Doğal ve sürdürülebilir dolgu maddeleri ve katkı maddeleri kullanılarak antimikrobiyal polietilen gıda ambalaj filmlerinin bileşimsel ve fiziksel özelliklerinin ölçülmesi

Abstract

Bu çalışmada, farklı türde katı ve sıvı doğal katkı maddeleri kullanılarak eriyik birleştirme yöntemiyle LDPE bileşikleri hazırlanmıştır. Biyo-bazlı ve mineral-bazlı katı katkı maddeleri olarak sırasıyla kullanılmış kahve tozu (KKT) ve organokil (OK) tozları kullanılmıştır. Karvakrol ve Sığla yağı (SY) fonksiyonel sıvı katkı maddeleri olarak kullanılmıştır. Örneklerin morfolojik, termal, mekanik, viskoelastik ve antimikrobiyal özellikleri çeşitli analitik yöntemlerle karakterize edilmiş, katı ve sıvı katkı kombinasyonlarının film örneklerinin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisi ölçülmüştür. KKT ve SY’nin film rengini koyulaştırdığı ancak yine de şeffaflaştırdığı gözlemlenmiştir. Temas açısı ölçümleri, sıvı katkıların LDPE filmlerin hidrofilikliğini arttırdığını göstermiştir. Termal ve fiziksel testlere dayanarak, katı katkı maddelerinin LDPE matrisinde takviye edici maddeler olarak hareket ettiği, sıvı katkı maddelerinin; uzama ve geri kazanım oranlarını arttırma, sürünme mukavemetini azaltma ve antimikrobiyal özellikleri iyileştirme gibi LDPE kompozit filmlerinin fiziksel özelliklerini önemli ölçüde değiştirdiği bulunmuştur. Kahve tozu ve organokil içeren numunelerde oksijen gazı geçirgenliğinin azaldığı görülmüştür. Örneklerin antimikrobiyal özellikleri gram-pozitif ve gram-negatif bakteriler kullanılarak analiz edildiğinde, karvakrol ve SY’nin bakteri gelişimini önemli ölçüde engellediği görülmüştür. Bu çalışma, sürdürülebilir, doğal ve atık malzemeler kullanılarak termal ve mekanik dayanıklılığa sahip şeffaf ve antimikrobiyal esnek ambalaj filmlerinin hazırlanabileceğini göstermiştir.

In this study, LDPE compounds were prepared using different types of solid and liquid natural additives by melt compounding method. Spent coffee ground (SCG) and organoclay (OCL) powders were used as bio-based and mineral-based solid additives, respectively. Carvacrol and Liquidambar orientalis (LO) oil were used as functional liquid additives. Morphological, thermal, mechanical, viscoelastic, and antimicrobial properties of samples were characterized with various analytical methods and effect of solid and liquid additive combinations on the physical properties of film samples were quantified. It was observed that the SCG and LO oil made the film color darker but still transparent. Contact angle measurements indicated that the liquid additives increased the hydrophilicity of LDPE films. Based on the thermal and physical tests, it was found that the solid additives acted as reinforcing agents in LDPE matrix but liquid additives significantly modified the physical properties of LDPE composite films such as increasing the elongation and recovery rates and decreasing the creep strength as well as the improving the antimicrobial properties. Analyses the antimicrobial properties of samples using gram-positive and gram-negative bacteria exhibited that the carvacrol and LO oil significantly inhibited the bacterial growth. This study showed that transparent and antimicrobial flexible packaging films with thermal and mechanical durability could be prepared using sustainable, natural, and waste materials.