Pamuk Lifinin Kimyasal Yapısı

PAMUK
Pamuk, hammaddesi selüloz olan ve tekstilde çok önemli bir yer tutan
elyaftır. Pamuk bitkisi Antartika dışında dünyanın her yerinde yetişir, ancak bitki daha
çok nemli ve sıcak iklimi sever. Günümüzde yaklaşık 75 ülkede pamuk
yetiştirilmektedir. En önemli pamuk üreticisi ülkeler ABD, Çin, Özbekistan, Kazakistan,
Türkmenistan, Hindistan, Pakistan, Brezilya, Türkiye, Mısır, Avustralya ve Meksika’dır.
Bunlardan ilk yedi ülke dünya toplam pamuk üretiminin %75’inden fazlasını
üretmektedirler.
Şekil 1.
Pamuk Lifinin Fiziksel Yapısı
Ekimden, pamuğu hasat etmeye kadar 175 ile 225 gün geçmektedir. Tohumu
ekildikten birkaç gün sonra çimlenme başlar. Bitki üç ay içerisinde çiçek açacak
duruma gelir. Çiçek içerisindeki meyve tohumu, kapsül oluşturmaya başlar. Kapsül
yaklaşık üç hafta içerisinde olgunlaşır ve çiçeklikten itibaren 50 gün içerisinde kapsül
patlayarak lifler ortaya çıkmaya başlar. Makine ila toplamaya kıyasla elle toplama
esnasında sadece erişkin kapsüller toplanacağından pamuk kalitesi daha üstün olur.
Normal olarak elle toplanan pamuk içerisinde bitkinin dalları ve yaprakları daha az
miktarda bulunur.
Şekil 2.
Pamuk Bitkisi
Hasattan sonra kozalak halindeki tohumlu pamuk çırçırlamaya gider ve
tohumlarından arındırılır. Temizleme aşamalarının sayısı ve şiddeti çırçırlanmış
pamuğun durumu tarafından tayin edilir. İki tür makina ve teknik mevcuttur:
- Saw Gin,
- Roller Gin,
Bunlardan mekanizasyonu ve otomasyonu daha fazla geliştirilmiş olan Roller
Gin daha yüksek performans sağlar. Bu makine, günümüzde en yaygın kullanılan
makinedir. Çırçırlama esnasında ortaya çıkan pamuk tohumu önemli bir yan üründür.
Pamuk tohumundan yemeklik yağ, sabun ve mum elde edilir. Çırçırlanmış pamuk
balyalar haline getirilerek iplik fabrikalarına gönderilir.
Pamuğun sınıflandırılması, temizliğine, rengine, lif uzunluğuna, inceliğine,
mukavemetine ve olgunluk derecesine göre yapılmaktadır.
Pamuk lifi içi protoplazma sıvısı ile dolu ince duvarlı bir bitki hücresidir. Bitki
olgunlaşıp, kozalar açıldığında protoplazma sıvısı kurur. Bu kuruma sırasında hücrenin
enine kesiti, dairesel halden bir tarafı göçmüş bir duruma geçer. Bu büklümler liflerin
birbirlerine daha iyi tutunmalarını sağlar ve iplik kalitesini arttıran önemli bir özelliktir.
Kaliteli bir elyaf ve iplik üretimi için pamuğun yeterli olgunluk seviyesine gelmesi
beklenmeli, bu olgunluk seviyesinden önce hasat yapılmamalıdır. Ancak birçok yerli
üretici, sene içerisinde daha fazla hasat yapabilmek için pamuğu yeterli olgunluk
seviyesine ulaşmadan toplamaktadırlar.
Üretim sırasındaki olumsuz koşullar, iç tabakaların oluşumunu da olumsuz
yönde etkiler ve bu çeperler tam olarak gelişemezler. İç tabakaları tam olarak
gelişmemiş lifler, ince duvarlı ve büklümsüz görünüştedir. Ölü pamuk denilen bu tür
lifler, zayıf ve kırılgan olduklarından düşük kaliteli iplik oluşumuna neden olurlar. Lifin
merkezindeki lümen denilen bölge tam olarak genişleyemediği için boyama ve diğer
kimyasal işlemlerin yapılmasında da istenilen sonuçların alınmamasına neden olurlar.
Örneğin alması gereken boya miktarını alamayacağı için daha açık tonda ve daha mat
boyamalara, ayrıca suyu ve kimyasalları bünyesine alamayıp şişmedikleri için de daha
sert bir tuşenin oluşumuna neden olurlar.
Pamuk lifinin inceliği 1 ile 4 dtex arasında, lif uzunluğu ise 10 ile 60 mm
arasında değişir. Çoğunlukla karşılaşılan uzunluklar ise 25 ile 30 mm arasındadır.
Özgül ağırlığı 1.54 g/cm3’tür. Ticari nem değeri % 8’dir.
Pamuk lifi % 100’e yakın selüloz içerdiğinden, selülozun tüm kimyasal
özelliklerini gösterir. Derişik ve kuvvetli asitlerle sıcakta ve soğukta bozunur. Seyreltik
bazlar pamuğa çok az etki eder. Fakat derişik bazlarla özel etkiler (merserizasyon)
görülür. 150ºC’nin üstündeki sıcaklıklarda bozunmaya başlar, 170ºC’de kısa zamanda
kavrulur. Yakıldığında, siyah, parmak arasında ezilebilen bir kül bırakır ve yanık kağıt
kokusu çıkarır.
Dünya pamuk üretim miktarına baktığımızda Türkiye Avrupa’da en fazla pamuk
üreten ülke ve dünyada en fazla üretim yapan 10 ülkeden biridir. En fazla üretimi
yapan bazı ülkeler ise; Çin, ABD, Hindistan, Özbekistan ve Pakistan’ı sayabiliriz.
Türkiye’de pamuk üretimi 1-Ege, 2-Çukurova, 3-Antalya olmak üzere başlıca üç
bölgede gerçekleştirilmektedir. Pamuk bitkisinin çeşitli türleri vardır ve en iyi kalite
pamuk Amerika’da yetişen Sea-Island türü pamuktur.
1. Pamuk Lifinin Yapısı
Pamuk kozalı yapıya sahip bir bitkidir. Lifler gelişimini tamamlayınca koza açılıp,
olgunlaşmış olan lifler bildiğimiz şeklini alır.
Şekil 3.
Pamuk Lifinin Fiziksel Yapısının Şematik Gösterimi
Olgunlaşmış bir pamuk lifi 4 tabakadan oluşur:
1) Kütikül ve mumlu tabaka
2) Primer çeper
3) Sekonder çeper
4) Lümen
En üstte kutikula veya mumlu tabaka adı verilen koruyucu bir oluşum
mevcuttur. Çok ince olan bu zar tabaka lifin dayanıklılığını sağlamakta ve onu dış
etkenlerden korumaktadır. Bu tabaka sıkıca bağlanmış olan ikinci tabaka ise “primer
çeper” adını almaktadır. Mikroskop altında incelendiğinde bunların karşılıklı birbiri
içine Lif kesitine göre spiraller meydana getiren bir yapıda oldukları görülmektedir.
Sekonder çeper adın verdiğimiz üçüncü tabaka ise saf selülozik fibrillerden
meydana gelmekte ve kesitte halkalar halinde üst üste oluşmuş tabakalardan
meydana gelmektedir. Dördüncü olarak pamuk lifinin ortasında “Lümen” dediğimiz
kısmen lifin kesitine benzeyen ve kısmen ince bir çizgi halinde görülen bir boyluktur.
Pamuğun olgunlaşması ile bu tabaka küçülmektedir.
2. Pamuk Lifinin Fiziksel Özellikleri
Hammaddelerin gelip iplik üretim kademelerini ve bunun sonucunda oluşan
ipliği etkileyen bazı parametreler sıralandığında;
1) Lif uzunluğu
2) Lif inceliği
3) Lif mukavemeti
4) Lif olgunluğu
5) Yabancı madde miktarı
6) Lifin kıvrımlığı
7) Lifin rengi
8) Lifin yumuşaklık ve sertlik derecesi
9) Liflerde rutubet
10) Liflerde yapışkanlık
11) Lifin nepsleşme durumu
Bu etmenlerden ilk beş tanesi iplik üretiminde hayati önem taşımakla birlikte
diğer etmenler de üretilen ipliğin kalitesini etkilemektedir.
Bu etmenlere kısaca göz atacak olursak;
2.1. Lif Uzunluğu
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 kalitesini etkiler.
Lif uzunluğu pamuğun tekstil endüstrisinde hangi amaçla kullanılabileceği
hakkında bilgi verir. Aynı numarada uzun elyaf daha muntazam ve mukavemeti
yüksek iplik olur.
Lif uzunluğunun uygulanan eğirme yöntemlerine göre kaliteye etki dereceleri
de değişmektedir. Lif uzunluğu karde ve penye iplikçiliğinde % 35 oranında kaliteyi
etkilemektedir.
Türk pamuğu elyaf uzunluğu 31 mm’yi geçmeyen ve inceliği 2.7-5 mikroner
değerinde olan pamuktur.
Pamuk elyafının uzunluk olarak sınıflandırmasını yaparsak:
20.6mm-Aşağı Kısa Stapel
20.6mm-25.4mm Orta Stapel
26.2mm-27mm Oldukça uzun stapel
28.6mm-33.3mm Uzun Stapel
34.9mm-Yukarı Ekstra uzun Stapel
olarak sınıflandırabiliriz.
2.2. Lif İnceliği
Pamukta uzunluktan sonra en çok aranan özelliklerden biri de inceliktir. Belirli
bir numaradaki iplik için, kesitteki ortalama lif sayısı inceliğe bağlıdır. İnceliğin
artmasıyla iplik numarası artarken düzgünsüzlük azalmaktadır. İnce liflerden yapılmış
ipliklerin, kalın liflerden yapılanlara göre mukavemetleri daha fazla, düzgünlükleri
daha fazla ve telef miktarı daha azdır.
Rotor sistemiyle iplik eğirmede ve diğer modern iplik eğirme sistemlerinde bir
ipliğin kesitinde yaklaşık 100 lif bulunması vurgulanarak bunlardan daha az sayıdaki
lifle eğirmenin zor olacağı belirtilmektedir.
Endüstride de 80 liften aşağısında imalatın gerçekleşmesi mümkün değildir.
Pamuk elyafında aranılan en iyi incelik 3.5 ile 4 mikron arasındadır. Lif inceliği iplik
kalitesini karde iplikçiliğinde % 20, penye iplikçiliğinde de % 30, rotor iplikçiliğinde ise
% 35 oranında etkilemektedir.
2.3. Lif Mukavemeti
Pamuk liflerinde uzunluk ve incelikle birlikte en çok aranan özelliklerden biri de
mukavemettir. Sağlam bir iplik sağlam liflerden yapılacağı için mukavemet gerekli bir
özelliktir. Selülozik çeperi kalın tamamıyla olgunlaşmış liflerin mukavemeti yüksek
olur.
Liflerde mukavemet kalıtsal bir özelliktir, bununla beraber, bakım koşulları,
toprakta bulunan maddeler, hasat zamanı işletme tekniği gibi faktörler lif mukavemetinde önemli bir rol oynar.
Lif mukavemeti karde iplikçiliğinde % 35 oranında kaliteyi etkilerken, penye
iplikçiliğinde % 30, open- end iplikçiliğinde de % 35 oranında etkilemektedir.
2.4. Lif Olgunluğu
Olgunluk tekstil elyafı içinde sadece pamuğa özgü bir özelliktir. Olgunluk (Lif
çeperinin gelişme derecesidir. Olgun pamuk lifleri bükümlü, lümeni dar, enine kesiti
böbrek şeklide ve dayanaklıdır. Olgunlaşmamış liflerde bu durum tam tersidir. Her
pamuk partisinde belirli oranda olgunlaşmamış lif mevcuttur ve bu oran % 30
kadardır.
2.5. Yabancı Madde İçeriği ve Oranı
Pamukta yabancı maddeler genellikle bitki ve çiğit parçaları, toprak kum ve benzeri
maddelerdir.
Rieter normlarına göre;
% 1.2 yabancı madde içeren pamuk çok temiz
% 1.2-2.0 yabancı madde içeren pamuk temiz
%2.1.-4.0 yabancı madde içeren pamuk orta temiz
%4.1.-7.0 yabancı madde içeren pamuk kirli, pis
% 7.1 ve daha fazla yabancı madde içeren pamuk çok kirli olarak değerlendirilir.
2.6. Lif Kıvrımlığı
Pamuk elyafında görülen büklümler, olgunlaşması tamamlanan kozaların
açılması esansında meydana gelirler. Olgunluğu herhangi bir nedenle
tamamlanmayan liflerde kıvrımlar ya hiç yoktur veya çok azdır. İpliklerin ve
kumaşların hacim büyüklüğüne ve yumuşaklığında elyaf kıvrımlarının önemi çok
büyüktür, bu nedenle sentetik liflere suni olarak kıvrım verilmektedir.
2.7. Lif Rengi
Pamuğun renk derecesinin ölçülmesi ile ondan üretilecek iplik veya kumaşın
hangi oranda ağartılacağı ve boyaya yatkınlık dereceleri saptanmaktadır. Rengi
ölçülmüş pamuk balyalarından yapılan harmanlar iplik veya kumaşlarda meydana
gelebilecek renk farklılıklarını önlemek mümkündür. Ülkemizde üretilen pamukların
asıl rengi beyazdır. Gayet az miktarda krem ve kahverengi olanları da vardır.
2.8. Liflerde Yumuşaklık ve Sertlik Derecesi
İplik imalinde kullanılacak liflerin kolayca eğilme ve bükülme özelliğine sahip
olması istenir. Bu nedenle yumuşaklıkta önemli özeliklerinden biridir. Yumuşak
tutumlu
olan
pamukların
iplik
olma
yetenekleri
de
yüksek
olur.
2.9. Liflerde Rutubet
Pamuk lifleri yün veya ipeği göre daha az nem alırlar. Liflerin rutubet alma
yeteneği serbest halde fazla balyalanmış halde çok daha azdır. Bundan dolayı pamuk
lifleri balyalar açıldıktan sonra 24-28 saat işletmenin klima şartlarına uyması için
bekletilir.
Pamuk için kabul edilmiş ticari rutubet % 8.5’tir.
2.10. Liflerde Yapışkanlık
Pamukta genellikle yapışkanlık belirtisi gösteren ve yapışmalara nedan olan
etmenlere balımsı yapışkanlık denir.
Yapışmalara neden olan bazı hususlar şunlardır.
1) Mantar ve bakteriler
2) Yabancı özler (Yaprak bal özü vs.)
3) Çırçırlama sırasındaki yağlanmalar
4) Kimyasal maddeler (çeşitli ilaçlar suni gübreler vs.)
2.11. Liflerin Nepsleşme Durumu
Neps birbirleri ile girift hale gelmiş çıplak gözle görülebilen asgari 0.4-0.5 mm
büyüklüğündeki liflerin oluşturduğu topluluklardır. Neps oluşumunda işlem şartları
kadar pamuğun neps oluşumuna eğilimi de önemli rol oynar. Pamuğun inceliği,
olgunluk derecesi ve hatta uzunluğu neps üzerinde önemli faktörlerdir. Uzun liflerden
oluşmuş pamuk, kısa liflerden oluşan pamuğa nazaran daha fazla neps oluşumuna
müsaittir.
3. Pamuk Lifinin Kimyasal Yapısı
Pamuk lifinin kimyasal yapısı, bitkinin yetişme şartlarına göre kısmen
değişiklikler gösterir. Ham pamuğun kimyasal bileşiminde, selüloz yanında yağ ve
vakslar, hemiselüloz, pektin ve protein gibi maddeler bulunur. Bu maddelerin pamuk
lifi içindeki oranlan şöyledir:
Selüloz
Hemiselüloz ve pektin
% 88-96
% 4-6
Protein ve renkli madde
Anorganik maddeler
Vaks ve yağlar
% 1.5-5
% 1.0-1.2
% 0.5-0.6
Pamuklu materyale yapılan ön terbiye işlemleri ile selüloz yüzdesi 99’a kadar ulaşır.
Selüloz
Selüloz bütün bitki, ot ve ağaçların ana yapıtaşıdır. Doğada bitkiler tarafından
üretilen selüloz saf halde bulunmaz. Yeteri kadar saf olmadığından selüloz doğada
bulunduğu haliyle kullanılmaz. Bu yapının yabancı maddelerden arındırılarak çeşitli
amaçlara yarayışlı hale getirilmesi gerekir. 0- dunun ağırlıkça % 40’ını, pamuğun %
85-95’ini, ketenin % 60-65’ini selüloz oluşturur. Pamuk, keten, kenevir, jüt, rami,
sisal ve abaca gibi bitkisel liflerin temel kimyasal yapıtaşı selülozdur. Viskoz, bakır,
asetat ve triasetat gibi rejenere selülozik liflerin de esası selülozdur.
Genel formülü; (C6,H10,05) olan polisakkarittir. Selülozun yapısındaki elementler C,
H, ve 0’ dir Bunlann oranlar şöyledir:
C ……………….%44.4
H ……………….%6.2
0 ……………….%49.4
Selülozun kaynağı suda çözünmeyen karbonhidrattır. Selüloz makromolekülü n
tane (3-D giikoz yapıtaşının 1. ve 4. karbon atomları üzerinden oksijen köprüleri ile
birbirlerine bağlanması sonucu meydana gelmiş bir polisakkarittir. Alfa selüloz, beta
selüloz ve hidroselüloz olmak üzere üç şekilde reaksiyon gösterebilirler. Alfa selüloz
hava temasında ve kaynar halde bulunan bir bazın selüloz üzerine etkisinden oluşur.
Beta selüloz seyreitik kaynar nitrat asidinin selüloz üzerine etkisinden meydana gelir.
Gama selüloz; gaz halindeki klorun, hipokloritlerin, kromat asidinin, oksijenli suyun
etkisi ile meydana gelir. Oksiselüloz genel olarak aktif oksijenin selüloz üzerine etkisi
ile oluşur. Derişik asitlerin etkisi altında ise hidroselüloz meydana gelir.
Hemiselüloz
Bitkilerin hücre duvarlarında selülozla birlikte bulunan bir cins polisakkarittir.
Pektin
Pektinler bitkilerin yapısında geniş ölçüde bulunan çok karmaşık yapıda
karbonhidrat bileşikleridir. Ana bileşeni, Kalsiyum-magnezyum pektatdır. Pektin daha
ziyade pirimer çeperde bulunur. Olgun bir pamuk lifi %0,6-1,2 arasında değişen
miktarda pektin içerir. Pektini liften olarak ayırmak zordur. Sadece üronik asit
yardımıyla doğruya yakın bir şekilde tahmin edilebilir. Primer çeperde yoğunlaşmıştır.
Ruthenium kırmızısı ile boyamak suretiyle mikroskop altında daha bariz bir şekilde
görünebilir.
Pamuktan pektinin uzaklaştırılması, amonyum oksalat veya amonyum sitrat ile
gerçekleştirilir. Sıcakta bazik çözeltilerde kaynatmakla da (pişirme işlemi)
uzaklaştırılabilir.
Protein
Protein ve diğer azotlu bileşikler, genellikle lümen sıvısı olan protoplazmada
bulunur. Bunların oranları lif cinsine ve yetiştirme şartlarına bağlı olarak çok az
değişir. Bu maddelerin pamuklu materyalden uzaklaştırılması, sodyum hidroksit ile
pişirme sırasında gerçekleşir.
Anorganik Maddeler
Pamuk lifinin yanması sonucu arta kalan kül, lifin yapısındaki anorganik
maddelerdir. Pamuk külünde, silisyum dioksit, K, Na, Mn, karbonatlar, klorürler,
sülfatlar, ve fosfatlar ile demir ve aliminyum oksitleri bulunur. Bunların bileşimi toprak
ve yetişme koşullarına göre değişir. Potasyum ve sodyum tuzlan, külün % 95 ini
oluşturur. Bu bileşim üretim ve iklim koşullarına göre az veya çok değişir.
Yağ ve Vakslar
Bitkisel liflerdeki yağ ve vakslar, organik çözücülerle muamele edilerek
uzaklaştırılabilen bileşikler olarak tanımlanır. Bu maddeler; kloroform, karbontetra
klorit, benzen veya diğer organik çözücülerde çözünebilir. Olgun pamuk lifinde
yaklaşık %0,6 civarında bulunur. Pamuktaki yağ ve vaks miktarının % 44’ünü gossipil
alkol oluşturur. Bunun dışında az miktarda montanil alkol bulunur. Bu alkoller yanında
serbest halde palmitik, stearik ve oleik asitlerle; bu asit ve alkollerin esterleri (vaks)
vardır. Pamuktaki vakslar kütikül tabakada bulunur. Bu maddeler genellikle 8590°C’de erimeye başlarlar.
Kül
Pamuk lifinin kalitesi içerdiği kül miktarının azlığına veya çokluğuna göre de
değişmektedir. Kül miktarı aynı zamanda lif çeşidine ve yetiştiği bölgenin toprak
şartlarına göre az çok değişir.
4. Pamuk Liflerinin Kimyasal Özellikleri
Pamuk ve pamuk gibi selüloz esaslı liflerin kimyasal özellikleri şu faktörlere
göre değişiklik gösterir:
- Büyük molekül gruplarının (makromolekülün) kimyasal yapısı; yani
molekülleri oluşturan yapıtaşları, bunlan birbirine bağlayan bağlar, zincir uzunluğu,
zincir yapısı, uç grupların cinsi, ortalama polimerizasyon derecesi. (Makromolekül
yapısındaki, aynı tür molekül gruplarının sayısı polimerizasyon derecesini gösterir.)
- Makromoleküllerin elyaf içinde yerleşimleri; yani kristalin ve amorf bölgeler,
elyaf eksenine göre makromoleküllerin yerleşme şekli. (Pamukta elyafın % 65-70’ini
kistalin bölgeler oluşturur.)
- Elyaf içerisinde bulunan yabancı maddeler.
Pamuk lifi mikroskop altında düz bir şerit şeklinde görünür. Lifin bükülmesi ile
oluşan kıvrımlara torsiyon denir ki bunlar lifin cinsi bakımından çok önemlidir. Büküm
her pamukta aynı değildir. Bükümün kontrolü ile lifin olgunlaşıp olgunlaşmadığı
anlaşılır. Olgunlaşmış liflerdeki torsiyon sayısı 60-160 adet/cm’dir.
Makromolekül yapısında yan yana gelen glikoz üniteleri birer mol su
kaybetmek suretiyle birleşerek zinciri oluştururlar. Bir molekül ne kadar uzun olursa
olsun her iki tarafta da birer uç ile son bulur. Selüloz makromolekülünün uçlarında
bulunan glikoz ünitelerinin özellikleri az da olsa diğerlerine göre farklılık gösterebilir.
Moleküller arasındaki bağlantılar 1. ve 4. karbon atomları üzerinden oluşan oksijen
köprüleri ile sağlanır. Oksijen köprüleri kovalent bağlardır. Dolayısıyla molekülleri
birbirine bağlayan bu bağın kuvveti direk olarak lif mukavemetini olumlu yönde
etkiler. Her glikoz molekülü üç tane hidroksil grubu içerir. Bunlardan 6. karbon
atomuna bağlı olan hidroksil grubuna primer, 2. ve 3. karbon atomlarına bağlı
olanlara ise sekonder hidroksil grupları denilir. Primer hidroksil grubunun reaktivitesi,
sekonder hidroksil gruplarına göre daha yüksektir. Yani kimyasal maddeler,
boyarmadde veya su öncelikle primer hidroksil grubu ile reaksiyona girer. Reaksiyon
şartlannın devam etmesi sonucunda sekonder hidroksil grupları da reaksiyona katılır.
Selüloz suda çözünmeyen bir maddedir. Halbuki yapıda bulunan glikoz üniteleri suda
çözünmeyi kolaylaştırmalıdır.
Makromolekül zincirinin birbirine paralel olması, moleküller arasındaki — OH
grupları yardımıyla hidrojen bağlarının kurulmuş olması ve makromoleküllerin
birbirlerine kafes şeklinde bağlanmaları nedeniyle oluşan sıkı yapı suda çözünmeyi
engellemektedir. Selüloz yapısı incelendiği zaman bağların sadece bunlardan ibaret
olmadığı, başka kuvvetlerin de bulunduğu görülür. Bunların en önemlisi wandervalls
kuvvetleridir. Bu kuvvetler nedeniyle selülozun yapısını oluşturan zincirler birbirlerine
kafes şeklinde bağlanmaktadır. Selülozun molekül ağırlığı çok büyüktür. Ancak bütün
selüloz makromolekülleri aynı ağırlıkta olmadığından polimerizasyon derecesi
ortalama bir değer olarak söylenir. Molekül ağırlığı da aynı şekilde ortalama bir değer
olarak ifade edilir. Polimerizasyon derecesinin bulunmasında değişik metotlar
kullanıldığından sonuçlar arasında büyük farklılıklar vardır. Örneğin ham pamuğun
polimerizasyon derecesi 8-14 bin arasındadır. Ortalama olarak bu değer 10 bin kabul
edilmektedir.
Moleküler yapıda kristalin bölgenin amorf bölgeye oranı lifin fiziksel ve
kimyasal özelliklerine etki eder. Liflerde kristallenme oranı yükseldikçe sertlik derecesi
artarken eğilme ve bükülme yetenekleri azalır. Bu gibi lifler kimyasal maddelere karşı
daha dayanıklı olurlar. Buna karşın liflerdeki amorf yapının artması yumuşaklığı
arttırırken eğilme ve bükülme yeteneklerini de arttırır. Sulu çözeltilerin lif içerisine
nüfuziyeti kolaylaşır. Dolayısıyla lifin kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı azalmış
olur. Tekstilde kullanılan selülozik esaslı liflerde makromolekül zincirleri aynı değildir.
Doğal selülozik liflerdeki bu değer rejenere selülozik liflere nazaran daha fazladır. Bu
iki ana farklılık; yani kristalin ve amorf bölge oranlarının farklılığı ve polimerizasyon
derecelerindeki değişiklik aynı kimyasal yapıya sahip olmalarına rağmen (diasetat ve
triasetat hariç) doğal ve rejenere selülozik lifler arasında oluşan kimyasal ve fiziksel
özellikler bakımından farlılaşmanın ana nedenini oluşturmaktadır.
Şekil 4. Selüloz Yapısı
1.Suyun selülozik esaslı liflere etkisi
Selüloz liflerinin ıslanmaları sonucunda meydana gelen kesit ve uzunluk artışları
şöyledir:
Lif cinsi
% kesit artışı
% uzunluk artışı
Pamuk
28
1’den az
Keten-kenevir
Bakır rayonu
Viskoz rayonu
0
41-61
35-95
0,05-0,1
3,6
4,8-5,4
Diasetat
Triasetat
9-14
2-3
0,14
0
Yukarıdaki tablo genel olarak incelendiğinde, liflerdeki kesit artışının uzunluk
artışına nazaran daha fazla olduğu görülmektedir. Bunun yanı sıra göze çarpan iki
durum daha söz konusudur. Bunlar;
a) Serbest hidroksil gruplarının az bulunduğu diasetat liflerinde ve hemen
hemen hiç bulunmadığı triasetat liflerinde enine kesit artışı azdır. Çünkü su
molekülleri lif yapısında bulunan hidroksil gruplan yardımıyla oluşacak hidrojen
bağları sayesinde lifin içerisine nüfuz edememektedir.
Rejenere selülozik liflerde görülen kesit artışı doğal selülozik liflere nazaran
oldukça fazladır. Bu durum rejenere selülozik lifleri oluşturan selüloz
makromoleküllerinin daha kısa oluşu ve yapıdaki amorf bölge miktarının daha fazla
olması ile açıklanabilir. Amorf bölge miktarının artışı lifin içerisine nüfuz eden su
miktarının artmasına dolayısıyla daha kısa olan makromoleküllerin daha kolay
ötelenmesine neden olmaktadır.
b) Rejenere ve doğal selülozik liflerin suyla ıslanmaları sonucu kopma
dayanımlarında meydana gelen değişmeler de birbirinden farklıdır. Rejenere liflerin
yaş kopma dayanımları kuru kopma dayanımlarına nazaran daha düşüktür. Çünkü bu
lifler daha düşük polimerizasyon derecesine sahip olduğundan makromoleküller
arasındaki bağların sayısı daha azdır. Ayrıca daha fazla suyu absorbe edebilmeleri ve
bu su nedeniyle oluşan kesit artışı yani makromoleküller arasındaki mesafenin
artması, makromoleküller arasında oluşan bağların gücünün zayıflaması anlamına
gelmektedir. Doğal selüloz makromolekülleri uzun olduğundan bu makromoleküller
arsındaki çekim kuvvetler daha fazladır. Bu nedenle doğal liflerdeki kopma
makromoleküllerin birbiri üzerinden kaymasından ziyade, makromoleküllerde glikoz
yapıtaşlarını birbirine bağlayan oksijen köprülerinin kopması şeklinde olur. Demek ki
suyun şişirici, kayganlaştıncı özelliği doğal selülozik liflerde kopmayı kolaylaştırıcı bir
etki sağlamaz.
Selülozik liflerin kuru kopma dayanımları %100 kabul edildiğinde yaş kopma
dayanımları şu şekildedir;
Pamuk
%99,5-113,2 (artış görülür)
Keten
Viskon
Asetat
%105,5 (artış görülür)
%50-75 (azalma görülür)
%58-70 (azalma görülür)
Selülozik lifler nem çekici özellik gösterirler. Lif yapısında bulunan bu suyun,
liflerin; sağlamlık, buruşmazlık, esneklik ve tutum gibi özellikleri üzerinde büyük etkisi
vardır.
Bundan başka pamuklar devamlı surette kaynar suyun ve buharın etkisine
maruz bırakılacak olursa fiziksel yapısında az da olsa bir değişiklik meydana gelip
plastik bir hal aldığı görülebilir. Aynı işleme tabi tutulan yünün yapısında da bu
değişiklik olmaktadır.
Pamuğun kızgın buhara karşı olan mukavemeti yüne nazaran en az 7 kat
yüksektir.
2. Bazların selülozik esaslı lifler üzerine etkisi
Bazlar selülozik esaslı lifleri suya nazaran daha etkin bir şekilde şişirirler.
Tekstil sanayiinde en çok kullanılan baz kostik ve sodadır. Baz olarak kostik
kullanıldığında %12’ye kadar olan konsantrasyonlar aynen suyun yaptığı etkiyi yapar.
% 12’den daha büyük konsantrasyonlarda kostik selüloza etki ettiğinde ya hidroksil
gruplarındaki hidrojenlerin bir kısmı alkali metal iyonu ile yer değiştirir ve alkolatlar
oluşur yada kostik molekülleri zayıf çekim kuvvetleri ile selüloz makromoleküllerine
bağlanırlar. Bu iki reaksiyondan genel olarak ikincisi oluşsa da az miktarda birinci
reaksiyon da oluşur. Özellikle derişik baz çözeltileri ile çalışırken bu reaksiyonun
oluşum hızı daha da artar.
Sel(OH)3+NaOH
Sel(OH)3. NaOH
Sel(OH)2ONa +H20
Baz molekülündeki alkali iyonunun çapı büyüdükçe o bazın selülozik lifi şişirme
yeteneği azalmaktadır.
Selüloz lifleri baz içerisinde belirli ölçülerde çözünür. Bu çözünme uzun
makromoleküllü doğal selüloz liflerinde, kısa makromoleküllü rejenere selülozik liflere
nazaran daha azdır. Çözünme miktarı lifin cinsinin yanı sıra bazın cinsi de gösterir.
Normalde doğal liflerin alkali (baz) çözeltilerinde çözünme miktarı azdır. Fakat
herhangi bir şekilde lif zarar görmüş ve uzun makromoleküller kısmen parçalanmışsa
çözünme miktarı artar.
Alkalilerle soğukta muamele edilirse pamuk liflerinin şiştiği lümenin daraldığı lif
yüzeyinin düzleştiği görülebilir. Bunun sonucunda lif mukavemeti artar, silindir şeklini
alır ve şeffaflaşır, rengi parlaklaşır. Endüstride pamuk ve pamuklular sodyum
hidroksitin bu etkisinden yararlanılarak merserize edilir.
Hidrofil pamuk oluşturmak için de bazlardan yararlanılır. Sıcak bazik ön işlemle
pamuğun su emiciliğini arttırır. Tıbbi alanda kullanım amacıyla sıcak kimyasal
işlemlerde tüm yağ ve yabancı maddeleri uzaklaştırılmış pamuk çok hızlı ve ağırlığının
% 18-20’si kadar nem absorbe edebilir.
Sulandırılmış alkali çözeltilerinin pamuk lifleri ve mamülleri üzerine etkisi
yoktur. Sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, kalsiyum hidroksitin 3 — 4’ lük sıcak
çözeltilerinin bile etkileri belirsizdir. Bu yoğunluktaki çözeltiler içerisinde pamuk ve
mamülleri, 1-3 atm basınç altında ve hava ile temas etmeden kaynatılırsa herhangi
bir etki oluşmaz. Fakat bu işlem hava eşliğinde yapılırsa mukavemetin azaldığı
görülür. Bununla birlikte ağartılacak ve boyanacak pamuk mamülleri sulandırılmış
alkali çözeltileri ile kaynatılarak mumlu ve yağlı maddeleri eritilir.
3. Asitlerin selülozik esaslı lifler üzerine etkisi
Selüloz makromolekülünü oluşturan glikoz yapıtaşları birbirlerine oksijen
köprüleri üzerinden bağlıdırlar. Bu oksijen köprüleri asitlere karşı dayanıksızdır.
Kuvvetli asitlerin etkisi ile oksijen köprüleri kopmakta makromoleküller daha küçük
parçalara bölünmektedir. Bu şekilde asitlerin etkisi ile parçalanan selüloz liflerine
hidroselüloz denir. Parçalanma ne kadar fazla olursa indirgen özellik de o kadar artar.
Asitler tarafından zarara uğratılan selüloz liflerinin kopma dayanımları ve diğer
özellikleri de olumsuz şekilde etkilendiğinden selüloz liflerinden yapılmış tekstil
mamullerinin terbiyesi sırasında kuvvetli asitlerin kullanılmasından kaçınılmalıdır.
Sülfirik asit ve kiorik asit gibi anorganik asitlere nazaran daha zayıf asit olan organik
asitlerjn selüloz liflerine verecekleri zarar da daha az olmaktadır. Belirli şartlar altında
kuvvetli asitler selüloz liflerine ester meydana getirecek şekilde etki etmektedirler.
Karışım kumaşlardaki liflerin kimyasal analizinde asitlerden yararlanılır. %98’lik
sülfirik asit çözeltisinde 38° C’de 10 dakika işlem yapılırsa selülozik esaslı lif erir.
4. Yükseltgen maddelerin selülozik esaslı iller üzerine etkisi
Yükseltgen maddeler ılıman koşullar altında selüloz elyaflan ile çeşitli
reaksiyonlar gösterirler. Ancak kontrolsüz işlemlerde, makromolekülleri parçalayarak
elyafların zarar görmesine neden olurlar. Selüloz makromoleküllerini oluşturan her bir
glikoz yapıtaşında yükseltgenecek çeşitli alkol gruplan vardır. Bunlardan primer
hidroksil gruplannın bir derece yükseltgenmesi ile aldehit, bunun da bir derece
yükseltgenmesi ile karboksilli asit gruplan oluşur. Eğer reaksiyon devam ederse yani
giikoz yapıtaşında bulunan sekonder hidroksil grupları bir derece vükseltgenirse keton
grupları meydana gelir ve oksiselüloz oluşur. İkincil hidroksil grupları daha zor şartlar
altında yükseltgenirse C-C arasındaki bağlan kopar ve moleküler bir parçalanma
olabilir. Yükseltgeme devam ettiğinde altı halka açılarak ester selülozu oluşumuna
kadar etki devam eder. Buda makromoleküllerin parçalanması demektir.
5. Selülozik esaslı Liflere Sıcaklığın Etkisi
Selüloz elyafları ısıya karşı oldukça dayanıklıdır. Ancak tutuşma sıcaklıkları
400°C Olduğundan kolay yanan elyaflardır. 150 °C ye kadar bir değişiklik olmadan
işlem yapılabilirler. Bu değerden yukarı çıkıldıkça pamuğun rengi sararmaya başlar.
Sıcaklık 180°C ye doğru yükselecek olursa renginin kahverengiye doğru değiştiği ve
300 °C’de tamamen kavrulduğu, karbonize olduğu görülür.
Pamuk çok hızlı yanar, yanma ısısı düşük olmasına rağmen, yanma çok hızlı
ilerlediğinden açığa çıkan enerji fazladır. Pamuğa özgü dikkat edilecek diğer husus;
pamukta için için yanma olayıdır. Yangınlarda pamuklu materyalin tamamen
sönmesine dikkat edilmelidir. Aksi takdirde, için için yavaş bir şekilde yanarak tekrar
yangına sebep olacaktır.
Düşük sıcaklıkta dahi olsa uzun süre ısıya maruz bırakmak liflerde oksidatif
zararların meydana gelmesine neden olabilmektedir. Selülozik liflerin ısıya karşı
duyarlılığı; liflerin polimerizasyon derecelerine, içerdikleri karboksil gruplarına ve
kristalin bölge miktarına bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca ısıyla birlikte nem, ışık ve
UV ışığı gibi diğer enerji kaynaklarının da etki etmesi, liflerde daha fazla zararın
oluşmasına neden olmaktadır.
Ön terbiye işlemleri sırasında meydana gelen tipik ısıl zararlar; yakam, kurutma
ve fiksajda kullanılan yüksek sıcaklıklardan ve uzun uygulama sürelerinden
kaynaklanmaktadır.
6. Selülozik Esaslı Liflere Işığın Etkisi
Çeşitli ışınlar tekstil maddelerinin değişimi ve bozulmaları üzerinde kuvvetli etki
gösterirler. Doğrudan gün ışığının etkisindeki perde, çarşaf ve örtülerde bu durum
açık şekilde görülür. Rutubet gün ışığının bu etkilerini arttırarak bozulmayı hızlandırır.
Işık etkisine doğrudan maruz kalan pamuklu mamüller ultraviyole ışınlarının
etkisi ve havanın oksijeni yardımıyla kimyasal bir değişikliğe uğrayıp mukavemet ve
sağlamlıklarından kaybederler. Beyazlatma amacıyla yazın rüzgarsız bir havada nemli
olarak serilen pamukların 375 saat kadar gün ışığına maruz kalmaları halinde
mukavemetlerinden % 50 kaybettikleri görülmüştür.
Işık etkisine maruz kalma sonucu oluşan zararlar; primer bağların kopması ve
fonksiyonel grupların meydana gelişi ile ortaya çıkmakta olup test edilerek
belirlenebilmektedir. Materyal ışık etkisine maruz kalırken aynı zamanda havanın
oksijenine de maruz kalırsa yapı olarak oksidatif bir zarar meydana gelmektedir.
Özellikle ışığa maruz kalma dış ortamda oluyorsa selüloz liflerinde mikro
organizmaların da etkisi görülmektedir. Sonuçta ışık zararı da liflerde meydana gelen
kimyasal bir zarardır ve bu zarar kimyasal maddelerden kaynaklanan diğer
zararlardan ayırt etmek oldukça güçtür. Ancak tekstil materyalleri ışık etkisiyle
gevrekleşmekte ve farklı bir tutum kazanmaktadırlar ki bu da zararı diğer zararlardan
ayırt etmede yardımcı olmaktadır.
7. Selülozik Esaslı Liflere İndirgen Maddelerin Etkisi
Genel olarak indirgen maddelere karşı dayanıklıdır. Pamuk genellikle
sodyumdisülfit ve sodyum sülfoksilat gibi indirgenlerden zarar görmez. Bununla
beraber sitrik asit, laktik asit, oksalik asit, tartarik asit gibi asitlerin sıcak çözeltileri
pamuk ve mamüllerine etki eder.
Sodyum sülfürün yoğun çözeltileri pamuğun merserize olmasını sağlar. Buna
karşılık formaldehit çözeltisi pamuk ve mamüllerin su geçirmez hale gelmesine neden
olur.
8. Selülozik Esaslı Liflere Tuzların Etkisi
Pamuk ve pamuklular madensel tuzlardan ve bunların kaynayan çözeltilerinden
direkt etkilenmez. Asitli tuzların etkileri ise ancak zayıf asitler derecesindedir.
Alüminyum, magnezyum ve çinkonun klorürleri ancak 11O°C’ye kadar ısıtıldıktan
sonra etki ederler. Pamuğun bileşimi bazik tuzların çözeltilerinde bulunan madensel
hidratları absorbe etmek suretiyle bozulabilir.