Doğal Kaynaklardan Kendi Kendine Filtre Eden Yapı Boyası Etken Madde Üretimi
Filtre ve filtre sistemleri, dış etkenlere karşı süzgeç görevi görerek önlem almayı sağlayan sistemlerdir. Bu sistemler, bir makine sistemi olurken bazen de bir materyal olarak endüstride kullanılmaktadır.
Özellikle endüstriyel uygulamalarda, filtre edici toz malzeme olarak boyalara katılarak
yapı kimyasallarında çeşitli amaçlarla kullanımı söz konusudur. Bu çalışmada zeolit, kalsit, hidroksiapatit, kil, grafen, lüle taşı ve bentonit kullanılarak homojen karıştırılarak önceden eritilen polioksimetilen (POM) ile karıştırılarak dondurulması sağlanarak sinterleme işlemi sağlanmış ve kırıcı yardımı ile toz haline getirilerek boyalara katılmaya uygun hale gelmiştir.
Elde edilen etken madde yapı boyasına katıldığında ortamdaki sigara dumanı, zehirleyici gazları tutabilecek böylelikle ortamı temizleyecek ve insan sağlığını koruyacaktır.
1. Giriş
Filtre sistemleri dış etmenleri çeşitli mekanik, fiziksel veya biyolojik işlemlerden geçirerek ayırma ve temizleme işlevlerini sağlamaktadır. Bu sistemler endüstride sıklıkla tercih edilen bir teknik haline gelmiştir.
Özellikle insan sağlığını tehdit edici tüm zararlı bileşenleri filtreleme amaçlı tercih edilmektedir. Ancak hem filtre sistemleri yetersiz kalırken hem de yüksek maliyelere çıkabildiğinden tercih edilme potansiyelleri düşmüştür. Tüm dünyada doğal ayrıştırıcılar özellikle çevrede atık olabilen ürünlerden filtre edicilerin elde edilmesi üzerine çalışmalar hız kazanmıştır. Araştırma ekibimizin de doğal filtre üzerine çalışması bulunmaktadır.
Özellikle pandemide yaşanılan virüs tutucu maske filtreleri elektroeğirme yöntemi ile aktif karbon katkılı polilaktik asit (PLA) polimerinden elde edilen ürün ile sağlanmıştır. N99 maske özelliği ile virüs ve bakteri geçişine engellerken diğer yabancı unsurları da filtrelediği gözlemlenmiştir.
İşte buradan yola çıkılarak yapı boyalarına da bu özeliği kazandırmaya yönelik çalışmalarımıza yön vermiş bulunduk. Yapı boyalarının amacı dış ve iç cephe sistemlerinde
estetik görüntü sağlama, rutubet ve neme karşı dayanıklılık, izolasyon, su geçirmeme vs. özellikler kazandırmak için kullanılmaktadır.
Ancak halen günümüzde de birçok yeni çalışmalar bu alanda hız kazansada doğal malzeme içeren alternatif çözümlerle boyalara özellik kazandırılması istenmektedir. Böylelikle yapı boyalarında yüksek performans sağlanacaktır.
Zeolit maddesi dış etmendeki zararlı nesneleri filtre özelliği sunabilen gözenekli bir yapısı bulunmaktadır. Kil ısı absorbu sağlayabilen doğal bir malzemedir. Kalsit aslında kalsiyum karbonat maddesi yumurta kabuklarından tutun da deniz kabukları, mermer tozu ve doğadan da çıkartılabilen özellikle Niğde ilinde bulunan doğal bir absorblayıcıdır.
Hidroksiapatit kalsiyum ve fosfat temelli bir kemik malzemesidir. Zeolit gibi gözenekli bir
yapıya sahip aynı zamanda doğal bir absorblayıcıdır.
Sigara dumanı, zehirli etkenleri tutabilen bir sisteme sahiptir. Yumurta kabukları, deniz kabukları ve doğal kalsiyum kaynağı olan yapılardan elde edilebilmektedir. Grafen altıgen bir kafes içinde düzenlenmiş tek atom kalınlığında bir karbon atomu tabakası olmasının yanı sıra iyi ısıl izolasyon sağlarken filtre edici özelliği yüksek bir maddedir.
Lüle taşı özellikle Eskişehir ilinde çıkarılan özellikle sigara dumanını filtre edebilen bir doğal maddedir. Sigaradaki zehri filtreleyebilmektedir. Bentonit bağlayıcı olarak yapı sektöründe kullanılan bir maddedir. Isı izolasyonu olarak kullanılırken absorbant amaçlı da kullanımı söz konusudur. POM polimeri poliasetal diye de endüstride bilinirken çok sertlik, az sürtünme ve mükemmel boyutsal kararlılık gerektiren hassas parçalarda kullanılan bir mühendislik termoplastiğidir.
Yapıştırıcı olarak sektörel kullanım amacı bulunan polimerin tozlarını bir arada tutmada katkı sunmaktadır. Özellikle bu durum çalışmamız için ciddi bir öneme sahiptir. Boyaya etken madde olarak katılacağından tutunabilirlik sağlaması önemlidir.
Tozları birarada tutarak boyaya katıldıklarında dibe çökmeme, topaklanmama sağlayarak her yerde eşit dağılım sağlayarak üstün performans boyaya kazandırılmış olacaktır. Sigara dumanı oluşumu ortamda içme sonucu yayılımla özellikle zamanla kalıcı koku sinmesi sonucu ortamda kalmaktadır.
Ortamda ne nesne olursa olsun üzerine sinmektedir. Yine bir diğer zararlı etken olarak zehirleyici gazlar bu gazlara örnek olarak ahşap sanayisi verilebilir. Bu gazlar zehirlemenin
yanı sıra yanıcı olabilmektedir. Bu kuruluşlarda filtre sistemleri yetersiz kalabilmektedir.
Yapılan bu çalışmada doğal maddeleri içeren polimer bazlı etken madde elde edilmiş ve boyalara katılarak sigara dumanı, zehirleyici gaz gibi dış etmenleri temizleyebilme özelliği kazandırılmış olacaktır.
2. Materyal ve Metot Kullanılan Malzemeler
Zeolit, kalsit, hidroksiapatit, kil, grafen, lüle taşı, bentonit ve polioksimetilen (POM) kullanılmıştır.
Metot
Tozlardan her biri 10-25 gram ayrı ayrı tartılmıştır. Eksantrik karıştırıcıya konulmuştur. İçerisine %1 oranında parafin wax yağlayıcı ilave edilerek 1 gece boyunca 200 rpm hızda karıştırma sağlanmıştır. İşlem sonrası karışım tozu bir sisteme doldurulmuştur.
Alt tarafta POM polimeri ısıtılarak eriyik hale getirilmiştir. Üst tarafta yer alan tozlara
hava akımı uygulanırken Tween 80 yüzey aktif maddeden geçirilerek bir zemine püskürtülmüştür.
Püskürtme işlevi sonrası tozlar oda koşullarında kuruması beklenmiş ve tozlar tekrar toplanarak POM eriyiğinden geçirilerek kaplanması sağlanarak sinterleme fırınına alınarak homojen kaplı çekirdek kabuk etkileşimli doğal madde içerde ve dışarda POM kaplı boya etken maddesi elde edilmiştir. Üretim aşamaları Şekil 2.1’de yer almaktadır.
3. Bulgular ve Tartışma
Şekil 3.1. de partikül üretim görseli yer almaktadır. Cihaz ile 35-200 nanometre aralığında partikül elde edilmiştir. Küresel formda partiküller başarılı bir şekilde üretilmiştir.
4. Sonuçlar
Etken madde başarılı bir şekilde gerçekleştirilerek boyalara katılmaya hazır hale getirilmiştir. Sigara dumanı ve zehirleyici gazları tutabilmesinin yanı sıra ısı izolasyon özelliğide gösterebilmektedir. Endüstriyel kullanımı hedeflendiğinde katma değer sağlayıcı ideal özelliklere sahip etken madde elde edilmiştir.
Kaynaklar
Buluş, E., Buluş, G. S., & Yakuphanoglu, F. (2020). Production of polylactic acid-activated charcoal nanofiber membranes for COVID-19 pandemic by electrospinning technique and determination of filtration efficiency. Journal of Materials and Electronic Devices, 4(1), 21-26.
Gao, L., Cao, Y., Zhou, S. L., Zhuang, T. T., Wang, Y., & Zhu, J. H. (2009). Eliminating carcinogenic pollutants in environment: Reducing the tobacco specific nitrosamines level of smoke by zeolite-like calcosilicate. Journal of Hazardous Materials, 169(1-3), 1034-1039.
Öğretim Görevlisi / Malzeme Teknolojileri Uzmanı
İstanbul Arel Üniversitesi
ArelPOTKAM (Polimer Teknolojileri ve Kompozit Uygulama ve Araştırma Merkezi)
Ulaştırma Hizmetleri Anabilim Dalı Sivil Havacılık Kabin Hizmetleri Programı, Meslek Yüksekokulu
Gülseren Sakarya Buluş
Uzman
İstanbul İl Sağlık Müdürlüğü
Bahçeşehir Üniversitesi
Mühendislik Yönetimi Bölümü
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
