Kendi doğal yapılarında antibakteriyel özelliğe sahip liflerden üretilen tekstil yüzeyleri ve bitim işlemleriyle elde edilen tekstil yüzeyleri antibakteriyel tekstil yüzeyi olarak adlandırılır.
Eğirme flottesine mikrobisitler ilave edilmesi, kimyasal işlemlerin uygulanması, elyaf karışımları ve kumaşlara terbiye işlemlerinin uygulanması ile tekstil materyallerine antibakteriyel özellik kazandırılır.
Liflere Antibakteriyel Özellik Kazandırma Yöntemleri
1. Antibakteriyel Ajanların Elyaf Bünyesine Yerleştirilmesi
Sentetik filamentlere uygulanmaktadır. Lif çekimi sırasında ajanlar polimer içerisine yerleştirilmektedir. Lif aşınmalarında bile antibakteriyel özelliğin sağlanmasına devam edilmektedir.
2. Yüzey Uygulamaları
Bu yöntem, tüm liflere uygulanabilmektedir. Lif aşınmalarında antibakteriyel özellik kısmen azalabilmekte ya da tamamen yok olabilmektedir. Şekil 1.27’de yüzeye kaplanmış ajanlar ile oluşturulmuş antibakteriyel lif kesiti gösterilmektedir.
Şekil 1.27. Yüzeye kaplanmış ajanlar ile oluşturulmuş antibakteriyel lif kesiti
3. Kimyasal Birleşme
Antibakteriyel özellik açısından dayanıklılığı sağlamanın en iyi yoludur. Doğal ve yapay tekstil yüzeylerine uygun reaktif grup tespit edilerek yüzey oluşturulur. Bu tekstil yüzeylerindeki amorf boşlukların katyon (Na+, K+, Ca+, Mg+ vb.) ve su molekülleri tarafından doldurulmalıdır. Bu katyonlar antibakteriyel özelliğe sahip olduğu bilinen Ag+, Cu+2, Zn+2 gibi metal katyonlarıyla kolaylıkla yer değiştirebilmektedir. Antibakteriyel özelliğe sahip metal iyonları lif bünyesine bu şekilde yerleştirilmektedir. Şekil 1.28’de ajanların kimyasal birleşme ile oluşturduğu antibakteriyel lif kesiti gösterilmektedir.
Şekil 1.28. Ajanların kimyasal birleşme ile oluşturduğu antibakteriyel lif kesiti
Antibakteriyel Bitim İşlemleri
Antimikrobiyel bitim işlemlerinde; çektirme, emdirme, vakumla aplikasyon, maksimum flotte aplikasyonu, aktarma, püskürtme, köpükle aplikasyon ve kaplama yöntemlerinden biri kullanılarak antimikrobiyel maddeler tekstil ürünlerine aktarılır. Emdirme, püskürtme ve kaplama işlemleri, sanayide en yaygın kullanılan yöntemlerdir. Daha iyi boyanın lif içerisine dâhil olabilmesi ve işlem kalıcılığının sağlanması için boyama işlemi esnasında antimikrobiyel madde çözeltiye eklenebilir. Bitim işlemlerinde en çok kullanılan antimikrobiyel maddeler; halojenleştirilmiş salisilik asit, anilidler, orgonotin bileşikleri, kuaterner amonyum bileşikleri, organosilikon kuaterner amonyum tuzları ve kuaterner amonyum sülfonamid türevleri gibi organik esaslı bileşiklerdir.
Antimikrobiyel bitim işlemlerinin özellikleri şunlar olmalıdır:
- Patojenik mikroorganizmalardan kaynaklanan çapraz enfeksiyonların önlenmesi.
- Mikroorganizma saldırılarının kontrol edilmesi.
- Patojen taşınmasının ve yayılmasının önlenmesi.
- Mikroorganizmaların tekrar oluşmasının sınırlandırılması.
- Lekelenme, renk değişimi, solma ve kalite kayıplarına karşı tekstil ürünlerinin korunması.
- Ter sonucu ortaya çıkan kötü koku oluşumunun azaltılması.
- Lifin yapısında meydana gelebilecek performans özellikleri kayıplarının önlenmesi
Antimikrobiyel işlemler ile mikroorganizmaların meydana getirdiği olumsuz etkilerden tekstil materyalini koruyarak, performans özelliklerinin tekstil materyalinde kalıcılığını sağlayarak yüzeyde koruyucu etki sağlanması amaçlanmaktadır. Bakterilere karşı etkili olan antibakteriyel bitim işlemleri ile ter, katı yağlar ve sabun kalıntılarının, bakteriler tarafından bozunması önlenir ve rahatsız edici ter kokusu, çürüme ve küf kokuları oluşmaz.
Antimikrobiyel apreler yüzey ile bağ yapamayan ve yüzey ile bağ yapabilen olmak üzere iki sınıfa ayrılır.
Yüzey ile bağ yapamayan antimikrobiyel apreler; tekstil yüzeyi ile kimyasal bağ yapamadığı için yüzeyden yayılarak mikroorganizmalara etki eder. Tekstil yüzeyi üzerindeki aktif madde miktarının azalmasıyla antimikrobiyel apreler etkinliğini kaybeder. Cilt ile temas ederek, cilt tahrişine sebep olabilirler. Tek kullanımdan ve yıkamadan sonra koruyucu etkileri ortadan kalkar. Tüm bakteri türleri üzerinde etkili değildirler.
Yüzey ile bağ yapabilen antimikrobiyel apreler; tekstil yüzeyi ile kimyasal bağ yapabildiği için mikroorganizmaların hücre zarını delerek ölmelerine sebep olur ve bunu tekrar devam ettirebilir. Tekstil yüzeyine tutundukları için yüzey üzerindeki aktif madde miktarı zamanla azalmadığından antimikrobiyel maddeler etkinliğini kaybetmez. Kurulan kimyasal bağdan dolayı yıkamalardan sonra etkileri devam eder. Daha geniş bir şekilde bakteriler üzerinde etkilidirler. Güvenlik ve toksikolojik açıdan da uygundur.
Antimikrobiyel Maddeler
Antimikrobiyel maddeler, binlerce yıldır kullanılmaktadır. Eski Mısırlılar baharat, inorganik tuzlar ve otlar kullanarak mumya sargılarını korumuşlardır. 3000 yıl önce Persler, gümüş kullanarak antibakteriyel tıbbi tekstiller üzerinde çalışmışlardır. Romalılar, antimikrobiyel özelliğinden dolayı gümüşe “sihirli iyileştirici” demişlerdir. Eski Yunanlılar da kayıklarının alt kısımlarına bakır paneller yerleştirerek yumuşakçalar ve mikroorganizmalar sebebiyle oluşan kirlenmeleri ve tortu oluşumlarını azaltmak istemişlerdir.
Mikroorganizmaları öldüren (bakterisit) veya mikroorganizmaların büyümesini, çoğalmasını veya etkinliklerini engelleyen (bakteriyostatik) doğal, sentetik veya yarı sentetik kimyasallara antimikrobiyel madde denir. Günümüzde, EPA (U.S.A. Environmental Protection Agency-A.B.D. Çevre Koruma Ajansı) tarafından formülleri tescillenmiş pek çok antimikrobiyel kimyasal madde bulunmasına rağmen bu kimyasal maddeler, bütün mikroorganizmalara karşı aynı derecede etkili değildir.
En önemli antibakteriyel maddeler; alkoller, fenol ve türevleri, metaller, halojenler, oksidasyon maddeleri, biquanidinler, isothiazolonlar, amonyum bileşikleri, zeolitler, kitin ve kitosandır.
Triklosan, elektrokimyasal etki ile hücre duvarına sızarak ve hücre duvarını bozarak mikroorganizma gelişimini engeller
Kitin, yengeç ve karides kabuğundan çıkarılan beyaz, sert ve esnek olmayan, yara iyileştirmede hızlandırıcı etkisi olan doğal bir maddedir. Kabuklu canlıların kabuklarından elde edilen kitosan çapraz bağlama ile selüloza eklendiğinde antimikrobiyel özellik kazandırır. Kitin ve kitosan toksik ve alerjik değildir.
Bitkisel ve hayvansal özler, arsenik, kurşun, kalay, civa, gümüş gibi doğal antimikrobiyel maddeler mevcuttur. Fakat bu antimikrobiyel maddelerin çoğu, insan ve çevreye karşı yüksek derecede toksik özelliktedir. Bu yüzden kullanılan antimikrobiyel maddeler mikroorganizmaları öldürmeli, güvenli olmalı, toksik etkisi olmamalı, tekstil materyalini olumsuz yönde etkilememeli, antimikrobiyel maddelerin etkisi kalıcı olmalı, boyalar ve bitim kimyasalları ile uyumlu olmalıdır.
Ayrıca antimikrobiyel kimyasalların çoğunun tekstil materyallerindeki kalıcılığı çok zayıftır. Son geliştirilen antimikrobiyel kimyasallar ise; kumaşlar tarafından absorbe edilen poliheksametilen biguanid, kumaşlara kovalent bağlarla bağlanan kuaterner amonyum tuzları ve hipoklorit ile etkinleşen hidantoin, diğer bitim reçineleri ile birlikte kumaşa emdirilen klorfenol eterler ve organo kalay bileşikleri, lif üretiminde kullanılan gümüş ve gümüş zeolitler, çinko silikatlar, antimikrobiyel lif üretiminde kullanılan kitosandır. Son yıllarda yapılan çalışmalar, pamuklu kumaşların boyanmasında kullanılan ve antimikrobiyel kimyasallar içeren reaktif boyaların sentezlenmesi üzerinedir.
Antimikrobiyel uygulamalarda en önemli faktörlerden biri kalıcılıktır. Tekstil materyallerine antimikrobiyel özellik kazandırmak zor olmasa da bitim işlemlerindeki ana sorun, antimikrobiyel özelliğin tekstil materyalindeki kalıcılığıdır. Fakat bitim işlemlerinde kullanılan antimikrobiyel kimyasallarda tutarlı bir kalıcılık görülmemiştir. Ürün tipi ve son kullanım yerine bağlı olarak antimikrobiyel maddenin yıkama ve kuru temizlemeye karşı kalıcılığı değişir. Bakım ve temizlik işlemleri de antimikrobiyel özelliğin tekstil materyali üzerindeki kalıcılığında önemli rol oynar. Tüketiciler, ürünü belirtilen şekilde kullanmazlarsa veya önerilen şekilde temizlemezlerse antimikrobiyel özellikte azalmalar gözlenebilir. Bu yüzden, antimikrobiyel bitim işlemlerinde yıkama haslığı önemlidir.
Kimyasal bağ oluşturarak kumaş yüzeyine bağlanma, yıkama haslığında kalıcılık sağlamada en etkili yoldur. Bu yöntem, lif üzerindeki reaktif gruplar tespit edilerek selüloz, yün ve poliamid lifleri üzerinde oldukça etkilidir. Antimikrobiyel maddeyi tekstil materyali üzerine yerleştirerek (polimerik ürünler ile birlikte olabilir) veya antimikrobiyel maddeyi tekstil materyaline fikse ederken bağ oluşturabilecek bir kimyasal madde kullanarak pamuklu materyallerde yıkama haslığı sağlanır. Yıkama haslığını etkileyen faktörler incelendiğinde, pamuklu mamüllerde kalıcı antimikrobiyel etkinliğin sağlanması için kullanılan seçenekler çok sınırlıdır.
Antimikrobiyel madde hedeflenen mikroorganizmalar üzerinde etkili olmalı, fakat doğal deri florası gibi hedef dışı mikroorganizmaları olumsuz yönde etkilememelidir. Antimikrobiyel uygulamalar, mikroorganizmaları öldürmekten ziyade deri üzerinde mikroorganizmaların çoğalmasını azaltmalı veya mikroorganizmaları durdurmalıdır. Salınım etkisiyle antimikrobiyel bitim kimyasalları deri içerisine nüfuz edebilir veya yararlı mikroorganizmaları yok edebilir. Bunun sonucunda alerjik reaksiyonlar oluşabilir ve mikroorganizmalar bitim kimyasallarına karşı direnç gösterebilirler. Bu yüzden tekstil yüzeyi ile antimikrobiyel bitim kimyasalı moleküler olarak bağ yapmalıdır, en ideal uygulama budur.
Antimikrobiyel maddelerin çoğu, tüm mikroorganizmalara karşı aynı derecede etkiye sahip değildir. Antimikrobiyel özelliğe sahip triklosan, gram-pozitif bakteriler ve gram-negatif bakterilere karşı etkilidir. Bazı kuaterner amonyum klorür esaslı bileşiklerin gram-pozitif bakterilerdeki etkisi gram-negatif bakterilerine göre daha fazladır. Bu yüzden antimikrobiyel maddelerin bakteri, maya ve mantarların çoğuna karşı etki göstermesi; insanlara, hayvanlara ve bitkilere ise hiçbir zararı olmamalıdır
Diğer bitim kimyasalları ile antimikrobiyel bitim kimyasallarının uyumlu olması, buruşmazlık ve güç tutuşurluk gibi özelliklerin elde edilmesinde önemlidir. Ayrıca tek banyolu uygulamalarda, antimikrobiyel maddenin diğer boyarmaddeler, kimyasallar, yardımcı kimyasallar ve bitim kimyasalları ile uyumlu olmalıdır.
Bazı antimikrobiyel maddeler poliester gibi sentetik liflerde olumlu sonuçlar verirken, bazıları da sadece pamuk gibi doğal liflerde antimikrobiyel özellik gösterir. Bazıları ise ısıl fiksaj gibi yüksek sıcaklık uygulanmalarına karşı uzun ömürlü degildir. Tüketiciler ise bakterilere karşı korunmaktan ziyade kötü kokulara neden olan mikroorganizmalara karşı korunmayı tercih etmektedir.
T.C.
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
Naciye Sündüz OĞUZ
DOKTORA TEZİ
TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
ISPARTA – 2019