Biyo-bazlı sıcak eriyik yapıştırıcıların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of bio-based hot melt adhesives
Yazar: NİLÜFER CEVHER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM TAŞDELEN YÜCEDAĞ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Box-Behnken dizaynı = Box-Behnken design ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment

Özet:
Yeşil kimya kavramı ve sürdürülebilir kalkınma politikası, sanayi ve teknolojide
hammadde tabanını petrolden yenilenebilir kaynaklara yönlendirmektedir. Petrol
kaynaklarının hızla azalması, küresel çevre sorunlarına ilişkin farkındalık,
yenilenebilir kaynaklara dayalı malzeme üretimini teşvik etmiştir. Bu bağlamda, 
biyobazlı yenilenebilir malzemeler, şu anda yalnızca petrol bazlı hammaddelere dayalı
ürünlerin hâkim olduğu pazarları ele geçirebilecek ve rekabet edebilecek sürdürülebilir
ürünler için temel oluşturabilir. Bu durum, ambalajlama, ciltleme, kutu ve karton
yapıştırma, tek kullanımlık ürünler, etiket ve bantlarda kullanılan sıcak eriyik
yapıştırıcılar (HMA'lar) için de geçerlidir. HMA' lar oda sıcaklığında katı halde
bulunan, yüksek sıcaklıklarda düşük viskoziteli sıvı oluşturan ve çözücü içermeyen
termoplastik malzemelerdir. Bu tez çalışmasında, biyo-bazlı içerikler kullanılarak
HMA' nın geliştirilmesi ve nihai ürünlerin performanslarına eşdeğer ürünün elde
edilmesi hedeflenmiştir. Bu ürünün düşük uçucu organik bileşik (VOC) içeriği, çözücü
içermemesi, kuruma vb. süreçler için enerji tüketimi gerektirmemesi özellikleri
sebebiyle sürdürülebilirlik ilkesine katkı sağlayacağı düşünülmüştür. HMA' nın ana
bileşenleri olan petrol bazlı polimer, reçine ve vaks yerine belli oranda biyo-bazlı
malzemeler kullanılarak laboratuvar ölçeğinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Optimizasyon çalışması için Cevap Yüzey Metodu (RSM) ile birleştirilmiş 
BoxBehnken Deneysel Tasarımı kullanılmıştır. HMA'nın viskozite, yumuşama noktası,
açık kuruma süresi ve sabitlenme süresi olarak seçilen özelliklerine polimer, reçine,
vaks olarak belirlenen üç bağımsız değişkenin etkileri incelenmiştir. Viskoziteyi ve
sabitlenme süresini en çok değiştiren parametrenin polimer miktarı, yumuşama noktası
ve açık kuruma süresine en çok etki eden parametrenin vaks miktarı olduğu tespit
edilmiştir.
Ayrıca, biyo-bazlı HMA'nın Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi
(FTIR), Termogravimetrik Analiz (TGA), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre Cihazı
(DSC) ve çekme testi karakterizasyon analizleri yapılmış ve standart numune ile
karşılaştırılmıştır.

Abstract:
The concept of green chemistry and sustainable development shifts the industrial
and technological reliance on petroleum to renewable resources. Depletion of
petroleum reserves and growing environmental concerns have induced the production
of materials derived from renewable sources. Bio-based renewable materials offer a
foundation for sustainable products that can compete in markets dominated by
petroleum-based alternatives. This situation is also the same for hot melt adhesives
(HMAs) used in packaging, binding, disposable products, and more. HMAs are solid
at room temperature, become liquid when heated, and are solvent-free. The aim of this
study is to develop a HMA using bio-based ingredients that fulfill the performance of
conventional products. This bio-based HMA has low volatile organic compound
(VOC) content, no solvents, and no drying time. It is expected to contribute to
sustainability principles by eliminating the need for more energy-intensive processes.
Laboratory-scale experiments replaced petroleum-based components with bio-based
materials such as polymer, resin, and wax in an HMA formulation. Box-Behnken
Experimental Design combined with Response Surface Methodology was used to
investigate the effects of independent variables of polymer, resin, wax for viscosity,
softening point, open time, and setting time on HMA. The results revealed that the
polymer had the most significant impact on viscosity and setting time, wax on the
softening point and open time. The developed bio-based HMA was further examined
via Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis
(TGA), Differential Scanning Calorimetry Device (DSC), and tensile testing to
compare its properties with the standard product specimen.