Düşük tutuşma ve antimikrobiyotik kağıt kaplamalarının üretilmesi ve basılabilirliklerinin incelenmesi
Manufacturing low combustion and antimicrobiotic paper coatings and investigation of the printability
Yazar: GÖKHAN ÇÖLÜK
Danışman: DOÇ. DR. ELİF URAL
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Basım Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Basım Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Matbaacılık = Typography
Dizin: Gıda ambalajı = Food packaging ; Kuşe kağıt = Glossy paper ; Matbaa mürekkepleri = Printing inks

Özet:
Ambalaj sektöründe, et, balık, meyve, sebze gibi ürünler; nem, ıslaklık, yangın vb. istenmeyen çevresel etkilere maruz kalabilmektedir. Bu durum, ürünlerin beklenenden daha hızlı bozulmasına ve patojenik bakterilerin çoğalmasına yol açarak ürünlerin zarar görmesine neden olmaktadır. Bu istenmeyen durumlar üreticilerin ürün güvenliğini sağlamak için ambalajlamada alternatif uygulamalara yönelmelerine sebep olmaktadır. Dolayısıyla son yıllarda aktif ambalaj uygulamalarında Ar-Ge çalışmaları ürünlerin ömrünü uzatmak, uzak pazarlara taşınmasını kolaylaştırmak ve pazarlama süresini artırmak amacıyla önemli bir odak noktası haline gelmiştir. Ambalajlama sektörünün büyük bir bölümünü oluşturan karton ambalaj sektöründe kullanılan kağıt-kartonların diğer ambalajlara göre maliyetinin düşük, geri dönüştürülebilir olması ve yüzey özelliklerinin kolay modifiye edilebilmesi tercih sebebi olmaktadır. Polivinil alkol, dekstrin, katyonik nişasta gibi yapışkan özelliği olan doğal polimer ürünler kağıt yüzey kaplama ajanı olarak kullanılmaktadır. Yapılan literatür çalışmaları bu maddelerin kullanımıyla ambalaj için kullanılan kağıt ve kartonların yüzey özelliklerini geliştirerek kağıdın parlaklık kazanmasını sağladığını göstermektedir. Bunun yanında kağıda istenen özellikleri kazandırmak için örneğin antimikrobiyal bileşenler veya düşük yanma eğilimli maddeler gibi unsurlar, çözelti halinde veya mikro düzeyde bu maddelerle karıştırılarak kağıdın yüzeyinde değişiklik yapılmasına imkan tanımaktadır. Bu doğal bileşenlerin kaplama ajanı çözeltisinde homojen olarak dağılması aktif ambalajın etkinliğini arttırdığı yapılan literatür çalışmasında ortaya çıkmıştır. Kağıda düşük tutuşma ve anti mikrobiyal özelliklerin kazandırılması kağıdın kullanım alanını genişletecektir. Bu çalışmada kağıda düşük tutuşma özelliği kazandırmak için baryum borat çözeltisi hazırlanmıştır. Antimikrobiyal özelliklerinin geliştirilmesi için biberiye yağı ve doğal polimer kitosan farklı oranlarda kombine edilerek kağıdın düşük tutuşma, antimikrobiyal ve basılabilirlik özellikleri incelenmiştir.
Bu tez çalışması üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamasında polimer kaplama malzemesi olarak dekstrin ve katyonik nişasta, dolgu malzemesi olarak da biberiye yağı, baryum borat ve kitosan kullanılmıştır. Her iki bağlayıcı içinde farklı yüzdelerde dolgu maddelerini içeren formülasyonlar hazırlanmış ve laboratuvar tipi kağıt kaplama makinası yardımıyla ofis kağıdı yüzeyine uygulanmıştır.
Çalışmanın ikinci aşamasında hazırlanan tüm numunelere Limit Oksijen İndeksi (LOI) ve Disk difüzyon yöntemiyle antimikrobiyal testler uygulanmıştır.
Çalışmanın üçüncü aşamasında kaplanmış olan kağıtların renk, parlaklık, yüzey gerilimi, temas açısı ölçümleri alınarak basılabilirlik özellikleri incelenmiştir.
Çalışmada sonuç olarak, her iki bağlayıcı malzemenin kullanımının, kağıda sadece antimikrobiyal ve düşük yanma özellikleri kazandırmakla kalmayıp aynı zamanda baskı yapılabilirlik özelliklerini de artırdığı gösterilmiştir.

Abstract:
In the packaging industry products such as meat, fish, fruits, and vegetables can be exposed to undesirable environmental factors like moisture, wetness, and fire. This exposure often accelerates product deterioration and facilitates proliferation of pathogenic bacteria, resulting in product damage. These undesired environments prompt firms to seek alternative packaging methods to ensure product safety. As a result, research and development in active packaging applications have become a significant focus, aiming to extend the marketing period, facilitate their transport to distant markets, and enhance marketing durations, recently. In the cardboard packaging sector, which constitutes a significant part of the packaging industry, the preference for paper and cardboard over other packaging materials branches from their lower cost, recyclability and ease of changing surface characteristics. Natural polymer products like polyvinyl alcohol, dextrin, cationic starch, possessing adhesive properties are utilized as a surface coating agents for paper. Literature studies indicate that the use of these substances enhance the surface properties of paper and cardboard, resulting in increased brightness. Furthermore, incorporating elements like antimicrobial components or low combustion-prone materials in solution or at a micro level permit for alterations to the surface of the paper to impart desired things.
	Studies have demonstrated that the homogeneous distribution of these natural components in the coating agent solution improves the effectiveness of active packaging. Granting paper low combustion and antimicrobial properties will broaden its scope of application. For instance, in this study, a barium borate solution was prepared to confer low combustion properties to paper. Additionally, for the enhancement of antimicrobial properties, rosemary oil and the natural polymer chitosan were linked in varying proportions to investigate the paper's low combustion, antimicrobial, and printability characteristics.
	This thesis comprises three stages. The first stage involved using dextrin and cationic starch as polymer coating materials, and rosemary oil, barium borate, and chitosan as filler materials. Formulations containing different percentages of fillers in both binders were prepared and applied to the surface of office paper using a laboratory-scale paper coating machine.
	In the second stage, all prepared samples underwent Limiting Oxygen Index (LOI) tests and antimicrobial tests using the Disk Diffusion method.
	The third stage involved analyzing the color, brightness, surface tension, and contact angle measurements of the coated papers to assess their printability characteristics.
	The study concludes that the use of both binding materials not only reveals antimicrobial and low combustion properties to the paper but also enhances its printability properties.