پنبه

پنبه (به فارسی شرقی: پخته)(به عربی قُطُن که کاتن انگلیسی از همان است) یک نوع محصول کشاورزی‌است که از الیاف پوشانندهٔ دانهٔ گیاه پنبه (با نام علمی Gossypium) به دست می‌آید. پنبه تشکیل‌شده از الیافی نرم و پف‌دار است که درون کپسولی به دور تخم‌های گیاه پنبه می‌روید. این الیاف از سلولز تشکیل شده‌اند و به دلیل ویژگی پوشانندگی، می‌توانند تخم‌های گیاه را با خود به مناطق دور ببرند و به گسترش گیاه کمک کنند.
گیاه پنبه بومی مناطق گرمسیری و نیمه‌گرمسیری سراسر جهان شامل قاره آمریکا، آفریقا، و هند است. بیشترین تنوع پنبه‌های وحشی نخست در مکزیک، و سپس در استرالیا و آفریقا یافت می‌شود. پنبه توسط ساکنان هر دو بر قدیم و بر جدید اهلی شد. بخش‌هایی از الیاف پنبه در کاوش‌های باستان‌شناسانه مربوط به ۵۰۰۰ پیش از میلاد در مکزیک و تمدن دره سند (پاکستان امروزی) پیدا شده‌اند.
این محصول که به دلیل مبادلات وسیع تجاری اش «طلای سفید» لقب گرفته‌است از اهمیت اقتصادی فراوانی برخوردار است. این گیاه در تولید نخ و پارچه به کار برده می‌شود. برای این منظور، الیاف آن را به شکل گسترده و رشته‌رشته درآورده تا دراز و پیچیده در هم شوند. نخ پدید آمده سپس برای تولید پارچه به کار گرفته می‌شود. اگرچه این روش از دیرباز تاکنون مرسوم بوده‌است، این تنها اختراع دستگاه پنبه‌ریسی بود که هزینه تولید پارچه از این راه را پایین آورد و باعث بهره‌گیری گسترده از پنبه شد به گونه‌ای که امروزه پرکاربردترین الیاف به کار رفته در صنعت پوشاک است.
تخمین زده می‌شود که هم‌اکنون ۲۵ میلیون تن پنبه در هر سال تولید می‌شود. این میزان برابر با سطح زیر کشت ۲٫۵ درصد از زمین‌های کشاورزی روی زمین است. هم‌اکنون هند با تولید بیش از ۶ میلیون تن پنبه در سال بزرگترین تولیدکننده پنبه در جهان است و پس از آن چین و ایالات متحده آمریکا با اختلاف زیاد از سایر کشورها در جایگاه دوم و سوم قرار دارند.
برای نخستین بار پارچه پنبه‌ای در حدود ۱٬۹۰۰ پیش از میلاد توسط تمدن دره سند در آسیای جنوبی بافته شد.

کاربردها

یکی از استفاده‌های پنبه در صنعت نساجی است. استفاده‌هایی مانند پارچه‌های پنبه‌ای، جوراب، لباس زیر، لباس کودک، حوله‌ها، پارچه‌های مخملی، کالای خواب و … نخ مورد استفاده در قلاب‌بافی و بافندگی نیز اغلب از جنس پنبه است.
بسیاری از پارچه‌ها تماماً از الیاف پنبه تولید می‌شوند. همچنین می‌توان برخی دیگر از الیاف را با پنبه مخلوط کرد و به این ترتیب خواص مورد نیاز دیگری به منسوج اضافه نمود. به عنوان نمونه مخلوط ابریشم مصنوعی با پنبه یا مخلوط الیاف مصنوعی مانند پلی‌استر با پنبه.
همچنین می‌توان نخ پنبه‌ای را با نخ کشیده شده مخلوط کرد و پارچه‌های کشباف مورد نیاز برای لباس‌هایی مانند شلوار جین و لبایسهای کشی تولید کرد.
علاوه بر صنعت نساجی، پنبه در تورهای ماهی‌گیری، فیلتر قهوه و چای، مواد منفجره (نیتروسلولز)، کاغذ و صحافی … استفاده می‌شود.
از پنبه‌دانهٔ باقی‌مانده نیز می‌توان برای تولید روغن (پس از پالایش) مانند هر روغن دیگری استفاده کرد.

الیاف پنبه در نساجی

پنبه از مهم‌ترین و پرکاربردترین الیاف طبیعی در نساجی است.
الیاف پنبه بر اساس طول به ۳ قسمت تقسیم می‌شوند. لینت (Lint) که گرانترین نوع می‌باشد، لینتر(Linter) با طولی متوسط و لینیت (Linit) که جهت تولید الیاف بازیافتی و تولید پتو و بالش استفاده می‌شود.
از گذشته تا کنون از الیاف پنبه بسته به کاربرد برای تولید نخ و پارچه استفاده می‌شود. این الیاف به دلیل جذب رطوبت مناسب، راحتی پوشش و در دسترس بودن به‌طور گسترده و در بخش‌های مختلف و به شکل‌های گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند. مانند لباس کودکان، لباس زیر، دستمال کاغذی و لوازم بهداشتی، پانسمان‌ها، شلوار جین، کالای خواب، حوله و … و به شکل بی بافت یا بافته شده.

ساختار لیف پنبه

پنبه از الیاف سلولزی و بر پایهٔ گلوکز است. در پنبه علاوه بر سلولز (به مقدار حدوداً بیشتر از ۹۵ درصد) مقداری وکس، پکتین، پکتوز، اسید پکتیک، رنگدانه یا پیگمنت و… وجود دارد
مولکول‌های سلولز پنبه که تحت عملیات مکانیکی و شیمیایی قبلی قرار نگرفته باشد، از پلیمرهای خطی که حاوی حداقل ۵۰۰۰ واحد انیدروگلوکز می‌باشند، تشکیل می‌گردد. معمولاً این مولکول‌ها در حالت جامد به شکل صفحات مسطح می‌باشند و در حضور آب این صفحات به‌طور منظم به هم چسبیده می‌باشند؛ ولی در بعضی مواقع برخی از آن‌ها از این حالت مسطح (Flat form) تبعیت نمی‌کند و خمش‌های مولکولی (Chain folding) در بعضی از الیاف سلولزی مشاهده می‌گردد.
مولکول‌های سلولز پنیه در حالت کاملاً گسترده و موازات محور فیبریل‌ها قرار دارند.
مطالعات بوسیلهٔ جذب تور ماورا قرمز (Infra red) نشان می‌دهد که اغلب گروه‌های هیدروکسیل با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار می‌سازند. پیوند بین صفحات مولکول‌ها احتمالاً بوسیلهٔ نیروهای واندروالس حاصل می‌شود.
اخیراً با روش ساترفیوژ تعداد ۱۰۰۰۰ واحد گلوکز که وزن مولکولی ۱۵۸۰۰۰۰ را نشان می‌دهد، برای سلولز پنبه ارائه شده‌است.
دیوار اولیه (Primary wall) پوسته‌ای به ضخامت ۰٫۱ میکرون با فیبریل‌های متقاطع و تحت زاویهٔ خطی نسبت به محور لیف تشکیل شده‌است. زمانیکه لیف متورم می‌گردد، تودهٔ سلولز یعنی دیوار ثانویه و فیبریل‌های آن‌ها تحت زاویه ۲۰ تا ۲۵ درجه نسبت به محور لیف قرار دارند. به دیوارهٔ اولیه و مغز لیف، لومن (Lumen) فشار وارد می‌سازند.
سطح مقطع و تصویر طولی لیف پنبه در زیر میکروسکوپ نوری، حالت لوبیایی شکل دارد و مغز لیف یا لومن به صورت خطی دیده می‌شود.
به دلیل وجود مقداری پکتوز و رنگدانهٔ طبیعی، همواره پنبهٔ خام به رنگ زرد تمایل دارد.

خصوصیات مناسب الیاف پنبه

طول متوسط الیاف طبیعی پنبه حدود ۱۴ تا ۳۶ میلی‌متر و قطر آن ۱۵–۲۰ میکرون می‌باشد. مقاومت لیف حدود ۶–۳ گرم بر دنیر و ازدیاد طول آن تا حد پارگی ۷–۵ درصد است.
پنبه در شرایط استاندارد ۲۲ درجه سانتی گراد و ۷۶ درصد رطوبت نسبی مقدار ۸ درصد رطوبت به خود جذب می‌کند.
گروه‌های هیدروکسیل نقش مؤثری در جذب رطوبت دارند. چون می‌توانند به راحتی با مولکول‌های آب واکنش دهند. از این رو رنگرزی این لیف نیز دشوار نخواهد بود.

تجارت جهانی

بزرگترین تولیدکنندگان پنبه در حال حاضر (۲۰۰۹) چین و هند هستند که قسمت عمدهٔ این تولید در صنایع نساجی کشور خودشان مورد استفاده قرار می‌گیرد. بزرگ‌ترین فروشندگان پنبه به صورت خام، آمریکا با ۴٫۹ میلیارد دلار و آفریقا با ۲٫۱ میلیارد دلار فروش می‌باشند. تجارت خارجی این ماده در حدود ۱۲ میلیارد دلار تخمین زده می‌شود.
تولیدکنندگان پنبه در آمریکا به‌شدت توسط یارانه دولتی به نرخ ۲ میلیارد دلار در سال حمایت می‌شوند ولی با این حال چین بزرگترین کشوری است که از طریق یارانه این بخش را حمایت می‌کند.
پنبه یک محصول بسیار مهم در جهان است، ولی با این حال در بسیاری کشورهای در حال توسعه، کشاورزان در قبال محصول خود مبلغ کمی دریافت می‌کنند یا برای رقابت با کشورهای توسعه یافته دچار مشکل می‌شوند.