Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen an cellulosischen Pflanzenfasern

• Antragstellerin: Dr. Karla Schenzel
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 20949066

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Projekt wurden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen an cellulosischen Pflanzenfasern von Hanf und Flachs nachgewiesen und untersucht. Dazu wurde die Variabilität des biologischen Materials sowohl durch pflanzenbauliche Verfahren als auch durch chemische bzw. chemoenzymatische Behandlungen gezielt beeinflusst. Mittels FT-Raman-Spektroskopie und -Mikroskopie wurden Modelle und Methoden zur Bestimmung objektiver Faserparameter entwickelt, die die Struktureigenschaften der Fasern sowie ihre mechanischen Kenngrößen und ihr Verformungsverhalten in Abhängigkeit von der Variabilität der Fasern auf molekularer Ebene objektiv charakterisieren. Korrelationen zwischen molekularen Strukturparametern und typischen Mikrostrukturen der Fasern liefern Erklärungen für spezifische mechanische Eigenschaften und für das charakteristische Deformationsverhalten der Fasern bei Belastung. Das im Projekt erworbene Wissen über die Existenz und die Beeinflussbarkeit der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in den Bastfasern, bietet die Möglichkeit, molekulare und mikrostrukturelle Faserparameter gezielt zu beeinflussen. Unter Vorbehalt der hohen Inhomogenität des pflanzlichen Materials könnte es gelingen, Fasern mit gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzeugen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Investigation of the mechanical stress behaviour of cellulose-based micro fibres of hemp using FT Raman microscopy. 21. Internat. Conference on Raman Spectroscopy (ICORS), London, UK, (2008)
  S. Kovur Kumar, K. Schenzel, and W. Diepenbrock
  
• Determination of Mechanical Strength Properties of Hemp Fibres using Near-Infrared Fourier Transform Raman Micorspectroscopy. 20. Internat. Conference on Raman Spectroscopy (ICORS), Yokohama, Japan, (2006)
  P. Peetla, K. Schenzel and W. Diepenbrock
  
• Determination of Mechanical Strength Properties of Hemp Fibres using Near-Infrared Fourier Transform Raman Micorspectroscopy. Appl. Spectroscopy 60 (2006), 682- 691
  P. Peetla, K. Schenzel and W. Diepenbrock
  
• NIR FT Raman spectroscopy and micro spectroscopy - new methods for determining objective parameters of hemp and flax fibres. Pflanzenbauswiss. 11 (2007). 16-21
  K. Schenzel, A. Jähn, P. Peetla, S. Kovur Kumar, and D. Hong
  
• Orientation Dependent FT Raman Microspectroscopy on Hemp Fibers. 17. Europ. Symp. on Polymer Spectroscopy (ESOPS 17) Seggauberg, Austria, (2007)
  S. Kovur Kumar, K. Schenzel, and W. Diepenbrock
  
• A new method determining quantitatively the polymorphic transformation, cellulose I -> cellulose II, by utilizing NIR FT Raman data of cellulose pulps. 21. Internat. Conference on Raman Spectroscopy (ICORS), London, UK, (2008)
  K. Schenzel, H. Almlöf, and U. Germgard
  
• Characterization of refined hemp fibers using NIR FT Raman micro spectroscopy and environmental scanning electron microscopy. BioRes. 3(4) (2008), 1081-1091
  S. Kovur Kumar, K. Schenzel, E. Grimm, and W. Diepenbrock
  
• Orientation Dependent FT Raman Microspectroscopy on Hemp Fibers. Macromol. Symp. 265 (2008), 205-210
  S. Kovur Kumar, K. Schenzel, and W. Diepenbrock
  
• NIR FT Raman spectroscopy and microscopy - efficient methods for determining objective parameters of cellulose-based plant fibres. 4. Workshop on Cellulose, Regenerated Cellulose and Cellulose Derivatives. Karlstad University, Karlstad, Sweden, (2009)
  K. Schenzel, A. Jähn, P. Peetla, S. Kovur Kumar, D. Hong
  
• Quantitative analysis of the tranformation process of cellulose I -> cellulose II using NIR FT Raman spectroscopy and chemometric methods. Cellulose 16 (2009). 407-415
  K. Schenzel, H. Almlöf, and U. Germgard
  
• Determination of cellulose I crystallinity of plant fibres using NIR FT Raman spectral data and multivariate calibrations. ACS spring meeting, San Francisco, US, (2010)
  S. K. Kovur, K. S. Kankanala, and K. C. Schenzel
  
• Ir and Raman spectroscopy - vibrational spectroscopic methods qualified for the Investigation of polysaccarides and applicable to biomaterials. 2nd Summer School "Cellulose: Combining Contradictions: Recognize, Understand, Change and Use Structural Properties." Bomlitz, Germany, (2010)
  K. Schenzel