Olive leaf powder and boron reinforced polypropylene composites

Abstract

Plastik malzemeler ucuz olmaları, hafif olmaları ve kolay şekil alma gibiözelliklerinden ötürü günlük yaşamımızda oldukça geniş kullanım alanına sahiptirler. Fakat plastik yüzeyi mikroorganizmaların kolayca tutunup biyofilm oluşturmasına olanak tanıdığından, insan sağlığını tehlikeye atma ve malzemenin kullanım ömrünü azaltma gibi sorunlara sebep olmaktadır. İnsanoğlunun bakteriler, küfler, mayalar ve virüsler gibi mikroorganizmalar tarafından yaşadıkları çevrede sık sık enfekte olması çeşitli doğal ve inorganik maddeleri içeren antibakteriyel malzemelerin araştırılmasını yoğunlaştırmıştır. Son yıllarda antimikrobiyal malzemeye olan talebin artması ve bu malzemelerin kullanımının yaygınlaşması, yeni çalışmalar yaparak daha kaliteli ürün geliştirmeyi zorunlu kılmıştır.Antimikrobiyal maddeler plastiklerde uygulanabilmeleri için mikroorganizmalara karşı etkili olmalarının yanı sıra ısıya dayanıklılık, plastikleştiricilerde çözünebilme, polimer ile uyum, düşük sızma hızı, UV'ye dayanıklılık, çevreye zararsız olma gibi özelliklere de sahip olmalıdırlar. Antimikrobiyal katkılı polimer kompozitler birçok alanda özellikle hastanelerde, biyouyumlu implantlarda, oyuncak endüstrisinde, gıda üretimi ve paketlenmesinde, medikal cihaz endüstrisinde, beyaz eşya sektöründe, yapı elemanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.Beyaz eşya sektöründe mikroorganizmalar, özellikle çamaşır makinalarında ciddi problemlere sebep olmaktadır. Çamaşır makinaları deterjan çekmece ve kutularında belli bir kullanım süresinden sonra şebeke suyu, insan cildi ve kontamine olmuş tekstil ürünlerinden kaynaklı biyofilm oluşmaktadır. Çamaşır makinaları çekmecelerinde görülen biyofilm oluşumu, insan sağlığını tehlikeye atmakta, algısal kaliteyi düşürmekte, makina ömrünü kısaltmakta, sürekli temizlik ve bakım gerektirmektedir. Bu durum da hem mïşteri memnuniyetsizliği yaratmakta hem de satış sonrası makinanın servis gereksinimini artırmaktadır. Bu çalışmada kopolimer matriks malzeme içerisine, bor minerali olan üleksit ve zeytin yaprağı tozu ekleyerek antimikrobiyal çamaşır makinası deterjan kutusu ve çekmecesi için kompozit malzeme çalışılmıştır. Tez çalışmasında antimikrobiyal ajanlar tek tek (%5-10-15) ve kombin (%10-15) halinde kopolimer malzeme ile çift vidalı ektrüder kullanılarak karıştırılmış ve pellet haline getirilmiştir. Daha sonra peletler belirli boyutlarda kalıplara dökülerek sıcak soğuk preste plakalar haline getirilmiştir. Antimikrobiyal etkinliği belirlemek amacıyla plakalara JISZ 2801 standartı uygulanmıştır. Antimikrobiyal etkinlik süresini belirlemek için yaşlandırma testi gerçekleştirilmiştir. Yapısal özellikleri görmek amacıyla kompozit plakalara Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) analizi yapılmıştır. Mekanik özellikler çekme testi ile değerlendirilmiştir. Taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile arayüz morfolojisi gözlenmiştir.Sonuçlar, en iyi aktimikrobiyal etkinin üleksit ve zeytin yaprağı tozunun birlikte kullanıldığı kompozit malzemelerde olduğunu göstermiştir. İki katkı malzemesinin birlikte kullanılmasıyla sinerjik bir etki yaratılmıştır. Fakat yaşlandırma testi sonrasında üretilen kompozit malzemelerin antimikrobiyal etkinliği kaybolmuş olup, çalışma kapsamında nedenleri ve olası çözüm yöntemleri tartışılmıştır. SEM analizi ile üleksit ve zeytin yaprağı tozu boyutlarının homojen olmadığı ve ayrıca üretilen kompozitlerde topaklanmanın meydana geldiği görülmüştür. Mekanik test sonuçlarına göre kompozitlerin çekme mukavemeti kopolimerin çekme mukavemeti ile yakın değerlerde olduğu fakat kopma uzama değerlerinin ciddi anlamda düştüğü görülmüştür.

Plastics have a wide application area in our daily life because of the properties such as being inexpensive, lightweight and easy to take shape. Plastics can lead to some problems such as endangering human health and reducing the life of the material, because the plastic surfaces are so available for microorganisms to form a biofim by holding onto the surface easily. Researches for antibacterial materials containing various natural and inorganic substances has been increased and become more important because of that people are often infected by microorganisms such as bacteria, molds, yeasts, and viruses in the environment in which they live. In recent years, increasing demand for antimicrobial materials and widespread use of these materials have necessitated the development of products with high quality through new studies.Antimicrobial agents must have some important properties such as heat resistance, the solubilization of the plasticizer, compatibility with the polymer, low leakage rate, UV resistance, being harmless to the environment as well as being effective against the microorganisms to be applied in plastics. Polymer composites containing antimicrobial additives are widely used in many areas especially in hospitals, biocompatible implants, toy industry, food production and packing, medical device industry, home appliance industry and construction materials.Microorganisms cause serious problems in the home appliance industry particularly in washing machines. Biofilm is composed by origin of tap water, human skin and contaminated textile products in detergent drawer and box of washing machines after a certain period of use. Biofilm formation consisted in the washing machine drawers endangers human health, reduces perceptual quality, shortens the machine life and requires constant cleaning and maintenance. This circumstance increases service requirements after-sales of the machine and creates customer dissatisfaction.In this study, antimicrobial composite materials developed by adding ulexite (boron mineral) and olive leaf powder into the copolymer matrix material have been studied for using in washing machine detergent box and drawer. In this thesis, antimicrobial agents are mixed as individually (5-10-15%) and jointly (10-15%) with the copolymer material by using a twin-screw extruder and then pelleted. Then the pellets were formed into plates in hot and cold presses by pouring into molds in certain sizes. JIS Z 2801 standard has been implemented to the plates in order to determine the antimicrobial activity. The Aging test was conducted to determine the antimicrobial activity time. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis was performed to the composite plates in order to see structural features. Mechanical properties were evaluated by tensile testing. Interface morphology was observed via Scanning electron microscope (SEM).The results showed that the best antimicrobial effect is in the composite materials which ulexite and olive leaf powder are used together. The synergistic effect was created by using the combination of two additives together. But after the aging test, the antimicrobial activity of the composite materials is lost. The causes and possible solution methods were discussed under this study. It is seen in SEM analysis that the size of the ulexite and olive leaf powder is not homogeneous and also the agglomeration has occurred in the produced composites. It is seen that tensile strength of the composites is in closer values with the tensile strength of copolymer but, the elongation at break values were found to be decreased dramatically according to mechanical test results.