Değişen çevrede sabit ve taşınabilir

polimateryal kültür mirasının korunması

için nano-sistemler

(NANOMATCH- ENV-NMP.2011.3.2)

Faik Burak Kunday

Dr. Burcu Saner Okan

Prof. Dr. Yusuf Menceloğlu

NANOTEGO A.Ş.

Sabancı Üniversitesi öğretim üyeleri ve Inovent A. Ş.

Ortaklığı ile kurulmuştur.

• Kuruluş tarihi: Şubat 2010

• Üretim yeri: Samandıra/İstanbul

• Üretim kapasitesi: Yılda 5000 ton

NANOTEGO A. Ş.- Ürünler • Boyutları nano’dan moleküler ölçeğe uzanan plastik ve kompozit

malzemelere yanma geciktiriciliği, UV toleransı, biyo-bozunurluk, mekanik mukavemet, ısıl kararlılık gibi özellikler katmakta, ya da var olan özellikleri iyileştirmede kullanılan katkı maddeleri’nin üretimi,

• Tekstil, dokumasız tekstil, sentetik deri ve süet, sünger, halı, temizlik kağıtları ve karton taşıma kolileri gibi OEM uygulamaları için antibakteriyel ve antifungal kaplama malzemeleri’nin üretimi,

• Tekstil, seramik ve polimer yüzeylere su tutmama özelliği kazandıran akıllı kaplamaların üretimi,

• NANOTEGO A.Ş. polimer, seramik ve kompozit formülasyonları /prosesleri, yüzey modifikasyonları/kaplama teknolojileri, sentetik ve organik prosesler, doğa dostu kimyasallar, malzeme analizi ve karakterizasyonu konularında danışmanlık hizmetleri vermektedir.

ANTIMIC® • Antimic® içerisinde kuarterner amonyum bileşikleri içeren

nano teknoloji kullanılarak Türkiye’de üretilen su bazlı bir anti-mikrobiyel üründür.

• Kuarterner amonyum bileşikleri (QAC), Sol-Jel Polimerizasyonu sonucunda yüzeylerde nano boyut’ta koruma kalkanı oluşturmaktadır.

• T.C. Sağlık Bakanlığı tarafından 2011/693 numara, 26.10.2011 tarihli Biyosidal Ürün Ruhsatı alınmış olan ve PCT/IB2010/051747 Uluslararası Patent Numarası ile ürün dünya genelinde koruma altına alınmıştır.

• Restorasyon ve konservasyon çalışmalarında antimikrobiyal ajan olarak Antimic ® kullanılacaktır.

Neden Restorasyon yapılır? Geçmişe tanıklık yapmış tarihi eserlerin gelecek kuşaklara aslına yakın bir durumda aktarılması için bu eserlerin korunması ve onarılması gerekir. Kültür varlıklarının aslına uygun hale getirilmesi için yapılması gereken en doğru çalışma ancak konusunda bilgili bir ekip ve yüksek teknoloji kullanılarak yapılabilir. Kültürel varlıkların restorasyonu zahmetli ve pahalı bir çalışmadır. Bilinçsizce yapılan onarımlar tarihi dokuya zarar verir. Ayrıca, eseri aslından çıkararak başka bir yapı haline dönüştüreceğinden gelecek nesillere de yanlış bilgiler aktarmış oluruz.

Restorasyon ve Konservasyon

• Hava değişimlerinden dolayı zarar gören tarihi eserlerin onarımı için sağlamlaştırıcı özelliği olan malzemeler (konsolidantlar) geliştirilmektedir.

Soft Matter, 2006, 2, 293–303

• Restorasyon için organik ve inorganik olmak üzere iki tip malzeme kullanılmaktadır.

• Organik malzemeler: akrilik ve siloksan polimerler.

• İnorganik malzemeler: Tetra-Etil-Orto-Silikat ve kalsiyum hidroksit.

Hava kirliliği ve

iklim değişikliklerinin etkisi

• Karbon kirlenmesi (motorlu taşıt gazları), eserlerin yüzeyinde depolanarak fiziksel ve kimyasal değişimlere neden olmaktadır.

• Su ve rüzgar erozyonu gibi doğal afetler, eserlerde çatlakların büyümesine neden olmaktadır.

• Aşırı sıcaklık değişimleri, eserlerde genleşmelere neden olup malzemenin yıpranmasına neden olmaktadır.

• Kuşlar, böcekler, fareler gibi hayvanlar da, anıtlara zarar verirler.

Taş eserlerde bozulma • Fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkenler

bozulmalara neden olmaktadır.

• Taş eserler, tozlaşma, parçalanma, yapraklanma, çatlama, kırılma ve parça kopmaları şeklinde bozulurlar.

• Zarar görmüş taş eserlerin konservasyonu için temizlik, stabilizasyon ve onarım işlemleri’nin yürütülmesi gerekmektedir.

Ahşap eserlerde bozulma • Nem oranı ve topografik konum, eserlerde fiziksel ve

kimyasal değişikliklere neden olmaktadır.

• Rutubetli ortamlar, ahşap malzemelerde bakteri ve mantar oluşumuna bağlı çürümeler, renk değişikliği ve bir birine dik çatlaklar oluşturmaktadır.

• Hava ve nemin de etkisiyle ahşap, bünyesine

aldığı rutubeti kuruyup geri vermek sureti ile

genleşip büzülecektir. Bu da, malzemede

çatlama, yarılma gibi bünyesel

deformasyonlara neden olacaktır.

• Ahşap eserlerin restorasyonunda

Yanlış malzemelerin kullanılması da çok

sık rastlanan bozulma nedenlerindendir.

Kağıt eserlerde bozulma • Biyolojik tahrip unsurları

▫ Kağıt ve deri gibi organik maddelerde tahribata sebep olan biyolojik faktörler: her türlü iklim şartlarında yaşayabilen; mikro-organizmalar, böcekler ve kemirgenler gibi biyolojik zararlılardır.

• Fiziksel tahrip unsurları

▫ Işık, ısı, nem ve insan kaynaklı faktörler. Eserler üzerinde en fazla tahrip edici etkisi

olan ışık kaynağı güneştir.

• Kimyasal tahrip unsurları

▫ Atmosferde bulunan asidik gazlar, duman, tozlar ve kağıdın imalatı sırasında kullanılan kimyasallar ile mürekkeplerin zaman içerisinde oluşturduğu tepkimelerdir.

Cam eserlerde bozulma • Camın yapısında yer alan alkali, bazik oksitler ve

renklendiricilerin kullanım şekilleri ve oranları, cam’ın sağlamlığını ve durağanlığını etkilemektedir.

• Asitlerin etkisi: Yüzeyde renk değişimine neden olmaktadırlar.

• Biyolojik etkiler: Ortamda yeralan liken, yosun/algealarin cam yüzeyi ile temas etmesi sonucunda nem oranı’nın değişmesine, salgıladıkları asitlerle kimyasal hareketlen-meye sebep olmakta ve eser dokusu zarar görmektedir.

Restorasyon Teknikleri • Sağlamlaştırma Tekniği,

▫ Zeminin sağlamlaştırılması,

▫ Taşıyıcı sistemin sağlamlaştırılması,

▫ Kullanılan malzemenin sağlamlaştırılması.

• Bütünleme Tekniği (Bütünlenecek parçalarda yeni eklenecek malzeme’nin özgün malzemeyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir)

• Yenileme Tekniği,

• Rekonstrüksiyon Tekniği,

• Temizleme Tekniği,

• Taşıma Tekniği.

Konsolidantlar

Konsolidantlar yüzeyde oluşan çatlakların aralarına dağıtılarak parçalanmayı engellerler.

İdeal konsolidant malzemelerinin özellikleri:

Penetrasyon derinliğinin yüksek olması,

Uygunladığı yüzey ile uyumlu olması,

Yüzeyin morfolojisine zarar vermemesi,

Su itici özelliği’nin olması,

Toksisitesi’nin düşük olması,

Ömrünün uzun olması,

Tekrarlanabilir olması,

Kolay bir yöntem ile yüzeylere uygulanması .

Mevcut Konsolidant Malzemeleri Kalsiyum bileşikleri: Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O (Taş numuneler için) Baryum bileşikleri Ba(OH)2+CO2 BaCO3+H2O (Duvar resimleri, tablolar için) Amonyum okzalat CaCO3+(NH4)2C2O4 CaC2O4.2H2O+2NH3+CO2 (Kireç taşından yapılmış numuneler için)

Metal alkoksitler (Si, Ti, Al, Zn, vb.) ve akrilikler konsolidant malzemesi olarak kullanılmaktadır.

Arkeolojik Eserlerin Konsolidasyonu • Konservasyonda en önemli kısım, eser üzerinde

kullanılan maddelerin uzun süre kalıcı ve kesinlikle geri dönüşebilir olabilmesidir.

• Sentetik bir madde olan Paraloid B72, sıklıkla konsolidasyon işlemlerinde kullanılmaktadır.

• Paraloid’in fazla kullanılması

eserde parlamalara neden

olmaktadır.

Sol-jel Teknolojisi

• Sol-jel prosesi, bir sıvı faz içinde bulunan katı taneciklerden oluşan kolloidal süspansiyonların (sol) ve sonrasında sürekli bir sıvı faz içerisinde üç boyutlu katı inorganik ağ yapılarının (jel) oluşması ile gerçekleşir.

• Başlangıç malzemeler olarak da inorganik metal

tuzları ya da metal organik bileşikler (örneğin metal alkoksitler) kullanılmaktadır.

• Kaplama uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

NANOMATCH-Projesi’nin Amacı

• Taş, ahşap ve camdan yapılmış tarihi eserleri korumak için alkoksit başlangıç malzemeleri’nin sentezlenmesi,

• Sol-jel ürünü’nün tarihi eserlerin restorasyonu ve konservasyonu’nda konsolidant malzeme olarak uygulanması,

• Ürünlerin endüstriyel boyutta üretilip konservasyon pazarına sunulması

NANOMATCH Proje Partnerlerimiz

No Partner Kısa adı Ülke

1 CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE CNR-ISAC Italya

2 NEDERLANDSE ORGANISATIE VOOR TOEGEPAST NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK - TNO

TNO Hollanda

3 FUNDACION TECNALIA RESEARCH & INNOVATION TECHNELIA Ispanya

4 Cercle des partenaires du patrimoine-Laboratoire de recherche des monuments historiques

CPP-LRMH Fransa

5 FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V

Fraunhofer Almanya

6 ASOCIACION DE INVESTIGACION DE LAS INDUSTRIAS DE LA CONSTRUCCION

AIDICO İspanya

7 R.E.D. SRL RED İtalya

8 NANOTEGO NANO TEKNOLOJIK URUNLER ARASTIRMA GELISTIRME KIMYA SANAYI VETICARET ANONIM SIRKETI

NANOTEGO Türkiye

9 BOFIMEX BOUWSTOFFEN BV BOFIMEX Hollanda

10 METROPOLITANKAPITEL DER HOHEN DOMKIRCHE KOLN DOMBAUVERWALTUNG

HDK Almanya

11 OPERA DI SANTA CROCE Opera di Santa Croce

Italya

12 ESCHLIMANN ATELIER DE RESTAURATION-PEINTURE SAS Eschlimann Fransa

13 TOP OBERFLACHEN GMBH T-O-P GmbH Almanya

14 DUCT SRL DUCT Romanya

Projenin iş paketleri

1. Konservasyon işlemi için uygun ürünlerin ve substratların belirlenmesi ve pazar araştırması yapılması,

2. Nano ölçekte konservasyon için başlangıç maddesi olarak yeni metal alkoksit sentezi’nin yapılması,

3. Üretilen nano teknolojik malzemelerin, seçilen numunelerde uygulanabilirliği’nin belirlenmesi,

4. Almanya’daki Köln Katetrali ve İtalya’daki Santa Croce Basilikası’nda pilot çalışma yapılması,

5. Geliştirilen nano konsolidant malzemelere ait risklerin değerlendirilmesi ve endüstriyel üretim için pazara sunulması.

Köln Katedrali Santa Croce Basilikası

Ahşap ve Taş Eserlerin Konsolidasyonu

• Geliştirilecek olan konsolidant malzemesi’nin zarara uğramış yüzeylere sol-jel tekniği ile kaplanmasın’dan sonra yüzey kendi kendini yenilemeye başlar ve mikro-organizmalara karşı koruma kalkanı oluşturur.

• Konsolidasyon işlemi, seçilen biyosidal ürünler

ile birlikte yapılacaktır.

Kalsiyum Alkoksitler

• Ca(OH)2’in karbonasyon (carbonation) reaksiyonu yapı malzemelerinin üretiminde bilinen en eski reaksiyondur*:

Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

• NANOMATCH projesinde yeni kalsiyum alkoksit bileşikleri sentezlenmektedir.

• Sentezlenen alkoksitler, biyosidal ürünlerle (borik asit, çinko oksit, vb.) beraber ahşap ve taş numunelerine uygulanacaktır.

*V. De Architectura, X. Einaudi, Torino, 1997.

Konsolidasyon işlemi

Yüzey karakterizasyon sonuçları

İşlenmemiş yüzey Kalsiyum etoksit

Ca(OCH3)

uygulanmış yüzey

Tetra-Etil-Orto-Silikat (TEOS) uygulanmış yüzey

Hem kalsiyum etoksit hem de TEOS yüzeydeki gözenekleri kapatmıştır.

Ancak kalsiyum etoksit yüzeyde daha homojen bir dağılım sağlamıştır.

Cam eserlerin konsolidasyonu

• Alüminyum tabanlı alkoksit malzemelerin üretimi yapılacaktır.

• Avrupa’da cam konsolidasyonu için kullanılan A18 Alumatran adlı alüminyum alkoksit geliştirilerek 5 mikrondan küçük çatlakların onarılması sağlanacaktır.

Metal Alkoksitlerin Sol-Jel Tekniği ile Tarihi

Eserlere Uygulanması

• Temel metal alkoksit tepkimesi:

M(OR)n + nH2O→M(OH)n+nROH

• Daldırmalı kaplama (dip coating) ve püskürtme kaplama

(spray coating) teknikleri kullanılacaktır.

• Sol-jel işlemini hızlandırmak için uygun olan asidik veya bazik katalizörler eklenecektir.

• Proses sırasında çevreye zarar vermeyecek etil alkol, metil alkol ve su gibi çözücüler kullanılacaktır.

• Sol-jel tekniği hem kolay bir yöntem hem de hesaplı bir yöntemdir.

nROHOHMOnHORM nn )()( 2 nROHOHMOnHORM nn )()( 2

ANTIMIC® Teknolojisi’nin Tarihi

Eserlere Uygulanması • Antimic® ile kaplama yapılan yüzey pozitif yük ile yüklenmektedir.

Mikro-organizmalar negatif yüklü olduklarından dolayı Antimic® kaplı yüzeylerde üremeleri mümkün olmamaktadır.

• Sol-jel teknolojisi yüzeylerde nano boyutta koruma kalkanı oluşturmaktadır.

SiCH3O CH3O

+

OCH3

CH3CH3

SiO OO

+

Si O

+ +

Si O

O O

CH3

H3C

CH3

H3C

CH3

H3C

Üstün özellikli hibrit sistemlerin üretimi

• Hibrit malzemeler cam ve metal gibi birçok yüzeye iyi yapışabilmesi, kolaylıkla uygulanabilmesi, toksik olmaması, istenilen özelliklere göre üretilebilmesi ve nemli ortamlara dayanıklı olması gibi avantajlar sağlamaktadır.

• Titanyum dioksit (TiO2)’li hibrit sistemler: Fotokatalitik aktivite özelliği ve süper hidrofilik özelliği sayesinde kendi kendini temizleyen (self-cleaning surfaces) yüzeylerin oluşmasını sağlamaktadır.

• Çinko boratlı hibrit sistemler: Yüzeylere alev geciktirici, duman bastırıcı ve korozyon geciktirici özellikleri kazandırmaktır.

Proje’nin Başarı Ölçütleri

• Konsolidantların Türkiye’de endüstriyel olarak üretilmesi ülke ekonomimiz ve kültürel kimliğimiz açısından da büyük önem arzetmektedir.

• Konsolidasyon işlemi için sol-jel tekniği kullanılarak metal alkoksit solüsyonları ile yüzeylerde nano partiküller oluşturulmaktadır. Nano partiküller yüzeylerin sıkılaşmasını sağlayarak oluşabilecek değişikliklere karşı malzemeyi güçlendirmektedirler.

• Konsolidasyon işlemi nano boyutta kaplama ile yapıldığından dolayı tekrarlanabilme imkanı sunmaktadır.

İlginiz için teşekkürler…

NANOTEGO A.Ş.

info@antimic.com

www.antimic.com