Doğal Yapıştırıcı ve Film Materyallerini İçeren Çevre Dostu Bant
Bant, pratik ve kullanışlı bir malzeme olsa da petrol kaynaklı ürünlerden üretildiğinden çevremiz için bir tehdit unsuru oluşturmaktadır. İşte bu amaçla, çalışmamızda doğa için tehdit oluşturmayacak, çevre dostu ve kullanışlı bir bant materyali üretilmiştir.
Şeffaf film yapısı için oriyente olmuş polipropilen (OPP) polimerinden elde edilirken filme özel yapışkanlık dağ sakızından kazandırılmıştır. Elde edilen doğal bant ile piyasada yer alan filmlerin mekanik özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen bandımızın çevre dostu bir materyal olarak çok amaçlı kullanıma hitap etmesi hedeflenmektedir.
1. Giriş
Malzemeleri bir arada tutan maddeler yapıştırıcı olarak tanımlanır. Yapışma uygulamasında iki farklı yüzeyin iyonlar ve atomlar arası etkileşimi sebebi ile çekim kuvveti sonucunda alın yüzeylerinden birbirini tutması işlemidir. Yapıştırıcı olarak piyasada katı, sıvı, macun ve bant gibi fiziksel yapılı materyaller vardır. Yapıştırıcı materyalin tarihte ilk kullanımı M.Ö. 4000 yıllarına uzanmaktadır.
Arkeolojik çalışmalar incelendiğinde, kabilelerin kullandıkları çömlekleri ağaç özsuyundan elde ettikleri reçine ile yapıştırdıkları görülmektedir. 1700’lü yıllarda yapıştırıcı kullanımı epey bir yaygınlaşmıştır. Yapıştırıcılar da kendi içerisinde iki ana başlığa ayrılmaktadır.
Yapıştırıcılar en genel olarak iki gruba ayrılabilirler:
1)
İnorganik yapıştırıcılar,
2) Organik yapıştırıcılar,
a) Doğal yapıştırıcılar,
b) Sentetik yapıştırıcılar.
Fenol formaldehitin kullanımı; lif levha, yonga levha ve kontrplak gibi odun yapılı materyallerde kullanıldıktan sonra giderek yaygınlaşmıştır. Ancak buna paralel olarak bu tutkalların fiyatlarında da büyük artışlar görülmüştür.
Yakın gelecekte, çevre içi tehdit unsuru haline gelmişken kullanıcıların maliyet yüksekliği sebebi ile tutkallara olan talep azalacaktır. Bu nedenle, tutkallardan kurtulmak için birçok
ülkede lignoselülozik gibi bitkisel tutkal üretimi teşvik edilmektedir. Fenol formaldehit kanserojen bir materyaldir.
Geri dönüşümü olmayan bir materyal olan fenol formaldehit, çevre ve insan sağlığını
olumsuz etkilemektedir. Fenol formaldehite karşı ülkemizde de bir dizi atılımlar baş göstermektedir. Bitkisel artığımızın fazla olması, bu artıkların doğru kullanımı hem enerjide hem de çevre kirlenmesine karşı bir korunma sağlayacaktır.
Oriyente PP polimeri, film halinde dayanıklı ve berrak özellik gösterirken ısıyla yapıştırılamaz. Isıyla yapıştırılma için genellikle diğer filmlerle, örneğin düşük molekül ağırlığına sahip polietilen (LDPE) polimeri ile birlikte kullanılır. Genel olarak LPDE, yapışma özelliğini ciddi şekilde arttırır ancak LDPE polimeri de petrol bazlı olduğundan çevre için tehdit oluşturmaktadır.
Genel olarak OPP polimerimiz piyasada jelatin malzeme olarak adlandırılmaktadır, düşük ısıda kaynak tutma özelliği ve dayanıklı olması ile birlikte laminasyon katı olarak da kullanılmaktadır. Avantajlarından bahsedecek olursak, toz tutmama ve pussuz olma özellikleri OPP’yi cezbedici kılmaktadır.
Kaynak zorlamalarına ve yırtılmalara karşı dayanıklıdır. İşte bu özelliğin bir bantta olması, yeri geldiği zaman istenen bir durumdur. OPP, yumuşak ve esnek bir malzemedir. Kıvırıma ve yapıştırmaya daha uygundur. Her alanda kullanıma açık malzemedir. Ultraviyole baskı ile uyumu güçlüdür, netliği ve tutuculuğu yüksek bir özelliğe sahiptir. OPP film görüntüsü Şekil 1.1.’de gösterilmektedir.
Dağ sakızı (Chondrilla juncea), Asteraceae familyasında, acele iskelet otu, sakız özü, şeytan otu ve çıplak otu gibi farklı isimlerle anılır. Bitkinin Avrupa, Asya ve Kuzey Afrika’ya özgü bir yapısı bulunmaktadır. Yener ve arkadaşları tarafından gerçekleştirilen çalışmada Muş iline ait dağ bölgelerinde yetişen ve genellikle çengel sakızı ya da dağ sakızı olarak bilinen dağ sakızı bitki özütünün tür teşhisi gerçekleştirilmiştir.
Staphylococcus aureus, E. coli, Bacillus subtilis ve Pseudomonas aeruginosa bakterileri üzerinde antimikrobiyal özelliği disk difüzyon yöntemi kullanılarak araştırmışlardır.
24 saatlik bir inkübasyondan sonra kâğıt disklerin etrafında herhangi bir zon görüntülememişler ve Chondrilla juncea L. bitki özünün antimikrobiyal etkisinin düşük çıktığını belirlemişlerdir. Chondrilla juncea L. bitki özütünün güzel koktuğunu fark etmişlerdir. Dağ sakızı görüntüsü Şekil 1.2.’de yer almaktadır.
Yapışkanlık aktivitesi yüksek olan dağ sakızı materyalinin sağlık sektöründe uygulamaları yer alırken, dağ sakızında yer almayan antimikrobiyal etkiye karşı doğal etken maddeye farklı etken madde katılımı ile antimikrobiyal etki sağlanabilmektedir. Buradan hareketle temelde bir bantta yer alması gereken özelliklerin yanında antimikrobiyal ve antifungal gibi özellikler kazandırılabilmektedir.
Antimikrobiyal etkisi en yüksek olduğu bilinen kekik, nane, çay ağacı ve lavanta esansiyel yağlarının kullanılması ile çevre dostu bandın antimikrobiyal özelliği de böylelikle kazandırılmış olacaktır. Buradan hareketle, Aslan ve arkadaşlarının 2021 yılında yaptıkları çalışmalarında 16 farklı doğal madde içeren esansiyel yağlar üzerinde antimikrobiyal çalışma sürdürülmüştür.
Kekik, nane, çay ağacı ve lavanta maddeleri yüksek etki göstermiştir. Kekik, nane, çay ağacı ve lavanta madde görüntüleri Şekil 1.3.’te bulunmaktadır.
Yaptığımız bu çalışmada dağ sakızından doğal bant yapıştırıcısı ve ekstruder film üretim hattı ile OPP film elde edilmiştir. Piyasada yer alan petrol bazlı bant ile üretmiş olduğumuz bandın çekme testleri gerçekleştirilmiş ve mekanik özellikleri ve performans
düzeyleri belirlenmiştir.
2. Materyal ve Metot
2.1. Kullanılan Malzemeler
OPP polimeri yerli bir firmadan temin edilmiştir. Dağ sakızı, kekik, nane, çay ağacı ve lavanta ülkemiz yörelerinden toplanmıştır. Karton bobin, çevremizdeki kağıt üreticilerinden talep edilerek alınmıştır.
2.2. OPP Film Üretimi ve Dağ Sakızı Reçinesi
Eldesi, Antimikrobiyal Etkili Bant Üretimi Kekik, nane, çay ağacı ve lavanta esansiyel yağları
OPP hammadde havuzuna eklenerek 24 saat karışım işlemi sağlanmıştır. Daha sonra film ekstruder yardımı ile bant ambalajı elde edilmiştir. Esansiyel yağ içeren OPP filmden üç metre boydan ve genişliği beş santimetre olacak şekilde kesim işlemi gerçekleştirilmiştir.
Hava kompresörlü püskürtme sistemine alınan dağ sakızı belirli bir hızda esansiyel yağ içeren OPP film üzerine belirli bir hızda püskürtülür bu arada rulo aracılığıyla bant yüzeyine
tutunma göstererek bant üretimi gerçekleştirilmiştir. Şekil 2.1.’de Çevre dostu bant üretim aşamalarımız yer almaktadır.
3. Bulgular ve Tartışma
ASTM standartlarınca belirli hızda çekilen film bantlar arasında petrol bazlı bant 30 MPa verirken, doğal içeriğimiz 75 MPa çekme mukavemet değeri sağlamıştır. Burada OPP de etken madde esansiyel yağların çekim işlemi esnasında OPP lifleri arasına girerek yöne bağımlı mukavemet artışında destek sağlarken, dağ sakızı materyalinin tutunma performansı çok yüksek olduğu buradan da anlaşılmaktadır.
4.Sonuçlar
Doğal içeriğe sahip, çevre dostu bant üretimi gerçekleştirilmiştir. Doğal antimikrobiyal etki ambalaja kazandırılmıştır. Mekanik özellikler açısından petrol bazlı ürünlere göre 45 MPa daha fazla çekme mukavemeti gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon çalışmaları sonrası bandımız birçok endüstriyel uygulamalara hitap edebilecektir.
Kaynaklar
https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/proje/dag-sakizii-ozutunun-antimikrobiyal-ozelliginin-arastirilmasi
ASLAN, R., TAŞKIN KAFA, A. H., HASBEK, M., & ÇELİK, C. (2021). Farklı esansiyel yağların in vitro antimikrobiyal
etkinliğinin değerlendirilmesi. Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 78(4), 525-534.
Sohn, I. B., Noh, Y. C., Choi, S. C., Ko, D. K., Lee, J., & Choi, Y. J. (2008). Femtosecond laser ablation of polypropylene
for breathable film. Applied Surface Science, 254(16), 4919-4924.
https://www.yesilodak.com/dogal-yapistiricidan-cevre-dostu-bant
Erdi Buluş
Öğretim Görevlisi/ Malzeme Teknolojileri Uzmanı
İstanbul Arel Üniversitesi
ArelPOTKAM (Polimer Teknolojileri ve Kompozit Uygulama ve Araştırma Merkezi)
Ulaştırma Hizmetleri Anabilim Dalı Sivil Havacılık Kabin Hizmetleri Programı/ Meslek Yüksekokulu
Gülseren Sakarya Buluş
Uzman
İstanbul İl Sağlık Müdürlüğü
Bahçeşehir Üniversitesi/ Mühendislik Yönetimi Bölümü
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
