ARTVİN-BORÇKA BÖLGESİ KIRMIZI KİLİNİN ÖZELLİKLERİ, SERAMİK ÇAMUR VE ASTAR ÜRETİMİNDE KULLANIMI

Transkript

1 ARTVİNBORÇKA BÖLGESİ KIRMIZI KİLİNİN ÖZELLİKLERİ, SERAMİK ÇAMUR VE ASTAR ÜRETİMİNDE KULLANIMI THE PROPERTIES OF ARTVİN BORÇKA REGION RED CLAY AND ITS USES IN CERAMIC SLIP AND ENGOBES Münevver ÇAKI 1, Bekir KARASU 2, Keriman KARAVELİ 2 ve Esra MÜHÜRCÜ 1 1 Anadolu Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Seramik Bölümü, Eskişehir 2 Anadolu Üniversitesi, MühendislikMimarlık Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, Eskişehir ÖZET Bu çalışmada Artvin ili, HopaBorçka ilçeleri arasında, Cankurtaran mevkiinden alınan kırmızı kilin döküm yöntemiyle şekillendirilen, o C de pişen ve rengi kırmızıdan kahveye değişen bünyelerin eldesinde ve ayrıca beyaz pişen stoneware ürünlere uygun astar üretiminde kullanılabilirliği araştırılmıştır. İlk aşamada kırmızı kilin Xışını fluoresan (XRF) ve Xışını kırınım (XRD) analizleri yapılmış, ısısal genleşme, küçülme, su emme ve mukavemet özellikleri belirlenmiştir. Bu verilerden faydalanılıp optimum döküm konsantrasyonunu sağlayan döküm reçetesi oluşturularak üretilen bünyelerin özellikleri incelenmiştir. Son olarak da, beyaz pişen bünye yüzeylerinde kil, astar olarak denenmiştir. Anahtar Kelimeler: Kırmızı kil, Seramik bünye, Döküm, Astar. ABSTRACT In this study, red clay has been taken from Cankurtaran area situated between Hopa and Borçka counties in ArtvinTurkiye and its utilization has been searched in the production of the bodies which can be formed by slip casting method and whose firing colour changes from red to brown between ºC. At the first stage, Xray fluorescent (XRF) and Xray difractometer (XRD) analyses were made. Thermal expansion, shrinkage, water absorption and strength values were determined. Depending upon the results achieved, the body recipe with the optimum casting concentration was adjusted, and the properties of consequent bodies were investigated. Finally, the clay was also used on white firing bodies as an engobe. Keywords: Red clay, Ceramic body, Slip casting, Engobe. 495

2 1. GİRİŞ Kırmızı killer yerkabuğunda en kolay, en çok ve en yaygın bulunan malzemelerdir. Dünyadaki seramiklerin çoğunun kırmızı killerden yapıldığı bilinmektedir. Günümüzde halen artistik objelerden, yapı malzemelerine ve gündelik yaşamda kullanılan işlevsel ürünlere kadar geniş bir alanda üretim devam etmektedir. Bu tür killer sanatsal ve endüstriyel seramiklerde sıraltı ve sıriçi dekorasyon amaçlı olarak doğrudan kullanılırlar. Çoğu, uygun miktarlarda demir ve diğer safsızlıkları içerir. Demir oksidin varlığından dolayı ham halde kırmızı, kahverengi, yeşilimsi veya gri olabilirler. Pişirildiklerinde sır ve pişme koşullarına göre bünyenin rengi; pembeden, devetüyü (buff), sarımsı kahve (tan), kırmızı, kahve veya siyaha değişebilir. Tek pişirimli sır, astar yada diğer sırlarda da kolaylıkla uygulanabilmektedirler [15]. Astar, sır uygulamalarının temel öğelerindendir. Ülkemizde farklı bölgelerden alınan kırmızı killer astar ve sır üretiminde değerlendirilmiş, sonuçta çok zengin renk ve yüzey etkileri elde edilmiştir [67]. Doğadan çıkarılan renkli killer temizleme ve süzme işlemleri sonrasında dekor amaçlı kullanılabilirler. Ayrıca, farklı bileşimlerde hazırlanan ve çok ince öğütülen seramik çamurları da aynı amaca hizmet edebilirler. Aydın, Bolu, Çanakkale, Eskişehir, İstanbul ve Nevşehir bölgesi doğal toprak örnekleriyle üretilen doğal astarların hiçbir renk katkısı olmaksızın geniş bir renk paleti oluşturduğu, teknik açıdan da başarılı sonuçlar verdiği saptanmıştır [8]. Bu çalışmada, ArtvinCankurtaran mevkii kırmızı kilinin karakterizasyonu gerçekleştirilmiş ve farklı kullanım olanakları araştırılmıştır. 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Artvin bölgesi kırmızı kili iri taneli, suda dağılma özelliği olmayan bir hammaddedir. Deneysel çalışmaların ilk aşamasında kil 1 kg kuru madde kapasiteli değirmenlerde öğütmeye tabi tutulmuştur. Öğünmüş tozlar etüvde 105 ºC de kurutulduktan sonra, XRF ve XRD analizleri gerçekleştirilmiş ve çeşitli özellikleri incelenmiştir. Kırmızı kil ile döküm çamuru oluşturmak için standart bir döküm reçetesi baz alınmıştır. Reçete içindeki sert hammaddeler (feldispat, kuvars, sert kaolenler ve Artvin kırmızı kili) değirmene önce konulmuş ve üç saat öğütülmüştür. Daha sonra, ön öğünmüş karışıma suda dağılabilen killer ilave edilmiştir. Değirmenden alınan çamurlar 100 meş lik (150 µm) elekten geçirilerek litre ağırlığı, viskozite ve et kalınlıkları kontrol edilmiştir. Küçülme, mukavemet ve su emme özelliklerinin belirlenmesi için numuneler, 200x200x15 mm boyutlarındaki alçı kalıplarda şekillendirilmiştir. Farklı sıcaklıklardaki pişme renklerinin tespiti için kil, ham halde ve şekillendirilmiş örneklerle 1000, 1050, 1100 ve 1160 o C lerde pişirilmiştir. Astar uygulamaları için ise Artvin kili, 1 kg kuru madde kapasiteli bilyeli değirmenlerde 3 saat öğütüldükten sonra, 100 meş lik elekten süzülmüş ve püskürtme yöntemiyle pişme rengi beyaz olan stoneware ürünlere astar olarak uygulanıp, 1000 o C de pişirimleri yapılmıştır. Aynı form üzerinde astarın sırlı ve sırsız etkisini daha iyi görmek amacıyla, formların bir bölümü kurşunlu ve borlu, 1000 ve 1160 o C de gelişen sırlarla örtülerek pişirilmişlerdir. 496

3 3. SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Kırmızı kilin XRF sonucu Çizelge 1 de, XRD analizi sonucu ise Şekil 1 de sunulmuştur. Çizelge 2 den de kırmızı kilin fiziksel özellikleri takip edilebilir. Çizelge 1. Kırmızı kilin XRF ile belirlenen kimyasal analizi (ağırlıkça %) Table 1. Chemical analysis of the red clay determined by XRF (wt. %) SiO 2 57,51 K 2 O 3,65 SO 3 0,05 SrO 0,01 Al 2 O 3 16,71 CaO 0,84 TiO 2 0,88 P 2 O 5 0,10 Fe 2 O 3 8,68 Na 2 O 1,36 ZnO 0,02 NiO 0,04 MgO 3,58 ZrO 2 0,02 MnO 0,21 *A.K. 6,34 *A.K.: Ateşte kayıp (Losses on ignition). Şiddet (cps) ( º ) Şekil 1. Kırmızı kilin XRD analizi. Figure 1. XRD pattern of the red clay. Artvin kırmızı kilinin 450 ml su ve 2 ml sodyum silikat ile akışkan hale geldiği belirlenmiştir. Bilyeli değirmenlerde 3 saatlik bir öğütme sonrası, 100 meş lik elekten geçirilen kilsu karışımının litre ağırlığı 1640 gr, akma kabı ile ölçülen viskozitesi (100 ml) 25 sn dir. Kırmızı kilin kuru ve pişme küçülmesi değerleri yüksektir. Buna karşın pişirim sonrası su emme oranı düşüktür. Kilin XRF analizinde Na 2 O, K 2 O (sırasıyla % 1,36 ve % 3,65) ve Fe 2 O 3 miktarlarının (% 8,68) yüksek olduğu belirlenmiş ve camlaştırıcı karakterdeki bu oksitlerin pişirim sonrasında düşük su emme değerlerinin eldesinde etkin rol oynadıkları kanısına varılmıştır. Pişme renkleri sıcaklık arttıkça daha belirgin hale gelmekte ve camlaşma oranının yükseldiğini teyit etmektedirler (Şekil 2). 497

4 Çizelge 2. Kırmızı kilin fiziksel özellikleri Table 2. Physical properties of the red clay Özellikler Properties Yoğunluk (gr/cm 3 ) Density Kuru küçülme (%) Dry shrinkage Isıl genleşme katsayısı (α) (400 ºC) Thermal expansion coefficient Kuru mukavemet (kg/cm 2 ) Dry strength Toplam küçülme (%) Total shrinkage Su emme (%) Water absorption 3, ,3x , ºC 1050 ºC 1100 ºC 11 13, ,2 5,9 0,03 Sadece kil kullanılarak ve döküm yöntemi uygulanarak şekillendirilmiş formlarda 1160 o C de aşırı camlaşma ve deformasyon söz konusudur (Şekil 3). Isı mikroskobu ile 1160 o C ye kadar yapılan ölçüme göre kilin sinterlenme noktası 1050 o C, yumuşamaya başladığı sıcaklık ise 1085 o C dir. Kırmızı killer bileşimlerine bağlı olarak farklı sıcaklıklarda camlaşırlar. Yüksek oranda demir ve diğer mineral safsızlıkları içerdiklerinden, daha düşük sıcaklıklarda ergime eğilimine sahiptirler [3]. Doğal görünüm 1000 ºC 1100 ºC 1160 ºC Natural appearence Şekil 2. Kırmızı kilin doğal ve farklı sıcaklıklarda sergilediği pişme renkleri. Figure 2. Raw and firing colours of the red clay. 498

5 1000 o C 1050 o C 1100 o C 1160 o C Şekil 3. Kırmızı kil ile şekillendirilen formların pişme renkleri. Figure 3. Firing colours of the objects made by using the red clay. Seramikte astar olarak bilinen madde, genelde kuru kil ve suyun eşit oranda karıştırılması ile elde edilen, yarı sıvı, akıcı, ince taneli, uygulandığı seramik ürün yüzeyinin rengini değiştiren, ürüne bazı dekoratif değerler katan renkli bir kil tabakası şeklinde tanımlanan seramik çamurudur. Dekorlama yöntemlerinin en önemlilerinden biridir [9]. Artvin kırmızı kilinin stoneware bisküvileri üzerine püskürtme ile yapılan astar uygulamalarında, astar renginin sıcaklığa bağlı olarak kırmızıdan kahveye değiştiği gözlenmiştir o C de pişirilen astarlı bünyelerde çatlama ve kavlama hatalarına rastlanmamıştır (Şekil 4) o C de pişirilmiş olan üründe renk biraz daha koyudur. Tamamen çatlaklı bir yüzey ortaya çıkmıştır. Astarda atma veya kavlama yoktur o C lerde pişirilmiş astarlı üründe ise çatlaklar daha belirgin ve yüzey sinterastar görünümündedir. Bu sıcaklıklarda kilin artistik amaçlı formlar için uygun bir malzeme olarak ve astarsır uygulamalarında rahatlıkla kullanılabileceği açıktır. Astarsırlar büyük ölçüde düşük erime noktasına sahip ve yeterli akışkanlaştırıcı içeren killerden yapılır. Kildeki demir oranı, sır renginin açıktan koyu kahveye değişmesinin temel nedenidir [7, 9] o C 1100 o C 1160 o C Şekil 4. Farklı sıcaklıklarda pişirilen stoneware astar örnekleri. Figure 4. Stoneware engobe samples fired at different temperatures. 499

6 Astarlanmış ürün önce 1000 o C de, sonra da alkali, bor ve kurşunlu sırla sırlanarak 1160 o C de pişirilmiştir. Sırsız ve aynı sıcaklıkta pişirilen örnek, kızıl kahve renginde, çatlaklı bir yüzey dokusuna sahip iken, sırlanmış örnekte çatlaksız, sarı ve kahve renginde, parlak bir görünüm elde edilmiş ve yüzeydeki çatlaklar kaybolmuştur (Şekil 5). (a) (b) Şekil o C de pişirilen (a) sırsız, (b) sırlı stoneware astar örnekleri (Form tasarım: Kamuran AkAnadolu Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Seramik Bölümü, Araştırma Görevlisi). Figure 5. Stoneware engobe samples (a) unglazed, (b) glazed after firing at 1160 o C (Form designed by Kamuran AkAnadolu University, Faculty of Fine Arts, Ceramics Department, Research Assistant). Bir başka denemede de Artvin kırmızı kili, feldispat, kaolen, kuvars ve beyaz pişme rengi olan killerle birlikte kullanılarak döküm reçeteleri hazırlanmış (Çizelge 3), bünyelerin küçülme ve su emme değerleri incelenmiştir (Çizelge 4). A2 reçetesinin toplam küçülme değerlerinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Standart reçetedeki kaolen miktarına eşdeğer oranda (% 25) kırmızı kil kullanımı sonucu bünye oksit reçetesinde alkali artışı söz konusudur. Dolayısıyla, cam faz miktarı artmakta, bu da bünyenin daha fazla küçülmesine yol açmaktadır. Pişme renkleri sırlanmamış durumda pembeden, kırmızı ve kahveye değişmektedir (Şekil 6). Alkaliliborlu ham sırla kaplanmış bünyeler sırla uyum halindedir (Şekil 7). Sırlı yüzeylerde çatlama ve kavlama hatalarına rastlanmamıştır. 500

7 Çizelge 3. Standart (ST) ve kırmızı kil katkılı (A1A2) döküm çamuru reçeteleri ve döküm özellikleri Table 3. Composition of the standart (ST) and red clay added (A1A2) slip recipes and slip properties Hammadde Raw Material Sodyum feldispat Sodium feldspar Potasyum feldispat Potassium feldspar Kuvars Quartz Kaolen 1 Kaolin 1 Kaolen 2 Kaolin 2 Kil 1 Clay 1 Kil 2 Clay 2 Artvin kırmızı kili Artvin red clay Su miktarı (ml) Water content (ml) Elektrolit miktarı (ml) Electrolite content (ml) Litre ağırlığı (gr) Specific gravity (gr) Viskozite(100 ml) Viscosity (100ml) Döküm özelliği Casting performance Bileşim Composition (%) ST A1 A Açık ve kapalı dökümler için uygun Suitable for open and close castings Açık ve kapalı dökümler için uygun Suitable for open and close castings Açık ve kapalı dökümler için uygun Suitable for open and close castings 501

8 Çizelge 4. Döküm çamurlarından üretilen stoneware bünyelerin küçülme ve su emme değerleri Table 4. Shrinkage and water absorbtion values of the stoneware bodies formed by casting slips Özellikler Pişme sıcaklıkları, Firing temperatures ( o C ) Properties A1 A2 A1 A2 ST A1 A2 Toplam küçülme (%) Total shrinkage 5,2 6, , Su emme (%) Water absorption 12,5 9,2 10,6 8,4 1,5 0,03 0, o C 1100 o C 1160 o C Şekil 6. A1 reçetesiyle hazırlanmış stoneware formların sırsız pişme renkleri. Figure 6. Firing colours of unglazed stoneware bodies made by A1 recipe ºC 1100 ºC Şekil 7. A1 reçetesiyle hazırlanmış stoneware formlarının sırlı pişme renkleri (Form tasarım: Muammer ÇakıAnadolu Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Seramik Bölümü, Seramik Sanatçısı). Figure 7. Firing colours of glazed stoneware bodies made by A1 recipe (Form designed by Muammer ÇakıAnadolu University, Faculty of Fine Arts, Ceramics Department, Ceramic Artist). Artvin İli, Cankurtaran mevkiinde alınan kırmızı kilin karakterizasyon testleri ve kilin farklı örneklerle yapılan uygulama sonuçları bu kilin o C sıcaklık aralığında döküm yöntemiyle şekillendirilebilen bünyelerin üretiminde ve pişme rengi beyaz stoneware ürünlerde astar olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir. Kil, başka bir malzeme ilavesine gerek duyulmaksızın, tek başına su ve sodyum silikat karışımıyla akışkan hale gelebilmektedir. Ancak, 1100 o C deki küçülmesi yüksektir (% 16). Bu sıcaklığın üzerinde şekillendirilmiş bünyelerde deformasyon gözlenmiştir. 502

9 Tek başına kullanıldığında o C sıcaklık aralığında çalışılması uygun olacaktır o C de deformasyon söz konusu değildir, fakat toplam küçülme oranı (% 16) artmıştır. Kırmızı kilin sulu, öğütülmüş karışım halinde beyaz stoneware bünyeler üzerine uygulanması, 1000, 1100 ve 1160 o C lerde pişirilmesi ile kiremit kırmızısından kahverengiye değişen yüzeyler elde edilmiştir ve 1160 o C de pişen örneklerde yüzeyin tamamını kaplayan çatlaklı bir doku oluşmuştur. KAYNAKÇA [1] Prudance, M. R., Pottery Analysis, The University of Chicago Press/Chicago and London, [2] Hopper, R., The Ceramic Spectrum a Simplified Approach to Glaze & Color Development, Chilton Book Company, Radnor, Pennslvania, 4849, [3] Rhodes, D., Clays and Glazes for the Potter, Chilton Book Company, Radnor, Pennslvania, [4] Rado, P., An Introduction to the Technology of Potter, Pergamon Press, 15, U.K, [5] Zakin, R., Ceramic Mastering the Craft, Chilton Book Company, Radnor, Pennsylvania, 78, [6] Şölenay, E., Çobanlı, Z., Making Slip Glaze from Local Red Clay, Ceramics Technical, 16, 1519, Australia, [7] Şölenay, E., Kırmızı Killerle Oluşturulan, 1200 ºC de Gelişen Astar Sır Araştırmaları ve Uygulamaları, Sanatta Yeterlik Tezi, Anadolu Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Eskişehir, [8] Karadeniz, G., Alpaslan, S., Apaydın, B., Künelgin, Z., Arcasoy, A., Günümüz Teknolojisi ile Doğal Astarların Üretilmesi, III. Seramik Kongresi Bildiriler Kitabı, Cilt1, Geleneksel Seramikler, Türk Seramik Derneği Yayınları, , [9] Çobanlı, Z., Seramik Astarları, Anadolu Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Yayın No : 15, 165 Eskişehir,