Antibakteriyel ve kir leke tutmayan seramik malzeme üretimi
Antibacterial and antistaning production of ceramic material
Yazar: HASAN HÜSEYİN İPEKCİ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET HANÇER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Seramik sırları = Ceramic glazes

Özet:
Farklı özelliklerdeki malzemelerin birleştirilmesi ile elde edilen kompozit malzemeler birçok sektörde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle nano-boyutlu takviye elemanları ile elde edilen yüksek yüzey alanı/hacim oranları ile malzeme yüzey ve kütlesel özelliklerinin daha etkin hale geldiği bilinmektedir. Bu alandaki en önemli uygulama sahalarından biri de gıda ambalajlarıdır. Plastik parçalar ve polimer film içerisine disperse edilen doğal  kil gibi nano-parçacıklar oksijen, karbondioksit ve nemin gıdaya geçmesini önleyecek bir bariyer oluştururlar. Nano-kil aynı zamanda malzemenin hafif, yırtılmaz ve yüksek ısı dirençli olmasını da sağlar. Nano katkılı gıda ambalajı bazlı ürünlerin 2012 deki pazar payının 6 milyar dolara ulaştığı belirtilmiştir (Helmut Kaiser Consultancy, 2004). Yine 2015 yılı itibarı ile nano teknoloji ile üretilen gıda ambalajlarının dünyada toplam üretilen nanoteknoloji tabanlı ürünlerin %19'una ulaşacağı beklenmektedir (Nanopost raporları, 2008). Nano-kompozit uygulamaları; film, kaplama, plastik ve seramik yüzeyler şeklinde olabilmektedir. Nano madde katkılı kompozitler, özellikle son yıllarda gıda sanayinde kullanılmaya başlayan, antibakteriyel özellik taşıyan plastik ve mukavva ambalaj malzemeleri ile ayrı bir önem kazanmaya başlamıştır. Benzer şekilde antibakteriyel, antioksidan, organik kir ve leke tutmayan ticari seramik ürünlerinin sınırlı sayıda Avrupa, Çin ve Amerika menşeli seramik firmaları (Iris Ceramica, Bo-Hua Ceramics, Fiandre vs.) tarafından üretilerek yüksek fiyatlarla (normal ürünlerin 3-5 katı) pazarlandığı gözlenmektedir. Özellikle yine bazı gelişmiş ülkelerde, sağladığı hijyenik faydalardan ötürü, bu tür seramik ürünlerin kullanımının, eğitim ve sağlık hizmeti veren yerlerde (okullar, hastaneler, yeni doğan üniteleri gibi) zorunlu olacağı, yasal düzenlemelerin başlatıldığı da bilinmektedir. 
Bu tezde, antibakteriyel (bakteri, mantar, küf vb) ve kendi kendini temizleyen veya kir tutmayan seramik yüzeylere sahip, iç ve dış mekanlarda kullanılabilecek ürünler geliştirilmesi amaçlanmıştır. Özellikle seramik sırlama aşamasında, bazı sır hammaddelerine karıştırılacak Ag, çinko ve bakır metal tuzları ile antibakteriyel ürünler elde edilecektir. Taşıyıcı olarak seramik sanayinde sıklıkla kullanılan zeolit, montmorillonit, kalsit, dolomit, albit, volastonit ve zirkon kullanılmıştır. Antibakteriyel ve kir tutmama özelliği sunan aktif maddeler bu taşıcıyılar içerisine hem iyon değişimi ve hem de yüksek sıcaklıklarda (> 500 oC) işlenerek entegre edilmiştir. Bu sayede aktif madde salınım süresi artırılarak, kontrollu dağıtım gerçekleştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Seramik; antibakteriyel; kontrollu salınım; hidrofobik; kir 
tutmayan; sır.

Abstract:
Combining materials with different properties to form a composite materials are widely used in many fields. Nano structured materials, especially with nano-sized reinforcements are known to be more effective due to their high surface area/volume ratios. Food packaging, for example has been one of the most successful application of this field. Natural clay nano-particles, for example, dispersed into the plastics and films, form a barrier against oxygen, carbon dioxide and to prevent moisture into the food resulting in extended storage. Nano-clay materials are also lightweight, tear-proof and provides high heat resistance. Nano-composite based products in food and food packaging is expected to reach $6 billion in the market share in 2012 (Helmut Kaiser Consultancy, 2004). In addition by the 2015, nano technology-based food packaging products are expected to reach 19% of the total nanotechnology based products in the world (Nanopost reports, 2008). The applications of nano-composites can be in the form of film, coating, plastic, and ceramics. Nano composite doped materials, with antibacterial and antioxidant properties has been used for sometime now in food industry, plastic and cardboard packaging. Most recently, the ceramic materials with antibacterial and antioxidant properties are also found to be sold by the companies originated from US, China and Europe (Iris Ceramica, Ceramics, Bo-Hua, Fiandre etc). These products sold 3-5 times then that of normal product prices and are significant. Furthermore, in some developing countries legislations were introduced for the mandatory usage of these products in the public buildings (schools, hospitals, new born units etc.) due to their superior hygienic and health benefits. 
In this thesis, ceramics products with antibacterial (bacteria, fungi, molds, etc.) and anti staining (dirt-repellent) properties for indoor and outdoor applications were studied. More specifically, during the glazing stage, ceramic surfaces ( sinks, toilets, urinals, division, panes etc.) will be rendered antibacterial by addition of salts of silver, zinc and copper. For this purpose, the glazing raw materials such as calcite, dolomite, zeolite, montmorillonite, albite, wollastonite and zircon were modified or doped. Active species of which provide anti-bacterial and anti-staining properties were incorporated into the glazing recipes by ion exchange and/or by high temperature processing (>500 oC) methods. Therefore an effective and long lasting active species delivery from the ceramic surfaces was achieved.


Keywords: Ceramics; anti-bacterial; controlled delivery; hydrophobic; anti-staining 
glaze.