Biyostabilizatörler
Biyolojik bozunma
Doğal polimer olarak tanımlanan selüloz ve nişasta mikroorganizmalar tarafından kolayca saldırılarak parçalanabilirler.
Sentetik polimerlerin aynı şekilde mikroorganizmalarca tahrip edilmesi söz konusu değildir. Buna karşılık plastik yardımcı maddeleri olarak sisteme giren birçok kimyasalın mikroorganizmalara besin maddesi teşkil ettiği görülmüştür. Bu konuda en büyük sorun plastiklerin ana yardımcısı durumunda olan yumuşatıcılarda yaşanmaktadır.
Biodeterioration olarak enternasyonal terminolojide yer bulan bu biyolojik bozunma plastiğin bütün özelliğini kaybettirecek boyutları bulabilmektedir.
Biyolojik bozunmayı konu alan bir çok araştırma gerçekleştirilmiş ve yumuşatıcıları dayanıklılık açısından şöyle bir sınıflandırmaya gidilmiştir.
• Çok az etkilenenler
- Ftalatlar
- Fosfatlar
- Toluensulfanatlar
• Etkilenenler
- Adipatlar
- Epoksilenmiş yağ asitleri
• Çok etkilenenler
- Oleatlar
- Stearatlar
- Poliester
Bu sıralamaları çok kesin olarak kabul etmemek gerekir. Yumuşatıcıların bozunmalarının başlangıç noktası ester gruplarının enzimlerle parçalanması olarak görülmektedir. Yumuşatıcıların büyük çoğunluğunun bünyesinde ester gruplarının bulunması nedeniyle bu tür bir işlemin devrede olması doğal olarak karşılanmalıdır. Etkilenmenin hızlı veya yavaş olması ester gruplarının parçalanma hızına bağlı olmalıdır.
Mikroorganizmalar yumuşatıcılardan başka komponentleri de atake edebilirler. Ne var ki bunların oranı yumuşatıcılarla kıyaslanamayacak kadar düşük olması nedeniyle sarfı nazar edilebilirler.
En çok yumuşak PVC de görülen biyolojik bozunmayı gerçekleştiren mikroorganizmalar içinde bakteriler, mantarlar, maya ve alglara rastlanmıştır.
Biyolojik bozunma görüntüleri
Biyolojik bozunma sonucu plastiklerde oluşabilecek kötüleşme görüntüleri şöyle sıralanabilir:
Renk Bozulması
Renk bozulmasının nedenleri arasında mikroorganizmaların oluşturduğu renkli yan ürünler, bozunma sonrası malzemenin oluşturduğu renkli parçacıklar veya bu parçacıkların ışık ve oksijen etkisiyle renk almaları olasıdır. Renk değişikliklerinin maddenin fiziksel değerlerinde bir düşüş olması anlamına gelmeyebilir.
Koku Oluşması
Aynı şekilde mikroorganizmalardan çıkan veya bozunmayla maddeden kopan parçaların kötü bir koku yayması mümkündür. Burada da koku oluşması, doğrudan mekanik değerlerde düşüş anlamına gelmeyebilir. Çok düşük miktarlarda koku bile kendini hemen hissettirir.
Elektrik Değerlerinin Kötüleşmesi
Biyolojik bozunma kendini elektrik değerlerinin değişmesi, örneğin izolasyon kabiliyetinin azalması şeklinde de gösterebilir. Burada malzemenin yüzeyinde mikroorganizmanın sadece yayılması yeterli olabilmektedir. Malzemenin bozunması bile gerekmeyebilir.
Kirliliğin Artması
Plastik parçanın daha kolay kirlenmeye başlaması yüzeyinin matlaştığının veya yapışkanlaştığının bir göstergesidir. Bu kötüleşme olayının başka nedenleri de olabilir, ama bir neden de mikroorganizmaların etkilemeye başlamasının işaretidir.
Çözücülere-Buhara ve Gazlara Dayanıklılık
Mikroorganizmaların bozmaya başladığı plastiklerde bu özellikler büyük değişiklik gösterebilir.
Mekanik Değerlerin Kötüleşmesi
Bu durum mikroorganizmaların etkilerinin en az vericisidir. Yumuşatıcıların bozunması sonucu plastiğin esnekliği kaybolup kırılgan bir yapıya dönüşmesi demektir. Hatta plastiğin kendisinin bile ışık ve oksijenle parçalanması başlayabilir.
Hijyenik ve Tıbbi Problemler
Araştırmalar göstermiştir ki plastiklerde yuvalanan bazı bakteriler kolay tespit edilemeyen enfeksiyonların kaynağını oluşturabilmektedir.
Bioyostabilizatörlerin kullanım alanları
Mikroorganizmaların çoğalmaları için ortamın nemli olması (%99 ile %63 arası) ve ısının makul derecelerde (10º ile 40ºC) olması gerekmektedir. Bu nem ve ısı ortamında bulunan plastiklerin kullanma alanlarında tehlike var demektir.
İnşaatlarda
•Çadırlarda
•Depolama folyolarında
•Çatı kaplamalarında
•Kablo izolasyonlarında
•Kaplamalarda
Ev, Bahçe, Tatil
•Yer kaplamaları
•Duvar kaplamaları
•Halı sırtı
•Buzdolabı, kapı, pencere contaları
•Duş perdesi
•Çizme, elbise
•Ayakkabı
•Havuz örtüleri
•Bahçe mobilyası
•Bahçe folyoları
Taşıt Araçları
•Otomobil tavanları
•Süs plakaları
•Paneller
•Döşemeler
•Değişik karoseri parçaları
•Gemilerde kaplamalar
bütün bu kullanım alanlarının tehlikesiz olabilmesi için zeminin de temiz ve steril olmasına dikkat etmek gerekir. Eğer zeminde mikroorganizma oluşmuşsa plastiğin biyostabilizatörü de üremenin ve plastiği de kaplaması önlenemeyebilir.
Biyostabilizatörler
Terim ve Tanım
Biyostabilizatörü terimi ısı veya ışık stabilizatörlerine benzer şekilde malzemeyi biyolojik saldırılara karşı koruyan madde olarak tanımlanmalı. Böylece piyasada dolaşan Bakterizid, Bakteriyestatikum, Fungistatikum gibi karışıklık yaratan deyimlere de mani olunmuş olur.
Kıstaslar
Başarılı bir biyostabilzatörden beklentiler şöyle sıralanabilir:
•Antibakteriyel etkisinin geniş spektrumlu olması
•Düşük konsentrasyonlarda etkili olması
•Malzemeye negatif etkisinin olmaması
•Yumuşatıcılar ve diğer katkılarla bağdaşması
•Negatif yan etkilerinin olmaması
•Termik dayanıklılık ve uçucu olmaması
•Stoklama dayanıklılığı
•Kolay tatbik edilebilmesi
•Zehirliliğin düşük olması
Madde Sınıfları
Bir çok konuda olduğu gibi burada da teklif edilen madde sayısı oldukça fazladır. Pratikte bunlarda bazıları çok iyi sonuç vermiştir. Şu maddeler en yaygın olanlarıdır:
•10, 10 Oxi-bis-fenoxarsin--1
•N-(Trihalojenmetiltio)-ftalimid--2
•Difenilantimon-2-etilhexonat--3
•Bakır-8-hidroxikinolin--4
•Tributilkalayoxid ve türevleri--5
Bu bileşimler bir çok firma tarafından değişik isimler altında, saf olarak veya farklı formüller içinde piyasaya sürülmektedir. Genelde etkin madde çözeltileri ki çözücü olarak yumuşatıcılar kostabilizatörler ve diğer solventler kullanılarak hazırlanmaktadırlar.
Tavsiye edilen kullanım miktarları %0,3 ile %5 arasında değişebilmektedir.
Biyostabilizatörlerin seçimi ve kontrolü
Biyostablilizatör üreticileri ürünlerinin etki spektrumunu ve kullanım şekillerini genelde detaylı olarak açıklarlar. Aynı şekilde ürünün fiziksel ve kimyasal dataları da verilir. Bu veriler biyostabilizatörün seçimi için vazgeçilmez bilgilerdir.
•Bileşimin etki spektrumu denince korunulacak mikroorganizma türleri anlaşılmalıdır. Pek çok defa ayrıca etkili olacak minimum miktarlar da belirtilir ki İngilizce de buna ‘minimum inhibition concentration’ denilir ve MIC olarak kısaltılır. Değerler ppm (part per million) olarak verilir ve kontrol esnasında ne oranda katkı olduğunu belirtir. Eski spektrumundan hangi mikroorganizmalara karşı çok etkili-küçük MIC değeri hangilerine karşı az etkili-yüksek MIC değeri, veya hangilerine hiç etkili olmadığı görülebilir. Bu durumda MIC değerinin yanına daha büyük işareti konulur.
Mikroorganizma türleri Latince isimleriyle belirtilir.
Sadece etki spektrumuna bakarak bir biyostabilizatörün etki şekli tam olarak tahmin edilemeyebilir. Koruma özellikleri yumuşatıcının, kaydırıcıların, dolgu maddelerinin ve pigmentlerin cinslerinden de etkilenebilir. Deneyimlerde bu konuda bir tahmin yürütülebilirse de denemenin yerini tutamaz. Test metodundan iyi sonuç alabilmek için en uygun metodu seçmek de çok önemlidir.
Zaman içinde test metodu ahşap ve tekstil endüstrisinden alınmıştır. Plastik sanayi gelişmesini tamamlarken bu endüstrilerde test metodları ve bunların pratikte ki uygunluğu gelişmiş durumdaydı. Bu metodların bir kısmı norma bağlanmış bir kısmı ise literatürde yerini almıştır.
Test metodları
Genel olarak üç test metodu bulunmaktadır:
•Test organizmalarına sadece örnek malzeme besin olarak sunulur. Örnekler asılarak, dik olarak veya yatık olarak mantar ve bakteri saldırısına maruz bırakılırlar.
•Mikroorganizmalara örnekten başka bir gıda maddesi de sunulur.
•Malzemenin dayanıklılığı toprak veya suya test edilir.
Birinci ve ikinci test metodlarında belli mikroorganizma türleri kullanılır. Bu metodlarla elde edilen sonuçlar malzemenin belirli bakteri ve mantarlara dayanma niteliği aşağı yukarı saptanmış olur.
Üçüncü metoda ise malzemenin doğal ortamda davranışı test edilmiş olur ki bu da pratiğe daha yakındır. Sadece değişik laboratuarlarda yapılan testlerde farklı sonuçların alınması kaçınılmazdır.
Test sonuçlarının irdelenmesi
Test sonuçlarının değerlendirilmesinde de çeşitli metodlar uygulanabilir. Genelde bunları üç grupta toplamak mümkündür:
•Gözle kontrol-örnek kaplanmış olabilir, örneğin renginde değişiklik görülebilir, yüzeyde değişim gözenebilir.
•Örneğin fiziksel kontrolü-ağırlık farklılaşması mekanik değerlerde değişiklik, elektriksel niteliklerinin farklılaşması
•Mikroorganizmalarda beslenme farklılıkları-oksijen alışlarının değişimi gibi
Test metodunun belirlenmesinden sonra asıl zor olan test sonuçlarının irdelenmesi aşamasına gelinir.
Burada teknikerin yanında mikrobiyologun da bulunmasında yarar vardır, zira sonuçlar yorumlanacak gibi değildir.
Plastik malzemenin maruz kalacağı mikroorganizmaların çeşitliliği ve ortamdaki belirsizlikler göz önünde tutulursa testlerin ne kadar zor ve sonuçlarının nedenli zor yorumlanacağı anlaşılır.
Zehirlilik
Biyostabilizatörlerin mikroorganizmalar için toxik olmaları görev icabıdır. Ama aynı şekilde insanlar için de zehirleyici etkileri yok mudur? Bunu ciddi şekilde tetkik edilmesi zaruridir. Katkının kendi toksidesi yanında karışım halinde de zehirleyici bir etkisi olabilir.
Bu maddenin zehirleyici etkileri ve buna karşı alınması gerekli tedbirler üreticiler tarafından malzeme broşürlerinde ayrıntılı bir şekilde açıklanmıştır.
Genelde tokside zararlı olacak oranların altındadır. Eğer vücutla sürekli temas hali söz konusu ise, içme suyu veya yiyecek maddeleri stoklanacaksa biyostabilizatörlerden vazgeçmek daha doğru olur. Bu mümkün değilse çok kesin tedbirler almak gerekir. Hele çocuk ve bebeklerin teması olası ise çok daha dikkat gerekir.
Teknik gelişme ve gelecek
Hangi yeni maddeler devreye girecek bugünden tahmin etmek mümkün değildir. Birçok zehirli maddeden farklı olarak biyostabilizatörler çevre için bir tehlike teşkil etmemektedir. Bu maddelerin çevreye yayılarak tehlike oluşturmaları söz konusu değildir.
Bugün piyasada bulunan biyostabilizatörlerin eriştiği yüksek kalite onların yerine yeni maddelerin geçmesini gerektirmeyecek seviyededir. Buna rağmen bu maddelerde de iyileştirmeler her zaman mümkündür.
İyileştirmede en olası konu hijyenik açıdan daha riskli türevlerin bulunabilmesidir.
Biyostabilizatör Tüketimi
Zamanla biyostabilizatör tüketim miktarının daha da artacağı beklenmektedir, zira plastik tüketimi hızlı artmaktadır. Ayrıca geçen zamanda belli plastik kullanım alanlarında biyolojik bozunma nedeniyle yaşanmış sorunlar plastikteki oranların da artmasını beraberinde getirmiştir. Biyostabilizatörler plastik maddelerin dayanaklılığını arttırarak ömrünü uzatmakta ve tasarruf sağlamaktadır.
Test Normları-Şartnameler
ISO 846-1978 (E)
ASTM G 21-70 (D 1924-70)
ASTM G 22-76
ASTM D 876-71
DIN 40046-10-1970
DIN 53931-1969
Dr. Metin BAŞBUDAK
