PAMUĞUN TEMEL ÖZELLİKLERİ   

 

1.             Pamuğun yapısının, tamamına yakını saf selülozdan oluşmaktadır.

2.             Pamuk elyafı, mikroskop altında taranmış, bükümlü şerit görünümündedir.

3.             Ticari pamuğu 3 temel grupta toplayabiliriz.

a)       Ştapel uzunluğu 30-60 mm arası olan lifler: Bu gruptaki pamuklar en kalitelilerdir. Mısır ve Sea-Island pamukları bu gruba girer.

b)      Ştapel uzunluğu 20-30 mm arası olan lifler: Bu gruptaki pamuklar hacimli ve orta uzunlukta olanlardır. Amerikan-Upland pamuğu bu gruba girer.

c)       Ştapel uzunluğu 20 mm‘den kısa olan lifler: Bu gruptaki pamuklar kaba ve düşük kalitelidir. Asya ve Hindistan pamukları bu gruba girer.

4.             Sea-Island pamuğu dışında kalanlar düşük parlaklığa sahiptir. Ham pamuk mattır.

5.             Pamuk  elyafının mukavemeti, ıslakken yaklaşık % 25 artar. Pamuğun kuru mukavemeti             2.0-4.5 g/dtex’tir.

6.             Pamuk elyafının esneklik özelliği azdır, bu yüzden ham pamuklu  kumaşlar çok kırışır.

7.             Pamuk sıcağı iyi iletir bu sayede pamuklu giysiler insan vücudunu serin tutar.

8.             Pamuk elyafı suyu absorbe eder ve bu yüzden kolay kolay kurumaz. (kabul edilebilir standart nem % 8.5)

9.             Pamuk ipliğinin yüzeyi çok kaba olduğu için kolay kirlenir ve yıkandığında da çeker.  Özellikle kuvvetli alkali yıkama çözeltileri kullanılarak yapılan yıkamalarda çekerler.

10.         Pamuk, sıcak, derişik ağartıcılarla muamele edildiğinde zayıflar ama ağartma maddeleri iyi bir durulamayla pamuktan uzaklaştırılarak ağartma yapılabilir.

11.         Pamuk, 240 oC’nin üzerinde yanar ama nemli pamuk, yüksek sıcaklıktaki setlerde güvenle ütülenebilir.

12.         Pamuk küften zarar görür ve nemli ortamlarda depolanmamalıdır. Ayrıca güvelerden zarar görmez.

13.         Pamuk, uzun süre güneş ışığına maruz kaldığında sararır ve zayıflar.

14.         Alkalilerden zarar görmez.

15.         Asitlerden zarar görür.

16.         Pamuk çok değişik boyalarla boyanabilir. Özellikle reaktif boyarmaddeler kullanıldığında solmaz renkler elde edilir.

17.         Diğer elyaf çeşitlerine göre daha uzundur.

18.         Çok yanıcı bir liftir. LOI = 18 (LOI, bir materyalin yanma ölçüsüdür.)

19.         Pamuk, giyimde sentetiklerle karşılaştırıldığında oldukça dayanıksızdır ama bunun yanında pamuktan yapılan kotlar, sertlik ve dayanıklılıklarıyla ünlüdür.

20.         Pamuklu kumaşların geniş bir kullanım alanı vardır. Özellikle pamuk/polyester karışımının kullanım alanı çok geniştir.[7]

 

2.1. Pamuğun Fiziksel Yapısı ve Özellikleri

 

2.1.1. Pamuğun Fiziksel Yapısı

 

Her pamuk lifi uzun veya kısa olsun, bir tek ve tamamen bitkisel hücreden ibarettir. Şekil olarak farklı olmasına rağmen, diğer bütün bitkisel hücrelerin karakteristiklerine sahiptir. Bitkisel hücrelerin selülozdan yapılmış koruyucu kabuğu içinde protoplazma ve çeşitli mineral tuzlarını içeren hücre özsuyu vardır. Protoplazma, protein diye adlandırılan azotlu maddelerden teşekkül etmiş, çok kompleks bir maddedir. Protoplazmanın bir kısmı daha yoğun ve kırılabilir bir çekirdek içinde toplanır. Hücre olgunlaşınca protoplazma ölür, özsu kaybolur. Geriye hemen hemen boş bir yapı kalır. Pamuk elyafı artık ölüdür ve hücrenin ihtiva ettikleri, mikroskop altında görünmez. Fakat kuruyan  protein ve buharlaşan özsuyunun bıraktığı tuzlar hâlâ merkezi boşluktadır. (ki bunlar pamuğun pişirilmesi ve beyazlatılması sırasında çıkarılması gereken kirlilikler arasındadır.) [1]

        Pamuk lifi tek hücreli bir bitkidir. Enine kesiti oval şeklindedir. Yapısı kütikül, primer duvar, sekonder duvar ve lümen tabakalarından oluşmaktadır.

 

2.1.1.1. Kütikül Tabakası

 

Pamuk lifinin en dış kısmını oluşturmaktadır. Birkaç molekül kalınlığında vakslı bir tabakadan meydana gelmiştir. Kütikül bu vakslı yapısı sayesinde lifin primer duvarına sağlam bir şekilde yapışır. Bu pamuk vaksının eylemsiz yapısı lifi, kimyasal ve diğer ayrıştırıcı maddelere karşı korumaktadır. Kaynatma, ağartma ve pamuk apre işlemleri sırasında kütikül veya vaksın büyük bir kısmı uzaklaşır. Bu durum, pamuğun nemi kolaylıkla absorblamasını sağlar. Sonraki yıkamalar, geri kalan vaksın çoğunu azar-azar uzaklaştırır. Kütikül tabakası daha da azalır. Pamuğun bu tabakasının uzaklaşmasıyla, tekstilde kullanılabilirliği artar.

 

2.1.1.2. Primer Duvar

 

Kütikülün hemen  altında, yaklaşık 200 nm  kalınlığında bir tabakadır. Fibril adı verilen, çok ince selüloz ipliklerden oluşmaktadır. Bu fibriller, yaklaşık 20 nm kalınlığındadır fakat uzunlukları tam olarak bilinmemektedir. Fibriller, lif eksenine yaklaşık 70o’lik açıyla spiral halde bulunmaktadır. Bu spirallik, primer duvarın, dolayısıyla lifin mukavemetli olmasını sağlamaktadır. Primer duvar, spiralli liflerden oluşan bir kılıf olarak görülebilir.

 

2.1.1.3. Sekonder Duvar

 

Primer duvarın altında, lifin gövdesini oluşturan sekonder duvar bulunmaktadır. Gövdesindeki selülozik fibriller, ağaçların genişleme halkalarına benzemektedir. Bu fibriller yaklaşık 10 nm kalınlığındadır fakat uzunlukları ölçülememiştir. Sekonder duvarın fibrilleri, primer duvarın yakınında, lif eksenine 20o-30o’lik bir açı ile spiral şekilde bulunmaktadır. Bu spiral açı lümenin yakınındaki fibrillerde 20o-45o’ye genişlemektedir. Pamuk lifine, dolayısıyla iplik ve kumaşına stabilite ve mukavemetin büyük bir kısmını bu spiral fibriller sağlamaktadır.

 

2.1.1.4. Lümen

 

Lif boyunca uzanan, içi boş bir kanaldır. Bu kanal, pamuğun gelişme sürecinde protein, şeker ve mineral çözeltileri ile doludur. Bu hücre özsuyu kuruduğunda pamuğun rengi oluşur. Ayrıca, bu hücre özsuyu buharlaştığında atmosfer basıncı life baskıda bulunarak lifin içe doğru çökmesine sebep olur. Bu da pamuk lifinin  karakteristik bir özelliği olan, enine kesitinin böbrek şeklini almasını sağlar. [8]

 

2.1.2. Pamuğun Fiziksel Özellikleri

 

2.1.2.1. Mukavemet

 

Mukavemet, pamuğun en önemli niteliklerinden birisidir. Pamuğun bulunduğu ortam şartlarına ve olgunluk derecesine göre farklılık gösterir. Kaba, kalın duvarlı tip, olgun liflerin en sağlam olduğu tiptir ve mukavemet aralığı lif başına 9-13 gramdır. Orta-iyi tip olgun liflerin mukavemet aralığı lif başına 4-9 gramdır. Bazı biyolojik tür ince duvarlı liflerin genellikle mukavemetleri düşüktür ama özel amaçlar için tercih edilebilir. Pamuk doğal halde saftır ve basit işlemlerle yüksek derecede temizlenebilir. Bozunmuş bileşenlerden temizlenen pamuktan dayanıklı lifler elde edilebilir. Pamuk lifleri mukavemetini, uzun polimerlerin düzgün bir şekilde sıralanması, (pamuğun polimer sisteminin yaklaşık % 70’i kristalin alandır) birbirine yakın polimer zincirler arasındaki hidrojen köprüleri ve primer ve sekonder duvar içindeki spiral fibrillerden almaktadır.

Pamuk lifi ıslandığında mukavemeti artar. Polimer sistemlerin, amorf bölgelerindeki polimer zincirlere bağlanan su molekülleri, hidrojen köprüsü sayısını artırdığı için lif mukavemetinde yaklaşık olarak % 5 artmaya sebep olur. [8,9]

 

Tablo 2.1. Değişik şartlarda teste tabi tutulan “orta-uzun” pamuğun mukavemet değerleri

 

 

Mukavemet

g/d

Uzama

%

Birim kütleye düşen kopma mukavemeti

0.1g/d mukavemet için uzama %

% 65 nisbi rutubet ve 20 oC’de

3.6

9

0.12

0.3

95 oC’de suda muameleden sonra % 65 nisbi rutubet ve 20 oC’de

3.6

9

0.12

0.3

20 oC’de suda

4.0

10

0.11

0.6

95 oC’de suda

4.0

10

0.11

0.6

 

2.1.2.2. Parlaklık

 

Pamuk lifinin doğal parlaklığı lifin şekline ve yapısına bağlıdır. Parlaklık ağırlığa, uzunluğa, çapa ya da inceliğe bağlı değildir. Yüksek parlaklık, lifin enine kesitinin yuvarlaklığına bağlıdır. Merserize işlemine tabi tutulan lifler daha parlaktır, merserize olmamış bir lifle karşılaştırıldığında, merserize olmuş lifin enine kesiti daha daireseldir.

        Pamuk bitkisinin parlaklığı, yetişme şartlarına da bağlıdır. Lifin dış yüzeyi ve geometrik şekli ikinci sıradadır. Pamuk ipliğinin parlaklığında lif uzunluğunun büyük önemi vardır. Aynı parlaklıktaki iki liften uzun olanı ile üretilen iplik daha parlak olur. Lifin uzun olmasının yanında  parlak bir  ipliğin eldesi için iplik üretimi sırasında liflerin birbirine daha  paralel hale getirilmesi gerekir.[9]

 

2.1.2.3. Uzunluk ve İncelik

 

Uzunluk tekstil liflerinin en önemli fiziksel özelliklerinden biridir. Pamuk gibi doğal liflerde kalıtsal bir özellik olmakla birlikte bir dereceye kadar çevre şartlarının etkisinde de kalan bu özellik lif kalitesini, dolayısıyla iplik ve kumaş kalitesini de etkiler. Lif uzunluğu pamuğun tekstil endüstrisinde hangi amaçla kullanılabileceği hakkında bilgi verir.

         Uzunluk ve incelik pamuk çeşidine göre değişir. Genel olarak incelik ve uzunluk arasında ters bir orantı vardır. Uzun pamuk lifleri ince, kısa pamuk lifleri kalındır. Hint pamukları kısa-kalın, Amerikan Upland pamukları orta uzunluk ve kalınlıkta, Mısır ve Sea Island pamukları uzun ve incedir. Türk pamuğu  elyaf uzunluğu 31 mm’yi geçmeyen ve inceliği 2.7-5 mikron değerinde olan pamuktur. [10,11]

 

 

 

 

 

Tablo 2.2. Farklı orijinli pamukların uzunluk ve inceliği

 

                                                                       uzunluk(mm)       incelik(m)

Hint pamuğu

12-20

14.5-22.0

Amerikan Upland pamuğu

16-30

13.5-17.0

Mısır pamuğu

20-32

12.0-14.5

Sea Island pamuğu

28-36

11.5-13.0

                                                                                                                

2.1.2.4. Nem Çekme

 

Uzun süre suda bırakılan pamuk lifleri şişer. Su tutma kapasitesi % 50’dir. % 65 nisbi rutubette % 7 nem ihtiva eder. Ticari rutubet haddi % 8.5’dur.

         Ham haldeki pamuk saf suyla oda sıcaklığında çok yavaş, yüksek sıcaklıklarda daha hızlı ıslanır. Su iticiliği veren maddeler soda ile kaynatmayla, doğal kremimsi rengi de hafif bir ağartmayla giderilebilir. Bu şekilde temizlenen pamuk hemen hemen saf selüloz halini alır ve suyu kolayca çeker.

         Uzun süre su içerisinde  kaynatmaya bırakılan pamuk liflerinin direkt boyaları absorbe kabiliyeti artar. Buna karşılık bazik boyaları absorbe etme kabiliyeti azalır ve mukavemeti düşer. Ancak yünle mukayese edilirse, aynı şartlar altında su buharına maruz bırakılan pamuk ve yünün mukavemetinde % 75 oranında bir azalma meydana getirmek için yünün 60 saat, pamuğun ise 420 saat devamlı bu işleme tabi tutulması gerekir. [9,10]

 

2.2. Pamuğun Kimyasal Yapısı ve Özellikleri

 

2.2.1. Pamuğun Kimyasal Yapısı

 

Ham pamuk selüloza ek olarak bir bitkisel hücrenin içerdiği maddeleri içerir. Bunlar yağlar ve mumlar, pektoz ve pektinler, protein ve buna bağlı daha basit azot bileşikleri, organik asitler, mineral maddeler ve doğal renk maddeleridir. Pamuk ipliği veya kumaşı ise ek olarak kir, haşıl ve makine yağları içerebilir.

 

Polimerizasyon derecesi: 2000-3000

Molekül ağırlığı: 162 g/mol

Yoğunluğu: 1.35 g/cm3

 

Tablo 2.3. Pamuğun kimyasal bileşimindeki başlıca maddeler

 

Selüloz

% 85.5

Yağ ve mumlar

% 0.5

Proteinler, pektozlar, renk maddeleri

% 5.0

Mineral maddeler

% 1.0

Nem

% 8.0

 

2.2.1.1. Selüloz

 

Bütün kirlikler çıkarıldığı zaman geriye lifin ana maddesi olan selüloz kalır. Selüloz, “(C6H10O5)n“ kapalı formülü ile gösterilir. Saf selüloz beyaz bir maddedir. Kuru destilasyona uğratılırsa, içinde asetik asit de bulunan uçucu maddeler karışımı oluşur. Higroskopiktir ve üç hidrat meydana getirebildiği ileri sürülür. Suda ve organik çözücülerde çözünmez, fakat amonyaklı bakır hidroksitte ve ZnCl2 ve kalsiyum tiyosiyanat gibi belirli tuzların derişik çözeltilerinde çözünür. Alkali çözeltilerinde çözünmez, fakat soğuk derişik sülfürik asitte çözünür. Diğer karbonhidratlar gibi derişik sülfürik asitle ısıtıldığında, bir karbon kütlesi meydana getirerek şişer. HCl ve HNO3 ile de etkilenir. Selüloz çözeltileri kolloidal yapıdadır.

 

                                                              

Şekil 2.1. Selülozun açık formülü

 

Şekil 2.2. Selülozun kimyasal yapısındaki en basit ünite

 

 

2.2.1.2. Yağlar ve Mumlar

 

Pamuktaki yağ ve mumlar şunlardan meydana gelir:

1.       Gliserid’ler: Bunlar kolayca sabunlaşabilen yağlardır.

2.       Mumlar: Zorlukla sabunlaşır.

3.       Sabunlaşmayan yağlar.

4.       Serbest yağ asitleri.

      5.   Çok az miktarda sabunlar.

 

2.2.1.3. Azot İçeren Maddeler 

 

Canlı hücrenin protoplazmasından türerler. Bunlar proteinler ve proteinlerin bölünme ürünü olan polipeptitler ve amino asitlerdir.

 

2.2.1.4. Pektatlar

 

Doğal pamuk pektik asit türevlerini içerir. Bunlar başlıca kalsiyum ve magnezyum pektat halinde bulunurlar, fakat serbest pektik asit ve metil pektat da vardır.

 

2.2.1.5. Mineral Maddeler

 

Bunların cinsi ve miktarı bir dereceye kadar pamuğun yetiştiği toprağa bağlıdır. Mineral maddeler hücre özsuyunun artıklarıdır. Analizler bu maddelerin K2CO3, KCl, K2SO4, CaCO3, MgSO4, FeO ve Al2O3  olduğunu göstermiştir. Ca- ve K- karbonatları aslında karbonat halinde olmayıp bu metallerin organik asitlerinin yanma ürünleridir.

 

2.2.2. Pamuğun Kimyasal Özellikleri

 

2.2.2.1. Asitlerin Etkisi

 

Pamuk, sıcak seyreltik veya soğuk derişik asitlerden zarar görür, parçalanır. Soğuk, zayıf, seyreltik asitlerden zarar görmez.

         Oksitleme özelliğinden ötürü nitrik asidin selüloza etkisi farklılık gösterir. Derişik nitrik asit içine kısa bir süre için batırılması, gerilme mukavemetinin ve boyarmaddelere karşı afinitesinin artmasıyla birlikte bir miktar büzülmesine sebep olur. Soğuk nitrik asidin uzun süreli etkisi selülozu oksiselüloza yükseltger ve sonunda oksalik aside parçalar. Reaksiyon yüksek sıcaklıklarda hızlanır. Nitrik asit, pamukta kuruduğu zaman diğer mineral asitler gibi depolama sırasında çürümeye neden olur.

 

2.2.2.2. Alkalilerin Etkisi

 

Pamuk, alkalilere karşı son derece dayanıklıdır. Sodyum hidroksitte şişer (merserizasyon) fakat zarar görmez; herhangi bir zarar görmeden, sabunlu çözeltilerde defalarca yıkanabilir. Sodyum karbonat gibi zayıf alkaliler ortamda hava yoksa, ne alçak ne de yüksek sıcaklıkta etki etmezler. Oysa oksijenin varlığıyla oksiselüloz meydana gelir ve pamuk yavaş yavaş çürümeye başlar. NaOH gibi kuvvetli alkalilerin seyreltik çözeltileri de aynı şekilde çok fazla etki eder. Havanın hiç olmadığı durumlarda pamuk % 2’lik NaOH ile hiç çürüme olmadan kaynatılabilir. Eğer oksijen mevcutsa oksiselüloz açığa çıkar.

         Seyreltik NaOH çözeltileriyle etkileşme pamuğun kristal yapısını değiştirmez, fakat NaOH konsantrasyonu % 13’ün üzerine çıkarsa, yeni bir tip kristal yapısı görülmeye başlar. Bu değişme % 19’luk konsantrasyonda tamamlanır. Yani % 19-20’lik NaOH çözeltisiyle muamele edilerek kristal yapısı değişen selüloz, bünyesine aldığı alkali çıkarıldığı zaman tekrar eski haline dönemez. Bu şekilde kristal yapısı değişmiş olan selüloz elyafı şişerek bükümsüzleşmiş ve silindirik bir durum almıştır. % 20’lik sodyum hidroksitin selüloza bu şekilde etkisinin ticari uygulaması, merserizasyondur.

 

2.2.2.3. Organik Çözücülerin Etkisi

 

Pamuğu tamamıyla çözen  pek az organik çözücü vardır. Normal çözücülere karşı yüksek dayanıklılık gösterir. Fakat bakır amonyum hidroksit, bakır etilen diamin ve % 70 derişik sülfürik asitte disperse olur.

 

2.2.2.4. Isının Etkisi

 

105 oC’de pamuk lifleri nemini kaybeder, 115-120 oC’de sararır, 180 oC’de rengi kahverengimsi olur, 185-200 oC’de kömürleşmeye başlar ve 300 oC’de tamamen karbonize olur. Yanarken için için yanar, hafif alev verir, kağıt kokusu duyulur, beyaz kül bırakır. Cam tüpte yakıldığında, buharları mavi turnusol kağıdını kırmızıya boyar.

 

2.2.2.5. Hava ve Gün Işığının Etkisi

 

Pamuk güneş ışığına maruz bırakılırsa mukavemeti az miktarda azalır. Yüksek sıcaklık ve rutubet etkisinde güneş ışığı son derece tehlikeli olur. Zararın çoğunu ultraviyole ve görünür ışınların daha kısa dalga boylu olanları meydana getirir. [1,10]