Kokulu yağ içeren basılabilir mikrokapsül üretimi
Aromatic oil based printable microcapsule production
Yazar: EMİNE ARMAN KANDIRMAZ
Danışman: PROF. DR. ARİF ÖZCAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Basım Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Basım Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology
Dizin: Gül yağı = Rose oil ; Kapsüller = Capsules ; Lavanta yağı = Lavender oil ; Nane yağı = Mint oil ; Polimer sentezi = Polymer synthesis

Özet:
Kokular günlük hayatımızda vazgeçemediğimiz, gıda, tekstil, boya, mürekkep kâğıt endüstrilerinde de sıklıkla kullanılan doğal yağlar, esanslar ve benzeri malzemelerdir. Basım endüstrisinde kağıtlarda, çocuk ürünlerinde, ambalaj ve broşürlerde kullanılan kokular kısa zamanda dağılmaları ve özelliklerini yitirmeleri gibi problemler yaratmaktadır. Ayrıca su esaslı malzemelerde homojen dağılmaması, ışık ve ısıdan etkilenmeleri, uçuculukları sebebi ile kâğıt kaplama ve mürekkep üretmede sorun teşkil ederler. Gelişen teknoloji ile kokuları daha uzun süre saklama, formülasyonlara daha iyi dağıtabilme ve istenilen zamanda ve etki ile salınım yapabilmek amacıyla kapsülleme tekniklerinin kullanılabileceği ortaya çıkmıştır. Kapsülleme tekstil, askeri, boya, ambalaj, sağlık ve enerji gibi birçok alanda kullanım potansiyeline sahip bir koruma ve taşıma yöntemidir. Katı, sıvı veya gaz gibi bir çekirdek malzemesinin polimerik bir kabuk ile sarılması, oluşturulan taşıyıcı küçük yapının kabuk özelliklerine bağlı olarak yağ ya da esansı mürekkep veya kaplama formülasyonunda dağıtması daha kolay olacak ve kullanım alanlarını arttıracaktır. Yapılan literatür çalışmalarında kokulu malzemelerin kapsülasyonuna tekstil ve gıda endüstrilerinde rastlanırken basım endüstrisinde konu ile ilgili sınırlı çalışmalar mevcuttur. Bu nedenle basılabilir kağıtlara koku özelliği kazandırmak, bu özelliğin daha uzun korumasını sağlamak ve istenilen zamanda ve etkiyle salınmasını sağlamak amacıyla farklı doğal kokulu yağlar için kapsülasyon tekniğinin kullanılması amaçlanmıştır.   
Bu tez çalışmasının ilk aşamasında kapsülleme çalışmalarında kullanılmak üzere üç bloklu bir polimer olan polietilen glikol blok polipropilen glikol blok polietilen glikol (PEG-b-PPG-b-PEG) ve polivinil alkol sübstitüe stearik asit polimerleri sentezlenmiştir. Sentezlenen polimerlerin yapıları zayıflatılmış toplam yansıma- fourier dönüşümlü kızılötesi (ATR-FTIR) ve proton nükleer manyetik rezonans spektroskopisi 1H-NMR ile aydınlatılmıştır. Elde edilen polimerler yardımıyla lavanta yağı kapsülasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın devamında farklı bir yöntemle kapsülasyıon denenmesi amacıyla kompleks koesarvasyon yöntemi ile lavanta yağı kullanarak jelatin ve arap zamkı kabuğuna sahip kapsüller üretilmiştir. Ayrıca Poliüretan formaldehit kabuk yapısına sahip lavanta yağı kapsülasyonu da in-sitü polimerizasyonuyla gerçekleştirilmiş ve kapsüller üretilmiştir. Elde edilen kapsüllerin tamamının boyutları ve şekilleri taramalı elektron mikroskobu SEM ile aydınlatılmıştır.  
Çalışmanın ikinci bölümünde, kapsülasyon kabukları aynı tutularak çekirdek materyali gül ve nane yağıyla tekrarlanmıştır. 
Çalışmanın üçüncü kısmında elde edilen tüm kapsüllerle kâğıt kaplama formülasyonları hazırlanmış ve laboratuvar tipi kaplayıcı ile ofis kâğıdı üzerine uygulanmıştır. Elde edilen kâğıdın renk, parlaklık, gibi basılabilirlik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca kâğıdın yüzey özellikleri de SEM ile aydınlatılmıştır. 
Sonuç olarak, mikrokapsülasyonun kokulu kâğıt kaplamasında kullanılabileceği ve kağıtlardaki koku özelliğinin uzun süre dayanmasını sağladığı belirlenmiştir. Elde edilen kağıtların basılabilir olduğu ve kapsüllerin baskı sistemindeki basınca dayanabildiği ve stabilitesini koruduğu, basılabilirliği etkilemediği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Fragrances; they are natural oils, essences and similar materials that we cannot give up in our daily life and are frequently used in the food, textile, paint, ink and paper industries.  The odors used in papers, children's products, packaging and brochures in the printing industry cause problems such as being removed from the environment in a short time and losing their properties. In addition, they cause problems in paper coating and ink production due to their heterogeneous dispersion in water-based materials, their exposure to light and heat, and their volatility. With the developing technology, it has been revealed that encapsulation techniques can be used in order to store odors for a longer time, to distribute them to formulations better, and to release them at the desired time and with the desired effect. Encapsulation is a protection and transportation method that has the potential to be used in many fields such as textile, military, paint, packaging, health and energy. Wrapping a core material such as solid, liquid or gas with a polymeric wall will make it easier to disperse the oil or essence in the ink or coating formulation, depending on the shell properties of the small carrier structure formed, and will increase the usage areas. While the encapsulation of fragrant materials is encountered in the textile and food industries in the literature studies, there are limited studies on the subject in the printing industry. For this reason, it is aimed to use the encapsulation technique for different natural scented oils in order to provide odor characteristics to printable papers, to ensure that this property is preserved longer and to be released at the desired time and with the desired effect.
In the first stage of this thesis, polyethylene glycol block polypropylene glycol block polyethylene glycol (PEG-b-PPG-b-PEG) and polyvinyl alcohol substituted stearic acid polymers were synthesized to be used in encapsulation studies. The structures of the synthesized polymers were illuminated with Attenuated Total Reflection-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy 1H-NMR. Lavender oil encapsulation was carried out with the help of obtained polymers. In the continuation of the study, capsules with gelatin and gum arabic shells were produced by using lavender oil with the complex coacervation method in order to test encapsulation with a different method. In addition, lavender oil encapsulation with polyurethane formaldehyde shell structure was also carried out by in-situ polymerization and capsules were produced. The dimensions and shapes of all the capsules were illuminated by Scanning Electron Microscopy (SEM).
In the second part of the study, the encapsulation shells were kept the same and the core material was repeated with rose and peppermint oil.
Paper coating formulations were prepared with all the capsules obtained in the third part of the study and applied on office paper with a laboratory type coater. The printability properties of the obtained paper such as color, gloss, etc. were determined. In addition, the surface properties of the paper were also illuminated by SEM.
As a result, it has been determined that microencapsulation can be used in scented paper coating and ensures the long-lasting odor characteristics of the papers. It has been concluded that the obtained papers are printable and the capsules can withstand the pressure in the printing system and maintain their stability, without affecting the printability.