياهان خاكي ايفاي نقش کرده و عهدهدار استحكام ساختار گياه و هدايت آب ميباشد. از طرفي به دليل تركيبات فنولي، گياه در برابر حملات ميکروارگانيزمي و علفخواراني از قبيل حشرات و پستانداران20، در امان است[4,11].
عليرغم نقشهاي گفته شده، اين مطالعات در طبيعت مولكول محدود شده و حقيقت اين است كه طرح ساختاري ليگنين ميتواند از نمونهاي به نمونه ديگر متفاوت باشد. به همين دليل، اغلب، ايجاد يك مدل ماكرومولكولي دقيق غير ممكن است. طليعهدار ليگنين، مولكول كانيفريل الكل21 است(95-90% از كل واحدها را تشكيل ميدهد).
شکل 1-3 :طرح کلي ساختار ليگنين : (a) واحد پايه فنيل پروپان C9 (b): سه ساختار ليگنين در فرم پايهاي شان که به ترتيب : پارا- کوماريل الکل، کانيفريل الکل و سيناپل الکل [11].
در طي سنتز ديواره سلولي گياه، پليساكاريدهاي مانند سلولز و هميسلولز در ابتداي ديواره قرار گرفته و ليگنين، فاصله بين زنجيرهاي پليساكاريدي الياف را پر كرده و آنها را به هم ميچسباند. ليگنين در بيشتر منابع، ساختار پايهاي نسبتاً مشابهي از نظر كيفيت دارد، هر چند كه جزئيات رئومتري مولکولي يا طرح ساختاري آن ممكن است متفاوت باشد. بنابراين، اغلب محدوده مشابهي ازگروههاي عاملي مانند: هيدروكسيل (الكلي و فنلي) ، متوكسيل(-OCH3) ، دي اكسي متيلن (-O-CH2-O) عموماً در تمام نمونههاي ليگنيني مشاهده ميشود [2].
گروههاي كربونيل، هيدروكسيل اتر، متوكسيل، هيدروكسيل فنولي باند دوگانه در بعضي موقعيت هاي در ارتباط با حلقه آروماتيكي، بخش اصلي آشكار کننده خصوصيات شيميايي ليگنين ميباشند [2, 12].
ليگنين، موادي ايزوتروپيك، غير كريستالي با ظرفيت پيوند و شاخصه رزونانسي، با متوسط درجه پليمريزاسيون در حدود 60 ميباشد. ساختار آروماتيك و اتصال جانبي، بيان كننده سختي بسيار بالاي آن ميباشد. وزن مولکولي ليگنين آزاد حل شده ممكن است در محدوده 300 تا 1/400/00 باشد، كه بستگي به منبع و وسعت تخريب شيميايي و روش به كار رفته دارد[9] . ليگنين به دليل وزن مولکولي بالا، ساختار پيچيده و اتصال شيميايي به هميسلولز، در اغلب حلالها حل نميشود. ليگنين به گروههاي هيدروكسيل پليساكاريدي سلولز و همي سلولز به صورت پيوند اتري متصل است. باند دوگانه در ليگنين، سبب تيره شدن رنگ ليف ميشود. اگر ليگنين اكسيد شود و باند دوگانه آن شكسته شود، الياف سفيدتر ميگردند[4].
دو نوع ليگنين در الياف جوت عنوان شده است: يك نوع داراي دانسيته خطي و اتصال جانبي كم بوده و به آساني در سفيدگري شيميايي محلول ميشود؛ نوع ديگر، دانسيته اتصال جانبيي بالا با ساختار كاملاً متراكم بوده و به آساني حل نميشود(شکل 4.1).
مطالعات نشان داده است كه 20% از ليگنين، همي ليگنين تشكيل داده كه شامل جزء وزن مولكولي نسبتاً پايين بوده و به آساني حل ميگردد و در هنگام عمل كردن با محلول قليايي يا اسيد رقيق، از مقدار آن كاسته ميشود، ليكن 80% باقيمانده از اجزاء با وزن مولكولي نسبتاً بالا تشكيل شده كه به صورت شيميايي به زنجير پليساكاريد فيبريلي متصل شده و گليكوليگنين22 ناميده ميشود[2] . ليگنين داراي مقادير مختلفي از اسيدهاي استري شده مرتبط با هسته ميباشد و نسبت به سلولز وهميسلولز هيدروفيليته كمتري دارد[4].
شکل1-4 : نمونه ساختار a) ليف سلولزي عمل نشده b) ليف سلولزي عمل شده با قليا[13]
1-5- مواد خارجي23
اين گروه به همه مواد غيرسلولزي ديواره گفته ميشود و محدوده وسيعي از مواد شيميايي را شامل ميشود، كه بر اساس حلاليت آنها در آب و حلالهاي آلي به سه دسته قابل استخراج و غير قابل استخراج تقسيم ميشود. مواد قابل استخراج به سه دسته تقسيم ميشوند: ترپنها، رزينها و فنلها.
1-5-1 – ترپنها : شامل موادي مثل پليمرهاي ايزوپرن هستند و منبع اصلي ترپنن در صنعت ميباشند. همچنين الكلهاي ترپن و كتونها از اين دسته ميباشند.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

1-5-2 – رزينها : شامل دسته وسيعي از مواد غير فرار شامل چربيها، اسيدهاي چرب، الكلها، اسيدهاي رزين، فيتواسترولها و چند ماده ناشناخته ديگر ميباشد.
1-5-3 – فنلها : شامل تعدادي از تركيبات آلي ميباشند كه هنوز در حال مطالعه هستند، عمدهترين تركيبات شامل تاننها، فنلها و مواد مربوطه ميباشد. علاوه بر آن، كربوهيدراتهاي سبك، الكالوئيدها و ليگنين قابل حل نيز استخراج ميشوند. مواد غير قابل حل عمدتاً شامل مواد غير آلي هستند كه در خاكستر وجود دارند. اين مواد شامل كربناتهاي قليايي خاكي و اگزالاتها ميباشند[7, 14].
1-6- واكس 24
بيشتر گياهان با واكسهاي نيمه كريستالي، شامل زنجيرهاي طويل آلكان، استر و واكسهاي الكلي پوشيده شدهاند. استرها و اسيدهاي چرب، تركيباتي معموليتر ليكن جزئي هستند، در حاليكه الكلها، اغلب بخش بزرگي از واكس را تشكيل ميدهند. اثر لايه واكس، جلوگيري از دست دادن آب از گياه جوان ميباشد. در بخش خارجي گياه، واكس شكل ميگيرد. لايه واكسي، اولين سد براي حمله حشرات به گياه است. كوتين25 در واكس جاسازي شده و پليمر آمرف چربي دوست به شدت با اتصال استري با يكديگر نگه داشته شدهاند[4]. واكس، صرفنظر از نرمي كه به سطح ليف مي دهد و سبب تسهيل عمليات ريسندگي ميشود، از اصطكاك بين الياف كاسته، در نتيجه قدرت كششي بين الياف نيز كاهش مييابد .[1]
1-7- پكتين 26
يکي از مواد مهم بکار رفته در ساختمان ديواره سلولي مواد پکتيني است که از مشتقات اسيد پکتيک بوجود آمدهاند، که خود از زنجيرهاي طولاني واحدهاي گالاکترونيک اسيد(Galacturonic Acid) تشکيل شده است.
با مطالعاتي كه توسط ميرومارك انجام شده است، اسيد پكتيك بعنوان پليمر خطي با ساختمان حلقه اي پيرانوز كه در ناحيه كربن 1 و 4 به هم متصل هستند، معرفي شده است. كليه پكتين موجود در ليف پنبه را ميتوان با جوشانيدن ليف در محلول يك درصد سود، به مدت يك ساعت خارج كرد. پكتين كه بدين طريق از ليف خارج ميشود، در محيط اسيدي تهنشين شده و رسوب آن قهوهاي رنگ است[1]. پکتين به عنوان چسب اصلي و مواد اصلي ديواره اوليه و لاملاي مياني در نظر گرفته ميشود. از طرفي پکتين متشکل از اسيدهاي پکتيک و نمکهاي پکتيک از قبيل کلسيم، منزيم و نمك آهن ميباشد[15].
در بيان ساده، پکتين موجود در الياف سلولزي از تنها يک ماده خطي تشکيل نشده، بلكه متشکل از بخشهاي هموژن پلي گالاکترونيک اسيد و بخش هتروژن متشکل از راموگالاکترونان، آرابينان، زايلوگلوکان و غيره ميباشد به همين سبب آن را پلي گالاکترونيک اسيد مينامند[15].
نمکهاي کلسيم اسيد پکتيک، قسمت اعظم لايه مياني را تشکيل داده و در اين موقعيت بعنوان ماده سيماني دو سلول مجاور را به يکديگراتصال ميدهند(شکل 5.1). هرگاه کلسيم موجود در پکتاتهاي لايه مياني را بوسيله اکسالاتها و يا هيدروليز آنزيمي، مانند آنزيم پکتيناز جدا نمائيم سلولهاي مجاور به يکديگر قدرت چسبندگي نداشته و به آساني از هم جدا ميشوند[15] .
ترکيب پکتين، مانند شبکهاي روي پنبه قرار دارد و با توجه به ساختار آن، از شستشوي چربي و واکس پنبه جلوگيري ميکند. شناختن بخشهاي مختلف ترکيب پکتين، به ويژه براي انتخاب آنزيم و درنتيجه اثر بخشي عمليات آنزيمي مهم است. طي عمليات قليايي بخشي از ساختار پکتين تخريب شده و واکسها و چربيهاي پنبه نسبتاً صابوني شده، که ميتوان با کاربرد دترجنت آنها را حذف کرد. در واقع با عمليات آنزيمي ساختار شبکهاي پکتين شکسته شده و چربيها و واکسها در دسترس دترجنت قرار ميگيرند و آبدوستي ليف يا پارچه افزايش مييابد[16].
شکل1-5: تصوير كلي از اتصالات داخلي ديواره اوليه سلول[17]
1-8- تغيير در خصوصيات شيميايي و فيزيکي ليف در طول فصل رشد گياه
به خوبي واضح است كه بخشهاي مختلفي از گياه داراي خصوصيات فيزيكي و شيميايي متفاوتي است، بدين معني كه، تركيبات شيميايي و خصوصيات ليفي بافت گياه موجود در ريشه، ساقه، تنه درخت و برگها با يكديگر متفاوت است. آنچه که تاكنون به خوبي شناخته نشده، تفاوت تركيبات شيميايي و خصوصيات فيزيكي بافت گياه در مراحل مختلف فصل رشد است.
تحقيقات بعمل آمده نشان ميدهد كه در گياه رسيده، محتوي سلولز، هولوسلولز27 و ليگنين تفاوت كمي دارند. اما زايلن، خاكستر و آهن در طول رسيدگي گياه كاهش مييابند. محققان دريافتند که در مراحل اوليه رشد، شكلگيري لاملاي مياني در ديواره سلول ناقص است و دسته هاي موازي فيبريلي با محور ليف زاويه اي را تشكيل ميدهند كه به تدريج با رشد گياه، اين زاويه كاهش مييابد. بعد از حدود 35 روز از رشد، الياف شروع به موازي قرار گرفتن با محور ليف ميكنند. در بخش پايين ساقه، قندهاي پنج کربني( پنتوزانها)، ليگنين و سلولز با گذشت سن گياه، افزايش مييابد، درحاليكه با گذشت زمان، پروتئين كاهش مييابد. در بخش بالايي، روند مشابهي وجود داشته اما اين بخش نسبت به بخش پايين گياه، محتوي سلولز، پنتوزانها و ليگنين كمتر و پروتئين بيشتر است]18[.
1-9- الياف طبيعي با منشأ سلولزي
اگرچه الياف ساقهاي در نوع خود داراي ارزش فراواني در صنعت نساجي است، ولي اهميت آنها هرگز به الياف پنبه نميرسد، از خصوصيات مهم الياف پنبه، استحكام بالا در پارچه، داشتن قدرت، قابليت انعطاف در مقابل هرگونه عمليات ريسندگي و بافندگي و تمايل به جذب رنگهاي متفاوت است. همين خصوصيات سبب شده است كه با وجود افزايش توليد الياف مصنوعي، پنبه اهميت خودش را حفظ كند]1[.
1-9-1- پنبه28
پنبه گياهي است علفي كه ارتفاع آن به 0.6 تا 2 متر ميرسد. برگهاي آن داراي بريدگي است و گلهاي سفيد، زرد و يا صورتي دارد؛ ميوه پنبه كپسولي است به اندازه يك گردو و به نام غوزه پنبه29 كه دانهها كه در واقع همان پنبه دانه30 هستند، درون آنها قرار دارند. الياف پنبه به صورت تودهاي متراكم در سطح تخمكها رشد ميكنند. گلهاييكه در روي گياه مي رويند، معمولاً هر كدام بيش از 15 تخمك دارند كه در داخل غوز‌ه گياه قرار دارند. غوزه پس از رشد كامل گياه باز ميشود و تخمكها و الياف در داخل غوزه به صورت توده كركدار در معرض هوا قرار ميگيرند. هر يك از تخمكهاي گياه در حدود 20000 تار ليف در سطح خود دارد و بنابراين هر يك از غوزه ها تقريباًً حاوي 300000 تار ليف هستند. وقتي كه غوزه گياه باز ميشود رطوبت داخل الياف تبخير ميشود و الياف حالت استوانه بودن خود را از دست ميدهد و اين عمل باعث ميشود كه ديوارهاي سلولي آن جمع شوند و حالت فرو ريختگي بيابند. در چنين حالتي، تار پنبه يك پيچش مختصر، يا نيم تاب به خود ميگيرد كه آن را اصطلاحا ً پيچيدگي31 مينامند. خصوصيات الياف پنبه نظير قطر آن به نوع پنبه بستگي دارد، ولي بايد در نظر داشت كه ساير شرايط از قبيل مناسب بودن زمين و همچنين شرايط جوي نظير باران، رطوبت زياد، فصل سال و نور آفتاب نيز در مرغوبيت آن اثر گذار است. در گياهان علاوه بر سلولز، مقداري مواد ديگر كه ما آن را ناخالصي ميناميم، وجود دارد. ناخالصيهاي پنبه با جوشانيدن آن در محلول قليايي و در پي آن سفيدگري، حذف ميشود. [1].
صرفنظر از سلولز كه تقريباًً 94-88% از وزن الياف پنبه را تشكيل ميدهد، مواد ديگري نظير پكتين، واكس، پروتئين، هميسلولز، ليگنين و مواد كاني در اين ليف وجود دارد[1].
در الياف دانهاي (پنبه)، پليساكاريد سلولز نشان از حضور 94-89% خلوص دارد. ديگر فرمهاي طبيعي موجود، معمولاً بعنوان ليگنوسلولز شناخته ميشوند و داراي درصدهاي مختلفي از ليگنين 34-2% به عنوان متصل دهنده هستند. محتوي ليگنين در چوب بين 2/3 تا 34% ودر بين الياف ساقهاي 1/5 تا 14% و در بين الياف برگي 6 تا 8% متغير است[2].
در الياف ساقهاي بايستي الياف را از ساقه گياه استخراج كرد، كه اين كار به كمك خيساندن (تخمير) ساقه در شرايط مناسب انجام ميگيرد. هدف از خيساندن، اين است كه لايه خارجي كيوتيكل ساقه بكلي يا تا حدودي از بين برود. براي اين عمل ساقه را در مجاورت آب قرار ميدهند، تا به وسيله عمليات تخمير باعث جدا شدن بخشهاي ديگر از لايه كوتيكل شود [1]. كيفيت و كميت الياف استخراج شده، شديداً به پروسههاي رتينگ و عمليات مكانيكي وابسته است. در طي رتينگ، پكتين ها، چسب ها و مواد لزج حذف شده وسبب جدا شدن ليف از هسته گياه ميگردند[8] .
1-9-2- كتان
الياف كتان از ساقه گياهي به نام فلاكس 32 (Linum Usitatissimum L.)استخراج ميشوند. اين گياه به طور ساليانه انجام ميگيرد و حداكثر رشد طولي آن در حدود 120 سانتيمتر و قطر ساقه آن 3 تا 2.95 سانتيمتر است. قسمتهاي بالاي ساقه، داراي شاخههاي متعددي است و بر روي اين شاخهها، گلهايي به رنگ سفيد، قرمز، بنفش، لاجوردي و آبي ديده ميشود.
الياف كتان داراي آرايش مولكولي و مواد غير سلولزي بيشتري از پنبه ميباشد[1]. كتان به عنوان Linen ، مخصوصاً زمانيكه تبديل به نخ يا پارچه گردد، معروف ميباشد. امروزه، الياف كتان داراي طول بلندي است كه در ديگر الياف گياهي ديده نميشود، به همين سبب الياف كتان يكي از مهمترين الياف گروه شاهدانه(Hemp) ميباشد. بخش وسيعي از اين الياف در كشور روسيه تأمين ميشود و بخش ديگر را كشورهاي لهستان، بلژيك، هلند، چك، ايرلند، تايوان، چين و ژاپن تأمين ميكنند. عموماً ساقه كتان متشكل از 5 لايه ميباشد: اپيدرم33، كورتكس34، لايه ساقهاي35، لايه كامبيوم36 و بافت چوبي داخلي[19].
سطح خارجي اپيدرم با لايه نازكي از واكس پوشيده شده، كه مانع از بخار شدن آب اضافي از گياه شده و گياه را محافظت ميكند. باكتري در طي پروسه رتينگ، از طريق اين لايه به ساقه نفوذ ميكند. لايه بعدي، كورتكس، شامل سلولهاي كورتيكال مدوري است كه ليگنيني نشده، اما حاوي پكتين و مواد رنگين ميباشد (با سفيدگري حذف ميشود). در لايه سوم، دسته هاي ليف در طول ساقه قرار گرفته و با پارنشيما محاط شده است. دسته ليف معمولاً شامل 40-10 سلول يا واحد ميباشد. تک ليف كتان 3-2 سانتيمتر طول و قطري در محدوده 30-14 ميكرومتر ممكن است داشته باشد. سلولهاي نزديك ريشه گياه، ضخيمتر و نزديك نوك ساقه ظريفتر و بلندتر هستند. ديوارهاي اوليه سلول (واحد) شامل مواد پكتيني عمل شده با ليگنين است، در حاليكه ديواره ثانويه اساساً شامل سلولز است]19[.
ديوارهاي سلول ليف كتان، ضخيم و سطح مقطع چند ضلعي37 است. ليف كتان نارس به فرم بيضي شكل كامل است، كه لومن آن بزرگتر از ليف رسيده و ديوارهاي سلول آن نازكتر ميباشد. آنچه كه مشخص است، محيط به طرز چشمگيري بر مقدار ليف در ساقه موثر است. نوع خاك و آب و هوا، فاكتور مهم و موثر بر پتانسيل توليدي ميباشد. ثبات شرايط جوي از ابتداي جوانه زدن تا انتهاي گل دادن براي بدست آمدن ليف عالي مورد نياز است. حرارت و وجود آب براي گسترش ساقه هاي كتان مهم است]19[.
تعيين كيفيت كتان با وسائل كمي و عيني، در برگيرنده طول ليف، استحكام و ظرافت، چندين دهه تحقيقات محققان را به خود متمركز نمود. عوامل مهم توسعه يك روش: ظرافت، طول و شكل نمونه كتان، استحكام، دانسيته، جلا، رنگ، زير دست، تميزي و عاري بودن از نپ و گره ميباشد. اندازه گيري عيني نشان داده است كه فاكتورهاي مهم تعيين كننده كيفيت نخ، بيشتر ظرافت، طول و استحكام ميباشند.
طويلترين ليف كتان داراي طولي برابر با 700 ميليمتر و كوتاهترين آن كمتراز 200 ميليمتر ميباشد. ليف كتان ميتواند متورم گردد و داراي جذب رطوبت بالا باشد. در رطوبت نسبي 65% ، جذب رطوبت در حدود 10% دارد. ليف رتينگ شده شبنمي داراي رنگ خاكستري و الياف رتينگ شده آبي رنگ برنزه روشن دارد. هر دو روش رتينگ ليف به دليل حذف چربي و محتويات واكسي، براقيت طبيعي جالبي دارند. الياف كتان، قابليت ازدياد طول خيلي پاييني دارد و استحكام آن بالا است و زمانيكه مرطوب ميشود، استحكام آن 130 تا 140 درصد افزايش مييابد، پارچه كتاني 100%، در برابر چروك شدن مقاومت پاييني دارد (در حالت مرطوب و خشك) كه تكميلهاي پيشرفته و مخلوط كردن با ديگر الياف، ميتواند اين پارامتر را بهبود بخشد. در حرارت ثابت حدود 120 درجه سانتيگراد زرد شده و در 150 درجه شروع به تجزيه شدن ميكند. كيفيت و كميت استخراج الياف كتان، هر دو شديداً به پروسه رتينگ وDecorticating مكانيكي كه در طي باز كردن و حلاجي كردن38 الياف صورت ميگيرد، وابسته است]19[.
به منظور جدا كردن الياف از ساقه، در ابتدا رتينگ بايد صورت گيرد. مي توان ساقه را در آب قرار داد تا زمانيكه مواد صمغي چسبيده به بخش هاي چوبي و فلوئوم39 و كل ساقه حل شود. زمانيكه اين پروسه به خوبي صورت گرفت، از آب خارج و خشك کرده كه به آن ساقه خشك گفته ميشود. ساقه خشك را در ماشيني قرار داده و بخش چوبي آن خرد و كوبيده ميشود و در نتيجه الياف ساقه اي بدست ميآيد. الياف بلند بدست آمده دراين مرحله الياف كتان يا الياف حلاجي شده ناميده ميشوند. درصد الياف بدست آمده از ساقه خشك حدود 18% و درصد رشته ضخيم معمولاً در حدود 9% است . طول ليف كتان به 90-60 سانتيمتر ميرسد، اما اين تك ليف نيست بلکه مجموعهاي از تک الياف است که توسط خصوصيات پكتين يا صمغ به يکديگر چسبيده و يك ليف به نظر ميرسد. طول تك ليف در حدود7/6- 5/5ميليمتر است، متوسط طول در حدود 30 سانتيمتر مي باشد. از طرفي الياف را نميتوان تنها با عمليات مكانيكي به تك الياف جدا كرد. بنابراين مواد به كار رفته بعنوان مواد خام براي ريسندگي در حدود 20-7 سانتيمتر طول و طويلترين در حدود 50 سانتيمتر ميباشد[19].


دیدگاهتان را بنویسید