Ş.Endûstnyel Hammaddeler Sempozyumu /141 Ehm 1, izmir, Söndürülmüş Kirecin Çini Bünye Fiziksel Özelliklerine Ve Kütahya Sırıyla Uyumuna Etkisinin Araştırılması Turlaye A. Yamık, N Dinçer Dıtmlupınar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, KÜTAHYA Y. Kibici Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, AFYON ÖZET: Çini çift pişirim yöntemiyle üretilen, seramik bir bünyedir. Çininin başlıca hammaddeleri kil, kaolen, kalsit veya dolomittir. Bu araştırmada, Bilecik kaoleni, Sındırgı kaoleni, Uşak kaoleni, Türkmen kili, Mihalıçık kili ve dolomit karışımından bir çini bünye hazırlanmıştır. Elde edilen bu çini bünyedeki ağırlıkça % 2 oranındaki dolomit miktarı azaltılıp, yerine ağırlıkça % 1 ' den % 'a kadar değişen oranlarda söndürülmüş kireç ilave edilmiştir. Bu çalışmada 11 adet çini bünye hazırlanmıştır. Bu çini bünyeler alçı kalıpta el ile şekillendirilip, 8 C 'de pişirilmiştir Çını bünyelerin sırlı pişirimi C ' de yapılmıştır. Hazırlanan çini bünyelerin kuruma ve pişme küçülmeleri, su emmeleri, fiziksel değişiklikleri, Kütahya sın ile uyumu ve mukavemeti araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda; % Bilecik Kaoleni, % 2 Sındırgı kaoleni, % Uşak kaoleni, % Mihalıçık kili, % Türkmen kili, %1 dolomit ve % söndürülmüş kireç içeren karışımın çini bünyesi için uygun fiziksel özellikler gösterdiği belirlenmiştir ABSTRACT: Chinawares are ceramics which are prepared by douple firing. The main raw materials used are kaolin, clay, calcite or dolomite. In this study, the chinaware is prepared by the mixture of Türkmen clay, Mihalıçık clay, sındırgı kaolin, Uşak kaolin, Bilecik kaolin and dolomite. The amount of dolomite that is 2 % by weight in the chinaware bady produced, is decreased and instead of this material slaked lime is added with the range of 1% to % by weight. In this study, 11 chinaware badies are prepared. These chinaware badies are formed by hand in the plaster casting moulds, then are fired at temparature of 8 C. The firing process for glazed chinaware badies is made at a temparature of C. Prepared chinaware badies are investigated; effect on drying and firing shrinkage, porosity, physical appearence the badies fit with the Kütahya glaze and the strength were all determined. As a result of experimental study, it has been shown thats composition of Bilecik kaoleni %, Sındırgı kaoleni 2 /o, Uşak kaoleni %, Mihalıçık clay %, Türkmen clay, %, dolomite 14 % and slaked lime 6 %, has a givena good physical. 1. GİRİŞ birbirlerinden farklılık gösterir (Ipekoğlu ve diğerleri 177). Serbest silis, feldispat, mika gibi plastik Bu çalışmada, ülkemiz seramik ve çini sanayiinde olmayan alüminasilikatlar; killerin plastisitesini, önemli bir yeri olan çamurların kaolinkuvarskil üçlü küçülmesini ve kuru mukavemetini azaltır. Killerde dıvagramından yararlanılarak hazırlanmasıyla ilgili kalsiyum bileşikleri ergitici rol oynar. Pişme sırasında hammadde seçimi yapılmış, bu hammaddelerle ilgili deformasyon çatlamaya neden olabilir, küçülmeyi 11 değişik çim reçetesi hazırlanmıştır. azaltır, kurumayı hızlandım. Kuvars genleşmeyi azaltır, pekişme sıcaklığını arttırır, bu da ateş Killer, birçok mineral tiplerini bünyelerinde bölgesinde ürünlerin deformasyonuna neden olur. bulundurduklarından, kimyasal" analizleride Bunların tane iriliği dağılımları da önemli unsurlardır. 163
Kuvarsın çok ince öğütülmesi müllit fazını oluşturduğundan ürünün mukavemetini azaltır. Seramik bünye tespiti amacıyla yapılmış olan önemli sayıda araştırmalar vardır (Okur. 184; Güner, 187; Şahın, 13, Unlu, 14; Çakı, 14;Yamık ve Diğerleri 18) Karbonat grubunda yeralan dolomit, kalsit ve magnezıt seramik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır (Taşpınar, 17). Çini çamurlarının şekillendirilmesinde çeşitli yöntemler uygulanır. Her türlü üretimin en önemli basamaklarından birisi hatta en önemlisi şekillendirmedir. Seramik hamurunun şekillendirmeye uygun bir nitelik kazanmasının iki amacı vardır. Bunlardan birincisi hamur karışımının incelik derecesi, homojenliği ve saflığıdır. İkincisi ise kıvamıdır (Özel, 17) Reçete bileşimini oluşturmak için bileşime giren hammadelerin mineralojik, kimyasal ve fiziksel özelliklerinin bilinmesi gerekir (Kartal ve diğerleri 17) Bu amaçla deneysel çalışmalarda kaolenkuvars4cil üçlü diyagramı üzerinde çini üretiminde A. Yamik, NDinger, Y. Kibici kullanılan bünyeye uygun bir alan içerisinde bir araştırma bölgesi saptanmıştır. Her bir kompozisyon araştırmada kullanılacak hammaddelerle reçeteler haline getirilmiştir (Singer, 187; Sümer, 13). 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 2.1. Materyal ve Metod Deneysel çalışmalarda, değişik yörelere ait Bilecik kaoleni, Sındırgı kaoleni, Uşak kaoleni, Mihallıçık kili, Türkmen kili, dolomit ve söndürülmüş kireç gibi hammaddeler kullanılmıştır. Belirtilen karışımlardan, hammaddelerin bümye fiziksel özelliklerini etkilerini araştırmak amacı ile kuvarskaolindolomit üçlü diyagramı esas alınarak 11 farklı çini reçetesi hazırlanmıştır. Bu reçetelerde, dolomit miktarı %2 % ve söndürülmüş kireç miktarı %1 arasında değiştirilmiştir. Diğer hammadde oranlan belirli bir değerde sabit tutulmuştur. Kullanılan hammaddelere ait kimyasal analiz sonuçlan Çizelge 2.1' de verilmiştir. Çizelge 2.1. Deneysel çalışmalarda kullanılan hammaddelerin kimyasal analiz sonuçlan MADDE % BİLECİK KAOLENİ SINDIRGI KAOLENİ UŞAK KAOLENİ MHALIÇIK KİLİ TÜRKMEN KM DOLÖMTT SUNDURULMUŞ KİREÇ Sı 2 81,7 66,4 64,4, 6,4,11 A1 2 3 11,8 22,73 23, 2, 13,4 1,22 FeÄ,,27, 1,4,77 CaO 1,42,67 1, 2. 1.7 31.4.83 MgO.2.4 1. 3.42 1.4 21.81 Na 2.4.4.4.7.13 K 2.18. 2.4.3.44 Ti 2.2.31.2.34. S 3.16. 1...1 ATEŞ ZAİYATI 3.6 8.34.. 8..3 4.41 44.17 TOPLAM 164
3.Endustrıyel Hammaddeler Sempozyumu /141 Ehm 1, İzmir. Türkiye Belirtilen oranlarda hazırlanan karışımlar, porselen değirmende yaş olarak %' ü 63 mikron olacak şekilde öğütülmüştür. Hazırlana çamurlardan, x cm 2 numuneler alçı kalıpta şekillendirilmiştir. boyutlarında Deney numunelerinin şekillendirilmesinde alçı kalıp, mukavemet değerlerinin ölçümünde CRAA 424 model Gabrialla cihazı kullanılmıştır. Numunelerin pişirme işlemleri, maksimum çalışma sıcaklığı C olan kamara tip elektrikli fırınlarda yapılmıştır. Şekillendirilmiş numuneler kurutulduktan sonra 8 C de bisküvi pişirimine tabi tutulmuş ve sırlandıktan sonra C C' de sırlı pişirim yapılmıştır. Hazırlanan her numune üzerinde fiziksel testler yapılarak bünyeye etkileri incelenmiştir. Çizelge 2.2. Dolomit ve söndürülmüş kireç miktarının değişken olduğu karışımların reçete bileşimi NUMUNELERİN % BİLEŞİMLERİ" HAMMADDELER ÇÇ ÇÇ Bilecik kaoleni Sındırgı kaoleni 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Uşak kaoleni Mihallıçık kili Türkmen kili Dolomit 2 1 18 17 16 1 14 13 11 Söndürülmüş kireç 1 2 3 4, 6 7 8 TOPLAM Deneysel çalışmalar sonucunda: % Bilecik kaoleni, % 2 Sındırgı kaoleni, % Uşak kaoleni, % Uşak Çizelge 2.3 Kullanılan Kütahya flitinin kimyasal kaoleni. % Mihallıçık kili, % Türkmen kili, % 1 bileşimi dolomit ve % söndürülmüş kireç içeren karışımın çini bünyesi için uygun fiziksel özellikler gösterdiği Oksitler Si 2 % Bileşim 33.18 belirlenmiştir. Hazırlanan çini bünyelerin sırlanmasında Kütahya sın kullanılmıştır. Bu sır Kütahya fıriti, CMC ve su karışımından hazırlanmıştır. Çizelge 2.3' de kullanılan Kütahya frilinin kimyasal bileşimi verilmiştir A1 2 3 CaO Na 2 PbO 2.7 6.2 21.63 3.68 16
3.DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDİRME 3.1.Hazırlanan Çamurların % Elek Bakiyesi, % Nem miktarı, % Kuru Madde, % Tiksotropi, Litre Ağırlığı, Viskozite Değerleri A. Yamik. N Dinger, Y. Kwici Çizelge 3.F de söndürülmüş kireç miktarının değişken olduğu kanşımlann % elek bakiyesi, % nem miktarı, % kuru madde, % tiksotropi, litre ağırlığı, viskozite sonuçları gösterilmektedir. Çizelge 3.1. Söndürülmüş kireç miktannın değişken olduğu kanşımlann % elek bakiyes miktarı, % kuru madde, % tiksotropi, litre ağırlığı, viskozite değerleri Testler ççı ÇÇ, % nem ÇÇ % Elek bakiyesi 3.3 3.1 3.2 3.37 3.41 3.48 3.4 3.62 3.6 3.74 3.81 % Nem miktarı 28.47 28.1 2.6. 31.6 31.43 31.76 32.4 32. 33.1 33.6 % Kuru madde 71.3 71.8 7.3 6. 68.4 68.7 68.24 68.6 67.1 66.8 66.44 %Tiksotropi 4.16 4.76.26.88 6.2 7.6 11. Litre agırlğı (g/it) 13 1 1 132 131 13 1322 1323 1324 132 Viskosite (sn) 2 23 2 28 16 1 Çizelge 3.1' de görüldüğü gibi çini bünyesinde söndürülmüş kireç miktannın artmasıyla % elek bakiyesi, % nem miktan, % tiksotropi miktarı artmıştır. % Kuru madde ve viskozite değerleri ise azalmıştır. Litre ağırlığı 1132 g/it arasında değişmişitir 3.2 Söndürülmüş Kireç Miktarının KurumaPişme Küçülmesi Üzerine Etkisi Söndürülmüş kireç miktannın değişken olduğu kanşımlann kuruma ve pişme küçülmeleri Çizelge 3.2' de gösterilmiştir. Çizelge 3.2' de görüldüğü gibi söndürülmüş kireç miktannın artmasıyla kuruma pişme küçülmesi değerleri artmaktadır. Çizelge 3.2 Söndürülmüş kireç miktannın değişken olduğu kanşımlann kuruma ve pişme küçülmeleri Numuneler ççı ÇÇ ÇÇÇ ÇÇ Kuru Küçülme (%) 3. 3. 3. 3.8 3.8 4 4 6 6 Pişme Küçülmesi (%) 8 8 8. 166
3.3.Söndürülmüş Kireç Miktarının Ham, Kuru re Pişmiş Mukavemeti Üzerine Etkisi Söndürülmüş kireç miktarının değişken olduğu karışımların ham, kuru, pişme mukavemeti değerlen Çizelge 3.3. de verilmiştir. Çizelge 3.3.Söndürülmüş kireç mıktannın değişken olduğu karışımların ham, kuru, pişme mukavemeti değerlerine etkisi Numuneler Ham Kuru Pişme çço ÇÇ ÇÇÇ Mukavemet (kg/cm 2 ) 1. 13.88.34 8.16 7 8 7.4.73 4.26 2.6 2.81 2.4 Mukavemet (kg/cm 2 ).116.66 8.6.6 3 7 3 8.1 71.66 4.4 4. 32.38 23.7 Mukavemeti (kg/cm 2 ) 138.3 8.7 11..11 8. 8 3.47 2.21.2 23.18 3.Endustrtyel Hammaddeler Sempozyumu /141 Ehm 1, Izmir, Turhye Çizelge 3.4.Söndürührıüş kireç miktannın değişken olduğu karışımların su emme değerlerine etkisi Numuneler Massenin su emmesi Sırlı massenın su emmesi (%) ÇÇ ÇÇÇ (*) 24,61 2 2 7 27 2 27.63 28.28 28.73 2. 2.27 2 44 2.6 1.4 2 2.8 2 21.1 22.78 23.37 23.6 23 64 23 7 23.88 Çizelge 3.4' de görüldüğü gibi söndürülmüş kireç miktannın artması ile massenin ve sırlı massenin su emme değerleri artmıştır. 3. Söndürülmüş Kireç Miktarının Harkort Testi Sonuçlarına Etkisi Söndürülmüş kireç miktannın değişken olduğu karışımların harkort testi sonuçlan Çizelge 3.' de görülmektedir. Çizelge 3.3' den görüldüğü gibi söndürülmüş kireç miktarının artması ile ham, kuru, pişme mukavemet değerlerinin azalmıştır. 3.4.Söndürülmüş Kireç Miktarının Değişken Olduğu Karışımların Su Emme Değerlerine Etkisi Söndürülmüş kireç mıktannın değişken olduğu karışımlann su emme değerleri Çizelge 3.4' de görülmektedir. Çizelge 3.. Söndürülmüş kireç miktannın harkort testi sonuçlan Numuneler ÇÇ ÇÇ Fırın çıkışı C 1 C 17 C 2 C 167
Çizelge 3.' de görüldüğü gibi söndürülmüş kireç miktarının % % 6 olduğu karışımların termal şoka karşı dayanıklı oldukları tespit edilmiştir. 4. SONUÇ VE ÖNERİLER Yapılan bu çalışmada, söndürülmüş kireç miktannm çmı bünye fiziksel özelliklerine ve Kütahya sınyla uyumuna etkisi araştınlmış ve aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Çini bünye bileşiminde söndürülmüş kireç miktan arttıkça karışımın ham mukavemet değeri 1.' den 2.4' a, kuru mukavemet değeri 116.66' dan 23 7' e, Pişmiş mukavemet değeri 138.3' den.18 kg/cm 2 ' ye düştüğü saptanmıştır. Kuru küçülme değerleri ise % 3.' den % 6' ya, pişme küçülmesi değeri % 8' den % ' ye arttığı saptanmıştır. Su emme değerleri massenin % 24.64% 2.6 ve sırlı massenin % 1.4% 23.88 olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen numuneler 8*' de pişirildiğinde söndürülmüş kireç miktan % % 8 olan karışımlarda deformasyon ve çatlak görülmemiş fakat söndürülmüş kireç miktarı % olan kanşımlarda defomıasyon ve çatlaklar görülmüştür. c C' de sırlı pişirim yapılmış ve söndürülmüş kireç miktan % % 4 ve % olan kanşımlarda sır çatlağı gözlenmiş ve söndürülmüş kireç miktarı % 8 olan karışımlarda sır çatlağı görülmemiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda % Bilecik kaoleni, % Sındırgı kaoleni, % Uşak kaoleni, % Mihallıçık kili, % Türkmen kili, % 1 dolomit ve % söndürülmüş kireç içeren kanşımın çini bünyeleri için uygun fiziksel özellikler gösterdiği belirlenmiştir. Bu kanşımın kuruma küçülmesi % 4, pişme küçülmesi %, ham mukavemeti 7.4 kg/cm*, kuru mukavemeti 8.1 kg/cm 2, pişme mukavemeti 8.3 kg/cm 2. massenin su emme değeri % 28.28 ve sırlı massenin su emme değeri % 22.78 olarak tespit edilmiştir. Bu verilerin çini üretimi için ideal değerler olduğu belirlenmiştir. Bünyelerde söndürülmüş kireç miktan arttıkça, sır çatlakları azalmaktadır. Söndürülmüş kireç, A. ramık.ndmçer, Y. Kıbıcı bünye ile sır arasında ara tabakasının daha iyi oluşmasını ve bünyenin beyazlığının artmasını sağlamaktadır. Söndürülmüş kireç miktan değeri çok arttınhrsa, çamur çürümektedir. Plastik özelliğini kaybedip, yüzeyde lekelenmeler ve çatlaklar meydana gelmektedir. Bünyelere ilave edilen, su miktan arttınlıp, yüzeyler kuvarsı yüksek engopla kaplanırsa yüzey lekeleri ortadan kaldınlabilir ve bünyelerin yüzey sertliği, mukavemet ve beyazlığı artırılabilir. lar daha yavaş finnlama ve soğuma ile önlenebilir. Sır reçetesinde genel olarak kurşun, silis, ve soda bulunmaktadır. Sır bünyesinde bor ve kalsiyum olmayışı sın dayanıksız yapmaktadır. Bir miktar bor oksit, kalsiyum oksit veya dolomitin kullanılmasıyla sır darbe ve çizilmelere, asit baz gibi kimyasal bileşimlere karşı dayanıklı hale getirilebilir. Bünyelerdeki sır çatlaklannın önlenmesi için sıra ve masseye bir miktar kuvars katılabilir. Hazırlanan çini çamuru, şekillendirilmeden önce bekletilerek havalandınlıp kurutulmasıyla daha iyi sonuçlar alınabilir.. KAYNAKLAR Kartal, M., Yamık,A. ve MordoğanJİ., 17, Porselen Diş Üretim Olanaklannın Araşünlması, Vn.Ulusal Kil Sempozyumu, Kütahya Sümer, G., 13; "Seramik Fınnlan", Seramik Sırlan Semineri Bildiriler Kitapçığı, Türk Seramik Derneği Yayınlan No.7 Şahin, A.X, 13; "Feldspat ve Kuvars Öğütme Tarihçesi ve Öğütme teknolojisindeki Son Durum", Seramik Sırlan Semineri Bildiriler Kitapçığı, Türk Seramik Derneği Yayınlan No.7 Singer, F., Singer, S., "Industrial Ceramic", Chapman and Hall Ltd. USA 187. Arcasoy, A., 183, "Seramik Teknolojisi", Marmara Üniversitesi Güzel Sanatlar Fakültesi Yayınlan,s., 162,163,17. 168
Okur, E.. 184, "SimavDağardı Feldspatlarin Zenginleştirme Olanaklarının Araştırılması", Anadolu Üniv. Yayın No:3 MMF Yayın No:13, Eskişehir. Önen, S., 16; "KaolinitKuvarsFeldspat Üçlü Programında Porselen Tanımına Giren Bölgede Yumuşak Porselen Çamurları, Çamur Şekillendirilmesi, Siyah Porselen ve Sırların Araştırılması", 3. Seramik Kongresi Bildiriler Kitabı Ciltl, Türk Seramik Derneği Yayınlan No. 16 Özel, E., 17, Sağlık Gereçleri Döküm Çamuru Hazırlamada Elektrolitlerin Etkisi 3.Eııdus1rıyel Hammaddeler Sempozyumu /141 Ekim 1, Izmir, Turkrye Taşpınar, B.,17, Monopoz Üretiminde Perlit Kullanımı ; Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniv. Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Eskişehir (Yayınlanmamış) Yamık A., Karagüzel C, Oksüzoğlu N., Yüksel P. 18, Çini Bünyede Kil, Uşak Kaolini ve Kuvars Miktarının Bünye Fiziksel Özelliklerine Ve Sırla Uyumuna Etkisinin Araştırılması H. Uluslararası Çini Sempozyumu, Kütahya Ipekoğlu, B.. Kurşun, I., Bilge, Y., Banıt, A. 17, Türkiye Bentonit Potansiyeline Genel Bir Bakış, 2. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, izmir. 16