PLASTİK MALZEMELER
Plastikler hafif ve kolay işlenebilmeleri En karmaşık geometrik şekiller dahi kolaylıkla verilebilir. Bu tür malzemelere endüstride plastikler denir. Bunlara polimerler, organik malzemeler veya reçineler de denilmektedir.
Plastikler doğal organik malzemeler sentetik ahşap, deri, mantar bitki lifleridir
Polimerik olarak adlandırdığımız malzemelerin, hayatımızda ne kadar çok yer aldığını görmek, polimer kimyası hakkında neden bilgimiz olması gerektiğini bize açıkça gösterecektir
Giyeceklerimiz Ayakkabılarınızın hiç polimer bir malzemeden yapılmış olduğunu düşünmüş müydünüz? Kimnin derisi farklı kiminin altının yumuşaklığı farklıdır. Deriden bahsediyorsak derinin kendisi doğal bir polimerdir. Yürüyüş botlarının pek çoğunun altı poliüretandan yapılmıştır. Bazılarının yapısında PVC rastlarız bazen naylondan yapılmış ürünleri kullanırız. ÜzerimizBe giydiğimiz eşyalardan pekçoğu yün, pamuklu (selüloz) doğal polimerik maddelerden veya suni yollarla elde edilmiş olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi pekçok polimerik ürün kullanırız. Yalnızca günlük hayatımızda her gün kullandığımız giyeceklerin yanısıra denizde de kullanılacak pek çok ürün polimerik malzemelerden yapılmıştır. Kloropren ve poliüretan ürünler bunlara örnektir.
Ambalajlama ve Koruma ve Bazı Ürünler Bugün ürünlerin korunması ve taşınmasında kullanılan ambalajlama kendi başına bir alan olmuştur. Bunu en basit şekliyle bir süpermarkete girerseniz açıkça görebilirsiniz. Hemen tüm ürünler paketlenmişlerdir. Paketlemede kullanılan malzemelerin hemen hepsi polimerik malzemelerden hazırlanmışlardır. Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullanırız. Bu malzemelerin bazıları naylon olduğu gibi bazıları polipropilenden, polyesterden veya polietilenden yapılmıştır. Çocuk pedlerinde su sızdırmaz polietilen veya doğal kauçuk kullanılır. Fakat belki de Pedin en önemli kısmı poliakrilik asit kısmıdır. Kendi ağırlığından çok daha fazla suyu absorbe edebilir. Şampuanlarda hidroksietilselüloz bulunur. Saç spreylerinde ise; polivinilprolidondan yararlanılır.
Ev Yapı Malzemeleri Evlerimizde en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri temel elemanı selüloz olan ağaç malzemelerdir. PVC borular evlerdeki su tesisatının en önemli elemanlarıdır. Evdeki elektrik tesisatındaki bakır teller dışındaki hemen her şey polimerik malzemelerden yapılmıştır. PVC kapı ve pencereler ucuz ve ısı yalıtımındaki avantajları nedeniyle binaların büyük bölümlerinde kullanılmaktadır. Bazı çatlak ya da deliklerdeki su geçirmezliği sağlamak amacıyla silikonları sık sık kullanırız. Ev dekorasyonu ve döşemesinde kullanılan pekçok polimerik ürün vardır. Yer döşemesinde kullanılan lekelenmeye dirençli politetrafloroetilenden yapılmış halıların yanısıra pekçok halı tipini biliriz. Akrilik lateks boyalar polimetilmetakrilat bazen polivinilasetat kopolimeri içerirler.
Fotoğrafçılık, Gözlükler ve Lensler Fotoğraf filmleri daha eskiden selüloznitrattan yapılırdı. Daha sonraları kolayca yanan bu ürün yerini, selüloz asetata daha sonra o da yerini polyestere bıraktı. Bugün fotoğrafçılıkta kullanılan sert ve şeffaf renkli filtreler polikarbonattan yapılmaktadır. Gözlük camlarının yerini ise daha hafif ve kırma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat gözlük camları almaktadır. Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanılmaktadır. Yandaki şekilde yine akrilatlardan hazırlanmış bir araba farı görülmektedir
Taşımacılıkta Modern bir otomobilde; lastikler, lastik fiberleri, döşemeler ve boya hariç yaklaşık 150 kg polimer madde kullanılır. Uçaklarda yakıttan tasarruf edebilmek için metal kullanımı hızla azalmaktadır. Çünkü polimerik maddeler metallerden daha hafiftir.
Biz ve Sağlığımız Eğer tek hücreli canlılardan, çok hücreli canlılara kadar temel yapının ne olduğunu sorgulayacak olursak, temel yapı bilgisini taşıyan DNA veya RNA nın temelde 20 kadar aminoasit ve bunları birbirlerine bağlayan fosfot bağlarından meydana geldiğini görürüz. Gerçi organizmada bulunan amino asitlerin sayısı daha fazladır. Ama yine de canlılardaki bu çeşitlilik amino asit sıralamasındaki değişiklikten ve konformasyonlarından kaynaklanmaktadır. Ayrıca hangi organı düşünürseniz tekrarlanan moleküler yapıların organları oluşturduğunu görebilirsiniz. Yapay doku çalışmalarında polimerlerin önemi her geçen gün daha da artmaktadır. Yukarıda polimerlerin kullanıldığı pekçok yer belirtilirken karşımıza hemen hergün çıkan ürünlerden yalnızca bir kısmı ele alınmıştır. Eğer etrafınıza polimerleri görmek için bakmaya başlarsanız, yukarıda söz edilen ürünlerden çok daha fazlasını göebilirsiniz. Polimer kimyasının önemini vurgulamak için söylenecilecek son söz, belki de; ABD de kimyasal araştırmalar için ayrılan bütçenin üçte birinden daha fazlasının polimer kimyası araştırmalarına ayrıldığını belirtmek olabilir.
Polimerizasyon Isı, basınç ve uygun katalizörler kullanmak suretiyle bir molekülün doymamış bağları, benzer moleküllerin ilavesiyle, uzun bir zincir oluşturur. polimer Bu proses sonunda ortaya çıkan uzun zincirli moleküle polimer adı verilir. monomer : Küçük moleküllü bileşikler ise monomer olarak isimlendirilir.
Polimerleşme reaksiyonları esnasında pekçok monomer, diğer monomerlerle ya da ortamda daha önce tepkime vermiş ve böylece belli bir moleküler ağırlığa ulaşmış, bir molekül zinciri ile tepkime verebilir. Oluşan zincirlerin büyüklükleri, türlerin moleküler yapılarından, tepkime verme yollarına ve sentez şekillerine kadar, pekçok faktöre bağlıdır. Eğer polimer zinciri yeterince büyümemişse, bu tip polimerler oligomer olarak adlandırılır. Doğal makromoleküller olmaksızın doğadaki hayatın devamı düşünülemez. Çünkü hayatın kendisini oluşturan temel elemanlar bu moleküllerdir. En iyi bilinen ve hemen akla geliveren örneklerin bazıları proteinler, selüloz, keratin gibi doğal makromoleküllerdir.
Primer Kovalent Bağlanma Hidrojen Bağı
Dipol Etkileşmesi Van der Waals Etileşmesi
İyonik Bağlanma
Her gün gelişen yeni polimer sentez yöntemleri sayesinde elde edilmiş binlerce polimere hergün yenileri ilave edilmektedir. Günlük hayatın hemen her alanında rastlanan polimerik malzemeler, hayatın vazgeçilmez parçaları olmuşlardır. Polimerik malzemelerin bu kadar geniş kullanım alanlarına sahip olmalarının nedeni, yapısal özelliklerinin istenildiği gibi ayarlanabilir olmasından ve ekonomik olarak elde edilebilmelerinden kaynaklanmaktadır. Yapısal özelliklerinin istenildiği gibi ayarlanabilir olması, monomerlerin kendi kendileriyle ve diğer monomerlerle bağlanmalarında, bağlanma şekillerinin ve bağlanma miktarlarının fazlalığının bir sonucudur. Ayrıca istenilen fonksiyonlara sahip polimerler de uygun fonksiyonel gruplu monomerler kullanılarak kolayca hazırlanabilir. Anorganik polimerlerde esas zincir karbona dayalı yapıya sahip değildir ve genellikle organik polimerlere kıyasladahafazlaısıya dayanıklı ve daha serttirler
Küçük organik molekül bireyleri (monomer) polimerizasyon işlemi ile birbirlerine eklenerek dev molekül haline gelirler. Bu şekilde oluşan moleküler yapıya kovalent bağların yayılışına göre polimerler ikiye ayrılır. Birincisinde moleküller zincir şeklinde uzanır, bunlara lineer polimerler denir. Lineer polimerlerde molekül zincirindeki atomlar arası bağlar kuvvetli kovalent bağlar, zincirler arasındaki bağlar ise zayıf Van der Waals kuvvetleridir. İkinci tür moleküler yapıda kovalent bağlar üç boyutlu uzayda sürekli uzanır, bunlara uzayağı polimerleri denir.
Lineer polimerlerle uzayağı polimerleri arasında bir yapıya sahip olan elastomerler ise bükülmüş ve kangal şeklinde dolanmış uzun molekül zincirlerinden oluşur. Kuvvet etkisinde bu kangalların açılması ve bağ dönmesi sonucu büyük ölçüde elastik şekil değiştirme yeteneği gösterirler, bundan dolayı bunlara elstomerler adı verilir.
. Termoplastikler, lineer polimerler olup sıcaklık artınca yumuşarlar, soğuyunca sertleşirler. Termoset plastikler ise polimerizasyon işleminden sonra sertleşirler ve tekrar yumuşamaları çok zordur Plastikler sıcaklık etkisi ile davranışları termoplastik termoset plastik
Natural Polymers A natural fiber on the hoof Silk NATURAL POLYMERS - - used throughout recorded history
Ahşap Ahşap, doğal bir polimersel kompozit malzeme sayılır. Bileşiminde % 50 selüloz, % 30 kadar linyin bulunur, gerisi pektin ve diğer maddelerdir Ahşap Önemli bir yapı malzemesi olup kolay işlenir doğada bol miktarda bulunur. Yüksek mukavemet/yoğunluk oranına sahiptir. Ahşap çeşitleri ağaçlardan elde edilir. Doğada bulunan ağaçlar iğne yapraklı ağaçlar ve yapraklı ağaçlar olmak üzere ikiye ayrılırlar.
Her yıl ağaca yeni bir halka eklendiğinden bunlara yaş halkası denir. Bir yaş halkasının iç kısmında gevşek ve açık renkli ilkbahar, dış kısmında ise sıkı yapılı ve koyu renkli yaz halkası bulunur. Daha geç ve yavaş büyüyen yaz halkasının mukavemeti daha yüksektir. kabuk İlkbahar odunu Yaş halkaları Yaz odunu
Ahşap higroskobik bir cisimdir, % 30 kadar su emebilir. Yoğunluğu ve mukavemeti rutubet oranına göre değişir Ahşabın mukavemeti liflerin doğrultusuna bağlıdır. Elastisite modülü liflere paralel doğrultuda 700 1400 kgf/mm2 çapsal doğrultuda ise 50 100 kgf/mm2 dir. Liflere paralel doğrultuda çekme mukavemeti çapsal doğrultudakinin 20 katı kadardır Mu kav em et Rutubet, %
SERAMİK İnorganik metaryallerin herhangi bir yöntemle şekillendirilip, fırınlanması sonucu elde edilen ürünler ve malzemelerdir. Kil, kaolen ve benzeri endüstriyel ham maddeleri yüksek sıcaklıkta pişirerek eldeedilir. cam, tuğla, kiremit, taş, beton, aşındırma tuğlası, porselen verefrakter malzemeler bu sınıfa girer. İlk seramiğin Milattan Önce 6000 yılında Anadoluda üretildiği bilinmektedir. Çatalhöyükteki kazılarda elde edilen seramik parçaları, aradan geçen 8000 yıl boyunca bozulmadan, günümüze ulaşmıştır
Seramiklerin bileşiminde silikatlar, alüminatlar ve bir miktar metal oksitleri bulunur. Bu bileşikler genellikle iyonsal bağa, bazıları iyonsal ve kovalent bağın karışımına sahiptir. Dolayısıyla kararlı yapıya sahiptiler ve yüksek sıcaklığa dayanıklı sert ve gevrek olurlar. İyi yalıtkandırlar.
Seramik Ürünlerin Genel Özellikleri Yüksek sıcaklıklarda kullanılabilirlik, fiziksel kimyasal kararlılıkları, mekanik dirençleri, termal kararlılıkları, elektrik optik manyetik ve yalıtkanlık özellikleri ile metal ve plastik gibi diğer malzemelere göre mühendislik hizmetlerinde tercih edilen malzemelerdir.
Seramik mineraller ve fazlar kristal yapılı, amorf yapılıdırlar. Seramiklerin kristal yapısı, mikada olduğu gibi, dıştan gözlenebilir, nitekim mika belirli kristal düzlemleri boyunca ayrılarak kolayca kırılır. Yapı bireylerinin dizilişi değişik biçimde olabilir. Bazılarında üç boyutlu uzayda düzenli (kristal), bazılarında bir düzlem boyunca, bazılarında da yalnız bir zincir boyunca düzenli, bazılarında ise tamamen düzensiz (amorf) diziliş vardır. Seramiklerin yapısı karmaşık ve bağları kuvvetli olduğundan faz dönüşümleri oldukça yavaştır. Sıvı halde amorf olan cam normal soğuma süresinde amorf yapıyı koruyarak katılaşır. Refrakter özelliğe sahip karbür ve nitrürlerde metalsel ve kovalent bağlar karışık haldedir.
Seramiklerin Sınıflandırılması Geleneksel Seramikler Teknolojik Seramikler
Seramik Hammaddeleri özlü Hammaddeler özsüz Hammaddeler Kil mineralleri inorganik özsüz hammaddeler. Organik Kökenli Hammaddeler Kuvars, Feldispat, Bazaltik Tüfler, Pegmatit ve Feldispatlı Kum Dolomit, Korund, Manyezit, Talk, Kömür, Odun Kömürü, Talaş
Kil minerallerinin Tanımı Granit, feldispat, ve pegmatit gibi birincil kayaçların, fiziksel kimyasal ve biyolojik etkenlerle aşınıp, bozulup ayrışmaları ve sürüklenmeleri sonucu kaolin ve killer oluşmaktadır (Singer ve diğ., 1963). Kayaçların değişikliğe uğramalarında rüzgar, su, buz, sıcaklık soğukluk değişimleri, yerkabuğu hareketleri, karbondioksit, humus asiti, kükürt asitleri, flor ve hidrojenin asitli gazları etkileri rol oynamaktadır
Kil mineralleri iyi kristalize olmuş, OH içeren fillosilikat grubuna dahil alümina silikatlardır. Mineral yapıları yaprak şeklindedir ve bu yaprakçıkların boyutu çoğunlukla 2μm den küçüktür; kalınlığı ise 2 50μm kadardır. Kil mineralleri kilce zengin olan topraklara plastiklik, şişebilme ve büzülebilme, iyonları ve molekülleri absorbe ve desorbe etme yeteneği kazandırırlar (Scheffer ve Schachtschabel, 1963).
Killer, elastik ve kırılgan davranış gösteren katı bölüm ve bunlar arasında hava veya su ile dolu gözeneklerden oluşan ve fiziksel yapısı oldukça heterojen malzemelerdir. Kil mineralleri su absorpladıklarında silikat tabakaları arasına su dolarak genişlerler. Fırınlandıklarında çok sertleşirler; elektriği geçirmedikleri gibi, yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklılık kazanırlar. Killer ıslatılınca çok yumuşarlar ve parçalanmadan şekil değiştirebilirler.
Killerin ekonomik işlerde kullanılırken ölçülen ve araştırılan en önemli özellikleri şunlardır; a) Plastiklik, b) Su emme, c) Büzülme, d) Şişme, e) Bağlama kuvveti, f) Kesme direnci, g) Konsolidasyon, h) Permeabilite,
KİLLERİN OLUŞUM TEORİLERİ 1. Şeyl veya çamurtaşları gibi killi kayaçların kimyasal değişime uğramaksızın parçalanması ile, 2. Genelde feldispatların, bazen de mafik minerallerin, mikalar veya önceden oluşmuş Al killerinin kimyasal bozuşması ile, 3. Volkanik külün karasal ortamda bozuşması ile, 4. Depolanmadan sonra deniz tabanında yer alan diajenetik değişimler ile, 5. Gömülme, gözenek suyu çözeltilerinin göçü veya metamorfizma başlangıcına kadar süren diajenetik değişimler ile, 6. Değişik şiddetteki metamorfizmalar ile, 7. Diajenez sonrası bozuşma ile, 8. Değişik kayaçların hidrotermal alterasyonu ile,
Kil minerallerinin Sınıflandırılması (Grim 1968) (a). Amorf Killer Allofan Grubu (b). Kristal Yapılı Killer 1 İki Tabakalı Killer: Birim kristal hücresi bir silikat tetrahedrali ve bir alümina oktahedralinin oluşturduğu yapılardır. Eş Boyutlu Killer: Kaolinit grubu killer (Kaolinit, Dikit, Nakrit) Bir Yönde Uzamış Killer: Halloysit grubu. 2 Üç Tabakalı Killer: Tetraeder Yapı İki tetrahedral tabaka arasında bir oktahedral tabakanın yer almasıyla oluşan yapılardır. Genişleyen kristal yapılı olanlar Oksijen a) Eş boyutlu montmorillonit grubu, (montmorillonit, savkonit, vermikülit). b) Bir yönde uzamış montmorillonit grubu, (nontronit, saponit, hektorit). Oktaeder Yapı Genişlemeyen kristal yapıda olanlar, (illit grubu) Zincir yapılı olanlar, (attapuljit, sepiyolit). Düzenli karışık tabakalı olanlar, (klorit grubu). Kuvars, feldispat, mika, piroksen, amfibol, ve kil mineralleri silikat grubu mineralleri oluştururlar. Oksijen Silisyum Aluminyum, magnezyum, demir,
Endüstriyel Kullanışlarına Göre Sınıflandırma Kaolin: Seramikte, refrakter işlerde,kağıtçılıkta,boşluk doldurma ve örtmede; Plastik kil: Seramik ve refrakter endüstride, Ateş tuğlası killeri: Yüksek Al içeren,refrakter killerdir. Lekeci kili: Emici olarak, Şeyl ve diğer killer: Emici ve çimento yapımında işe yarar.
Jeolojik durumları Göz Önüne Alınarak Kökenlerine Göre Yapılan Sınıflandırma A Kalıcı killer: Kimyasal ayrışma ile oluşanlar: 1 Kalker ve dolomitlerin ayrışmasıyla oluşanlar.özellikle yağışlı bölgelerde,kalkerlar, erime boşluklu ve gayri muntazam bir yüzeyli,kille dolu; 2 Feldispatların ayrışmasiyle; B Ayrışma ile oluşanlar: Volkanik tüf ve küllerin oldukları yerlerde alterasyonuyla oluşanlar,bentonitler; C Taşınma ile oluşanlar: Nehir,göl,bataklık,lagün ve denize taşınıp buralarda çökelerek meydana gelen killer.
Kaolin Grubu a. Nakrit, dikit, kaolinit(al 2 O 3.2SiO 2.2H 2 O) b. Anoksit (Al 2 O 3.2SiO 2. H 2 O) c. Halloysit (Al 2 O 3.2SiO 2.4H 2 O) d. Allofan (Al 2 O 3.mSiO 2.nH 2 O) Kaolinit genellikle plastik seramik hammaddelerinin esas mineralidir. Su içeren bir alüminyum silikat olan kaolinit, mineralojik olarak Al2(Si2O5)(OH)4 grubundan oluşur, Si2O5 grubu tipik olup yaprak veya kat dokulu silikatların belirtisidir (Arcasoy, 1985).
Kaolinit kristallerinin elektron mikroskobunda incelendiğinde altı köşeli yaprakçıklar oluşturduğu gözlenir. Asitli sular feldispatlara etki ederek onları ayrıştırıp kaolinite dönüştürürler (Şekil 4). Şekil 4. Kil minerallerinden kaolinit kristallerinin taramalı elektron mikroskop (SEM) görüntüsü (Skinner ve Porter,1992).
Kaolinit, nakrit ve dikit granüler veya kompakt kütleler içerisinde uzatılmış, teksel küçük yapılı hekzagonal tabakalar biçiminde bulunmaktadır (Şekil 5). Bu gruptaki mineraller feldispat (ortoklaz- KAlSi 3 O 8, anortit- CaAl 2 Si 2 O 8 ), feldispatoyid (kimyasal olarak feldispata benzer ancak Si/Al oranı daha düşüktür ve yapısında sülfat, sülfit, klorit ve karbonat bulunmaktadır) ve diğer silikatların doğal ayrışma ürünleridir. Şekil 5. Kaolinitteki Hekzogal Yapı
Nakrit, hidrotermal ayrışmayla oluşur ve pek fazla bulunmaz. Dikit, kimyasal olarak kaolinitle aynıdır fakat kaolinitten farklı bir T O (Tetrahedral Oktahedral) istiflenmesi gösterir. Sadece hidrotermal ayrışma ile oluşur ve genellikle hidrotermal yataklarda bulunur ve tabakalı bir yapıya sahiptir (Klein ve Hurlbut, 1993). Anoksit, hidrotermal yolla oluşur ve kaolinite benzer, buna karşın kristal yapısında çok fazla silikat tabakaları içermesi ile kaolinitten ayrılır. Başka bir deyişle kaolinitten daha büyük Si/Al oranına sahiptir. Halloysit, ateşe dayanıklı killerin bünyesinde bulunan bir alüminyum silikat olan ve kimyasal formülü Al 2 [Si 2 O 5 ](OH 4 ).2H 2 O ile ifade edilen kil mineralidir. Kaolinite oranla tabakaları arasında daha fazla H 2 O içerir ve 50 100 o C de tabakalar arasındaki sularını kolayca kaybederler.
Montmorillonit Grubu Montmorillonit grubu kil mineralleri aşağıdaki gibi sınıflandırılmaktadır: a) Profillit (Al 2 0 3.4SiO 2.H 2 O) b) Montmorillonit (Al 2 0 3.4SiO 2. H 2 O+nH 2 O) c) Beidellit (Al 2 0 3.3SiO 2. H 2 O.nH 2 O) d) Nontronit (Al,Fe)2O3.3SiO 2. H 2 O.nH 2 O) e) Saponit (2MgO,3SiO 2.nH 2 O) Montmorillonit doğada hiç bir zaman saf olarak bulunmaz. Yüksek oranda Al 2 O 3 ve MgO ile oluşan biçimine beidellit ve yüksek oranda Fe 2 O 3 içeren biçimine de nontronit denir (Arcasoy, 1985).
Oktaeder ve tetraeder kristal yapı Oksijen Silisyum Tetraeder Yapı Oksijen Aluminyum, magnezyum, demir, Oktaeder Yapı
İllit Ve Glimmer Grubu Deniz şeylleri ve ilgili çökellerde yaygın olarak bulunan mikatipli kil minerallerdir. Yüksek oranda kil minerallerinin yer aldığı illitik kil içeren hammaddeler, muskovit (K 2 O.3Al2O 3.6SiO 2.2H 2 O) ve biyotit (K 2 O.4MgO.2Al 2 O 3.6SiO 2.H 2 O) minerallerden oluşmaktadırlar. İllitler diğer killere göre daha çok alkalili olup, daha fazla su içerirler. İllit minerallerinde silikat tabakalarının negatif yükü öncelikle tetrahedrallerde Si Al yer değişimi ile oluşur ve tabakalar K iyonları sayesinde sıkıca birbirine tutunurlar. Bazal aralık mikalardaki gibi yaklaşık olarak 10 Å dur (Scheffer ve diğ., 1963).
PALİGORSKİT GRUBU Kimyasal Formül (Mg,Al)2Si4O10(OH) 4(H2O) Bileşim 8.86 % Mg 3.28 % Al 27.31 % Si 2.21 % H 58.34 % O Çubuk yapılı 2:1 zincir tabakalı hidrate magnezyum alüminyum silikat hidroksittir. Adını Ural dağlarındaki Palygorskaya adlı bir çökelden almıştır. Paligorskitteki uzatılmış biçimdeki silisyum oksijen tabakaları mineralin tabakalı silikat olarak tanımlanmasına yol açmaktadır ancak tetraeder SiO4 gruplarının uzatılmış tahta kalas biçimli düzenlenmesi minerale fiberli görünüm kazandırmaktadır (Şekil 10).
Atapulgit (adını Attapulgus tan almıştır, ABD) olarakta adlandırılan paligorskit diğer kil minerallerinden farklı olarak iri kristaller oluşturmaktadır. Magnezyum Silisyum Oksijen
3.1.1.2. Feldispatlar Özsüz bir hammadde olmasına karşın, çamurlarda belli bir fırınlama sıcaklığına çıkıldığı zaman, çamurları pekiştirerek, eriticilik özelliğini göstermektedir. Aynı şekilde sırlarda da kullanılan çok önemli bir eriticidir. Genel tanımlaması, içinde belli sayıda alkali bulunduran alümina silikat olarak yapılabilir (Şekil 1). Doğal feldispatlarda Na, K, Ca, Li, Ba gibi oksitler farklı oranlarda yer almaktadırlar. Spodümen dışında tüm feldispatlar üç boyutlu bir Si Al doku iskeletine sahiptirler. Feldispatlarda yer alan bazik oksit Al2O3 / SiO2 oranı; bazik oksit alkali ise 1:1:6, toprak alkali feldispatlarda ise 1:1:2 şeklindedir.
Doğal feldispatlarda Na, K, Ca, Li, Ba gibi oksitler farklı oranlarda yer almaktadırlar. Spodümen dışında tüm feldispatlar üç boyutlu bir Si Al doku iskeletine sahiptirler. Feldispatlarda yer alan bazik oksit Al 2 O 3 / SiO 2 oranı; bazik oksit alkali ise 1:1:6, toprak alkali feldispatlarda ise 1:1:2 şeklindedir. Saf potasyum feldispatın (ortoklas) erime sıcaklığı 1170 0 C, sodyum feldispatın (albit) ise 1120 0 C'dir. Ancak ortoklasın tam erime sıcaklığı yaklaşık 1280 0 C dolayına ulaşmaktadır. Bu nedenle, özellikle porselen çamurlarında ortoklas daha fazla kullanım alanı bulmaktadır.
Şekil 1. Potasyumlu Feldispat (MTA web sitesi, 2003). Feldispatın doğadan çıkarıldıktan sonra ilk aşamada kayaların parçalanması gerekir. Belli irilikte kırılan feldispatlar, üretimin türüne göre bir ön yıkama işleminden geçirilebilir. Bu işlemden sonra çeneli kırıcılarda yaklaşık 0.5-2cm. boyunda kırılan feldispatlar, daha ince öğütülmeleri için sır ve çamur değirmenlerine sert maddeler ile birlikte konurlar.
Feldispat katkısının Seramik çamurlarındaki etkileri: 1 Genel olarak Feldispatlar içerdikleri alkali oranına göre 1165 1250 0 C'de erimektedirler, feldispatlar çamurda eritici olarak kullanılabilen maddelerdir. 2 Çamura katılan feldispat miktarı arttıkça, kaolinin ve kuvarsın erime noktası ve erime dirençleri düşmektedir. 3 Seramik çamurlarındaki feldispat 1280 0 C'de erimesine rağmen 1040 0 C'de pekiştirici etkisi bünyedeki CaO ile artar. 4 Kuvarsın çamur içerisindeki çatlamalara neden olan zararlı etkilerini azaltmak için feldispat katkısı yapılmaktadır. 5 1200 0 C ye kadar maddenin plastikliğini düşürmektedir.
6 1200 0 C'nin üstünde eriyerek çamurun mukavemetini arttırmaktadır. Poroziteyi düşürmektedir. 7 Sodyum (Na) ve kalsiyum (Ca) feldispatlar ürün fırınlanırken yumuşama sıcaklığı ve erime sıcaklığı birbirine çok yakındır. Örneğin Na feldispat 1200 0 C'de yumuşar ve 1220 0 C'de erir. Bu nedenle yüksek sıcaklıkta kontrollü kullanılmalıdır. 8 Potasyum (K) feldispatlarda ise ürün fırınlanırken yumuşama sıcaklığı ile erime sıcaklığı birbirine uzaktır. Onun için seramik çamurlarında potasyum feldispatlar daha çok yeğlenir ve daha çok kullanılmaktadır.
Ülkemizde üretilen, seramik çamur ve sırlarında kullanılan feldispatların kimyasal ve mineralojik özellikleri aşağıdaki gibidir (Kalemaden, 2003). % Kimyasal Bileşimleri Element (Na) Feldispatı (K) Feldispatı Karışık Feldispat SiO2 68,2 66,9 70,8 Al2O3 19,9 17,6 18,8 Fe2O3 0,05 0,05 0,1 TiO2 0,08 0,03 0,1 CaO 0,45 0,16 0,8 MgO 0,08 0.28 0,05 K2O 0,4 11,6 0,48 Na2O 10.2 2,95 8,5 A.Z. 0.21 0,32 0,42
3.1.1.3. Bazalt ve Bazalt Tüfleri Bazalt terimi Etyopya dilinde siyah (demir içeren taş) anlamına gelmektedir ve ilk kez Pliny tarafından kullanılmıştır. Plajioklas feldispatlarının ve mafik minerallerin yaklaşık olarak eşit miktarda bulunduğu bir kayaçtır. Mafik mineraller ojit, olivin ve demir oksitlerdir. Hipersten, hornblend ve biyotit ender rastlanılan minerallerdir. Plajiyoklas çoğunlukla labradorittir, oligoklazdan anortite kadar değişir ve bazalt çok az da alkali feldispatlar ve kuvars içermektedir. %5 ten fazla kuvars içeren bazaltlara kuvars bazalt denilmektedir.
Seramik Türleri. Endüstride geniş kullanıma alanına sahip seramikler iki gruba ayrılarak incelenebilirler. Cam Pişmiş Kil Ürünleri.
Cam Cam genel anlamda ergimiş haldeki amorf yapısını koruyarak katılaşan inorganik cisim olarakta tanımlanabilir. Çoksertvegevrekolancamın saydamoluşu en yararlı özelliği sayılır. Basınç mukavemeti çok yüksek, fakat çekme mukavemeti çok düşüktür. Silikatlar en çok cam üretiminde kullanılırlar. Yüzlerce cam türü bulunmakla beraber en önemlileri: soda kireç camı (pencere camı), kurşunlu cam, boronsilikat camı silis camıdır.
Silis camı: Silis (SiO2) en iyi cam oluşturan bir bileşiktir. Genel olarak amorf yapıya sahiptirler. Silisin ergime sıcaklığı çok yüksek (1710 oc) olduğu gibi yumuşak halde viskozitesi çok büyüktür, bu nedenle işlenmesi zordur. Bununla beraber ergime sıcaklığı yüksek, ısıl genleşme katsayısı düşük olduğundan ısı şokuna iyi dayanır, dolayısıyla sıcaklığa dayanıklı cam eşya üretimine elverişlidir. Soda-Kireç camı: Silise soda (Na2O) ve kireç (CaO) katılacak olursa Si-O bağlarının sürekliliği yer yer bozulur ve açık kalır, ergime sıcaklığı düşer ve viskozitesi azalır, dolayısıyla kolay işlenir. CaO camın suya ve kimyasal etkilere direnci arttırır, sertliğini yükseltir. Isıl genleşme katsayısı yüksek ve ısıl iletkenliği düşük olduğundan soda-kireç camı ısı şokuna dayanamaz, kolayca çatlar. Bu tür cam genellikle pencere camı ve ucuz cam eşya üretiminde kullanılır.
Kurşunlu Cam: Silise kireç yerine kurşun oksit (PbO) katılırsa elde edilen kurşunlu camın ışığı kırma ve yayma özelliği yüksek olur. Optik endüstrisinde kullanılan flint cam bu türdendir. Ayrıca parlak ve pırıltılı bir görünüşte olduğundan halk dilinde kristal denen değerli cam eşya üretimine elverişlidir. Boron silikat camı: Silise alkali metal oksitleri yerine boron oksit (B2O3) katılırsa camdaki kuvvetli kovalen bağlar sürekliliğini korur. Bu tür camın ısıl genleşme katsayısı düşüktür, kimyasal etkilere ve yüksek sıcaklığa dayanıklıdır
Pişmiş Kil Ürünleri Tuğla, kiremit, porselen refrakter malzemeler (ateş tuğlası).
En önemli kil türü kaolendir. Kaolenin içinde alümina, silis ve az miktarda su bulunur. Isıtılınca önce su buharlaşır, sonra erimeye başlar ve sonra camlaşır. Soğutulunca sert, beyaz ve yarı saydam bir seramik kütle elde edilir. Bir tür seramik olan porselen bu yöntemle elde edilir. Yapılarda kullanılan tuğla ve kiremitler de kilin pişirilmesi sonucu elde edilir. Kilden üretilen refrakter malzemeler yüksek sıcaklığa dayanıklıdırveiyiyalıtımsağlarlar. Bu nedenle metalurji fırınlarında kullanılan refrakter ateş tuğlası üretimine elverişlidir.
Beton Beton kum, çakıl, çimento ve su karışımından oluşur. Değişik büyüklükte kum, çakıl ve kırma taştan oluşan agrega iskeleti çimento hamuru yardımı ile birbirlerine bağlanarak sağlam ve dayanıklı bir kütleye dönüşür. Bu kütlede bağlayıcı madde olarak kullanılan çimento su ile karıştırılınca işlenebilir plastik bir kıvam alır, kalıp içine yerleştirilir ve zamanla sertleşir. Uygulamada en çok kullanılan bağlayıcı madde çimentodur.
Betonların, kullanım amacı ve yerine göre standartlarda belirtilen koşulları sağlaması gerekmektedir. Beton karışımı betondan istenecek özellikleri karşılayacak şekilde ayarlanır. 1 m3 betona girmesi gereken çimentonun kg cinsinden miktarına dozaj denir. Betonda geçirimsizliği sağlamak ve çelik donatının paslanmasını önlemek için dozaj en az 300 kg/m3 olmalıdır. Beton içerisine konacak karışım suyu miktarı, betondan istenen kıvam derecesine bağlı olarak belirlenir.