Yaygın kullanılan ticari antibakteriyel kimyasalların endüstriyel ölçekte kumaşlara uygulanması ve fonksiyonel/performans özelliklerinin değerlendirilmesi
Application of commercial antibacterial chemicals on textile fabrics in industrial scale and evaluation of functional/performance characteristics
Yazar: GÜLCAN UYKAN
Danışman: PROF. DR. KENAN YILDIRIM
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Lif ve Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Giysiler, geniş yüzey alanları ve nem tutma kabiliyetleri nedeniyle hemen her yerde bulunabilen bakteri ve mantarlar gibi mikroorganizmaların hızla büyümesine olanak sağlarlar. Nem, sıcaklık ve besin maddelerine bağlı olarak lekelenme, mukavemet kaybı, rahatsız edici koku gibi basit rahatsızlıklardan, fiziksel iritasyona, alerjik hassasiyete, toksik etkilere, enfeksiyon ve hastalığa kadar değişen ciddi sorunlara neden olabilecek mikroorganizmalarla sürekli temas halindedir. Bu nedenle tüketiciler mikroorganizmaların kişisel hijyen üzerindeki etkilerinin ve bunlara bağlı sağlık risklerinin farkına vardıkça, mikroorganizmaların tekstil materyali üzerindeki istenmeyen etkilerinin kontrolü de tekstil endüstrisinde önemli bir konu haline gelmektedir. 
Antimikrobiyal özellikteki tekstil yapılarının eldesinde, içeriğinde antimikrobiyal bileşen bulunan sentetik veya doğal liflerden elde edilen yüzeyler veya özel yardımcı kimyasallar kullanılarak bitim işleminden geçirilmiş yüzeyler kullanılmaktadır. Bitim işlemleri ile üretilen antimikrobiyal tekstiller lif üretim yöntemi ile elde edilenlere göre daha yaygın kullanılmaktadır. Bununla birlikte antimikrobiyal ürünlerin kullanımının artması çeşitli sağlık ve çevre kaygılarını da gündeme getirmeye başlamıştır. İstenen antibakteriyel etkiyi elde etmek için antibakteriyel maddeler gereksinime ve uygulamaya bağlı olarak tek tek veya bir arada kullanılabilmektedirler. Yaygın olarak kullanılan antimikrobiyal etken maddeler gümüş iyonları, triklosan, kuaterner amonyum tuzları, kitosan ve N-halamin bileşikleridir. 
Farklı yapıdaki antibakteriyel bileşiklerin haslıklar, yırtılma mukavemeti, kopma mukavemeti ve antibakteriyel etkilerini aynı kumaş üzerinde inceleyen çeşitli laboratuvar düzeyinde çalışmalar mevcuttur. Ancak, ticari antibakteriyel malzemelerin endüstriyel ölçekte uygulanarak performanslarını analiz eden çalışmalar bulunmamaktadır. Bu çalışmada, kuaterner amonyum bileşiği, gümüş, çinko ve triklosan etken maddelerine sahip antibakteriyel bitim kimyasallarının, farklı kompozisyondaki kumaşların performans/fonksiyonel özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. 
Çalışmanın birinci aşamasında, %100 pamuk, %100 viskon ve %100 polyester dokuma baskılı kumaşlar işletme üretim koşullarında sırasıyla ön terbiye, baskı altı hazırlık, baskı, fikse, yıkama ve bitim işlemleri uygulanarak mamul ürün haline getirilmişlerdir. Bu aşamada bitim işlemi görmüş numunelerin birim alan kütleleri, yıkama ve kurutma sonrası boyut sabitliği, evsel yıkamaya, suya, asidik ve alkali tere karşı renk haslıkları, sulu özütteki pH tayinleri, kopma ve yırtılma mukavemetleri, ipliklerin kaymaya karşı dirençleri ile yüzey tüylenmeleri ve boncuklanma yatkınlıkları gibi fiziksel özellikleri analiz edilmiştir.
Çalışmanın ikinci aşamasında bitim işlemi görmüş numunelere işletme koşullarında ürün teknik bilgi formunda belirtilen şartlar doğrultusunda emdirme yöntemi ile quaterner amonyum bileşiği, gümüş, triklosan, çinko etken maddeli antibakteriyel bitim işlemleri uygulanmıştır. Antibakteriyel bitim işlemi uygulanmış bu numunelere, çalışmanın birinci aşamasında belirtilen analizler tekrar uygulanmış, bunlara ilave olarak tutum ve görünümleri de görsel değerlendirmeye tabi tutulmuştur. 
Çalışmanın üçüncü aşamasında antibakteriyel işlem gören %100 pamuk, %100 viskon, %100 polyester dokuma numuneleri ev tipi çamaşır makinasında 20 yıkama ve  otoklavda sterilizasyon işlemi sonrası antibakteriyel performans özellikleri ayrı ayrı test edilerek ticari antibakteriyel ürünlerin elyaf tiplerine göre gösterdikleri performans, ev tipi yıkama ve otoklav dayanımları da endüstriyel skalada tayin edilmiştir. 
20 yıkama sonrası E.Coli bakterisi ile yapılan testin antibakteriyel etkinlik sonuçlarında genel olarak bakterilerin üreme eğilimi göstermesi ve beklenen performansın gerçekleşmemesi sebebiyle çalışma tekrarlanmıştır. Tekrar yapılan çalışmada; aynı numunelerin ev tipi yıkama makinasındaki 20 yıkama ve kurutma işlemi yinelenmiştir. Bu işleme ilave olarak gümüş antibakteriyel etken maddeli kimyasal ile işlem görmüş numunelere endüstriyel tip laboratuvar yıkama makinasında (Wascator FOM 71 MP Lab) 20 yıkama işlemi uygulanmıştır. İki farklı yöntemle yıkama ve kurutma işlemine tabi tutulan numunelere ASTM E2149-01 metoduna göre E.Coli ve S.Aureus bakterileri ile antibakteriyel etkinlik testi uygulanmıştır.
Elde edilen sonuçlara göre, antibakteriyel bitim işlemi sonrası kumaşların fiziksel performans testlerinde anlamlı bir değişim olmadığı gibi olumsuz bir etkide de bulunmadığı görülmüştür. 
Kuaterner amonyum bileşiği, gümüş ve çinko etken maddeli ticari ürünlerin çalışmada kullanılan tüm elyaf tiplerine oldukça yüksek antibakteriyel etkinlik kazandırdığı gibi otoklav dayanımlarının da oldukça yüksek olduğu görülmüştür. Bununla birlikte triklosan etken maddeli ticari ürünün tüm elyaf tiplerinde otoklav dayanımının olmadığı tespit edilmiştir. 
Çalışmada kullanılan tüm ticari ürünlerin pamuk, viskon ve polyester kumaşlarda ev tipi yapılan 20 yıkama sonrasında E.Coli bakterisine karşı antibakteriyel dayanımlarının kalmadığı, buna karşın S.Aureus bakterisi ile yapılan testlerde tüm ticari ürünlerin pamuklu kumaşta bakterileri öldürdüğü, polyester ve viskon kumaşlarda ise zayıf etkinlik gösterdiği görülmüştür. 
Yıkama tipine göre antibakteriyel etkinlikler karşılaştırıldığında; laboratuvar tip yıkama makinası olan Wascator'de yapılan 20 yıkama sonrası antibakteriyel etkinliğin E.Coli bakterisinde zayıf da olsa devam ettiği, S.Aureus bakterisinde ise tüm bakterileri öldürdüğü görülmüştür. Bu durum nihai kullanıcı olan tüketicilerin ev tipi yıkama makinası kullandığı göz önüne alındığında ev tipi yıkama makinasının daha gerçekçi sonuçlar gösterdiği görülmektedir.

Abstract:
Clothing, with their large surface areas and moiture-holding capabilities allow microorganisms such as bacteria and fungi to grow rapidly. Due to moisture, temperature and nutrients, it is in constant contact with microorganisms which can cause serious problems ranging from simple discomforts such as staining, loss of strength, unpleasant odor to physical irritation, allergic sensitization, toxic effects, infection and disease. 
Therefore, as consumers become increasingly aware of the effects on personal hygiene and the health risks associated with certain microorganisms, the control of the undesirable effects of microorganisms on textile material becomes an important issue in the textile industry. The surfaces of the antimicrobial textile structures are used in surfaces that are made of synthetic or natural fibers with antimicrobial components or surface finishes using special auxiliary chemicals. The antimicrobial textiles produced by the finishing processes are more widely used than those obtained by the fiber production method. However, the increase in the use of antimicrobial products raised various health and environmental concerns. In order to achieve the desired antibacterial effect, antibacterial agents can be used individually or in combination depending on the need and application. Commonly used antimicrobial agents are silver ions, triclosan, quaternary ammonium salts, chitosan and N-halamine compounds.
There are various laboratory-scale studies in which different types of antibacterial compounds have the same properties of fastness, tear strength, tensile strength and antibacterial effects on the same fabric. However, there are no studies analyzing the performance of commercial antibacterial materials on an industrial scale. In this study, the effects of antibacterial finishing chemicals with quaternary ammonium compound, silver, zinc and triclosan active materials on the performance / functional properties of different composite fabrics were investigated. 
In the first phase of the work, 100% cotton, 100% viscose and 100% polyester woven printed fabrics were prepared as finished product by applying pretreatment, printing, fixation, after treatment and finishing operations in production conditions. At this stage unit weight, dimensional stability after washing and drying, colour fastnesses to washing, water, acidic-alkali perspiration, pH determination, tensile and tear strengths, seam slippage resistances and pilling resistance of the finished samples were analyzed.
 
In the second phase of the study, quats, silver, triclosan and zinc effective compound chemicals was applied to the samples with antibacterial finishing process under operating conditions defined in product technical sheets. Again at this stage the analyses defined in first step are applied again and in addition to these physical testings, touch, appearance and antibacterial performance characteristics were analyzed. 
In the third stage of the study, antibacterial performance of antibacterial treated 100% cotton, 100% viscose, 100% polyester woven samples after 20 household type washing and autoclave sterilization tests were tested and the performance, washing and autoclave strengths of commercial antibacterial products compared to fiber types were determined on the industrial scale.
After 20 washings, the study was repeated because of the antibacterial efficiency results of the test performed with E.Coli bacteria and the tendency of the bacteria to grow and the expected performance was not realized. In the re-study; the 20 times household washing and drying process of the same samples in the domestic washing machine was repeated. In addition to this process, the samples treated with silver antibacterial active substance were subjected to 20 washing processes in industrial type laboratory washing machine (Wascator FOM 71 MP Lab). Antibodies were tested with E.Coli and S.Aureus bacteria according to ASTM E2149-01 method.
According to the results, it was observed that there was no significant change in the physical performance tests of the fabrics after antibacterial finishing process and did not have a negative effect. Quaternary ammonium compound, silver and zinc active commercial products has been found to have very high antibacterial activity as well as high autoclave resistance of all types of fiber used in the study. However, it was determined that the commercial product with triclosan active substance did not have autoclave resistance in all fiber types. 
All commercial products used in the study, has no antibacterial resistance against bacteria E.Coli after 20 times of household washing on cotton, viscose and polyester fabrics. But in the presence of S.Aureus bacteria, all commercial products killed the bacteria on cotton, showed poor activity on polyester and viscose fabrics.
On the other hand; after 20 times washing with laboratory type, the antibacterial activity was still going on weakly against E. Coli bacteria, and was found to kill all S.Aureus bacteria. It is seen that the household washing machine shows more realistic results considering that the end-user consumers use the domestic washing machine.