FAQ
© 2015 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-22996
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2005/2299/


Girardinia diversifolia (LINK) FRIIS (Urticaceae) - eine neue Faserpflanze - Untersuchungen zu den morphologischen und mechanischen Fasercharakteristika

Sethmann, Annette

Originalveröffentlichung: (2004) Journal of Applied Botany
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (3.293 KB) 


SWD-Schlagwörter: Faserpflanzen , Faser , Pflanzenfaser , Kammgarn , Ramie , Bastfaser
Freie Schlagwörter (Deutsch): Fasermorphologie , Stängelanatomie , Elementarfaser , Faserlänge , Faserfeinheit
Freie Schlagwörter (Englisch): fibre plant , stem anatomy , fibre characteristics , fibre morphology , fibre length
Basisklassifikation: 42.59
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Pflanzen (Botanik)
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Dreyling, Gisela (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.11.2004
Erstellungsjahr: 2004
Publikationsdatum: 10.01.2005
Kurzfassung auf Deutsch: Die Faserpflanze Girardinia diversifolia (LINK) FRIIS (Urticaceae) wird in Nepal zur Herstellung von Textilien genutzt. Bisher liegen keine systematischen Studien zur Stängelanatomie und den morphologischen und mechanischen Fasercharakteristika dieser Pflanze vor. Dieses ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit.
Die Pflanzen wurden aus nepalesischem Saatgut gezogen und im Freiland auf einem Versuchsfeld an der nordöstlichen Stadtgrenze Hamburgs (10°12'01"E, 53°39'50"N) kultiviert. Sie erreichten eine Länge von bis zu 2,15 m.
Für die lichtmikroskopische Untersuchung der Stängelanatomie wurden Stängel in fünf gleichlange Abschnitte (1 – 5) geteilt. Aus der Mitte der Abschnitte wurde ein Zentimeter zur Anfertigung von Querschnitten entnommen. Die Fasermorphologie wurde anhand von Stängelquerschnitten und isolierten Fasern erarbeitet. Ebenso wurden Faserlänge, Feinheit und die mechanischen Eigenschaften anhand von aus dem Stängel isolierten Fasern bestimmt. Die Faserdickenmessung (mit zweidimensionalem Lasermikrometer) und die zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften durchgeführte Zugprüfung erfolgten über eine Einspannlänge von 50 mm.
Die primären Phloemfasern (Primärfasern) lagen als Elementarfasern im Stängelquerschnitt vor und zeigten bei älteren Stängeln teilweise eine Lignifizierung an der Stängelbasis. Isolierte Fasern waren bandförmig mit der für Urticaceae charakteristischen Drehrichtung der Faserwindungen (beim Anfeuchten linksdrehend, beim Trocknen rechtsdrehend). Die makroskopisch glatte Faseroberfläche wies mikroskopisch die für Bastfasern typische Spiraltextur mit Verschiebungen und Querstreifungen auf.
Die licht- und rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Sekundärwand zeigte zwei verschiedene Schichten. Primäre und sekundäre Phloemfasern wiesen eine Vielgestaltigkeit der Faserspitzen auf, wie sie auch bei anderen Bastfaserpflanzen bekannt ist. Die sekundären Phloemfasern (Sekundärfasern) sind aufgrund ihrer geringen Anzahl und einer mittleren Länge von 2,5 mm für eine Nutzung unbedeutend.
Bei den morphometrischen und mechanischen Fasereigenschaften wurde eine große Variabilität deutlich. Die Daten der Längenmessung waren rechtsschief verteilt mit den größten Häufigkeiten im Bereich der kürzeren Fasern. Mit Längenmaxima von bis zu 1212 mm und Medianen von 211 mm - 404 mm waren die Fasern außergewöhnlich lang. Die Faserfeinheit zeigte die größten Häufigkeiten zur Mitte der Verteilung hin. Die Variationsbreite der Faserfeinheit war mit 10,94 dtex – 18,39 dtex unterschiedlich groß. Die Mediane betrugen 3,86 dtex - 7,50 dtex.
Für die Parameter Fasermasse, Faserdicke und Höchstzugkraft wurden signifikante Unterschiede zwischen den Abschnitten eines Stängels festgestellt. Sie nahmen von der Stängelspitze zur Stängelbasis zu. Die Mittelwerte der Faserdicke von Fasern der Stängelspitze (1), der Stängelmitte (3) und der Stängelbasis (5) betrugen 29 – 32/38 – 59/58 – 98 µm (1/3/5). Die Zugfestigkeit mit im Mittel 178 – 251/239 – 336/369 – 438 MPa (1/3/5) zeigte die geringsten Werte in der Stängelspitze (1) und die höchsten in der Stängelbasis (5). Zwischen den mittleren Stängelabschnitten (2 – 4) wurden keine signifikanten Unterschiede nachgewiesen. Die Feinheitsbezogene Höchstzugkraft mit Mittelwerten von 29/53, 69/61, 74 cN/tex (1/3/5) zeigte Unterschiede nur durch geringere Werte in der Stängelspitze (1). Dehnungsmodul und Höchstzugkraftdehnung mit im Mittel 8,9 – 10,3/5,8 – 12,5/6,6 – 13,4 GPa (1/3/5) und 2,5 – 3,0/2,0 – 4,1/2,4 – 4,6% (1/3/5) wiesen keine generellen Differenzen zwischen den Stängelabschnitten auf. Die Fasergehalte waren in der Stängelmitte (3) und im darunter liegenden Abschnitt (4) mit Mittelwerten von 5,9/6,3% (3/4) am höchsten. Sie betrugen im Untersuchungszeitraum 1999 – 2001 pro Stängel im Mittel 4,6% - 5,1%. Damit sind sie Fasergehalte dieser Wildpflanze deutlich geringer als es bei gezüchteten Faserpflanzen (z. B. Fasernessel 12 - 16%) der Fall ist.
Die Untersuchung der morphologischen und mechanischen Fasercharakteristika ergab, dass sich die Fasern von G. diversifolia hinsichtlich ihrer Eigenschaften in das Spektrum anderer genutzter Bastfaserpflanzen einordnen. Besonders zahlreich waren die Übereinstimmungen mit Ramie (Boehmeria nivea (L.) GAUDICH.). Aufgrund des Vorliegens der Fasern als Einzelzellen, im Gegensatz zu Faserbündeln (z. B. Flachs) und der Faserlänge, sind sie besonders für die Herstellung von Textilien geeignet. Hierzu kann die für Ramie verwendete Technologie (chemischer Faseraufschluss, Einkürzung der Fasern, Kammgarnspinnverfahren, Herstellung von Mischgarnen) eingesetzt werden.
Weiterhin sind die großlumigen Elementarfasern von G. diversifolia durch ihre geringe Masse (Dichte) ebenso als nachwachsender Rohstoff in Verbundwerkstoffen für technische Anwendungen geeignet.
Kurzfassung auf Englisch: In Nepal, the fibre plant Girardinia diversifolia (LINK) FRIIS (Urticaceae) is used to produce textiles. Until present, no systematic study exists, dealing with the stem anatomy or the morphological and mechanical fibre characteristics of this plant. The presented thesis will refer to this matter.
All plants were grown from Nepalese seed. They were cultivated in the field in the northeast of Hamburg (10°12'01"E, 53°39'50"N) and grew up to 2,15 m of height.
For the investigation of stem anatomy by light microscopy, the stems were divided into five segments (1 – 5) equal in length. From the middle part of each segment, one centimetre was taken for examining transverse sections. The fibre morphology was examined by transverse sections of the stem and by isolating fibres. Length, fineness and mechanical properties were also studied by isolated fibres. Fibre thickness measurement (by a two-dimensional laser micrometer) and tensile tests for estimation of the mechanical properties were carried out at a grip distance of 50 mm.
The primary phloem fibres (primary fibres) appeared as single cells which could be seen in a transverse section of the stem. In older stems the fibres were partly lignified at the base. Isolated fibres were ribbon like with a twist direction of the fibre convolution (left moistening twist and right drying twist), a typical feature within Urticaceae. The microscopic even surface displayed the characteristic spiral structure of bast fibres with dislocations and crossmarkings. By investigation with light- and scanning electron micro-scopy two layers of secondary wall were visible. Primary and secondary phloem fibres showed a lot of different shaped fibre tips which are known to be characteristic for other bast fibre plants. Secondary phloem fibres (secondary fibres) are negligible concerning utilisation due to their scarceness and because the mean value of length was 2,5 mm.
Morphometrical and mechanical properties were highly variable. Data of length measurement were distributed right-skewed with the highest frequency of shorter fibres. The fibres were extraordinary long with a maximum length of 1212 mm and medians of 211 to 404 mm. Fineness showed the highest frequency towards the middle of the data distribution. The variability ranged between 10,94 dtex and 18,39 dtex, corresponding medians were 3,86 dtex to 7,50 dtex.
Regarding the parameters of fibre mass, fibre thickness and the maximum load, significant differences within the segments of the stem were found. They increased from the tip to the base of the stem. Mean values for the thickness of the tip (1), middle (3), and base (5) of the stem were 29 to 32/38 to 59/58 to 98 µm (1/3/5). Tensile strength amounted to mean values of 178 to 251/239 to 336/369 to 438 MPa (1/3/5) with the lowest values at the tip (1) and the highest values at the base (5) of the stem. Within the middle segments (2 – 4) no significant differences were measured. Specific tensile load with mean values of 29/53, 69/61, 74 cN/tex (1/3/5) exhibited differences only by low values for the tip of the stem (1). In general the modulus of elasticity in tension with mean values of 8,9 to 10,3/5,8 to 12,5/6,6 to 13,4 GPa (1/3/5) and the strain at maximum load with 2,5 to 3,0/2,0 to 4,1/2,4 to 4,6% (1/3/5) did not show any differences between segments of the stem. The fibre content at the middle (3) of the stem and at the segment underneath (4) had the highest mean values 5,9/6,3% (3/4). Mean values per stem, determined from 1999 to 2001 amounted to 4,6% - 5,1%. Therefore the fibre content of this wild plant is low in comparison to fibre plants which have been bred (e.g. fibre nettle 12 – 16%).
Investigation of morphological and qualitative characteristics proved that fibres of G. diversifolia fit into the spectrum of other bast fibre plants being used. Correspondence to ramie (Boehmeria nivea (L.) GAUDICH.) were particularly numerous. Due to the fact that fibre cells occur as single cells in contrast to fibre bundles (e.g. flax), and because of their length, they are especially suitable for the production of textiles. Therefore the technology which is linked with the use of ramie (chemical degumming, shortening of fibres, worsted yarn spinning, manufacture of blended yarns) can also be applied for fibres of G. diversifolia.
The ultimate fibres with their large lumina and thus low mass density can be used as renewable raw material in composites for technical applications as well.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende