Çinko oksit ile modifiye edilmiş porselen karo sırlarının antibakteriyel ve süperhidrofobik özelliklerinin araştırılması
Investigation of antibacterial and superhydrophobic properties of zinc oxide modified porcelain tile glazes
Yazar: MEHMET BEHLÜL KAYALI
Danışman: PROF. DR. NURCAN ÇALIŞ AÇIKBAŞ ; DOÇ. DR. GÖKHAN AÇIKBAŞ
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Porselen karolar düşük gözeneklilik seviyesi, iyi mekanik özellikleri, termal şok ve donmaya karşı dayanımları nedeniyle yoğun şekilde birçok alanda kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır. Çinko oksit seramik sırlarda genelde parlaklığı arttırmak ve sır çatlağını önlemek amacıyla ilave edilmektedir. Çinko oksit aynı zamanda antibakteriyel etkinliğe ve kendinden süperhidrofobik özelliğe sahip önemli bir metal oksittir. Gerçekleştirilen tez çalışmasında çinko oksitin kendinden süperhidrofobik özelliğinden faydalanmak ve antibakteriyel yüzey gelişimi için çinko oksit ile modifiye edilmiş porselen karo sırları geliştirilmiş ve yüzey özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Tez kapsamında, sır partikül boyutunun, çinko oksit tozunun partikül boyutunun (mikro ve nano), sır kaplama kalınlığının ve proses koşullarının yüzey özelliklerine etkisi incelenmiştir. Yüzey morfolojisi ve nano çinko oksit tozlarının dağılma davranışı taramalı elektron mikroskobu SE, BSE ve EDX dedektörleri yardımıyla, faz gelişimi X-Işınları difraksiyon cihazı ile temas açısı, temas açısı gonyometresi kullanılarak ölçülmüş antibakteriyel testler SANİTER laboratuarlarında gerçekleştirilmiştir. 
Sonuç olarak nano çinko oksit katkılı yüzeylerin antibakteriyel özelliğe (R: 2.2-2.4) sahip olduğu tespit edilmiştir. Geliştirilen yüzeylerde elde edilen maksimum temas açısı 77o olup, süperhidrofobik yüzeyler (θ>150°) elde edilememiştir. Mikron boyutunda çinko oksit ilavesi ile yapılan sır kompozisyonlarının endüstriyel fırında pişirim sonrasında wilmenit (Zn2SiO4) fazı gelişimi gözlenirken, nano boyutta çinko oksit kullanımı zinsit fazı (ZnO) gelişimini sağlanmıştır. Nano çinko oksit tozunun diğer ilaveler ile birlikte ilave edildiğinde yüzeyde çatlamalar gözlenirken, nano tozun farklı ortamda dağıtıldıktan sonra ilave edilmesiyle çatlama problemi giderilmiştir. Nano tozların farklı ortamda dağıtma işlemi için STPP ve Darvan-C olmak üzere iki farklı türde dağıtıcı kullanılmış ve her iki dağıtıcının da nano çinko oksit tozlarını dağıtmada etkin olduğu yüzeyde çatlama olmadığı gözlenmiştir. Tek ve çift kat sır uygulaması yapılan yüzeylerde kuruma ve pişme sonrasında çatlama problemi ile karşılaşılmamıştır.

Abstract:
Porcelain tiles are used as a coating material in many areas due to their low porosity level, good mechanical properties, thermal shock and frost resistance. In general, to increase the brightness of zinc oxide ceramic glazes and to stain the glaze crack. Zinc oxide is also an important metal oxide with antibacterial activity and superhydrophobic in itself. In the thesis study carried out, porcelain tile glazes modified with zinc oxide were investigated in order to benefit from the superhydrophobic feature of zinc oxide and to develop an antibacterial surface, and the surface was enlivened. The effect of the thesis coating, the particle size, the particle size of the zinc oxide powder (micro and nano), the thickness of the coating sequence and the surface of the process conditions were studied. Surface morphology and dispersion behavior of nano zinc oxide powders were monitored with scanning electron microscopy SE, BSE and EDX detectors, phase development X-Rays diffraction device, contact, contact angle laboratoryometry and measured antimicrobial tests were performed at SANITER.
As a result, it was determined that nano zinc oxide doped surfaces have antibacterial properties (R: 2.2-2.4). The maximum contact angle obtained on the developed surfaces was 77°, and superhydrophobic surfaces (> 150) could not be obtained. While the wilmenite (Zn2SiO4) phase development was observed after the industrial firing of the glaze compositions made with the addition of zinc oxide in micron size, the use of nano-sized zinc oxide provided the development of the zinsite phase (ZnO). While cracks were observed on the surface when nano zinc oxide powder was added with other additives, the problem of cracking was solved by adding the nano powder after it was dispersed in a different environment. Two different types of dispersants, STPP and Darvan-C, were used for the dispersion of nano powders in different environments, and it was observed that both dispersants were effective in dispersing nano zinc oxide powders. No cracking problem was encountered after drying and firing on surfaces with single and double glaze application.