Matbaa mürekkeplerinde kullanılabilir renkli mikrokapsül üretimi ve basılabilirlik özelliklerinin incelenmesi
Production of color microcapsules available in printing inks and examination of printing properties
Yazar: DUYGU ER ULUSOY
Danışman: PROF. DR. ARİF ÖZCAN ; DR. EMİNE ARMAN KANDIRMAZ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Basım Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Matbaacılık = Typography
Dizin: Mürekkep = Ink

Özet:
Mürekkepler yapıları gereği; renklendiriciler, bağlayıcılar, çözücüler ve katkı maddelerinden oluşur. Buna ek olarak mürekkeplere farklı özellikler kazandırmak, mürekkeplerin kullanım alanlarını genişletmektedir. Kazandırılan bu özellikler mürekkeplerin yapılarında olumlu ve olumsuz etkiler yaratmaktadırlar. Mürekkeplerin temel parametrelerinden olan ışık haslığı, dayanım, renk şiddeti gibi özelliklerin olumsuz etkilenmesi mürekkebin basılabilirliğini ve böylelikle kullanılabilirlik ve tercih edilebilir olma özelliklerini büyük oranda etkilemektedir. Aynı zamanda bazı mürekkeplerin sahip olduğu birtakım özelliklerin belli bir alanda ya da zaman içerisinde ortaya çıkması istenebilir. Bu da ekstra işlemleri ve bu işlemlerden kaynaklanan olumsuzlukları meydana getirmektedir. Bu nedenle mürekkebin içinde bulunan özellikli maddelerin korunması etki alanına kadar dış faktörlerden etkilenmeden taşınabilmesi ve stabil halde kalması için mikrokapsülasyon tekniğinin kullanılması ve uygulanması amaçlanmıştır.
Bu tez çalışmasında, ilk olarak mikrokapsüller üretilerek tez çalışmasına başlanmıştır. Öncelikle; pigment-yağ ikilisi ile en uyumlu kabuk malzemesi olan poliüretan formaldehit mikrokapsülü (PUF), in-situ polimerizasyonu yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Kapsülasyon işlemi için saf su içerisinde üre, resorsinol ve yüzey aktif madde eklenmiş ve ısıtma olmaksızın mekanik karıştırıcı vasıtasıyla karıştırılarak, renklendirici karışımı eklendikten sonra pH değiştirilerek asidik ortam olması sağlanarak, üzerine formaldehit eklendikten sonra yavaşça ısı yükseltilerek, kapsülasyon işlemi yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kapsüller süzülüp yıkanmış, vakum etüvünde kurutulmuştur. Bu kapsüllerin kimyasal yapısı fourier dönüşümlü kızılötesi spektrofotometresi (ATR-FTIR) ile aydınlatılmış, renk özellikleri UV spektroskopisi ile belirlenmiştir. Daha sonra, farklı çekirdek malzeme miktarı, karıştırma tipi, döngü sayısı, pH, vb. parametreler ve farklı bir kabuk malzemesi olan polimelaminfenolformaldehit (PMF) kullanılarak ve farklı formülasyonlarda ele alınmış ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Daha sonra çekirdek öz materyali olan pigment yerine termokromik pigment eklenerek aynı işlemler tekrarlanmıştır. Farklılığın araştırılması için in-situ polimerizasyonu yerine basit koaservasyonla kapsül üretilmiştir. Elde edilen bütün kapsüllerin kimyasal yapısı, ATR-FTIR ile aydınlatılıp, dalga boyları UV spektroskopisi ile, termal dayanımları termal gravimetri (TGA) ile belirlenmiştir. Elde edilen tüm kapsüllerin yüzey özellikleri ve boyutları taramalı elektron mikroskobu ve optik mikroskop ile aydınlatılmıştır. 
Çalışmanın ikinci bölümünde, elde edilen ticari pigment içeren, termokromik boyar madde içeren PUF mikrokapsüller ve yine ticari pigment içeren, termokromik boyar madde içeren PMF mikrokapsüller ile alkid reçine ve mineral yağ yüksek hızlı karıştırıcı ve 3 silindirli karıştırıcı kullanılarak yağ bazlı mürekkepler hazırlanmış ve bu mürekkepler ile 80g/m2 ofis kâğıdı yüzeyine, ARUS yarı otomatik serigrafi baskı makinesi ile, 75° rakle açısı ve 75shore rakle sertliği, 77tpc dokuma sıklığı, baskı parametrelerinde zemin baskılar yapılmıştır. Baskıları gerçekleşen numunelerin renk, parlaklık, ışık haslığı ve termal renk değişimleri belirlenmiş olup ve basım endüstrisinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
Sonuç olarak, mikro kapsülleme işleminin pigment içeren mürekkebin ışık haslığını, kararlılığını ve termal mukavemetini artırırken parlaklığı çok küçük bir miktarda düşürdüğü bulunmuştur. Mikrokapsülleme işlemi, termokromik boyarmaddenin renk değişim döngüsünü ve ışık haslığını artırmış, parlaklığını bir miktar azaltmış ve göz ardı edilebilecek belirli bir miktarda opaklığa neden olmuştur.

Abstract:
Inks by their nature; It consists of colorants, binders, solvents and additives. In addition, giving different features to the inks expands the usage areas of the inks. These gained features create positive and negative effects on the structure of the inks. The negative effects of the basic parameters of the inks such as light fastness, durability, and color intensity affect the printability of the ink, and thus its usability and preferable properties. At the same time, some properties of some inks may be desired to appear in a certain area or over time. This creates extra transactions and the negativities arising from these transactions. For this reason, it is aimed to use and apply the microencapsulation technique so that the special substances in the ink can be transported to the protection area without being affected by external factors and remain stable.
In this thesis, microcapsules were first produced. Firstly; Polyurethane formaldehyde microcapsule (PUF), which is the most compatible shell material with the pigment-oil duo, was prepared using the in-situ polymerization method. For the encapsulation process, urea, resorcinol and surfactant were added in pure water and by mixing without heating by means of a mechanical mixer, after adding the colorant mixture, the pH was changed to provide an acidic environment, formaldehyde was added and the temperature was slowly raised, and the encapsulation process was carried out at high temperature. The obtained capsules were filtered, washed, dried in a vacuum oven. The chemical structure of these capsules was illuminated by Fouirer Transform Infrared spectrophotometer (ATR-FTIR), and their color properties were determined by UV spectroscopy. Then, different amount of core material, type of mixing, number of cycles, pH, etc. parameters effects have been investigated. Comparisons were made by forming different capsules using a different shell material, polymelamine phenolformaldehyde (PMF). Then, the same processes were repeated by adding thermochromic pigment instead of pigment, which is the core material. The chemical structure of all the capsules obtained was illuminated by ATR-FTIR, their color characteristics were determined by UV spectroscopy, and their thermal strength by thermal gravimetry (TGA). Surface properties and dimensions of all obtained capsules were illuminated by scanning electron microscope and optical microscope.
In the second part of the study, oil-based inks were prepared by using PUF microcapsules containing commercial pigment or thermochromic dyestuff and PMF microcapsules containing commercial pigment or thermochromic dyestuff, using alkyd resin and mineral oil high speed mixer and 3-roller mixer. With the prepared inks, the solid printings made with ARUS semi-automatic screen printing machine, which is printing parameters were 75° squeegee angle and 75 shore squeegee hardness, 77tpc weaving density, onto 80g/m2 office paper. The color, brightness, contact angle, surface energy of the printed samples was compared with conventional pigments and their usability for offset printing was determined. Finally, the light fastness and thermal color changes of the capsulation were determined and its usability in the printing industry was examined.
As a result, the microcapsulation process was found to increase the light fastness, stability and thermal strength of pigment-containing ink, while reducing the brightness by a very small amount. The microcapsulation process has increased the color change cycle and light fastness of thermochromic dyestuff, reduced its brightness somewhat, and caused a certain amount of opacity that can be ignored.