Seramik Hammaddeleri
SERAMİK BÜNYE NEDİR? Kil, Kuvars ve Feldispattan oluşan inorganik bileşenlerin bulunduğu çamura seramik bünye denilir. Kil, seramik parçanın kuruduktan sonra KALICI ŞEKİL ALMASI İÇİN GEREKLİ PLASTİKLİĞİ sağlar. Kuvars, plastik olmayan bir hammaddedir, plastikliğin ayarlanmasını ve pişirildikten sonra bünye mukavemetini kazanmasını sağlar. Feldispat ergiticiliği sağlayarak kristallerin birbirine bağlanmasını gerçekleştirir. Ancak yüksek oranda feldispat kullanılması halinde ürünlerde deformasyon olur.
GELENEKSEL SERAMİK HAMMADDELERİN SINIFLANDIRILMASI Çamur Hammaddeleri Kil grubu Hammaddeleri Feldispat Kuvars Karbonat İçeren hammaddeler Öğütücü ortam hammaddeleri Sır Hammaddeleri Boya Hammaddeleri
Masse (Çamur) Hammaddeleri Kil grubu hammaddeler illitik Killer Kaolenitik Killer Karışık yapılı Killer Bentonitik Killer Refrakter Killer Zenginleştirilmiş Kaolen Halloysid
Feldispat Grubu Hammaddeler Potasyum Feldispat Sodyum Plajioklaz Kalsiyum nefelin siyenit Granit-Granodiyorit Pegmatit Riyolit-Dasit Feldispatik kumlar
Kuvars Grubu Hammmaddeler Kuvars Kuvarsit Silis Kumu Karbonat İçeren Hammmaddeler Kalsit Kalker Dolomit Magnezit-Hidromagnezit
Diğer Hammaddeler Talk, Wollastonit, Zeolit, Sepiyolit, Pirofillit, Diatomit, Disten, Kalsiyum Fosfat Öğütücü Ortam Hammaddeleri: Sileks, Kalsedon
Ana hammaddeler: Kaolin: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %25-30, seramik kaplama malzemelerinde (duvarda) %15-20 oranında kullanılır.çamurun beyazlığını sağlar. Kil: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %30-35, seramik kaplama malzemelerinde (yer ve duvarda) %30-55 oranında kullanılır.çamurun yaş halde plastikliğini ve kuru mukavemetini verir. Feldispat: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %20-25, seramik kaplama malzemelerinde(yer ve duvarda) %20-45 oranında kullanılır.çamurun pişme esnasında ergimesini, camsı faza geçmesini sağlar. Kuvars-kuvars kumu: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %10-15 seramik kaplama malzemelerinde(duvarda) %5-15 oranında kullanılır.pişmiş çamurda iskelet oluşumunu sağlar.
kaolen Killi bir oluşum bentonit halloysit
Kristalin ve Amorf Kuvars
KUVARS Kuvars SiO 2 bileşiminde sertliği 7, özgül ağırlığı 2.85 gr/cm 3, ergime sıcaklığı 1785 o C olan, yerkabuğunda en yaygın minerallerden biridir. Saydam veya mat, renksiz veya beyaz, kırmızı, pembe, mavi, mor gibi çeşitli renklerde kuvars vardır. Kristallerinin büyüklüğü bakımından iri kristalli olanlar: Dumanlı kuvars, Morion, Venüs saçı, Ametist, Neceftaşı; kriptokristalin olanlar: Akik, Kalsedon, Çakmaktaşıdır. Kuvars jeolojik olarak: 1- Magmatik, 2- Metamorfik, 3- Sedimanter kökenlidir. Doğada fay ve çatlaklarda bulunur. Ayrıca cevher yataklarında gang minerali ( değersiz mineral) olarak rastlanır.
Kuvars Ametist (mor kuvars)
Kuvars kristali granit, gnays (metamorfik bir tür kayaç) gibi ana kayaların içinde bulunabildiği gibi, bazen de tek başına, tanecik yapısında olarak damarlar şeklinde diğer mineraller ile karışmış olarak bulunur. Kuvars kristali elektronik alanda önemli sayılan bir özelliğe sahiptir: Kristale uygulanan basınç ve çekme gibi mekanik etkiler, onun elektrik ile yüklenmesine neden olur. Bu mekanik etkilerin kaldırılması ile elektrik yükü de ortadan kalkar. Bu olay "piezoelektrik" özellik denilir.
Kuvarsın kullanım alanları Süt kuvars ve camsı kuvars, öğütülerek ve hazırlama işlemlerinden geçirilerek cam, deterjan, boya, seramik, zımpara, dolgu ve metalurji sanayiilerinde kullanılmaktadır. Düzgün ve temiz olan kuvars kristalleri optik ve elektronik sanayiinde ve süs taşı olarak kullanılmaktadır. Optik ve Elektronik Sanayiinde kullanılan kuvars kristallerinin % 99.99 SiO2 saflıkta olması istenir. Diğer impüriteler istenmemektedir. Cam endüstrisinde kullanılan kuvarsın tane iriliğinin 500 mikron altında, temizlik malzemeleri üreten endüstrilerde 74 mikron; altın, boya endüstrisinde ise 10 mikron altında olması istenmektedir. Silisyumdioksit seramik çamur ve sırlarında önemli görevler yüklenerek geniş kullanma alanı bulur. Seramik endüstrisinde SiO2 in en çok kuvars kumu ve kuvarsit şeklinde olan türleri kullanılır. Doğada bol ve yaygın olarak bulunan ince taneli kumlar, demir ve diğer zararlı katkıları içermiyorlarsa, büyük kırma ve masraflarına gerek olmaksızın seramik endüstrisinde öncelikle kullanılırlar.
Kuvars katkısının seramik çamuruna etkisi: Çamurun bağlayıcı özelliği ve kuru direnci katkı oranı arttıkça azalır. Pişmiş çamurda gözeneklilik ve su emme artar. Kuru ve pişme küçülmesi değerlerinde azalma ortaya çıkar. Katkı oranının artması ile birlikte küçülme yerine büyüme görülür.
Kuvarsın yapısı β-kuvars (573-870 o C)
Tridimit yapısı
Kristobalit kristal yapısı
Kuvarsit Kuvarsit; genel olarak kuvars kumu tanelerinin, silisten meydana gelmiş bir çimento ile birbirlerine çok sağlam şekilde bağlanmalarıyla oluşmuş bir kayaç olup, sedimanter ve metamorfik olmak üzere 2 çeşidi mevcuttur. Kuvarsitin kimyasal bileşimi, kuvars, kumtaşı ve kuvars kumu gibi SiO 2 olup, ancak kuvarsit içerisinde çeşitli miktarlarda feldspat, mika, kil, manyetit, hematit, rutil, kireçtaşı v.b. bulunabilir. Bileşiminde % 95'den fazla SiO 2 bulunan kuvarsitlere "Ortokuvarsit" denilmekte olup, sanayide genellikle ortakuvarsitler kullanılmaktadır. Kuvarsitler SiO2 içeriği yüksek ve demir içeriği % 0,4'den az olması durumunda cam ve seramik sanayiinde kullanılabilmektedir. Ayrıca refrakter (silika tuğla), metalurji (demir ve ferrokrom), inşaat (hafif gazbeton yapı elemanları üretimi) sanayiinde de çeşitli amaçlarla kuvarsit kullanılmaktadır
Kuvarsitin kullanım alanları Kuvarsit; cam, seramik, boya, detarjan, dolgu, hafif gazbeton yapı elemanları (Ytong), silika tuğla ve ferrosilisyum üretiminde, hammadde olarak, ayrıca ferrokromun ara ürünü olan silika ferrokrom üretiminde ve demir çelik sanayinde yüksek fırınlarda asit-baz dengesinin sağlanmasında kullanılır. Kuvars kumu Kuvars kumları, beyaz renkli, toz şeker görünümlü, ince taneli olup, başlıca silisten ve az miktarda kil, demir oksit ve kireçten oluşur. Doğada saf olarak bulundukları gibi istenmeyen impüritelerle karışmış olarak da bulunabilir. Kuvars kumları başta cam sanayiinde olmak üzere deterjan, boya, seramik ve metalurji sanayiilerinde kullanılır.
Feldispatlar Feldispatlar, potasyum, sodyum, kalsiyum, nadiren baryumlu aluminyum silikatlar olup en önemli mineral grubunu oluştururlar. Bu mineraller, monoklinik ve triklinik sistemde kristalleşmelerine rağmen tümünün kristal şekilleri, yüzey açıları birbirine benzerdir. Sertlikleri 6, özgül ağırlıkları 2.55-2.76 dır. Kullanım alanları: Feldispatlar, genellikle seramik, porselen ( sofra eşyası, elektroporselen, sağlık gereçleri, karo, fayans vb.) sanayi ile cam( kristal, optik, levha-pencere camı, renkli cam, sofra eşyası) sanayi ile diğer (yumuşak aşındırıcı, sabun, cila, sır, emaye vb.) alanlarında hammadde olarak kullanılır. Feldispatlar cam imalinde, hammadde olarak kullanıldığında ergimiş cam kütlesi içinde Al alkalilerle bir araya gelerek, erimiş cama kolay işlenebilirlik özelliği verir. İşlenmiş cama kimyasal duyarlılık kazandırır, saydamlığının korunmasına yardım eder. Seramik bünyelerde, K-feldispatlar aranan feldispat grubudur. K- feldispatın yumuşama ve ergime sıcaklık aralığı Na-feldispat ve diğerlerine oranla daha geniş olup, ergime öncesi viskoz davranış gösterdiğinden tercih edilirler. Seramik ürünlerin reçetelerinde kullanılan feldispat, sinterleme noktasını düşürür.
Feldispat minerallerinin özellikleri Tablo : Feldispat minerallerinin bazı özellikleri
feldispat feldispat vollastonit
Kalsit (CaCO3) kristal yapısı Kalsit minerali
Magnezit MgCO3 bileşiminde olup; tabiatta bol miktarda bulunur. Tek başına ısıtıldığında refrakter olduğundan; refrakter sanayinde erime noktasının yüksekliği ve curufa dayanıklılık yönünden çok önemli bir hammaddedir. Diğer maddelerle karıştığında eritken vazifesi görür. Kuvars ile ısıtılırsa magnezyum silikatı meydana getirir. Magnezit massenin pişme sırasında sinterleşmesini ve sağlamlaşmasını sağlar. MgCO 3 ün kalsinasyondan sonra MgO şekline dönüştürülmesinden sonra, magnezyumun yarısı klorür haline dönüşecek şekilde HCl ile birleştirilirse MgO.MgCl2 bileşiminde su ile çimento gibi sertleşebilen sorel çimentosu oluşur.
Magnezit kristal yapısı Magnezit minerali
Dolomit (CaCO 3.MgCO 3 ) Dolomit, basta demir-çelik sanayi olmak üzere cam, seramik, boya, gübre, tuğla, çimento ve inşaat sanayilerinde, tarımda toprak ıslahı gibi çok geniş bir alanda kullanılmaktadır.
Dolomit kullanım alanları En çok kullanıldığı sanayi demir-çeliktir. Demir ve diğer minerallerin ergitilmesinde CaO ve MgO kaynağı olarak kullanılır. Yüksek fırın ve sinterlemede kullanılan dolomitlerde % 18 MgO % 30 CaO olması gereklidir. Şişe ve cam yapımında kullanılan dolomitlerde % 19 MgO % 34 CaO olması gereklidir. Isı ve ses izalasyonu için kullanılan dolomitlerde % 10-13 MgO % 16-21 CaO olması gereklidir.
Dolomit kullanım alanları Yol inşaatlarında ve beton yapımında dolgu maddesi olarak. Ziraat'te, gübre yapımında dolgu maddesi olarak ve toprak ıslahında. Cam ve soda sanayiinde üretimde. Boya sanayiinde dolgu maddesi olarak. Seramik sanayiinde. Kimya sanayiinde beyazlatıcı olarak. Suyun filtrasyonunda. Kimya sanayiinde Ferrosilikon imalinde. Refrakter tuğla ve harçların üretiminde. Demir-Çelik sanayiinde demir cevherinin sinterlenmesinde, çelik üretiminde curuf yapıcı ve refrakter tuğlaları koruyucu olarak.
Vollastonit doğal oluşumlu lifsi yapıda bir kalsiyum metasilikattır (CaSiO3). Teorik bileşimi % 48.3 CaO ve % 51.7 SiO2'den oluşur. Doğada, yapısında bulunan kalsiyumun yerine kısmen demir, manganez, magnezyum yada stronsiyum gelebilir ve yaygın olarak diopsit, kalsit, epidot (piroksen), kuvars gibi mineraller ile birlikte bulunur. Oluşumu: SiO2 + CaCO3 -» CaSiO3 + CO2 (kuvars) (kalsit) VOLLASTONİT (vollastonit)
Vollastonit kristal yapısı Vollastonit minerali Vollastonitin kristal yapısı
Kullanım alanı Vollastonit bir endüstriyel hammadde olarak çok kısa bir geçmişe sahiptir. Başlıca seramik sanayinde kullanılan vollastonit, dolgu malzemesi olarak boya, plastik, lastik sanayilerinde bunun yanında metalurji, cam sanayilerinde ve kaynak elektrodu yapımı ile Portland çimentosunda kullanılmaktadır. Seramik sanayinde vollastonit çeşitli seramik ürünlerinin (sofra takımı, çanak-çömlek, elektrik izolatör malzemesi vs.) imalinde, sır yapımında, yer ve duvar karosu üretiminde; ürünlerin mekanik mukavemetini arttırdığı, pişme küçülmesini azalttığı, kurumayı çabuklaştırdığı, gaz çıkışı ve gözenek oluşturmadığı (iğnemsi yapısı ve ateş kaybının düşük olması nedeniyle), bir defada pişirmeye imkan sağladığı ve şekillendirmede laminasyonu önlediği için kullanılmaktadır.
TALK Talk doğada bulunan en yumuşak minerallerden biridir. Tırnakla kolayca çizilir ve sertligi 1 dir. Talk, magnezyum, silis ve oksijenden oluşmuş sulu bir silikattır. Kimyasal formülü Mg3Si4O10(OH)2 dır. Teorik olarak % 63.5 SiO2, % 31.7 MgO ve % 4.8 H2O içerir. Bu kompozisyon içinde sınırlı miktarlarda alüminyum, demir, mangan ve titanyum bulunabilir ve bunların bileşimine bağlı olarak da talk; beyaz, yeşil, gri renklerde bulunabilir.
Talk kristal yapısı Talk minerali
Ticari talkın çeşitleri şunlardır: Sabuntaşı (Soapstone): Mineral talk içeren masif formun adlandırılmasıdır. En az % 50 mineral talk içermekte olup, elektriğe ve asitlere karşı dirençli, ısıya karsı dayanıklı özelliklere sahiptir. Steatit: Yüksek saflıkta masif talklar için kullanılan bir terimdir. En çok kullanım alanı elektrik izolatörleri yapımıdır. Ancak steatit %1.5 den az CaO ve Fe2O3 ve %4' ten az Al2O3 ihtiva etmelidir. Fransız Tebeşiri: Talkın masif çeşidi olup, boya ve kursun kalem yapımında kullanılır. Talk; seramikte, boya yapımında, çatı kaplamasında, haşarat ilacı üretiminde, kauçuk ve kağıt sanayiinde, kozmetik ve farmakolojide, asfalt dolgu maddesi yapımında, hayvan yemi ve gübre üretiminde kullanılır. Kullanım amacına göre, yumuşaklığı, yağ absorbsiyonu, nem oranı, erime noktası, özgül ağırlığı, ısı ve elektrik iletkenliği önemlidir. Talkın kullanım alanları, rengine, saflığına ve diğer yapısal özelliklerine göre çok farklılık gösterir.