Faseranalyse


Einige Fakten

  • Muschelseidefasern haben eine glatte Oberfläche, sind nicht sehr regelmässig (Faser zu Faser verglichen) und ohne Struktur.
  • Muschelseide ist brennbar.
  • Der Faserquerschnitt ist elliptisch.
  • Der Faserdurchmesser liegt zwischen 10 und 50 µm.
  • Mittels Infrarotspektroskopie kann Muschelseide nicht von anderen Seiden oder tierischen Fasern unterschieden werden, da sie einen ähnlichen chemischen Aufbau besitzen.
  • Der Stickstoffgehalt ist deutlich niedriger als bei anderen tierischen Fasern
  • Muschelseide ist enorm dehnbar, insbesondere in nassem Zustand.
  • Die Festigkeit ist im Vergleich mit anderen Fasern gering, sogar schwächer als Wolle.
  • Die Festigkeit nimmt in nassem Zustand um ca 50% ab.


REM-Aufnahme gereinigter und gekämmter Byssusfasern.  REM-Labor, Universität Zürich
REM-Aufnahme gereinigter und gekämmter Byssusfasern.
REM-Labor, Universität Zürich
Byssusfaser

Die Byssusfaser der Pinna nobilis ist aus organischem Material aufgebaut, vorwiegend Eiweissen (Proteine) aus der Kollagen-Gruppe. Die ausgehärtete Faser lässt sich weder durch Wasser, Enzyme noch durch organische Lösungsmittel auflösen. Sie ist brennbar: «Some other properties of byssus described in popular literature, like its being fireproof appear however to be only legendary; in fact, its threads glow in red and burn away like hair.» (Jaworski 2010).

Aufnahmen der Byssusfaser mit dem Rasterelektronenmikroskop REM zeigen eine fast glatte Oberfläche, ohne Schuppen, mit feinen Längsrillen, manchmal mit krümeligen Stellen.



Elliptische Byssusfasern im Querschnitt, in Viskosefasern eingebettet. EMPA St. Gallen
Elliptische Byssusfasern im Querschnitt, in Viskosefasern eingebettet. EMPA St. Gallen
Faserquerschnitt

Der Faserquerschnitt der Byssusfaser ist – im Unterschied zu allen übrigen natürlichen Fasern - deutlich elliptisch oder mandelförmig. Er zeigt keine Struktur.


Faserdurchmesser


Der Faserdurchmesser variiert innerhalb einer einzelnen Faser. Er liegt mit 10-50 µm im Bereich anderer natürlicher Fasern, zum Beispiel Maulbeerseide oder Ägyptisches Leinen 11-15 µm, Merinowolle 18-25 µm, Baumwolle 12-35 µm, Mohair/Alpaka 20-40 µm. Aus der Antike sind Leinengewebe mit einem Garndurchmesser von 50 µm und einem Durchmesser der einzelnen Faser von 11 µm bekannt (Cook & El-Gamal 1990). Damit ist die Aussage von Zanetti (1964), die Muschelseide sei um vieles feiner als die feinsten Seiden - «molto più fine delle sete più fini» - widerlegt.



Infrarotspektrum

Das Infrarotspektrum der Muschelseide zeigt das typische Spektrum von Proteinen. Alle Protein- bzw. Eiweissfasern, also alle tierischen Fasern zeigen das gleiche Spektrum: bei 3300 cm-1 die Amino und Hydroxybanden, bei 2800cm-1 die CH-Schwingungen und bei 1650 cm-1 die charakteristischen Schwingungen für die Amidgruppen bei Proteinen. Bei diesen unterscheiden sie sich deutlich von den Naturfasern aus Cellulose, welche keine Amidgruppen besitzen.
Muschelseide kann daher leider nicht mit der einfachen und zerstörungsfreien Infrarot-Spektroskopie (IR) einwandfrei nachgewiesen werden, da alle tierischen Fasern bei der IR-Untersuchung die gleichen Banden zeigen.
FT-IR-MS-Seide (pdf, 661.9 KB) FT-IR-MS-Wolle (pdf, 640.9 KB)



Stickstoffbestimmung


Deutliche Unterschiede zu anderen tierischen Fasern sind jedoch durch die Stickstoffbestimmung erkennbar.

Verschiedene natürliche Fasern und ihr Stickstoffgehalt:

Muschelseide 13,0 ± 0,3 %
Angora 15,6 ± 0,3 %
Wolle 15,2 ± 0,3 %
Mohair 15,3 ± 0,3 %
Tussah 17,1 ± 0,3 %
Naturseide 17,7 ± 0,3 %

Der deutlich niedrigere Gehalt an Stickstoff ist ein charakteristisches Merkmal für die Identifizierung der Muschelseide. Allerdings benötigt man für diese Methode ca. 150 mg Fasermaterial, was bei den meisten zu untersuchenden Objekten nicht in Frage kommen dürfte.


Reissfestigkeit und Dehnung

2010 wurden an der EMPA St.Gallen Reissfestigkeit und Dehnung von Byssusfasern der Pinna nobilis untersucht. Dabei wurden 20 Einzelfasern – 10 trocken, 10 mit Salzwasser benetzt – gerissen. Vorher wurde die Feinheit (Titer) bestimmt, also eine präzise Länge genommen und gewogen. Damit kann die Muschelseide auch mit anderen Fasern verglichen werden. Hier einige Resultate:
  • Muschelseide ist enorm dehnbar, insbesondere in nassem Zustand
  • Die Festigkeit nimmt in nassem Zustand um 47% ab (was bei Eiweissfasern immer der Fall ist, hier aber besonders hoch)
  • Die Festigkeit ist im Vergleich mit anderen Fasern gering, sogar schwächer als Wolle: Muschelseide 6.9 cN/tex (Wolle 10-20 cN/tex, Seide 25-50 cN/tex, Baumwolle 30-40 cN/tex)
  • Muschelseidefasern sind nicht sehr regelmässig (Faser zu Faser verglichen)
Reiss_DehnungsversucheMS Daten (pdf, 49.1 KB) Reiss_DehnungsversucheMS Dehnung(nass) (pdf, 50.1 KB) Reiss_DehnungsversucheMS Dehnung(trocken) (pdf, 50.3 KB) Reiss_DehnungsversucheMS Kraft(nass) (pdf, 49.7 KB) Reiss_DehnungsversucheMS Kraft(Trocken) (pdf, 49.3 KB) ReissversuchMS-Einzelfaser Tabelle1 (pdf, 49.1 KB)