seramik_uretimi

www.kimyamuhendisi.com

-1-

1. GİRİŞ Anorganik maddelerin herhangi bir usul ile şekillendirilip, pişirilmesi ile meydana gelen ürünlere seramik denir. Seramik hammaddesi kil olup elde, kalıpta veya tornada biçimlendirilmiş, fırınlanmış her tür eşyanın genel adı. Porselenden pişmiş toprak malzemeyedek her türlü obje sözcüğün kapsamına girer. Seramik endüstrisinin en önemli özelliği bir çok diğer endüstrilerin temel taşlarından biri olmasıdır. Örneğin; refrakterler: metalurji endüstrisinin,aşındırıcılar ;makine –takım ve otomobil endüstrisinin, cam, inşaat, elektronik ve otomobil endüstrisinin,uranyum oksit yakıtlar; nükleer güç santrallerinin en önemli bileşenlerinden birisidir. Çeşitli özel seramikler, bilgisayar ve diğer birçok elektronik devrelerin yapı bileşenleridir. Son çeyrek asır öncesi seramik konusu önemli ölçüde ampirik karakterlerde bir sanattı. Seramiği kullananlar, ihtiyaçlarını belli bir üreticiden temin etmekte ve üreticiler de, üretim proseslerinin herhengi bir ayrıntısını değiştirmeye çekinmektedirler ki bu durum hala devam etmektedir. Bu tutumun nedeni, sistemin karmaşık olmasından ve yapılacak değişikliklerin etkilerinin neler olacağı konusunda yeterli bilginin mevcut olmayışından kaynaklanıyordu. Günümüzde ise seramik teknolojisinde bu durumda önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Seramik, içindeki alt bölünmede ; kaba ve ince seramik diye ayrılmaktadır. Kaba seramik, ince seramiğin toplum ihtiyacı için kullanılan mamullerin üretimde tercih edilmesine karşın inşaat seramiğinde ön plana çıkmaktadır. Seramik malzemelerden elektronik, elektro-teknik gibi üretimlerde yapı parçası olarak kullanılanlar da ince seramik

olarak kabul edilir. Bu

nitelemedeki başlıca tespitlerin başında, seçilmiş olan hammadde ve onların hazırlanışı, işleme teknolojisi ile bünyeyi oluşturan malzemelerin boyutları gelmektedir. Ancak bu ayrım her zaman bir çini ile soba tuğlası kadar belirgin olmayabilir.Seramik üretimi sonucunda oluşan seramik mamulün kaba ve ince olduğunu, malzeme özellikleri ve buna bağlı olarak kullanım alanları belli eder.


-2-

2. TARİHÇE Günümüzün en çağdaş ve teknolojik maddesi, ilginçtir ki, aynı zamanda insanların ürettiği ve kullandığı en eski sanatsal malzemedir. Seramik adını Yunanca ‘keramos’ kelimesinden almıştır. Öyküsü 20 bin yıldan önceye, insanoğlunun su karıştırıldığında kilin yoğrulabilir ve şekil verilebilir olduğunu keşfettiği Eski Taş Devri’ne kadar uzanıyor. Kilden yapılan kırılgan formlar, ateşte bırakıldığı zaman sertleşiyor ve daha dayanıklı hale geliyordu. Bu, teknik gelişim tarihi açısından çok önemli bir andı. El sanatları alanında ilk üretilenler, büyük olasılıkla ibadet amaçlı kullanılan ve insan ile hayvanları tasvir eden kil heykelciklerdi. Neolitik Çağ’da (M.Ö. 6.-2. yüzyıllar) kilden heykellerin yanı sıra, günlük kullanım amacıyla kaplar da üretiliyordu. O zamana kadar su ve hamur tekneleri ağaçtan oyuluyor, keseler tabaklanmış hayvan derilerinden dikiliyor ve su kapları kurutulmuş kabaklardan yapılıyordu. Ama ateşte pişirilen kil kaplar ve tencereler yiyecekleri ve sıvıları daha iyi saklıyordu. Bu, özellikle besin maddelerinin saklanmasında ve ticari faaliyetlerde eşsiz bir adım oldu. Şerit halinde süslemeleri olan kilden kaplar, bütün Avrupa’da ve Asya’da çok sevilerek üretilen, satılan eşyalardı. Arkeologlar, kısmen bu sanatsal süslemelerden yola çıkarak kapların anavatanını bulabiliyorlar. Zanaatkârlar, bu maddenin yapısını ve işlenme tekniklerini adım adım geliştirdiler. Killi toprağa ayrıca doğada bulunan feldspat ve kuvars gibi mineral maddeler karıştırıldığında, testiler ve kapların daha dayanıklı olduğunu keşfettiler. Bunun yanında, sahip olacağı sertliğin yakılırken ortamda oluşan sıcaklıkla, koyu kahve rengin de hava akımı miktarıyla doğru orantılı olduğunun farkına vardılar. M.Ö. 3500’lü yıllarda bu bilgilere çok önemli yeni bir bulgu daha eklendi: Mezopotamya’da ilk çömlekçi tornası geliştirildi. Bu, killi toprağın şekillendirilmesi konusunda çok geniş olanaklar sağladı. Artık, dışı geometrik şekiller ve hayvan resimleriyle işlenmiş karınlı vazolar ve ince boyunlu sürahiler üretilebiliyordu.


-3-

Kuvars ve feldspat ile zenginleştirilmiş kilin yakılarak kahverengileştirildiği bildik üretim yöntemi Ortaçağ’a kadar kullanıldı. Avrupa’da başka bir teknik bilinmiyordu. 1710 yılında, Alman Alchimist J. F. Böttger, en soylu seramik mamul olarak Avrupa porselenini buldu Asya’ya seyahat eden gezginler, Çin’den eşsiz bir hazine getirdiler. Bunlar, genellikle dışı çok güzel renklerle süslenmiş ince ve beyaz fincanlardı. Çinliler sinterleşmiş seramiği geliştirerek beyaz porseleni bulmuştular. Çin porseleni hakkındaki ilk bilgiler, Venedikli Marco Polo tarafından 1295 yılında Avrupa’ya getirilmiştir. Avrupa’da bu değerli seramik ürününe porselen adı verildi ve hemen, sadece krallar, prensler ve zengin soyluların elde edebileceği bir statü simgesi haline geldi. Peki porselen nasıl üretiliyordu? Avrupalılar uzun süre bunun sırrını çözemediler. Uzakdoğuluların geliştirdiği reçeteyi çözmek için yıllarca uğraşıp durdular. Ta ki o rastlantıya kadar... 18. yüzyılda Saksonyalı dük Güçlü August, simyacı Johann Friedrich Böttger’e kendisi için altın üretmesini emretmişti. Simyacı başarısız oldu. Ama çok sayıda sistematik deneyden sonra onun yerine "beyaz altın" olarak tanımlanan porseleni buldu. Beyaz porselen ile önceden kullanılan kahverengi kaplar arasındaki fark, fırınlamanın daha yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi, feldspat ile kuvarsın bilinenden daha farklı oranlarla karıştırılması ve bunlara bir de kaolinin eklenmesinden kaynaklanıyordu. Kaolin (adını, Çin’in Kiangsi bölgesinde bulunan Kao-ling adlı dağdan alıyor), içinde bitki kalıntıları ya da başka mineraller bulunmayan saf bir kil mineraliydi. Bu mineralden Almanya’nın Meissen çevresindeki bölgelerde bolca bulunuyordu. Seramik sadece tek tanrılı dinlerde değil, Afrika geleneklerinin kökenlerinde, Maya dünyasında ve Amazon ormanlarında yaşayan yerliler de bile simgesel bir öneme sahip. Ancak, seramik günümüzdeki kullanım alanlarının dışında, arkeoloji için çok ama çok önemli. Her ne kadar 1819 yılında Danimarkalı araştırmacı Christian Jurgensen Thomsen tarih öncesi


-4-

dönemi Taş, Bronz ve Demir çağları olarak kategorileştirdiyse de, bugün arkeologlar, Taş Devri’ni izleyen döneme ilişkin sosyal evrimi kazılarda bulunan seramik eşyaları izleyerek belirliyorlar. Seramik anforalar antik ticari yolların incelenmesinde temel unsur durumundalar. Bunun yanı sıra seramik, sadece bir pratik kullanım değil, süsleme aracıydı. Kavimlerin göçlerinin başladığı devirde düşüş kaydeden seramik üretimi, tekrar ilk defa İtalya’nın seramik bölgelerinde belirgin olarak ortaya çıkmıştır. O kadar ki, bugünkü kavramlar; örneğin mayolika ( Mayorka Adaları ) ve fayans ( Faenza şehri) oradan kaynaklanmıştır. Doğal renklerinde olan hamurdan yapılmış yarı mamullerin, opak, beyaz ve renkli boyanmış kalaylı sırlarla uygulanan mayolika tekniği, Hollanda’daki seramikçiler tarafından uygulanarak mavi dekorasyonlu Delft mayolikası geliştirilmiştir. İngiltere’de 18. yüzyılın başlarında, sinterleşmiş seramiğin (steinzeug) geliştirilmesi sırasında, beyaz kuvars pudrasının katılmasıyla belirgin şekilde beyaz ve sert bir bünye elde edildi. Böylece beyaz seramik elde edilmiş oldu. İngiliz J. Wedgwood bu mamulü tüm dünyaya armağan etti. Avrupa porseleninin bulunmasından sonra, Avrupa’nın her yerinde elle üretilen porselen atölyeleri kuruldu. Aşağıdaki sebeplerden dolayı, el işçiliği karakteri , sanayileşmenin başladığı 19. yüzyılın başlarına kadar seramik üretiminde devam etmiştir.

•

hammadde doğadan çıktığı gibi kullanılıyordu ve kalitesinde bir sabitlik yoktu.

•

yarı ve tam mamul üretiminde büyük toleranslar tanınıyordu.

•

yarı mamulde büyük kırık hassasiyeti vardı

•

büyük çeşitlilik zorunluluğu vardı.

•

küçük ve orta boy işletmeler çok fazla artıyordu.

Teknolojide temel değişiklik, büyük ölçüde ilk defa bu yüzyılın ortalarında olmuştur. Bunun görünen sebebi, üretim metodlarının bilimselleşmesi ve seramik makineleri ile seramik fırınlarındaki gelişmedir. Sert malzeme öğütmesi, hamurun ve sırın merkezi olarak üretilmesi, kaset, plaka vb. pişirme yardımcı malzemelerinin ve dekor malzemelerinin merkezi üretim yapılması, seramik sanayiinin büyük aşamalar yapmasında en önemli etkenler olmuştur.


-5-

3. SERAMİK BÜNYELER 3.1. Bünye kavramı ve ürünler Seramikte bünye kavramı belirli bir niteliği olan ürün için kullanılan hammadde reçetesini ve sır bileşimini içerir. Seramik bünyelerin isimlendirilmesi oldukça zordur. Bazı ürünler renklerine göre isimlendirilirken bazı ürünlerde yapı veya şekillendirmeye göre isimlendirme yapılmaktadır: Tuğla-Kiremit: doğal killer kullanılarak yapılan renkli ürünlerdir. Su emmeleri %5-20, en yüksek erime dereceleri P.C.E. 26 (1580°C ) dir. Yarı Sinter Porselen: %4-10 arasında su emme, yüksek kırılma direnci temel özellikleridir. Sofra eşyası olarak kullanılır. Sinter porselen ise 1400-1450°C arasında pişirilen beyaz şeffaf ya da yarı şeffaf ürünlerdir. Isı Yalıtımı İçin Bünyeler: özellikle gözenekli refrakter ve yapı tuğlaları bu amaçla kullanılır. Gre Ürünleri (stoneware): oldukça yoğun yapıda ve ucuz nitelikli bünyelerdir. İnce öğütülmüş, özel nitelikler gerektirmeyen, plastik killerden üretildikleri için çok büyük parçaların üretimine uygundurlar. Refrakter Ürünler: yüksek sıcaklıklara dayanıklı olup, erime dereceleri P.C.E 26 ve üstündedir. Ürünler renkli olabileceği gibi, yapı da kabadan inceye doğru değişir. Seramik bünyeler içinde klasik ve en geniş üretimi kapsayan bu ürünler dışında elektroporselenlerden steatit, zirkon porselenlerine kadar uzanan ve özel nitelikler taşıyan geniş bir alan vardır.


-6-

Seramikleri genel hatları ile sınıflandıracak olursak: 1. kaba kil ürünleri, 2. ısıya dayanıklı malzemeler, refrakterler, 3. ince seramik ürünleri, 4. özel seramikler Sanayiinin hemen her dalında kullanılan çeşitli seramik bünyeler, üretimlerinin her aşamasından önemli ölçüde etkilenirler. Özellikle: 1. kullanılan hammaddelerin fiziksel ve kimyasal nitelikleri, 2. çamur hazırlama yöntemi, 3. şekillendirme yöntemi, 4. pişirme rejimi, 5. yüzeysel işlemler ve sırlama, üretimin en önemli aşamalarıdır ve sıkı denetim altında tutulmaları gerekir. Hammaddelerin değişebilir ve killi süspansiyonların akış özelliklerinin nevtonyen olmayışı homojen bünye üretimini güçleştirebilir. Seramikte şekillendirme, kurutma ve pişirme işlemleri homojen parçalar üretildiği bazına dayanılarak yapılır. Homojenlikte sapma olduğu takdirde kayıplar artar ve bunun nedenleri, dökümde kullanılan kalıplardaki hatalardan, killerin içerebileceği çözünebilir tuzlara kadar değişebilir. Bu tip sorunlardan olanaklar elverdiğince kaçınabilmek için üretimin her aşamasında gerekli denetimin dikkatle yapılması gerekir. Seramik üretiminde kullanılan hammaddeler ve kimyasal formüller aşağıda Tablo 3.4’de verilmektedir.


-7-

Tablo 3.1. Seramik üretiminde kullanılan hammaddeler ve formülleri İsim

Bileşik

Kil

Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O

Kaloen

Kilin bir çeşitidir. Sadece rengi beyazdır

Feldspat

KNaO.Al 2 O 3 .6SiO 2

Potasyum feldspat

K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2

Sodyum feldspat

Na 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2

Kuvars

SiO 2

Kireçtaşı

CaCO 3

Dolomit

CaCO 3 .MgCO 3

Bentonit

Al 2 O 3 .4SiO 2 .6H 2 O


-8-

4. TEMEL SERAMİK HAMMADDELERİ 4.1. Killer

Seramiğin en önemli hammaddesi kildir. Seramik fabrikaları genellikle kil kaynaklarının yakınlarında kurulmaktadır. Türkiye seramik sektörü için üretilen killerin en büyük tüketim alanı, fayans ve seramik üretimleridir. Daha sonra kil, izolatör, sıhhi tesisat, porselen üretimlerinde tüketilmektedir. Döküm kili ve kumlu killer özel killer olup, fayans ve seramikte tüketilen killerden farklı fiziksel özellikleri nedeniyle ayrılmaktadır. Türkiye’de döküm kili ve kumlu kil üreten en önemli ve en eski bölge Söğüt Bölgesi olup, tüketimdeki talebin artması nedeniyle son yıllarda bölgede üretilen kilin kalitesi olumsuz yönde etkilenmiştir. Kil, üretilecek malzeme türüne göre, karıştırıcı, ıslatıcı makinelerde şekillendirilebilmeleri için gerekli su miktarı ilave edilmek suretiyle homojen bir hamur elde edilmeye çalışılır. Seramik malzemesi, elle, kalıplama, presleme, döndürme, filaj veya etraj, döküm teknikleri ile şekillendirilmektedir. Pişirilen ürünlere bisküvi adı verilmektedir. Bisküvi halindeki yarı mamul üzerine; yapılacak desen, şekil veya yazıların sınırları (kontürler) özel olarak hazırlanmış aydınger (iğnelenmiş desenli) şablonlar yardımı ile odun kömürü tozu ile desen işlenmektedir. Bu desen tahrirlenip (çinilerde bezeme örgelerinin çevresini dolanan ince kontur) içleri boyanmaktadır. Boyalar genellikle büyük kısmı ithal maddelerden yapılan boyalardır. Seramik yapıtlar üzerine çeşitli usullerle kaplanan şeffaf sırlarda: metal oksitler katılarak hazırlanan sır reçeteleri değişen yüksek derecelerde renk veren sır tipleri kullanılmaktadır. Renk veren metal oksitler tek başlarına kullanıldığı gibi, bir kaçı bir arada kullanılarak hazırlanan reçetelerle değişik renkler veren sırlar elde edilebilir. Renklendirmede kullanılan metal oksitler; krom, demir, kalay, bakır, kobalt, manganez, zirkon, nikel, vanadyum, rutil olup tek veya karışım halinde kullanılır. Kalay, titanyum, antimuan opak sırlar elde etmek için kullanılan üç maddedir. Bir parçayı sırlamadan önce sırrın yüzeye çok iyi tutunması yüzeyin temizliği ile doğrudan doğruya ilgilidir. Bu amaçla bisküvi akar su altında kısa bir süre tutularak temizlenir. Sır


-9-

tabakası 1,5 milimetre kalınlığında olmalıdır. Sırrın kalınlığı kabarcıkların oluşması gibi kusurlara yol açabilmektedir. Yeterince kalın olmayan sırlar ise kel alanlar oluşturur. Sır ürüne fırça, dökme, daldırma, majolika gibi tekniklerle sürülmektedir. Desenlenmiş (dekorlanmış) ve sırı sürülmüş yarı mamüller geleneksel yöntemlerle fırınlarda pişirimi yapılmaktadır. Şekillendirilen, kurutulan parçalar süreksiz veya sürekli fırınlarda sürekli veya süreksiz fırınlarda, çanak, çömlekler açık ateşte, ince ürünler örtülü fırınlarda pişirilmektedir. Geçmiş 10 yıl içinde dünyada seramik teknolojilerinin gelişmesi sonucu uygulanan tek pişirim, seramik üretim kapasitelerini artırmış, bu artışa bağlı olarak kil taleplerinde de artışlar gözlenmiştir. Kil, kum, konglomera ardalanmalı olup, kil kalınlıkları genelde makine ile üretime uygun değildir. Kumtaşı, konglomera bantları, makine ile sökülmektedir. Kil üretimi emek-yoğun bir şekilde kazma-kürek, kompresör, elle üretilmekte ve damperli kamyonlarla stok sahalarına çekilmektedir. Bu şekildeki üretime en büyük engellerden birisi de, ocakların taşocağından geçme küçük sahalar olması, makine ile üretime elverişli olmamasıdır. İstanbul bölgesindeki killer, kalınlık bakımından paletli kepçe, ekskavatör ile üretim yapmaya uygundur. Ancak makine ile üretimde en büyük sorun, organik madde olan kömürlerin kile karışması ve killerdeki özellikle yatay değişimlerin iyi kontrol edilememesidir. Killerin üzerindeki toprak üstü 5-10 metre kalınlığındadır. Bunun altında 3-5 metre kalınlıkta, seramik ve döküm sanayiine uygun kumlar vardır. Kum altından kil, bu kil seviyesi altında zaman zaman kömür ve kömür altı killer üretilmektedir. İstanbul bölgesinde üretim sadece kil amaçlı olmayıp aynı zamanda kum ve kömür de üretilmektedir. Bölgede seramik killerinin ekonomik bir şekilde üretilmesi, özellikle tek pişirim fayans üretimleri ile birlikte 1977’li yıllarda başlamıştır. Killerin tüvenan üretilmesinden sonra killer kırma ve homojenleştirme prosesleri için kurulu tesislerde işlem görür. Söğüt bölgesi seramik ve fayans killerinin kullanımı için bölgede kırma


- 10 -

ve homojenleştirme tesislerinin olmayışı önemli bir eksikliktir. Ayrıca döküm ve kumlu killerde, kil süzme tesislerine de ihtiyaç vardır. Dünya ve Türkiye literatürlerinde seramik killeri kil, kaolin, refrakter kil ve bentonit ile birlikte değerlendirilmektedir. Bu nedenle özellikle dünya için yapılan literatür taramalarında seramik killerini diğer killerden ayırmak çok zor olmaktadır. Kil ve kaolinler aynı kimyasal sınıflama içerisinde olan tanımlamalar olup, sadece fiziksel özellikleri birbirinden farklı kavramlardır. Dünyada nüfus artışına paralel olarak inşaat sektöründeki gelişme olduğu sürece seramik killerinin önemi devam edecek ve seramik sektörü her dönemde bu önemini koruyacaktır. Kil minerallerinin sınıflandırılması: Mineralojik özelliklerine göre sınıflandırılan killer, çeşitli fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre, kaba seramik kili, ince seramik kili, refrakter kil, bağlayıcı kil, şiferton gibi fiziksel özelliklerine göre de sınıflandırılmaktadır. Seramikte kullanılan killerin kuruma ve çekme özellikleri, plastiklik, kuru mukavemet, pişme rengi gibi özellikleri, kullanım amacına göre bazen kimyasal bileşimden önce gelen bir özellik olarak da kabul edilebilir.


- 11 -

Tablo 4.2 Degens’e göre kil minerallerinin sınıflandırılması Yapı

2 Tabakalı olanlar

3 Tabakalı olanlar

Grup

Cins

Kaolinit Grubu

Kaolinit

a- Eş boyutlu olanlar

Dikit

b- Bir yönde uzamış olanlar

Halloysit

Smektit Grubu

Montmorillonit

İllit Grubu

Beidelit

Vermikülit Grubu

İllit Vermikülit

4 Tabakalı olanlar

Klorit Grubu

Klorit Sepiyolit

Zincir Yapısı olanlar

Sepiyolit Grubu

Atapulgit Paligorskit

Tablo 4.3 Çeşitli kil minerallerinin kimyasal bileşimleri SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO CaO

K 2 O Na 2 O TiO 2

Kaolinit

46.90 37.40 0.66

0.27

0.29

0.84

0.44

Nakrit

44.75 39.48 0.53

0.19

0.13

0.34

0.22

Dikit

46.86 37.12 1.43

0.09

0.22

0.60

0.07

-

0.11

0.60

-

-

17.42

100.01

0.14

0.32

-

0.37

-

12.64

99.75

Nontronit 40.54 5.19 31.63 0.06

1.92

0.24

0.14

-

20.75

100.47

-

-

-

-

13.19

99.89

Halloysit 44.75 36.94 0.31 Anauxit

54.32 29.96 2.00

-

37.64

H 2O

0.18 12.95 -

Toplam 99.92

14.40

100.94

0.51 12.99

99.89

Klorit

31.44 17.62

Proklorit

23.69 21.26 26.52 17.60 3.22

-

-

-

7.63

99.92

Sepiyolit

52.50 0.60

2.99 21.31 0.47

-

-

-

21.27

99.14

Atapulgit 57.85 7.89

2.82 13.44 0.30

0.08

0.53

-

16.95

99.86

Kaynak: H.Hüseyin Tanışan-Zeliha Mete, Seramik Teknolojisi ve Uygulaması, 1985

Dünyada toplam seramik killeri rezervlerinin tahmini olarak 64 × 109 ton olduğu hesaplanmıştır. Kil mineralleri 4 grupta incelenebilir:


- 12 -

Kaolen grubu: Bu killer ana mineral olarak kaolinit ( Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O ) içerirler. Doğada

saf kaolen yatakları büyük ölçüde bulunmaz. Fe 2 O 3 , SiO 2 , CaCO 3 ve silikat türünden mika gibi yabancı maddeler içerirler.

Montmorillonit grubu: Yapılarında Mg, Ca, Fe ve Zn gibi elementler taşırlar. Çok plastik olmalarına karşın taşıdıkları safsızlıklar nedeniyle pişme renkleri seramik ürünler için elverişsizdir. Seramik sanayiinde özellikle karo seramik alanında kullanılabilen talk ve pirofillite gibi hammaddeler bu grup içinde yer alır.

İllit grubu: Montmorillonite grubu killerden farklı olarak potasyum içerir. Mika benzeri bir kildir. Ancak muskovitten daha fazla su ve daha az potasyum taşır.

Korit grubu: Bu grup killer ince tane iriliğine sahip ve yeşil renklidirler. Tipik klorit minerali pennite’dir.


- 13 -

Tablo 4.4 Killerin çeşitli özellikleri Özelliği

Ortalama

Kaba

İnce

Karo kili

Bağlayıcı

%

seramik

seramik

%

Kil, %

Kili, %

Kili, %

25-35

20-30

20-28

32-35

0.5-2.0

1-2

0-5

2-3

1.5

Beyaz bej

Krem

Beyaz

Kırmızı

Beyaz-krem

5-6

3-4

5-6

% 12’den

Al 2 O 3

25-32

SiO 2

50-55

CaO

0.5-1

MgO

0.5-1

K 2O

0.5-1

Fe 2 O 3 Pişme rengi (1300°C) Pişme küçülmesi (1350°C)

az Kuruma küçülmesi

5-9

6

5-8

Kuru direnç

45-55

18-20

18-20

Plastisite suyu

20-35

30-40

20-30

35-45

1250

1500

En az 1500

10-13

8-10

Minimum deformasyon

20-25

sıcaklığı Ateş zaiyatı

10-12

4.2. Kuvars SiO 2 formülünde olan hekzagonal sistemde kristallerdir. Hekzagonal prizmalar halinde ve bu prizmaları örten romboedr yüzeyleri vardır. Kristalli, kompakt veya kongresyonlu kitleler halinde bulunur. Saydam ve renksizdir, ancak renk verici maddelerin bileşimine girmesi sonucunda çeşitli renklerde olabilir. Mesela mor renkli olanlarına ametist, siyah renkli olanlarına da dumanlı kuvars adı verilir.


- 14 -

Dilinim yoktur. Midye kabuğu veya konkoidal kırıklı ve cam parıltılıdır.Üfleçte erimez, Asitlerde çözünmez, sadece HF asit etki eder. fosfor incisinde silis iskeleti verir. Piezoelektrik özelliği vardır. Genellikle magmatik ve metamorfik kayaçlarda asli ve tali eleman olarak bulunur. Saydam ve saf kuvars kristalleri optikte ve piezoelektrik özelliğinden dolayı elektronikte kullanılır. Bir seramik bünyenin, kil gibi plastik ve dolgu niteliği olan hammaddeler yanında kuvars gibi plastik olmayan ve yapıyı yüksek sıcaklıklarda ayakta tutacak bir hammaddeye de gereksinimi vardır. Kuvars bünyenin kuruma küçülmesini düşürür, plastikliği düzenlemeye yardımcı olur ve pişme sırasında deformasyon olmaksızın gaz çıkışına izin verir.

4.3. Feldspat Yeryüzünü oluşturan minerallerden en önemlilerinden biri olan feldspatlar, bir mineral grubunun genel adıdır. Türkiye’de seramik sektörü, ürün kalitesi ve üretim miktarı bakımından Avrupa ile rekabet edebilecek boyuta gelmiş olup, fayans ve seramik imalinde temel hammaddelerden biri olan feldspatın üretimi ve kalitesi büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla feldspatın tanıtımı, üretim kalitesi, ithalat ve ihracatı, Türkiye seramik sektörünün geleceği açısından büyük önem taşımaktadır. Feldspat, yerkabuğundaki birçok magmatik, metamorfik ve sedimanter kayacın bileşiminde büyük ölçüde bulunması, dolayısıyla ticari olarak çeşitli kaynaklardan üretimi veya feldspat oranı yeterli olduğu takdirde bu kayaçların doğrudan sanayide kullanımı mümkün olmaktadır.


- 15 -

Ticari feldspat kaynağı olarak halen kullanılan kayaç türleri şunlardır;

•

Pegmatitler

•

Aplitler

•

Feldspat Filonları

•

Nefelinli Siyenit

•

Alaskit

•

Grafik Granit

•

Pertit

•

Feldspatik Kumlar

•

Altere Granitler

Feldspatik mineraller, yüzyıllardan beri seramik endüstrisinde reçete formüllerinde yer almaktadır. Yakın gelecekte de feldspat ve nefelinli siyenit için son kullanım alanı olarak en önemli pazarlardan biri olma özelliğini devam ettirecektir. Seramik reçetesine flakslar, seramik pişirildiğinde sıvı oluşumunu sağlayacak sıcaklığın düşürülmesi amacıyla katılır. Alkali içerikleri, feldspat ve nefelinli siyenite göre düşük erime sıcaklığı kazandırır. Böylece kil, feldspat ve kuvarstan oluşan tipik seramik reçetesinde feldspat yumuşar, camsı veya sıvı hale geçer. Buna karşılık kil ve kuvars katı halde kalır ve gözenekler arasında dereceli olarak dağıtıldıkça, yüzey gerilimi taneleri birbirine çeker. Belirli bir minerolojik bileşime sahip her seramik hamuru, mukavemet kazanma ve yoğunlaşma işlemlerinin gerçekleştiği sabit bir pişme sıcaklığına sahiptir. Bu sıcaklık genellikle 11001300°C’lar arasındadır. Örneğin porselen, yarı camsı porselen ve sıhhi tesisatta bu sıcaklık 1300°C, buna karşılık sert porselen imalatında pişirme sıcaklığı 1400°C civarındadır. Eritici (flaks), pişirme sırasında seramik bünyenin camlaşma derecesini kontrol eder ve ürün fırından istenen camlaşma derecesinde çıkar. Farklı seramik bünyeler değişik camlaşma derecesi gerektirdiğinden belirli bünyelerde kullanılacak flaks miktarı da değişkendir. Düşük ısıda pişirilmiş yumuşak porselenlerde feldspat reçete bileşiminin % 25-40’ını, sofra eşyasında % 18-30’unu, elektroporselende %20-28’ini ve kimyasal amaçlı porselende % 17-30’unu oluşturmaktadır. Sodyum ve potasyum feldspat ya da nefelinli siyenit gibi flakslardan hangisinin ne miktarda kullanılacağına, çok sayıda teknik kriter etki eder ve bu kriterler belirli


- 16 -

bir flaksın ilavesiyle kazanılacak özellikleri de kapsar. Bunlara örnek olarak, son üründe aranan beyazlık derecesi, kopma mukavemeti, sır tutma veya reddetme, sır dekorasyonları üzerine metal işleme etkisi ve imalatçının geleneksel alışkanlığı gösterilebilir. Beyaz ürün, fayans, sıhhi tesisat ve diğer seramik ürünlerde feldspat, bünye malzemelerinin % 15-35’ini sır malzemelerinin %30-50’sini teşkil eder. Feldspat gibi seramik kalitesinde flakslar, diğer bünye bileşenleri ile daha iyi karışabilmeleri için

200-300 mesh civarına

öğütülürler. Kural olarak, seramik sanayiinde potasyum feldspat daha yaygındır. Potasyum feldspatın avantajı, yüksek viskoziteye sahip bir eriyik oluşturması ve bu eriyiğin sonucu olarak, pişirme sırasında seramiğin şekil bozulmalarına karşı mukavemet sağlamasıdır. Karo imalinde bünye hazırlanmasında, diğer beyaz seramiklere göre farklı prensipler söz konusudur. Örneğin gözenekli karolar, feldspatik flaks kullanımı gerektirmez, bağlayıcı kilin alkali içeriği genellikle yeterlidir. Buna karşılık camsı karo üretimi, feldspatik malzemeler gerektirir. Ancak hızlı pişirme tekniklerindeki teknolojik gelişmeler, kullanılacak feldspatik flaks türünü etkilemiştir. İki veya üç saatlik tek evreli pişirme, daha düşük maliyetli aplit ve feldspatik kayaçları bazı ülkelerde, özellikle İtalya’da gittikçe artan oranda feldspat ve nefelinli siyenit alternatifi durumuna getirmiştir. Nefelinli siyenitin seramik sanayiinde kullanımı, 200, 325 ve 400 mesh inceliğinde öğütülmüş ürün şeklindedir. Nefelinli siyenit, hem camsı faz oluşturucu, hem de eritici olarak yararlı özellikler sunar. Pişirme sıcaklığı ve zamanını önemli ölçüde düşürür. Saniter seramik reçetesinde %25-30, kimyasal porselende %15-30, yarı vitröz porselende ise %15-55 oranında kullanılır. Seramik sanayiinde feldspat ve nefelinli siyenit kullanımı açısından istikrarlı bir gelecek söz konusudur. Bu ikisinden birinin tercih edilmesi, daha çok ekonomik değerlendirilmelere bağlı kalacaktır.


- 17 -

4.4. Magnezit Magnezit; formülü MgCO 3 olup, teorik olarak bileşiminde % 52.3 CO 2 , % 47.7 MgO ve çok az miktarda Fe 2 O 3 bulunan, sertliği 3.4-4.5 arasında, özgül ağırlığı 2.9-3.1 olan mineraldir. Rengi beyaz, sarı veya gri ve kahverengi arasında değişir. Tabiatta Kriptokristalin (jel/amorf) ve Kristalen (iri kristalli) olmak üzere iki şekilde teşekkül eder. Sert ve kompleks bir mineral olup, serpantin veya benzeri kayaçlann alterasyon ürünüdür. Kolkoidal karakterde olup (kriptokristalen tipi) opal veya kalsedon ihtiva eder, Kriptokristalen, genellikle saf olarak bulunmakla beraber, bir miktar demir, kireç, alümin ve pek az serbest silis karışmış olabilir. Cevherin kalitesi de içerdiği bileşiklerin miktarlarına göre artar yada azalır. Kalsit ve dolomit’te olduğu gibi, magnezit ısıtılınca CO 2 içeriğini kaybetmektedir (dekompoze olmaktadır). 700 ile 1000°C arasında ısıtılarak kostik kalsine magnezit, 14501750°C arasında yapılan ısıl işlemi ile % 0.5 CO 2 ihtiva eden oldukça yoğun ve sert sinter magnezit, % 0.1 ‘in altında Fe içeren saf magnezit elektrik fırınlarında 1700°C’nin üstünde ısıl işleme tabi tutularak çakmaktaşına benzer yoğun bir madde olan ergitilmiş magnezyum oksit (fused magnesit) elde edilir, Fused magnezitin özgül ağırlığı 3.65 olup çok yüksek sıcaklıklaradayanabilmekledir. Magnezyum, gerek metal olarak ve gerekse bileşik halinde bugünkü teknolojinin önemli bir hammaddesidir.

En

geniş

magnezyum

tüketimi,

magnezyum

bileşikleri

şeklinde

gerçekleşmektedir (MgO, MgCl 2 , Mg (OH) 2 , MgSO 2 vb.) Bütün bunların başında toplam dünya tüketiminin % 80’ ini kapsayan ve MAGNEZYA adı verilen MgO bulunmaktadır, Zira MgO yüksek ergime noktası nedeni ile refrakter malzeme endüstrisinin en önemli girdisi durumundadır. İşte bu magnezya’nın ve hatta diğer magnezya bileşiklerinin en önemli kaynağı magzenit’tir. Magnezit bir magnezyum karbonat minerali olup tabiatta sık rastlanan bileşiklerden birisidir. Magnezit’e tabiatta, kullanım alanlarının gereklerine uygun özelliklerde rastlamak oldukça zordur. Çünkü herhangi bir yabancı elementin magnezit içerisinde % 0,1 mertebesinden az veya çok bulunması, magnezitin bugünkü teknoloji ile ekonomik olarak değerlendirilip


- 18 -

değerlendirilemeyeceğini belirleyebilmekledir. Ancak memleketimiz dünyanın en kaliteli magnezitlerini bünyesinde bulundurması yönünden oldukça şanslıdır.

4.5. Dolomit Bir kalsiyum-magnezyuın karbonattır. Teorik olarak % 45.65 MgCO 3 içerir. Pratikte bu oran % 10 ile % 40 arasında değişmektedir. Dolomitken MgO elde etmek için önce Ca ayrılmakta (yani magnezit bileşenleri elde edilmekte) daha sonra ise MgO elde edilmektedir. Bu metot ilk olarak 1913’de ABD’de kullanılmıştır. Ancak bugün için dolomit Mg endüstrisinde daha çok deniz suyundan magnezya (MgO) eldesinde katkı maddesi olarak kullanılmaktadır (Fransa, Belçika. Japonya, İngiltere ve ABD’de).

4.6. Nefelin siyanit Nefelin feldspat, mika gibi mineraller taşır. Feldspattan daha fazla alkali içeriği, dolayısıyla daha fazla eriticiliği vardır.

4.7. Kireçtaşı Bileşimi kalsiyum karbonattır( CaCO 3 ). Sır, emaye ve optik cam yapımında kullanılır. Seramik yapılarda eritici etkisi vardır.

4.8. Vallastonit Bileşimi kalsiyum silikattır ( CaO.SiO 2 ). Genellikle bazı elektronik seramiklerde ve duvar

yapımında kullanılır. Bu hammaddeler dışında özellikle refrakter sanayiinde gibbsite, diaspor, korundum gibi mineraller ve alümina ve beril gibi saf maddeler kullanılır.


- 19 -

5. SERAMİK HAMMADDELERİN HAZIRLANMASI

Seramik hammaddelerinin çıkarılması ve ön hazırlanması seramik sanayiinde önemli bir aşamayı oluşturur. Saf ve özellikleri belirlenmiş hammadde eldesi için madencilik ve hazırlama alanında birçok yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemle elde edilen ürünlere örnek olarak yıkanmış kaolen ve öğütülmüş feldspat gösterilebilir. Ayrıca yüksek tenörlü ocakların tüketilmiş olması işletilecek daha kötü kalite yataklarda madencilik ve arıtma işlemlerinin önemini arttırmaktadır. 5.1. Madencilik 5.1.1. Açık işletme yöntemleri

Kil yataklarının çoğunun işletilmesi açık işletmecilikte yapılmakta ve kil tabakasının üstü sıyrılarak işlenebilir kil doğrudan ortaya çıkarılmaktadır. Kil tabakasının kalınlığı ve değeri sıyırma işlemine yapılacak harcamanın bir ölçütüdür. Ortaya çıkarılan kil benzer yöntemlerle işletilir. Bazı durumlarda kil basınçlı su püskürtülerek bir havuza akıtılır. Kuvars, feldspat, kıyanit gibi sert malzemeler normal delme ve patlatma yöntemleriyle çıkarılırlar. Cam kumu genellikle hidrolik yöntemlerle alınır. 5.1.2. Yer altı işletmeciği

Kömür yataklarında oluşan kil genellikle derinden çıkarılır. Bir şaftın indirilmesi ve uygun seviyede tünel açılması genellikle uygulanan yöntemdir.tüm madencilikte olduğu gibi sondajdan edinilen bilgilere dayalı dikkatli bir planlama gerektirmektedir. 5.2. Öğütme

Bir taneciğin iki ya da daha fazla küçük taneciğe indirilmesi çeşitli yollarla gerçekleşir. Eğer malzeme kırılgan ise kırılma, sıkıştırma veya çarpma basıncıyla olabilir. Üçüncü bir durum ise


- 20 -

çarpma basıncının düşük enerjiyle olmasıdır. Bu durumda parçanın tamamı kırılmaz ancak kenardan bir parça ayrılabilir. Kırılma aynı zamanda yüksek hızda iki parçanın çarpışmasıyla da olabilir. Bir beşinci durum parçalanmanın sürtünme yoluyla olmasıdır. Altıncı halde ise kesici bir ucun özellikle yumuşak malzemeleri kemirmesi yoluyla ufalanma oluşur. Genelde bir parçayı kırmak için gereken enerji yaratılan yeni yüzey alanı ile orantılıdır. Böylelikle boyut küçüldükçe harcanan süre ve enerji hızla artar. Taneciklerin şekli ve bunların dağılımı kullanılan makine ve kırılan malzemenin özelliklerine göre değişir. Kırıcılar aşağıdaki gibi gruplandırılabilir: Çeneli Kırıcı: Bu kırıcıda taneler bir sabit bir hareketli çene arasında parçalanır. Beslenen

malzeme sert ve orta sertlikte olabilir. Eksantrik Kırıcı: Çeneli kırıcıyla aynı hareketi yapar. İçteki konik parça dairesel bir hareketle

salınım yapar, ancak kendi etrafında dönüşü yoktur. Dıştaki sabit koni ile içteki hareketli arasında malzeme kırılır. Manyezit, kireçtaşı gibi kırılgan malzemeler için kullanılır. Konik Kırıcı: Bu kırıcı yukarıda açıklanan prensipte çalışır. Ancak konik kısım geniş açılıdır.

Böylelikle daha geniş deşarj alanı sağlanmış olur. Feldspat öğütülmesinde yaygaın olarak kullanılır. Merdaneli Kırıcı: Grog ve diğer kırılgan malzemelerin kırılmasında kullanılır. Dişli Merdaneli Kırıcı: Bu tipin merdanelerinde dişler vardır genellikle bir merdane

diğerinden daha hızlı döner. Tıkanmaları güç olduğundan topak kil gibi yumuşak malzemelerin kırılmasında kullanılır. Kollergang: Seramik sanayiinde ikincil kırıcı-öğütücü olarak özellikle kuvars ve feldspat

öğütmek için çok yaygın olarak kullanılırlar. Genellikle iki ağır tekerleğin delikli bir tepsi üzerinde dönerek hammaddeyi ezmesi ve elemesi şeklinde çalışırlar. Ayrıca kurutulmuş filterpres keklerinin öğütülüp nemlendirilmesinde harmanlama, karıştırma görevi de görebilirler.


- 21 -

Çekiçli Kırıcı: Kırılgan malzemelerin öğütülmesinde kullanılır. Hızla dönen bir diske bağlı

çekiçler beslenen malzemeye elekten geçecek inceliğe gelene dek çarparak öğütürler. Bilyalı Değirmenler: Bu değirmenler seramik sanayiinde kuvars, feldspat gibi malzemelerin

ince öğütülmesinde kullanılırlar, kuru ve yaş olarak çalışmaları olanaklıdır. En basit biçimiyle taş ya da porselenle kaplanmış, içinde sert bilyalar olan boş bir silindirdir. Silindir döndürüldükçe bilyalar birbiri üstünde yuvarlanırlar ve böylelikle aralarındaki malzemeyi öğütürler. Öğütme verimliliği aşağıdaki faktörlere bağlıdır: •

değirmenin dönme hızı

•

bilyaların miktarı ve yoğunluğu

•

bilyaların büyüklüğü

•

beslenen malzemenin miktarı

•

beslenen malzemenin iriliği

•

sulu öğütmelerde katı-sıvı oranı

Sulu öğütmelerde, öğütülecek malzeme, bilyalar, su ve bırakılacak boşluğun eşit hacimler kaplaması uygun bir çalışma aralığı olarak verilmektedir. Değişik boyutta bilyaların kullanımı da verimliliği arttıran bir etkendir. Konik şekilli bilyalı değirmen değişik büyüklükteki bilyaların büyükten küçüğe doğru değirmen boyunca sınıflanmasına yol açar ve daha verimli bir öğütme sağlanır. Çubuklu değirmen, bilyalar yerine çubukların kullanıldığı değirmen tipidir ve demir kirletmesi nedeniyle seramik sanayiinde pek az kullanılır. Tozun istenmediği cevher üretmeleri için yararlıdır. 5.3. Taneciklerin Sınıflandırılması

Kırma ve öğütme ürünlerinin üretim sürecinde bazı durumlarda tane iriliklerinin dağılımına göre sınıflandırılmaları gerekir. Bu işlem öğütmenin verimliliğini ve hassasiyetini


- 22 -

arttırabileceği gibi bazen safsızlıkların giderilmesine de yarayabilir. Bu amaçla geliştirilmiş birçok aygıt ve yöntem bulunmaktadır. 5.3.1. Elekler

Tane büyüklüğünün belirlenmesi, safsızlıkların giderilmesi gibi amaçlarla kullanılırlar.düz ve yassı olanlar ince eleme, örneğin sırlar için kullanılır ve maddenin geçmesi için titreşime gerek duyarlar. Granül halinde olan maddeler eğik titreşimli eleklerden geçirilirler. Eleme kuru veya sulu ortamda yapılabilir. Çok ince taneli malzemelerin sulu elenmesi genellikle daha verimlidir. 5.3.2. Havalı ayırıcılar

Son ürünün kuru olarak kullanılacağı durumlarda kurutma giderleri nedeniyle kuru öğütme daha ekonomiktir. Böylesi sürekli bir öğütme işleminde ince taneler hava akımıyla ya da mekanik taşıyıcılarla alınıp bir sınıflandırıcıya beslenirler. İri taneler tekrar öğütücüye döndürülür. Taneciklerin hava ya da suda çökelmeleri Stokes kanunuyla belirlenmiştir. Tanecik yüklü bir hava akımı bir silindir içersinde dik olarak yükseldiğinde çökelme hızları ortamın hızından yüksek olan tanecikler çökelir, diğerleri ortamla birlikte yukarı taşınırlar. Dengeye erişildiğinde tane iriliğine göre bir ayırım oluşur. Elutratörlerin çalışma prensibi budur. Genellikle sınıflandırma merkezkaç kuvvetinin etkisiyle geliştirilir. En çok kullanım bulan tasarı siklonlardır. 5.3.3 Yaş sınıflandırıcılar

Bu yöntem de havalı ayırıcılara benzer, ancak ortam hava yerine su veya daha başka bir sıvıdır. Yaş sınıflandırma kaolindeki kaba malzemenin arıtılmasında yaygın olarak kullanılır.


- 23 -

5.4. Diğer Hazırlama Yöntemleri

İstenilen saflıkta malzeme eldesi için çeşitli kimyasal ve mineral hazırlama yöntemleri de kullanılır. Kimyasal işlemler maliyet nedeniyle seramik hammaddelerinin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılmaz. Ancak sırda kullanılan özel kimyasallarla özel refrakterlerin üretiminde, cam kumunda demir giderilmesinde ve yüksek beyazlık gereken killerin eldesinde kimyasal işlemler kullanılmaktadır. Flotasyon yöntemiyle artıma işlemleri de yaygınlık kazanmıştır. Taneciklerin yüzey elektriksel özelliklerinden yararlanılarak ortaya konulan kimyasallar yardımıyla bazı taneciklerin yüzdürülmesi bazılarının çökelmesi sağlanır. Taneciklerin yüzdürülmesi konulan köpürtücüler ve hava kabarcıklarına taneciklerin yapışması suretiyle oluşur. Özellikle feldspattan kuvarsın arıtılması işleminde kullanılır. Sözü edilen yöntemlerden başka minerallerin renk farklılıklarına dayanarak optik ayırıcılar, elektrik yüklenme farklılıklarına dayanarak çeşitli elektriksel ayırıcılar geliştirilmektedir. Hammadde hazırlamada seçilecek yöntem ve buna ilişkin ekipmanların planlaması çalışılacak malzemenin fiziksel, kimyasal v.b. özelliklerinin yanında esas olarak mali açıdan değerlendirilmelidir. 5.4.1. Magnetik yöntemlerle uzaklaştırılan mineraller

Bazı mineraller ferromagnetik olmadıkları halde magnetik yöntemlerle uzaklaştırılabilirler. Hammadde önce kırılır, sonra ayrılacak mineraller serbestleşinceye kadar öğütülür. Öğütülen maddeler serbest akılı sağlamak üzere kurutulurlar ve eğer olanak varsa manyetik ayırıcıdan sadece aynı büyüklükteki taneler geçecek şekilde beslenirler. Magnetik yöntemlerle uzaklaştırılan mineraller şunlardır: Muskovit, mika, feldspat, magnetit


- 24 -

5.4.2. Çözünür tuzların uzaklaştırılması

Seramik bünyelerde kabarma ve yüzeyde lekelenmelerin bir nedeni de bünyede çözünür tuzların bulunmasıdır. Şekillendirilmiş bünyede bulundukları zaman kuruma sırasında su ile yüzeye kadar gelirler ve daha sonra suyun buharlaşmasıyla yüzeyde kalırlar. Pişme sırasında ise tuzların bu hareketi şekilsizliklere neden olan yöreler şeklinde gelişir. Ham bünyenin kuruması sırasında yüzeye gelmeyen tuzlar pişmiş bünyenin ıslatılması ve kuruması sırasında yüzeye gelirler ve kabarcıklar oluştururlar. En yaygın olarak bulunan tuzlar kalsiyum, magnezyum, sodyum, demir, potasyum sülfatlardır. Yaş karıştırma ve filter presleme gibi işlemlerin yapıldığı durumlarda uzaklaştırılmak istenen tuzların büyük bir kısmı giderilir. Eğer hammaddeler bu yöntemle saflaştırılmamış ise uygulanacak en iyi yöntem BaCO 3 katkısıdır. BaCO 3 çözünür sülfatlarla tepkimeye girerek, çok az çözünme özelliği olan BaCO 4 oluşturur. 5.5. Süzme

Saflaştırılacak ve karıştırılacak olan slipler çeşitli yollarla süzülebilirler. Bunların en yaygın olarak kullanılanı filter preslemedir. Filter presler, dairesel veya dikdörtgen kamaralar oluşturmak üzere birleştirilebilen tahta veya metal plakalardan veya tepsilerden oluşurlar. Bütün kamaraları ve çıkışları birbirine bağlayan bir giriş vardır. Filter presin en önemli mekanizması bağlayıcılardır. Küçük presler için bu mekanizma elle çalıştırılan bir seri vidalardan oluşur. Büyük preslerde ise hidrolik bağlama mekanizmaları bulunmaktadır. Astar olarak genellikle iki kat süzgeç kağıdı kullanmak daha uygundur. Astarların kullanılmadan önce bakır-amonyak karışımı ile yıkanması ve daha sonra buharla ısıtılan davullarda gergin olarak kurutulması gerekir. Kimyasal karışım yüzey lifleri arasına dolarak selülozlayıcı bir etki yapar ve bu suretle filter kekinin astara yapışması önlenir. Filter presin denetlenebilir şekilde doldurulması için en iyisi havalı yöntemdir. Filter prese pompalanan slipe uygulanan basınç, filter pres kekinin gerektirdiği değere ayarlanabilir. Süzülen madde artık plastik çamur oluşturmak için hazırdır.


- 25 -

Hazırlanan harmanda suyun giderilmesini sağlayan araçlardan biri de püskürtmeli kurutucudur. Burada uygun derişimdeki süspansiyon bir atomizer ya da nozul yardımıyla küçük damlacıklar halinde sıcak hava akımı içersine püskürtülür. Böylece doğal incelikte ve istenilen nem içeriğinde ürün elde etmek olanaklıdır. 5.6. Masse Hazırlanması

Üretilen ürünlerde belirli bir standardı sağlamanın temel değişkeni hammaddelerde sağlanacak standartlaşmadır. Doğadan doğrudan elde edilen hammaddelerde bunu gerçekleştirmek olanaklı değildir. Hazırlama yöntemleriyle elde edilen ürünlerle bir dereceye kadar değişmezlik sağlanabilir. Bu nedenle özellikle seramik sanayiinde uzun periyotlu hammadde stoklarıyla çalışmamak en sağlıklı çözümdür. Uygun numune alma yöntemleriyle gelen her parti malın gerekli kalite kontrol testleri yapılmalı, buna dayanarak işletme koşullarına ne uygun harmanlama geçekleştirilmelidir.


- 26 -

6. SERAMİKLERDE ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Seramik malzemelerin üretimi bir diğerinden oldukça farklı yöntemlerle olabilmesine karşın her yöntem sonunda ürünün oluşabilmesi için mutlaka bir yada daha fazla ısıl işlem gerekir. 6.1. Geleneksel Üretim Yöntemleri 6.1.1. Presle şekillendirme

Yarı kuru durumda olan harmanlar kullanılarak, karmaşık olmayan geometrideki seramikler bu yöntemle üretilebilirler. Yaklaşık % 4-10 nem içeren 65 sneş altı harman kalıba otomatik olarak beslenir. Yeterli basınç uygulandığında harman kalıptaki boşluklara doğru plastik akma gösterir ve böylece yaklaşık homojen yoğunlukta bir şekil üretilebilir. Üretimde harmanın nem içeriği azaldıkça ya da ürün boyutları büyüdükçe uygulanan basınç artar. Presle şekillendir mede harmanın nem içeriğinin düşük olması nedeni ile oldukça az kuruma küçülmesi görülür. Bu nedenle de, hatalı pres kullanımı dışında, üretilen parçalarda, kuruma sürecinde, çarpıklık ya da çatlama sorunları gözlenmez. Seramik ürünlerin birçoğu, üretim kolaylıkları sağlaması nedeni ile, presle şekillendirilirler. Ancak boy/çap oranı yüksek ya da geometrisi karmaşık şekillerin bu yöntemle üretilmeleri olanaklı değildir. Bu yöntemle üretilen seramikler arasında refrakter tuğlaları, yer ve duvar karolarını, bazı izolatörleri sayabiliriz. Presle üretim sürecinde en önemli nokta preslenme sonrası üründe tanecik paketlenmesinin en üst düzeyde oluşmasıdır. Yapılan araştırmalar paketlenmenin harman tane iriliği dağılımı ile yakından ilişkili olduğunu ortaya koymuştur. Pratik olarak paketlenmeyi kontrol amacı ile “eşdağılım katsayısı”

olarak tanımlanan ampirik bir sayı kullanılır. Katsayı, tane iriliği

dağılım eğrisinde, inceden kalına kumülatif dağılımda % 60 değerine karşı gelen tane çapının, % 10 değerine karşı gelen çapa oranıdır.


- 27 -

Presle şekillendirmede sağlıklı üretim için harmanda homojen nem dağılımı, yeterli basınç ve nem içeriği ayrıca önemlidir. 6.1.2. Plastik şekillendirme

Seramikte plastikliğin genel tanımı bünyenin, yaş halde iken, çatlama veya kırılma göstermeden güç altında deforme olabilme yeteneğidir. Yeterli oranda kil içeren bünyelerde su kullanılarak gerekli plastiklik sağlanabilir. Ancak kil oranının düşük olduğu bünyelere bu amaçla çeşitli organik bileşimler de katılabilir. Bünyede su oranı plastikliği arttırdığı ölçüde kuruma küçülmelerini de olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle, kuruma küçülmesinin artmasının çeşitli sakıncaları göz önüne alınarak, harmanda su oranı, yeterli plastikliği sağlamak koşulu ile, en alt düzeyde tutulmaya çalışılır. Torna ile Şekillendirme: Seramiklerin şekillendirmesinde kullanılan en eski yöntemdir. Dönen

tablaların üstüne yerleştirilen çamur elle ya da şablon yardımı ile şekillendirilir. Bugün ki teknolojide yaygın olarak otomatik tornalar da kullanılmaktadır. Ekstruzyonla Şekillendirme: Kullanılan çamurun su içeriği % 20-40 arasında değişir. Özellikle

boy/çap oranı yüksek seramiklerin (borular gibi) şekillendirmesinde yaygın olarak kullanılırlar. Yöntem, kabaca, bir önceki aşamada havası emilen çamurun sonsuz vida ile dar bir ağıza basılmasıdır. Kullanılan ağzın şeklini alan çamurdan bu yöntemle tuğla, boru ve çeşitli kesitlerde çubuklar şekillendirmek olasıdır. Üretim sürecinde, ısı ile genleşerek sorun yaratmaması için, çamurun içinde hava kalmaması gereklidir. Sağlıklı bir üretim için ekstruzyonda kullanılan ağız ve sonsuz vidanın tasarımı çok önemlidir. Yanlış tasarım sonucu üründe, özellikle kesit boyunca, yoğunluk farkı gözlenebilir. 6.1.3. Dökümle şekillendirme

Üretim sürecinin uzun olması nedeni ile boyut ve şekil açısından diğer yöntemlerle üretilmesi olanaksız olan parçaların üretiminde uygulanan bir yöntemdir.


- 28 -

Yöntem, genel hatları ile, döküm çamurunun amaçlanan şekli taşıyan alçı kalıba dökülmesi ve suyu emen alçının yüzeyinde taneciklerin tabakalaşarak şeklin oluşmasını içerir. Süspansiyon, istenen et kalınlığı sağlanıncaya kadar kalıba beslemeye devam edilmelidir. Daha sonra kalıp ters çevrilerek içindeki süspansiyon akıtılır ve döküm kalıpta kurumaya bırakılır, Kuruyarak küçülen döküm kalıptan kurtulunca süngerle yüzeyi düzeltilir ve pişirilir. Karmaşık şekillerin dökümü için birkaç parçadan oluşan kalıplar kullanılır. Döküm sürecinde dikkat edilecek önemli noktalardan biri süspansiyonun katı içeriğinin, kalıbın su ile yorulmaması için, olabildiğince yüksek tutulması gereğidir. Üretimde döküm süspansiyonlarının litre ağırlığı genellikle 1.6 - 1.8 kg arasında değişir. Bu katı içeriğinde oldukça koyu olan çamurun akma özelliklerini arttırmak için deflokulant adı verilen kimyasal bileşimler kullanılır. En genel kullanılan deflokulantlar Na 2 CO 3 ve Na 2 SiO 3 ’in seyreltik çözeltileridir. Dikkat edilmesi gereken diğer bir noktada alçı kalıbın özellikleridir. Kullanılan alçı kalıbın gözenek çapı döküm kinetiği açısından çok önemlidir. Alçı kalıpta, gözenek çapını kalıp hazırlamadaki alçı/su oranı belirler ve araştırmalara göre bu oran yaklaşık 100/75 iken gözenek çapı optimum olarak oluşmakta ve döküm hızı artmaktadır. Döküm hızını arttırıcı etken olarak, kalıpta süspansiyona dışarıdan basınç uygulama da ayrıca bugünkü teknolojide görülmektedir. Geleneksel üretim yöntemlerine ilişkin üretim süreci aşağıda verilmiştir.


- 29 -

Şekil 6.1 Seramik üretim prosesi 6.2. Özel Üretim Yöntemleri

Bu bölümdeki üretim yöntemleri genellikle özel amaçlı ve nitelikli seramikler için uygulanmaktadır. Bunlara ileri teknoloji seramikleri ya da ince seramikler denmektedir. İleri teknoloji seramikleri daha ayrıntılı şekilde daha sonraki bölümlerde anlatılacaktır. Bu nedenle özel üretim yöntemleri bu bölümde anlatılmamaktadır.


- 30 -

7. PİŞME 7.1. Seramik Bünyelerin Pişirilmesi

Şekillendirilmiş ham seramik bünyelerinin suya ve kimyasal maddelere dayanıklı, kararlı bünyelere dönüşebilmeleri için en az bir kere pişirilmeleri gerekir. Sırlı bünyeler ise çoğunlukla iki aşamada pişirilirler:Kaba porselen dışında kalan bünyelerin olgunlaştığı bisküvi pişmesi ve sırrın olgunlaşması için sırlanmış bünyenin pişmesi, dekore edilmiş bünyeler ise daha çok aşamalı pişirme süreçlerinden geçirilirler. Sır altı süslemeleri genellikle 700800°C’de yapılırken sır üstü süslemeleri 750-850°C arasında bünyenin dekorasyon fırınlarındaki pişme durumlarına bağlı olarak yapılır. Farklı dekorasyon sıcaklıkları gerektiren farklı renklerin kullanılması ile pişme sürecinin aşamaları artabilir. Seramik bünyeler kurutulduktan sonra, istenilen bileşime ve niteliklere göre 700-2000°C arasında bir sıcaklığa pişirilir. Sırlanacak veya dekore edilecek bünyeler ise 3 şekilde pişirilir: 1. Kullanılan en yaygın yöntemde, sırsız bünye olgunlaşmak üzere önce yüksek bir sıcaklığa pişirilir. Daha sonra sır uygulanarak ilk sıcaklıktan daha düşük bir sıcaklığa ikinci kez pişirilir. 2. Bünyenin düşük sıcaklıkta bisküvi pişmesi: Daha sonra sır uygulanarak sırın ve büntenin beraberce yüksek sıcaklıkta olgunlaştırılması. 3. Sırın pişmemiş bünyeye uygulanması ve tek bir süreçte beraber pişirilmesi. Pişme süresince bünyenin sağlamlaştırılması ve gözenekliliğin azalması için mikro yapıda bir değişimin oluşması gerekir. Mikro yapıda oluşan bu değişimlerle bünyenin yüzey gerilim kuvvetleri etkisinde sağlamlaşması gerçekleşir. Bu süreç boyunca ortaya çıkan küçülme gözeneklilik azalışına orantılıdır.Uygulanan sürece ve pişen bünyenin ürün olarak yoğunluğuna göre bu değer %40(hacimsel) değişim gösterir.Pişme süresince küçülme doğrusal olmayan bir artış gösteriyor veya bünyenin bir kısmı küçülmeye uğramıyorsa ortaya çıkan baskılar sonucunda bünyede çatlamalar ve çarpıklıklar görülür.Bu nedenledir ki iyi bir ürün elde edebilmek için pişme hızı denetlenmeli, fırında uygun bir sıcaklık dağılımı sağlanmalı ve pişme süresi iyi seçilmelidir.


- 31 -

Pişme süresinin başlangıcında ürün oluşumuna neden olan bazı tepkimeler oluşur. Örneğin kaolinitin müllite dönüşmesinde ilk basamak kimyasal bağlı suyun uzaklaştırılmasıdır. Seramik bünyelerin iyice olgunlaşabilmeleri, ulaşan en yüksek değerine, bu değerde kalma süresine ve bu sıcaklıkta soğutma hızına bağlıdır. Seramik bünye üretiminde sıcaklık artışı genellikle yüksek pişirmelere, daha fazla dayanıma ve daha yoğun bir bünye oluşumuna neden olur.Bazı porselenler gibi bütünü ile camlaşmış bünyelerde bünyelerde ise sıcaklık ve zaman değişimleri ürünün dayanımını, rengini ve ışık geçirgenliğini etkiler. Toplam pişirme süresini etkileyen başlıca etkenler şunlardır; 1. Bünye cinsi 2. Kamalara yerleştirme sıklığı(Daha sık olan yerleştirmelerde denge sıcaklığına erişebilmek için daha uzun süre beklemek gerekir.) 3. Bünye kalınlığı 4. Sıcaklıktaki bir değişimin fırının ortasını etkileyebilmesi için gerekli süre 5. Fırın kesit alanı 7.2. Su Uzaklaştırma, Yanma ve Bozunma Tepkimeleri 7.2.1. Su Uzaklaştırma Süresi

İlk pişirme süresi boyunca uzaklaştırılan bünye suyu üç kısımda incelenir. Serbest su: Ortamda bulunan su miktarı önce minerallere sonra da kullanılan kurutma

yönteminin verimliliğine bağlıdır. Bünyenin sıcak kısmından buharlaştırılan su, daha soğuk olan kısımda kolayca yoğuşarak bünyeyi nemlendirir. Böylece önce genleşme, daha sonra da küçülme, köpürme ve ince bir su filmi oluşmuş olur. Doğal nem ve sıcaklık koşullarında kurutulan bünye, kurutucuda kurutulan bünyeden daha fazla mekanik yani serbest su içerir. Higroskopik su: kil minerallerinin içerdiği higroskopik su kuruma esnasında uzaklaştırılamaz.

Uzaklaştırma için gerekli olan sıcaklık ve ısıtma hızı, bünyenin mineral ve fiziksel yapısına


- 32 -

olduğu kadar kurutucuya da bağlıdır. “Geller” bu durum için en iyi ısıtma hızının 301°C’ye kadar 20°C/saat olarak belirlemiştir. Kimyasal bağlı su: Kil minerallerinin, su buharı vermek üzere bozunmaya başladığı noktada (

yaklaşık 400°C) yüzey, yoğuşma tehlikesi olmayacak kadar sıcak olur. Higroskopik suyun uzaklaştırılması sırasında bünyede gözenekler oluşur. Ortaya çıkan gözenekli yüzeyden kimyasal bağlı suyun uzaklaştırılması daha kolaydır. 7.2.2. Karbon

Bazı killer belirli miktarlarda karbonlu bileşik içerirler.Ayrıca şekillendirmeyi kolaylaştırmak üzere katılan organik maddelerdeki karbonun yanarak veya bozunarak ortamdan uzaklaştırılması gerekir. Pişme süresinin başlangıcında bünye alevden soğuk olduğundan bir miktar karbon yanma koşullarında bünyede kalabilir.Yüksek sıcaklıklarda pişecek olan bünyeden karbonu uzaklaştırmak için uygulanan bir diğer yöntem de Bernardaud tarafından öne sürülmüştür. 7.2.3. Karbonatlar

Karbonatlar 400-1000°C arasında bozunarak gaz ve oksit ürünlerine dönüşürler. Her bir sıcaklık değeri için gaz ürünün bir denge basıncı vardır. Bu denge basıncı aşıldığında bozunma tamamlanamadan gözenekler tıkanmaya başlar. Sıcaklık ile beraber bu gaz basıncı da artacağından şişen ve kabaran gözenekler oluşur. 7.2.4. Sülfatlarla Olan Tepkimeler

Bu tepkimeler pişme koşullarına bağlıdır.Pişme hızı yavaş ise fırın gazları içindeki SO 2 daha zararlıdır. Camlaşma başladıktan sonra bozunma olursa şişme ve kabarmalar görülür.


- 33 -

7.2.5. Pirit

Pirit ( FeS2 ) ısı etkisi ile yeterli oksijenin bulunduğu bir ortamda bozunarak demir oksit ve SO 2 verir.Ortam oksitleyici olmasa bile 425°C’de pirit bozunur. Bozunma sonucu kükürt buharı açığa çıkarak geride demir sülfitlari bırakır.Demir sülfitler ortamdaki oksijen miktarına göre tepkimeye devam ederler. Piritin bozunması bazı durumlarda az miktarda amonyum klorür ilavesi ile denetlenebilir. 7.2.6. Karbon ve Kükürt

Karbon ve kükürdün beraber bulunduğu durumlarda önce karbon yanar, karbonun yanması sonuçlanana kadar kükürt gerekli miktar oksijeni sağlayamaz. Daha sonra eğer ortamda yeterli oksijen varsa kükürt yanmaya başlar. 7.2.7. Demir Oksitler

1000°C’nin üzerndeki sıcaklıklarda indirgen ortamda demir oksitler bozunarak oksijen verirler. Fırın atmosferinin ayarlanması ile demir oksit içeriği sinterleşme başlamadan indirgenir.Böylece kırmızı renkli Fe 2 O 3 bileşiğinden kaçınılmış olur. 7.3. Pişme Süresi Hataları

Pişme sürecindeki hataların bir bölümü pişecek malzemenin fırına yanlış yerleştirilmesinden kaynaklanır. Ağır olan parçalar pişirilirken sıcaklık yükseldikçe artan sıvı faz içeriğinin etkisi ile oluşabilecek deformasyonun önlenmesi için yerleştirme sırasında yerçekimi kuvvetlerinin dikkate alınması gerekir. Geniş tabanlı parçaların pişirilmesinde, parça tabanındaki sürtünmenin etkisi de göz önüne alınmalıdır. Aksi takdirde sürtünme farkından kaynaklanarak parçanın altı ve üstü arasında küçülme farkı gözlenir.


- 34 -

Bu tür hatalardan kaçınmak için parça ya kum üzerine oturtularak ya da köşelerinden konulan desteklerle askıya alınarak pişirilmelidir. Böylece sürtünme azalacağından sorun giderilmiş olur. başka bir yöntem ise malzemenin belirli bir eğimde durmasını sağlayarak direnci en aza indirmektir. Bazı durumlarda malzeme kaset içinde korunmalıdır. Kurşun sırlarda olduğu gibi, ani buharlaşma durumlarında, bünye yüzeyinden kaybın azaltılması için kasetin iç yüzeyi de sırlanarak basınç dengesine ulaşılmaya çalışılır. Pişme sırasındaki sorunlardan biri de bünyenin farklı yerlerinde farklı küçülmelerden dolayı ortaya çıkan şekil bozuklukları ve çatlaklardır. Pişme süresindeki çarpıklıkların diğer bir nedeni de ham bünyedeki yoğunluk farklılıklarıdır. Pişmeden sonra bünyenin yoğunluğu sabittir. Preslenmiş bünyelerde, kalıplardaki basınç değişimleri preslenen bünyelerin farklı yerlerinde farklı yoğunluklar oluşturur. Bu nedenle genellikle merkezdeki küçülme, uçlardan daha fazladır. Şekil bozukluklarının diğer bir nedeni de sıcaklık dağılımındaki farklılıklardır. Sıcaklık dağılımı ile şekil bozuklukları ve küçülmeler arasındaki bağıntılar oldukça karmaşık olup niceliksel olarak incelenmesi çok zordur. Camsı faz içeren bünyelerde yerçekimi kuvvetlerinin etkisi ile şekil bozukluklarına uğrayabilirler. Bu, özellikle birçok kuvvetin etkisi altında bulunan geniş ve ağır parçalar için geçerlidir. Camsı faz içeren sıhhi tesisat malzemelerinin yapımında ve şekillendirilmesinde malzemenin üst yüzeyi eğrilik payı ile tasarlanmalıdır. Bükülmelere ve çarpıklıklara yol açan pişme küçülmeleri üç yolla engellenebilir: 1. çarpıklıkları en aza indirmek için şekillendirme yöntemlerinin geliştirilmesi, 2. çarpılıkları karşılayacak yönde malzeme şeklinin tasarlanması, 3. çarpıklıkları azaltacak şekilde malzemenin yerleştirilmesi. Şekillendirmede esas nokta, ilk şekillendirme sırasında bir kararlılık sağlamaktır. Bu basınç farklarının, ayrışmanın ve gözeneklilik farklarının ortadan kaldırılması ile olur. Presle üretilen uzunluk/kalıp çapı oranlarının çok büyük olduğu presleme ürünlerde yoğunluk farklılıkları görülür. Ekstruderde ve preste şekillendirilmiş karışımlar şayet az plastik iseler şekillendirme


- 35 -

basıncı değişimlerinden değişken madde yoğunluğuna sahip olabilir. Yerleşmeye bağlı olarak da şekil farklılıkları gözlenir. 7.3.1. Pişmiş Bünye Kusurları Hammaddeye bağlı kusurlar:

•

yaş, topaklı safsızlıkların kilde bulunması, çatlamalara yol açan homojen ürün verir.

•

alçı kristalleri ve pirit tanecikleri kabarcıklara yol açan bozunmalara neden olurlar.

•

Kireçtaşı ve kalsiyum karbonat, ne halde bulunursa bulunsun kalsine olarak sönmemiş

•

kirece dönüşür. Su ile birleşerek de tuğlaların parçalanmasına yol açar.

•

Kuruma esnasında yüzeye gelen çözünebilir tuzlara bağlı olarak yüzey lekelenir.

Şekillendirme yöntemine bağlı olan kusurlar:

•

Kalıplama veya şekillendirme döner tablalarına çamurun yanlış konması,

•

Farklı nem miktarına sahip parçaların birleştirilmesi.

Hatalı kurutma sonucu ortaya çıkan kusurlar (Pişirme kusurları):

•

Su uzaklaştırma işlemi çok ani yapılacak olursa bünyede çarpıklıklar oluşur.

•

Bazı gazlar dışlanmadan sinterleşme olursa şişmeler görülür.

•

Su uzaklaştırma işlemi ani hacim değişimleri ve soğutma işlemleri gereğince yavaş oluşturulamaz ise çatlamalar olur.

•

Karbonun tamamen yanması ve/veya demirin tamamlanmamış oksidasyonu sonucu siyah bölümler oluşur.


- 36 -

8. SIRLAMA

Sırlar genel tanımı ile ticari soda-kireç-silika camlarına benzeyen amorf nitelikli aşırı soğutulmuş camlardır. Seramiklerin üzerini kaplayan bu ince, sert camsı tabaka yapının çizilmeye, kırılmaya ve kimyasal etkilere karşı direncini arttırır. Günümüzde sırlar;

•

Gazlara dayanıklı malzeme yapımı,

•

Çekici ve dekoratif malzeme yapımı,

•

Kolaya temizlenebilir yüzeyler yaratmak,

•

Malzemenin elektriksel, optik ve kimyasal özelliklerini geliştirmek amacı ile kullanılmaktadır.

Genel kural olarak sırların, genleşme özellikleri açısından bünye ile uyuşum halinde olmaları gerekir. Bu anlamda bünyelerin değişik kimyasal ve fiziksel nitelikleri olduğu gözönüne alınırsa değişik bileşimde sırların kullanılması gereği açıktır. 8.1. Sır Hammaddeleri ve Özellikleri

Sır yapımında kullanılan hammaddeler Lewis asit-baz kuramına göre üç gruba ayrılırlar:

•

Bazlar: eritici olarak kullanılırlar. RO ve R 2 O kimyasal formüllerini içerirler.

(

Na 2 O , CaO gibi) •

Amfoterler: hem asidik hem bazik özellik gösterirler. R 2 O 3 bileşiminde olup, Al 2 O 3

genel temsilcileridir. •

Asitler: RO 2 kimyasal formülünü içerirler. SiO 2 genel temsilcileridir.

8.1.1. Al2O3

Her sırda yer alan temel bir maddedir. Hem asitlik, hem de bazlık özellikleri nedeni il silika veya bazik oksitlerle tepkime oluşturabilir. Oksijen oranının ayarlanmasında ve bu yolla da geri kristallenmeyi engellemede kullanılır. Sır karışımına kaolin, kil, feldspat şeklinde katılır


- 37 -

ve sırda sıcaklığa dayanım sağlar. Al 2 O 3 ayrıca mekanik direnci arttırır, ısıl genleşmeyi azaltır ve sertlik verir. Sırda alümina miktarı sırın bünye ile olan ilişkilerini düzenler. 0,1-0,2 molden daha düşük Al 2 O 3 içeren sırların bünyeyi aşındırdığı gözlenmiştir. 8.1.2. PbO

Sırların hazırlanışında başta ucuzluk olmak üzere birçok özelliği ile kullanılan en yaygın eritkenlerden biridir. Sırın içine katılması ile silikat eriyiğinde şu etkiler gözlenir:

•

Kırınım katsayısının yüksekliğinden ötürü sıra yüksek parlaklık verir.

•

Alkalilerle karşılaştırıldığında sırın genleşme katsayısını düşürür.

•

Sır eriyiğinin viskozitesini düşürür.

•

Sırın gerilme yeteneğini arttırır.

Düşük sıcaklıklarda silika ile tepkimeye giren PbO orta sıcaklıklarda da kullanılabilir. Kullanılmasındaki en büyük engel zehirli olmasıdır. Bu durum gerek kullanan seramikçi için, gerekse sırlı malzemeyi kullanan kişi için sakıncalıdır. Ayrıca kurşunlu sırlar dikkatsiz pişirmelerde çok kolay indirgenerek siyah-gri bir renk verebilirler. 8.1.3. B2O3

Bor oksit sır örgüsünde yer alış açısından silikaya benzer özellikler taşır. Ancak sır bileşimlerinde kullanılan bütün hammaddeler için son derece kuvvetli bir eritkendir. Sisteme borik asit veya boraks şeklinde katılabilir. Ancak bu şekli ile suda çözündüğünden sırça yapımı zorunludur. Sırın içine kolemanit olarak katılırsa kolemanitin suda çok düşük olan çözünürlüğünden ötürü sırça yapımı gerekmez. B 2 O 3 sır eriyiğinde viskoziteyi düşürür ve parlaklık verir.


- 38 -

8.1.4. K2O ve Na2O

Bu iki alkali oksit yine B2O3 gibi eritken olarak kullanılır. Sodyum bütün bazlar arasında an yüksek ısıl genleşme katsayısına sahip olanıdır. Diğer bazlara oranla sırın gerilme dayanımını ve elastikliğini düşürür. Buna karşı eritme gücü çok yüksektir. Sırın içine boraks veya soda feldspat olarak katılır. K2O ise daha fazla kullanılan bir eritkendir. Sodadan daha dayanıklı ve daha parlak sırlar verir. 8.1.5. CaO

Her sırda yer alan temel hammaddelerden biridir. Çünkü SiO2 bütün oksitlerle, özellikle bazlarla tepkimeye girerek kompleks silikatları yani sır örgüsünü oluşturur. Bu silikatlar aşağıdaki özellikleri içerirler:

•

Çeşitli sıcaklıklarda oluşarak istenen optik ve mekanik özellikleri sağlarlar.

•

Sırın gaz, su, asit, alkali çözeltilerine karlı çok yüksek direnç gösterecek şekilde oluşmasını sağlarlar.

•

Cam yapısının temelini oluştururlar.

8.2. Sır Bileşenlerini Belirleyen Faktörler

Sırların hazırlanma ve uygulanma yöntemi, bileşimi belirleyen etkenlerden biridir. Bileşenler sulu ortamlarda oldukça ince öğütülerek bünye üzerine püskürtülürler. Bu nedenle bileşimde kullanılan hammaddelerin suda çözünür olmaması gerekir. Tek pişirme işlemi uygulanacak malzemelerde sır ve bünye beraber olarak aynı koşullarda olgunlaşabilmelidir. Sır eridikten sonra bünye ile tepkimeye girerek ara tabakayı oluştururlar. Sırın sağlamlığı açısından çok önemli olan bu bölgenin oluşabileceği bir bünye üzerinde yavaş yavaş katılaşmaya başlar. Eğer sır ve bünyenin genleşme katsayıları yeterince uyuşmuyorsa sırda çatlama, kavlama gibi kusurlar görülebilir. Sırlar temel özellik olarak camdır ve camsı fazı oluşturan oksitler bileşimde önemli yer tutar. Hazırlanan sırlara örnek olmak üzere aşağıdaki formüller mol bazına göre verilebilir.


- 39 Tablo 8.1 Sır bileşenleri

Düşük sıcaklık sırları

RO / 1,5 SiO2 veya RO / 3 SiO2 (RO grubu PbO ile alkali karışımları içerir.)

Sert sırlar

RO / 0.1 Al2O3 / SiO2 veya RO / 4.5 SiO2 (RO grubu PbO, alkali, toprak alkalileri içerir.)

Yüksek sıcaklık sırları

RO / 0,5 Al2O3 / 5 SiO2 veya RO / 1,6 Al2O3 / 14 SiO2 (RO grubu alkali ve toprak alkalileri içerir.)

8.3. Sır Cinsleri

Sırların sınıflandırılabilmesi için ancak birkaç özelliğin ortak olması gerekir. Bu nedenledir ki sırlar amaçlanan özelliklerine göre pişme sıcaklığı, rengi, bileşimine dayanılarak çok çeşitli şekilde sınıflandırılabilir. Buna göre sırların sınıflandırılması : 1. Erimesine göre, 2. Bileşimine göre, 3. Kullanıldığı malzemeye göre, 4. Yapıldığı yere göre, 5. Yapılma ve uygulanma şekline göre, 6. Dış görünüşlerine göre, olabilir. Bütün bu farklı özelliklerinin yanında tek ortak özellik bütün sırların süspansiyon halinde hazırlanmaları ve uygulanmalarıdır. 8.3.1. Renkli sırlar

Sırların rengini etkileyen etkenlerin başlıcaları:

www.kimyamuhendisi.com •

Renk verici madde,

•

Sırın pişme sonrası bileşimi,

•

Fırın atmosferi,

•

Pişme sıcaklığıdır.

- 40 -

Bu etkenlerden herhangi bir, iki veya üçüncüsü sabit tutulup diğerinin değiştirilmesiyle farklı renkler oluşur. Renkli sır yapmak için uygulanan en iyi yöntem ilk önce iyi bir renksiz sır seçimi ve sonra da renkli oksitin veya boyar bileşiğin % 1-10 miktarında katılmasıdır. Elde edilen bu karışım sırçalanır ve öğütülerek çeşitli oranlarda esas sıra katılırsa daha homojen bir karışım elde edilebilir. 8.3.2. Elektroporselen sırları

Birçok elektroporselen malzeme çatlama tehlikesinden dolayı sırın olgunlaşması için iki defa pişirilemezler. Bu nedenle sırın doğrudan ham bünyeye uygulanması ve kademeli işlemle olgunlaştırılması gerekir. Yalıtıcı özellikte olan elektroporselen sırlarının bileşimlerinde koyu kahverengi olması için demir, mangan, krom, nikel ve çinko oksitlerinin kalsine edilmiş karışımları kullanılır. Böylece kullanım sırasında oluşabilecek çatlakların gözle izlenmesi daha kolay olur. Yüksek gerilim yalıtacak sırların yarı-iletken olması gerekir. Bunun nedeni voltajın homojen olarak dağılması böylece atlamaların engellenmesi ve radyo dalgalarında kesikliklerin önlenmesidir. Bu amaçla kullanılacak yarı-iletken sırlara %20-40 oranında yarı-iletken oksitler kullanılır. Lifler hallinde olan bu oksitler sırın içinde çözünmeyerek ağsı bir yapı oluştururlar. Bu ağsı yapı sayesinde uygulanan voltaj arttıkça elektrod ile yarı-iletken sır arasındaki temas direnci azalır. Elektroporselen sırlarının yanısıra steatit, zirkon, kordierit bünyelere uygulanan özel sırlar da vardır. Steatitin ısıl genleşme katsayısı çok yüksektir ve bazı sırlarla tepkime eğilimindedir.


- 41 -

Zirkonun ısıl genleşme katsayısı ise düşük olmakla beraber bu eğilim yine vardır. Bu nedenle her iki yapıda da özel bileşimli sırlar kullanılır. 8.3.3. Opak sırlar

Camsı faz üzerine düşen ışık uygun bir şekilde kırıldıktan sonra yayılırsa yüzeyin opak olduğu kabul edilir. Bunu oluşturmak için sırda çözünmeyen ve kırılma indeksi sırdan farklı ince tanecikler sıra katılır. Sırın opaklığı, camsı faz ile tanecikler arasındaki bağıl kırılma indeksi farkına, taneciklerin boyutuna ve taneciklerin şekline bağlıdır. 8.3.4. Mat Sırlar

Mat sırlar geçirgen, parlak sırlardan farklıdır. Mat sırlar camsı örgüde gömülü ufak kristaller içerirler. Sırın yüzeyinin pürüzsüz olması için bu kristallerin küçük ve iyi dağılmış olması gerekir. İyi bir mat sır elde etmek için pişme işleminden sonra uygulanan soğutmanın hızı da önem taşır. Hızlı soğutma sonucu eldelenen sır istenenin aksine hemen hemen parlak görünümdedir. Bu tip sırlar diğer parlak daha dayanıklıdır ve bünyeye olumlu özellikler kazandırabilir. 8.3.5. Kristalize sırlar

Kristalize sırlar süsleme amacıyla yapılan sırlardır. Bu sırlara kristalize görünümü kazandıran özellik, değişik büyüklükte ve şekildeki kristallerin camsı yapıya dağılmalarıdır. Bu yapıdaki kristaller kolaylıkla kristalleşebilen bileşiklerle aşırı doyurulan sırların çok yavaş soğutulması ile oluşur. Mangan oksit en kolay kristal yapıyı oluşturmakla beraber kalsiyum, magnezyum, mangan silikatlar ile titanatlar ve müllit de kullanılabilir. 8.4. Sırlama Yöntemleri ve Özellikleri

Adı geçen hammaddelerin kullanılması ve istenen özelliklerin sağlanması sonucu sır hazırlansa da ham sırın bazı özellikleri taşıması gerekir. Bunlar:


- 42 -

•

Çökelme hızı düşük olmalı,

•

Yüksek akışkanlığı olmalı,

•

Düşük kuruma küçülmesi göstermeli,

•

Yeterli plastiklik göstermeli,

•

Bekleme ile özellikleri az değişmelidir.

Bugün teknolojide sırlama şu yöntemlerle gerçekleştirilir:

•

Fırça ile sürülerek,

•

Dökerek,

•

Daldırarak,

•

Püskürterek,

Ticari önemi olan yöntem püskürtme olup, tabanca ile yapılır. Bünye ile püskürtülen sır arasında renk farkı yoksa sırlama sırasında sırın organik boyar madde ile (fuksin) boyanmasında yarar vardır. 8.5. Sır Pişmesi ve Kimyasal Olaylar

Ham sırın pişmesi ayrıntıları ile anlaşılamamış karmalık bir süreçtir. İşlem yüksek sıcaklığın çeşitli zaman aralıklarındaki etkisine dayanır. Sır bileşiminin geçirdiği aşamalar şunlardır: Orijinal katkı maddelerinin ayrışması: ısıl işlem sonucu kullanılan maddeler ayrışır. (killerin

dehidratasyonu, karbonat ve sülfatların bozunması gibi). Bu özelliğin bilinen bir örneği saf dolomit içindir; o

C CaCO 3 .MgCO 2 780  → CaCO 3 + MgO + CO 2 o

C CaCO 3 900  → CaO + CO 2

Kimyasal tepkimeler: bu aşamada sırda katıların tepkimesi ile yeni yapılar oluşur. Lea ve Deach tarafından verilen kil ve CaCO3 arasındaki katı tepkimesi aşağıda verilmiştir:


- 43 -

800 o C

: CaO.Al2 O ve CaO.Fe 2 O 3

800 o C − 900 o C

: CaO.SiO 2

900 o C − 950 o C

: 5CaO.SiO 2

950 o C − 1200 o C

: 2CaO.SiO 2

oluşur.

Erime: ısıl işlem sonucu katı fazdan sıvı faza geçme olgusudur. Bütün süreçler sonunda camsı faz oluşur ve tepkimeler sonucu oluşan bazı gazlar yapının içinde hapis kalır. Ancak, yüzey alanını minimuma indirgemeye eğilimli olan yüzey geriliminin sıcaklıkla azalması ile gaz baloncukları sırın içinden geçerek uzaklaşır ve delikler sır tarafından kapanır. Sır-bünye arasındaki tepkime ayrıca çok önemlidir. İkisi arasında oluşan ara tabaka genellikle müllit iğneciklerini içerir ve bu iğneler sırın bünye tarafından tutulmasını sağlar.

8.6. Sırça Yapımı Sırçanın genel anlamı, sırın eritilen bir bölümünün suya dökülerek camsı yapıda eldesidir. Sırda suda çözünebilir hammaddelerin kullanılması gerektiği anda,bileşimin ham olarak kullanılması olanaksızlaşır. Aksi taktirde bünyenin içine difüze olan su ile birlikte suda çözünen madde de yapıya karışır. Bunun sonucu sırla bünyenin arasında bir takım tepkimeler oluşur ki bu istenmeyen bir durumdur. Sırça yapımı ile silikatlarla bileşik oluşturan suda çözünen maddelerin, suda çözünmemeleri sağlanır. Ayrıca PbO gibi zehirli maddelerin de tehlikesizce kullanılmaları bu yöntemle gerçekleştirilebilir. Sırça yapımının en büyük yararlarından biri de renklerin homojen dağılımının sağlanmasıdır. Sırça yapımının başlıca kuralları şunlardır: 1. Alkali/RO grubu oranı: Öğütme ile suda düşük çözünürlüğü oluşturmak için alkalilerin toplam miktarı toplam bazik oksit mol olarak miktarının %50’si olmalıdır. Çünkü


- 44 -

alkali silikatlar da suda çözünürler ve bu etki CaO gibi diğer toprak alkalileri ile giderilir. 2. Alkali/borik asit oranı: Boraks veya borik asit kullanıldığı zaman B2O3 miktarı, sırçada bulunan SiO2 miktarının en fazla %50’si kadar olmalıdır. 3. Sırçada asit/baz oranı: Sırça bileşiminde silika temel hammaddedir. Silika asidik karakterde bir bileşik olarak sırçaya refrakterlik özelliğini verir.

Sırça yapımında, sırçaya katılması gereken maddeler Purog ve Fox tarafından aşağıdaki şekilde verilmiştir:

•

Feldspatlar dahil tüm alkali tuzları,

•

Borik asit ve boraks,

•

En az alkali tuzlarının miktarına eşdeğer olacak kadar CaO,

•

Serbest Al2O3 ün hepsi.

Ayrıca sırça sırın ağırlıkça en az %50si olmalıdır. Bütün bu kimyasal maddelerin dışında zehirli olan bileşikler ve renk verici oksitler de sırça yapımına katılırlar. Böylece bir takım sonuçlardan kaçınılmış olur.

8.7. Sır Hataları Sır hataları, istenmeyen sır reaksiyonlarından, tamamlanmamış cam oluşma reaksiyonlarından, kötü fırın atmosferinden, sırda oluşan istenmeyen gerilimlerden ve kötü seramik uygulamalarından (formülasyon ve sır uygulamaları) kaynaklanabilmektedir. Bu nedenle sır hatalarının her birini ayrı olarak incelemeden önce kaynaklarına göre sınıflandırmak yararlı olacaktır.

8.7.1. Uygun olmayan sır kompozisyonlarından kaynaklana hatalar Sır formülasyonunun doğru yapılmamasından çeşitli hatalar meydana gelmektedir. Sırlanacak bünyeye uygun olmayan ısıl genleşme katsayısına sahip sırlarda ise çatlaklar, akmalar,


- 45 -

matlıklar oluşması normaldir. Uygun yüzey gerilimine sahip olmayan sırlarda toplama denilen sırsız kısımların ve kavlanmanın oluşması beklenmelidir. Pinhole denilen sırdaki deliklenmelerin nedenlerinden birisi bünyeye ve pişirim sıcaklığına uygun olmayan sır formülasyonudur. Renkli sırlarda formülasyona uygun olmayan boyaların kullanılması renk stabilitesini bozmakta, hatalara neden olabilmektedir. Sırın kimyasal formülasyonu kadar fiziksel özellikleri de önemlidir. Plastik hammaddelerin azlığı sırın çökmesine, fazlılığı ise aşırı kuruma ve küçülmesine neden olur. Herkes için geçerli bir sır formülasyonu yoktur. Bu nedenle tüm teknisyenler kendi hammaddelerine, bünyelerine, fırınlarına ve uygulamalarına göre sır formülasyonlarını kendileri geliştirmelidir.

8.7.2. Sır hazırlamadan kaynaklanan hatalar Uygun şekilde formüle edilmiş sırlar doğru şekilde uygulanmaya hazır hale getirilmezse beklenilmeyen hatalar oluşur. Her sırın optimum tane iriliği dağılımı vardır. Az öğütülmüş sırlar çökerek katmanlaşır ve formülasyonu bozarlar, fırın öncesi ve sonrası hatalara neden olurlar. Fazla öğütme ise sırlama sonrası fazla küçülerek çatlamaya, toplamaya, sırın akmasına, bazı hammaddelerin fazla çözünmesine ve buna bağlı hatalara neden olur. Sır yoğunluğunun azlığı veya çokluğu ince ve kalın sır hatalarına, sırlanırken gösterdikleri davranışlara göre başka hatalara neden olur. Organik maddelerin fermantasyonu ile bakteri üremesi ise sırın fiziksel özelliklerinin bozulmasına neden olur.

8.7.3. Sır uygulaması kaynaklı hatalar Mükemmel şekilde formüle edilmiş ve hazırlanmış sırın uygulaması iyi yapılmadığı durumlarda sır hataları iyi hazırlanmamış sırlarla aynı sonucu verebilmektedir. Bu tür sorunları ortadan kaldırabilmek için önce sırlanacak ürünlerin sırlanmadan önceki temizliğine dikkat edilmelidir. Yüzeyde toz, yağ ve hammaddelerden gelen çözünen tuz bulunması, sır ve bünye arasında zayıf bir ara yüzeye dolayısıyla toplanmaya ve kabarmaya


- 46 -

neden olmaktadır. Sır sıcaklığının fazla olması sır viskozitesini düşürerek uygulama sırasında akmalara, sır çamur ara yüzeyinde hava kalmasına ve buna bağlı olarak hatalara neden olur. Kalın sırlama pişirim sırasında akmalara ve mamulün fırın refrakterlerine yapışmasına, ince sırlama dalgalı görünüme, homojen olmayan renk görüntüsüne neden olur. Sırın tabancadan aşırı basınçlı akması, yüzey bozulmalarına neden olurken yatay şekilde yapılan doldurma sırla bünye arasında hava kalmasına neden olur.

8.7.4. Pişirime sırasında oluşan hatalar Yüksek kaliteli bir sır yüzeyi için fırın rejiminin doğru bulunması ve fırın rejiminin her bir parçası olan ön ısıtma hızı, maksimum sıcaklıkta tutma süresi, soğutma ve fırın atmosferi her bir safha için dikkatle kontrol edilmelidir. Düşük sıcaklık donuk görünüşe, dalgalı yüzeye, blister ve kratere, yüksek sıcaklık ise düzensiz sır kalınlıklarına, renk sapmalarına, yüzeyde deliklenmelere neden olur. Aşırı hızlı bir ön ısıtma reaksiyon sıcaklıklarının gecikmesine ve gazların dışarı atılmamasına nedendir. Fırın içindeki sülfür gazları bulunma yerine göre su ile reaksiyona girerek sülfürik asit oluşturabilir ve sırla reaksiyona girerek süngerleşmeye neden olabilir. Fırın içindeki ventilasyonun çok az olması veya çok aşırı sık yükleme reaksiyon gazlarının yüzeyde kalmasına ve çeşitli hatalara neden olur.

8.7.5. Diğer hata kaynakları Sır ve çamur hammaddelerinde bulunan ve bunlara sonrada karışan çeşitli safsızlıklar hata kaynakları olabilir. Örneğin; hammaddeler içine karışabilen çimento ve silikon karbür artıkları çok az miktarda bile olsa sırda deliklenmelere neden olurlar. Bünyede kalan alçı parçacığı geç bozunduğu için kabarmalara neden olabilir. Yarı mamulün sırlanmaya hazırlanmasında kullanılan malzemeler kalıntı bırakabilir ve lekelenmelere neden olabilir.


- 47 -

8.8. Hatalar 8.8.1. Sır çatlakları (Crazing) Sır çamur ara yüzeyinden başlayarak sır yüzeyine kadar ulaşan ağ şeklindeki çatlaklardır. Genellikle sır kalınlığının fazla olduğu kısımlarda görülür. Bu hata ısıl şoktan oluşmamışsa sır ve bünye ısıl genleşme katsayısı farklılıklarından oluşur. Eğer sırın genleşme katsayısı bünyeden büyükse soğutma sırasında sır uzama gerilimleri altında kalır ve çatlar. Bu çatlaklar sır genleşme katsayısının fazla yüksek olduğu durumlarda pişirim sonrası hemen görülür. Eğer genleşme farkı yüksek değilse ya da eşit veya çok az küçükse bünyenin çeşitli nedenlerle su almasıyla bünye genleşir ve sırı uzama gerilimleri altına sokabilir. Bu durumda günler, aylar hatta yıllar sonra bile bu tür çatlaklar oluşabilir. (delayed crazing)

8.8.2. Kavlama (Peeling) Sır-çamur sistemi sırın orta derecede basma gerilimleri altında bulunduğu durumlarda mekanik olarak kararlıdır. Soğuma sırasında çamurun küçülmesi sırdan çok fazla olursa çamur gerilime dayanmaz ve kavlama oluşur. Kavlama genellikle köşelerde, kenarlarda, kıvrımlarda görülür. Sırın kalın olduğu durumlarda çamur sırla birlikte çatlayabilir. Birçok madde basma gerilmelerine çekme gerilimlerinden daha dayanıklı olduğu için daha az karşılaşılan bir hata türüdür. Çözünen tuzların köşelere migrasyonu nedeniyle bir ara yüzey oluşması da kavlamaya neden olabilir.

8.8.3. Toplama (Crawling) Bünye üzerinde sırsız veya kısmen sırlı bölge oluşmasıdır(şekil-3). Yüksek yüzey gerilimi, viskozite gerilimi, pişirim öncesi bünye ile sır arasındaki ara yüzeyin zayıflığı, kurma sırasında sırın fazla küçülmesi, kuru sırın mukavemetinin zayıflığı, kalın sır bu hatanın ana sebebidir. Bununla birlikte bu hataya birçok başka neden sayılabilir. Sır içindeki plastik hammaddelerin fazla olması, sırın aşırı öğütülmesi, kuruma küçülmesini arttırır ve pişirim


- 48 -

öncesi çatlaklara neden olur.sırlanacak mamul üzerinde toz, çözünen sülfatlardan dolayı tuz ve yağ bulunması sır bünye ara yüzeyini zayıflatarak gerek pişirim öncesi, gerekse pişirim sırasında sırın yüzeyden kopmasına neden olur. çinko oksitin su ile reaksiyona girerek jel şeklinde çinko hidroksit oluşturması sır içindeki suyun dışarı atılmasını geciktirir ve fırında ön ısıtmada çatlaklara, dolayısıyla toplamaya neden olur.

8.8.4. Deliklenme (Pinholes) Seramikçilerin en sık karşılaştıkları tüm seramiklerde az ya da çok bulunan ve yüzey kalitesini en fazla etkileyen hatadır. Pişirim sırasında oluşan gazlar sır içine girer, sır yüzeyine kadar yükselerek patlar ve yüzeyde bir daha kapanmayan ince delikler oluşur, sır yüzeyi yumurta kabuğu gibi bir görünüm alır. Eğer delikler daha da büyükse portakal kabuğu gibi olur. Bu hatanın ana nedenleri, sır bünye arasındaki reaksiyonlar, sırda ve bünyede bulunan karbonun yanması, kimyasal suyun atılması, sır içinde bulunan bazı bileşiklerin bozunması, indirgen fırın atmosferi ile sır reaksiyonu, uygun olmayan fırın rejimi ve kirliliklerdir. Hatasız sır yüzeyi, belirlenen fırın sıcaklığında uygun sır viskozitesini bulmakla mümkün olabilir. Sırın erken erimesi ve geçirimsiz bir tabaka oluşturması gerek sır ve çamurda oluşan reaksiyonlardan çıkan gazların gerekse sinterleşme sırasında gözeneklerin kapanmasından çıkan havanın atılmasını engeller. Sonuçta bu gazlar sırda gözenekli bir yapı, yüzeye açılanları da deliklenmeyi oluştururlar. Bu özellikle her tarafı sırlı seramik ürünlerde daha belirgin olarak görülür. Bu hatanın önlenmesi için sır mümkün olduğunca yüksek sıcaklıkta yumuşamaya başlamalı ve pişirim sıcaklığında da erime tamamlanmalıdır. Bunun için hem sır kompozisyonu hem de sır tane iriliği dağılımı çok önemlidir. Sırın erken erimesi ve çamur yüzeyinin erken sinterleşmesi iç kısımlardaki karbonun yanmasını önler. Bu “black core” denen hataya neden olur. Daha yüksek sıcaklıklarda, kısmen yanan karbon sır yüzeyinde çok kötü deliklenmeler meydana getirir. Hızlı pişirim, bozunma reaksiyonlarını daha yüksek sıcaklıklara taşır. Bu sıcaklıklarda da ergime başlar ve oluşan gazların çıkmasını engeller. Sır viskozitesinin yeterli düzeye


- 49 -

gelmesinden sonra gazlar sır yüzeyini terk eder. Eğer gaz çıkışı tamamlanmadan sır soğutmaya girerse delikler kapanamaz ve bu hata oluşur. Kalın sırlama durumunda hem gazlar daha uzun yol kat eder, hem de gazların sırlı kısmı terk edebilmeleri için daha yüksek basınca ulaşmaları gerekir. Bu da daha yüksek sıcaklıklarda mümkün olabilir. Bunun sonucunda gaz çıkışı gecikir ve sır yüzeyi düzelmeden kalır. Kirlilikler bu hatanın diğer nedenleridir. Çok az miktarda (%0,1) SiC kirlenmesi çok büyük miktarda deliklenmelere neden olur. Alçı (CaSO4) çok geç bozunur. Bozunma gazları şişme ve deliklenmelere neden olur. Değirmen kaplama taşları yüksek alüminalı çimento yerine normal çimento ile örülmüşse buradan gelen veya herhangi bir nedenle sır hammaddeleri içine karışan çimento az miktarda bile olsa bu hataya neden olur.

8.8.5. Kabarma ( Blistering-Bloating) Blister, sırla çamur ara yüzeyinde oluşan ve yüzey düzgünlüğünü bozan büyük hava kabarcıklarıdır. Eğer gaz çıkışı daha da fazla olup yüzeye ulaşırsa sır yüzeyinde patlar ve büyük delikler, kraterler oluşur. Büyük bir kabarma 3-6 mm boyutlarına kadar çıkabilir. Kabarma hatası sağlık gereçleri sırlarında daha sık oluşur. Gözenekli yapı sırda hava kabarcıkları oluşturur. Bünye içindeki karbon hızlı ön ısıtma koşullarında geç yanar ve gaz çıkışları gecikir. Yüksek porosite, dıştan içe sıcaklık farklılıkları, lokal indirgen atmosfer, kabarma nedeni olabilir. Gerekenden daha yüksek sıcaklıkta pişirim, sır kalınlığı, sırın pişme sıcaklığındaki viskozitesi ve yüzey gerilimi, pişirim süresi kabarma oluşumunu etkileyen faktörlerdir. Çeşitli nedenlerle oluşan hava, sır çamur ara yüzeyine gelip sır viskozitesinden dolayı sır yüzeyine ulaşamaz ve sır-bünye ara yüzeyi zayıfsa bu yüzeyde büyüyerek kabarmayı oluşturur. Çözünen sülfatlar aynı nedenle kabarma kaynağıdırlar. Sır içinde oluşan gaz kabarcığı aynı şekilde hatayı oluşturur. Bünyenin içinde yüzeye yakın gaz yapıcı herhangi bir safsızlık örneğin alçı, demir oksitler vs. çamurun yumuşama sıcaklığında genişleyerek kabarmayı oluşturur. Bünye üzerinde bünye ile tam kaynamamış ikinci bir çamur tabakası ki


- 50 -

rötuş sırasında oluşabilir, gaz çıkışları sırasında gazların toplanma merkezi olabilir ve bu hataya sebep olur.

8.8.6. Dalgalı Yüzey (Wavinness of Glaze Surface) Sır viskozitesinin aşırı yüksek olması, uygun olmayan pişirim sıcaklığı ve zamanı dalgalanmaya neden olur. Fırın içinde yanmamış gazlar, aşırı karbon bu hatayı ortaya çıkarabilir. Kabarma da aynı görünüşe sebep olabilir.

8.8.7. Leke (Specks) Sır yüzeyinde sırdan farklı renkteki kısımlardır. Hammaddelerden başlayarak sırın fırında tekrar katı hale gelmesine kadar her aşamada leke kaynağı bulunabildiği için seramikçilerin en fazla karşılaştıkları sorundur. Leke sorunu sırın kendisinden ve dış kaynaklı olsa bile genellikle demir kaynaklıdır. Leke kaynaklarını aşağıda görüldüğü gibi sınıflandırmak mümkündür. 1. Hammadde 2. Öğütme ve stoklama 3. Sırın uygulaması 4. Fırın 1. Hammaddeden kaynaklı lekeler: Bazı hammaddeler özellikle kaolinler manyetik filtreleme ile çıkarılabilen demir bileşikler ihtiva ederler. Demirin bileşiğinin cinsine ve boyutuna göre bir kısmı elek ve manyetik filtrelerden geçirilebilirler. Bu tür kaçaklar sır içinde kısmen çözünür ve demir atomunun hızlı migrasyonu özelliğinden dolayı hızla büyürler ve lekeyi oluştururlar. Aynı şekilde herhangi bir yolla sır hammaddeleri içine giren mangan oksitler kahverengi, kobalt oksit mavi leke oluşturur. Saf madde örneğin zirkon silikat bazı durumlarda beyaz leke olarak kalabilir. Bazı organik maddeler yanarken çevresinde beyaz lekeler oluşturabilirler.


- 51 -

2. Öğütme ve stoklamadan kaynaklı lekeler: Proses makinelerindeki aşınma büyük leke kaynağıdır. Bu nedenle sır öğütülen, elenen ve stoklanan ekipmanları sık sık kontrol etmek gerekir. Her durumda işlemler sırasında leke yapacak maddeler karışabileceği göz önüne alınarak sırın stoğa girmesinden manyetik gücü yüksek mıknatıstan geçirilmesinde yarar vardır. 3. Sırın uygulanmasından kaynaklı lekeler: Buraya kadar uygulanan temizlik kuralları burada da geçerlidir. Sırlanacak yarı mamule sırlama öncesi hava tutularak veya başka bir şekilde çok iyi temizlenmelidir. Sırlama ekipmanlarından, ortamda bulunan tozlardan daima leke gelme ihtimali vardır. 4. Fırından kaynaklı lekeler: Önlenmesi ve kontrolü en zor leke kaynağıdır. Çevrede oluşan toz ve paslar üfleme fanları vasıtası ile mamuller üzerine yapışıp leke oluştururlar. Yakıtta veya yakıt hatlarında meydana gelen demir bileşikleri açık alevli fırınlarda leke kaynağıdır. Brülör bakımlarının zamanında ve doğru yapılmaması yine leke nedeni olabilir. Fırın içindeki izolasyon malzemelerinin dökülmesi, fırın arabalarının, refrakterlerin ufalanması lekeye neden olabilir.

8.8.8. Mat Sırlar ve Parlaklığın Kaybolması ( Starved Glaze) Mat noktalar ve parlaklığın kaybolması sırın bünye içine absorblanması, bazı sır bileşenlerinin uçması veya bazı kısımlarda kristalleşmesi bu hataya neden olur. pişirim sıcaklığı bazı sır bileşenlerinin çözünme sıcaklığından düşük olabilir, böyle durumlarda bu bileşen çözünmeden kalabilir. Fırın atmosferindeki kükürt gazları sırla reaksiyona girerek sülfatlar oluşturabilir ve bu kısımlarda matlık oluşur. Fırın içindeki mamüllerin sık yüklenmesi hava sirkülasyonunu azaltır ve sirkülasyonun az olduğu kısımlarda matlık oluşabilir.


- 52 -

8.8.9. Sır Akması ( Running of The Glaze) Düşük derecede eriyen sırlarda sık görülür. Sır pişirim sıcaklığında akarak bazı kısımlarda kalın bölgeler oluşturur, fırın plaka ve aksesuarlarına yapışarak kırıklar oluşturur. Bunun bir nedeni ise kalın sırlamadır. Sıcaklığın gereğinden fazla olması akmaya neden olur. sırın çökmesi yine kompozisyonu bozarak akmaya neden olur.

8.8.10. Renkli Sırlarda Renk Değişmesi Renkli sırlarda homojen olmayan sır kalınlığı, fırın sıcaklığı pişirim süresi ve fırın atmosferi renk değişmelerini çok etkiler. Sır kompozisyonu renk üzerinde çok etkilidir. Örneğin ZnO krom oksitli sırların rengini tamamen değiştirir. Yine ZnO ve borik oksit pembe üzerinde olumsuz etki yaratırlar. Bazı boyaların reaksiyona girmesi ve bozunması da renk değişimine neden olabilir.

8.9. Seramik Sırları ve Boyaları 8.9.1. Seramik Sırları Sırlar, sırın belli bir sıcaklık alanında erimesine olanak sağlayan -normalde 850°C – 1400°C arasında- silis ve eriticilerin karışımları üzerine temellenmişlerdir. Alanın alt sınırlarında sır normalde kurşunsuz ya da kurşunlu fritler olarak bilinen endüstriyel eriticiler içerirler. Eğer. Bir sır kurşun friti içeriyorsa mutlaka kurşun çözünürlüğü testinin şartına uygun olmalıdır. Bazı sır formülasyonlarının hazırlanmaların sırasında herhangi bir zararları olmamasına rağmen sonradan yiyecek ve içecek kabı olarak kullanılacak mamullerde kullanılmaları uygun olmayabilir. 1170°C’nin altında oluşan sırlar genellikle fritleri ve birlikte öğütüldükleri diğer maddeleri içerirler. Sulu karışımlar halinde ya da daha sonra kurutulup paketlenerek toz halde satılırlar. 1170°C’nin üzerinde pişirilen sırlarda kurşunlu fritlerin kullanımı kurşun oksidin buharlaşması nedeniyle çok tehlikelidir.


- 53 -

Kurşun bileşiklerinin çoğunun toksik olmalarına ve bu gibi bileşiklerin kan dolaşımına solunumla ya da yutulmayla kolaylıkla geçmesine dayanarak endüstriyel sırlarda ham kurşun bileşiklerinin kullanımı birçok ülkede çok uzun yıllardan beri yasaklanmıştır. Bu bağlamda “ham kurşun bileşikleri” terimi sır süspansiyonunda kurşun bileşiklerinin direkt olarak kullanımı ifade etmektedir. Bununla birlikte birçok sırda sırın kalite ve özelliklerinde bir miktar eksilme olmaksızın kurşun oksidin eritici ile değiştirmek oldukça güçtür, bu yüzden araştırmalar kurşunun sırlara daha güvenli yollarla katılması üzerine odaklanmıştır. Bu, ham kurşun bileşiklerinin mide sularında çözünürlükleri nispeten düşük olan fritler haline dönüştürülmesi

ile

başarılmıştır.

Birçok

ülkede

çözünürlük

derecesi

yasalar

ile

sınırlandırılmıştır ve kurşun içeren sırlar eğer kurallara uygun değillerse kullanılamazlar. Üniversite gibi yüksek eğitim kurumlarında ham kurşunlu sır kompozisyonlarının deneysel/artistik amaçlı olarak dikkatli bir şekilde kullanılmalarına izin verilmektedir. Fritleme işlemi sülyen ya da diğer kurşun bileşiklerinin silis ve ilave edilecek farklı maddelerle birlikte eritilmesini gerektirir. En yaygın karışım yaklaşık olarak belli bir miktar kurşun okside karlı iki katı silistir. Karışım daha sonra fritleme fırınında akışkan hale gelene dek eritilir ve soğuk su içine dökülerek parçalanır. Öğütülerek istenilen incelikte toz haline getirilir. Öğütme derecesi istenilen tane inceliğine gelecek şekilde kontrollü yapılmalıdır. Aksi halde aşırı öğütülen bir kurşun fritinin erime yeteneği limitlerin üstüne çıkabilir. Burada 750°C kadar düşük pişirim sıcaklığında pişirilen kurşun içeren raku sır fritlerinin üretimine de değinirsek; bu sırlar asidik şartlar altında düşük dayanıma sahiptirler ve güvenli oldukları saptanmadan gıda maddelerinin saklanması için kullanılmamalıdırlar. “Kurşunsuz fritler” genel olarak %1’den az kurşunu ifade eder. Kurşunsuz fritler genellikle boraks fritlerdir. Boraks suda çözünür ve yüksek miktarda yutulduğunda tehlikelidir. Boraks fritleri kurşun fritlerinde olduğu gibi üretilirler. Örneğin boraks veya borik asit, suda çözünür diğer maddeler ( potas ve soda gibi), silis ve az miktarda alüminyum oksit, kaolen, mermer gibi maddeler birlikte eritilerek soğuk suya dökülür ve sonra öğütülür. Sonuçta öğütülmüş karışım suda çözünmez veya çok az çözünür.


- 54 -

Sır süspansiyonları genellikle seramik ürüne daldırma, akıtma veya püskürtme yöntemleriyle uygulanırlar. Burada özellikle püskürtme yöntemi kullanıldığında bu işlemin havalandırmanın çok iyi yapıldığı mekanlarda veya bu işlem için özel olarak yapılmış sırın fazlasının ortamdan emilerek uzaklaştırıldığı pistole kabinlerinde gerçekleştirilmesi gereklidir. Bu kabinlerde de fazla sırın yapıştığı kabin yüzeylerinin sürekli nemli olmasını sağlayan sistemler en etkili olanlardır. Sırlar buhar tekniğiyle de uygulanabilir. Bu genellikle pişirimde yüksek sıcaklık derecelerine ulaşıldığı zaman fırın içine tuz serpilerek ( sodyum klorür, boraks ) yapılan uygulamayı ifade eder. Bu hidrojen klorür gazının açığa çıkmasına neden olur. bu şekildeki uygulamaların açık havada yapılması veya fırına baca gazlarının ortamdan uzaklaştırılacağı tahliye ekipmanlarının uygulanması gerekir ki; sıcak asidik gazlar ortamdan güvenli bir şekilde uzaklaştırılsın. Eğer yüksek alkali içeren sırlar kullanılıyorsa (örneğin alkali fritler ve bazı odun külü sırları) sulu sır karışımı uzun süre bekletildiğinde alkali frit suda bazik ortam vererek çözünebileceğinden dikkat edilmelidir. Aksi halde ciddi deri tahrişlerine neden olabilirler. Suda çözünebilen maddelerle çalışılması gerektiğinde deri tahrişlerini önlemek için koruyucu eldiven veya kremler kullanılmalı ve herhangi bir temas durumunda eller çok iyi yıkanmalıdır. Okullarda ve seramik atölyelerinde yeme ve içme amaçlı olarak da kullanılmak üzere üretilen mamuller bulunmaktadır. İçeceklerin de yiyecekler kadar sır ve boya yüzeyine etki eden asitler içerdikleri göz önüne alınırsa, eğer sır ya da boyanın yapısında kurşun ve kadmiyum gibi metaller varsa, bunlar yiyecek ve içeceğe karışarak insan vücuduna geçebilirler. Bu gibi asitler yapıları gereği organiktirler ve turunçgil gibi meyveler sitrik asit, asetik asit, yumuşak içecekler fosforik asit, elma asidi ve kahve de suksinik asit içermektedirler. Kurşun zehirlenmesinden meydana gelen birçok vakaya ham kurşun sırları ve dekorlarının kullanıldığı ürünlerin neden olduğu saptanmıştır. Bunlar atölyelerde -örneğin seramik kurslarında yapılan kavanozlar gibi- üretilen ürünlerdir. Bu tür zararlara uygun olmayan formülasyona sahip, yanlış pişirilmiş, kurşun içeren ve sonuçta aside dayanımı zayıf olan sırlar neden olurlar. Endüstriyel olarak üretilmiş olan ürünlerde kullanılan kurşun sırları ve dekorlarına baktığımızda, bunlardan kaynaklanan hiçbir kurşun zehirlenmesi vakası görülmemektedir. Bu


- 55 -

da kurşun sırları ve dekorlarının malzeme kontrolü ve uygun üretim koşulları gözönünde bulundurulduğu takdirde güvenli olduğunu göstermektedir. En güvenli olan endüstriyel olarak üretilmiş sır ve boyaları kullanmak ve bunların kullanım talimatlarına aynen uymaktır. Tavsiyeler dikkate alındığında ve kurallara uyulduğunda sağlık açısından endişe uyandıracak herhangi bir tehlike söz konusu olmayacaktır. Kısa süreli etkisine maruz kalındığında bile tehlikeli olabilecekleri saptanan birçok madde bulunmaktadır. Bu yüzden seramikle uğraşan kişiler bu gibi maddeleri tek başına veya sır ve boya gibi karışımların içinde kullanıldıklarında belirli bir dikkat göstermeleri gerekmektedir. Önerilere uyulduğu taktirde seramik üretiminde karşılaşılan tüm maddeler güvenle kullanılabilmektedir.

8.9.2. Seramik Boyaları Seramik dekorasyonunda kullanılan boyalar çömlekçilerin kullandığı basit oksitlerden üretici firmalardan satın alınan (renk garantisi ve dayanımı olan) hazır kompleks boyalara kadar çeşitlilik göstermektedir. Seramik boyaların hazırlanması esası; basit bileşiklerin, renklendirici oksitlerin ve bazen eriticilerin karıştırılarak uygun sıcaklık ve doğru sürede fırın atmosferinde kalsine edilmesine dayanır. Bunu öğütme ve iri partiküllerin uzaklaştırılması için boya yıkanabilir, kurutulur ve kuru halde ezilerek pudra haline getirilir. Seramik boyaları az ya da çok derecede toksik olan belli metal oksitleri -örneğin; krom oksit, kadmiyum oksit, kurşun oksit- içerebilirler. Bu malzemelerle çalışılıyorsa ortamda çok iyi bir havalandırma sağlanmalı ve temas halinde temizliğe dikkat edilmelidir. En doğru şekilde hazırlanan seramik boyaları düşük oranlarda bile olsa çözünebilir tuzlar içerirler. Bunlar içinde tehlike oluşturanların başlıcaları krom bileşikleri ve kromatlardır. Boya üretiminde boyada kalan çözünebilir tuzların minimum oranda olması istenir. Bununla birlikte, boya hazırlanıp uzun süre sulu bir şekilde saklanırsa çözünebilir tuzların serbest kalması mümkündür. Buna karşı önlem almak için, kişisel temizliğe önem gösterilmeli ve en doğrusu


- 56 -

eldiven veya koruyucu kremler kullanarak derinin bu gibi malzemelerle direkt temasından kaçınılmalıdır. Birçok seramik boyası toz pudralar halinde kullanıma sunulmaktadır ve bu nedenle kullanımda havadaki tozun minimuma indirilmesine dikkat edilmelidir. Bununla beraber, seramik dekorasyonunda kullanılan malzemenin miktarına bağlı olarak havadaki toz konsantrasyonunun sır hazırlama, sırlama v.b. gibi, diğer işlemlere oranla daha az olduğunu söylemek mümkündür.

Çamur / Bünye Boyaları Renkli çamurlar genellikle sulu çamur hazırlama aşamasında çamura gerekli miktarda boya ilavesiyle üretilirler. Çamur boyaları angopların üretiminde de (renkli ve beyaz angoplar; renklendirilmemiş bünyeye istenilen renkteki görünümü kazandırmak için ya da beyaz angop; istenmeyen bünye rengini kapatmak için) kullanılırlar. Çamur boyaları normalde eritici içermezler. Tehlikeler; çamur boyalarının toz olarak kullanımlarında, solunumla teneffüs edilmeleri ve sulu olarak kullanımlarında çözünebilir tuzlar vermeleriyle bağlantılıdır.

Sır Boyaları Bunlar sulu sır karışımına öğütmenin son saflarında eklenir. Baz sıra boya eklenirken pişirim sırasında sırın asit ve alkaliye dayanımını zayıflatmamasına dikkat edilmelidir. Sır boyaları normalde eritici içermezler. Tehlikeler; toz pudraların kullanımı ve sulu sır çözünebilen tuzlarla bağıntılıdır.


- 57 -

Tablo 8.3. Seramik yapımında kullanılan elementlerin alındığı kaynak, kullanımı ve dikkat edilmesi gerekenler Element Alındığı kaynak Kullanımı Dikkat edilmesi gereken hususlar Antimon

Antimon-3-oksit Sarı ve gri boyalarda, sırlarda

Tozunun deriyle

teneffüs teması

edilmesi,

ve

yutulması

zararlıdır. Deriyi tahriş eder. Baryum

Baryum

Sır ve hamur

Tozunun

karbonat

yapısında

deriyle

teneffüs teması

edilmesi,

ve

yutulması

zararlıdır. Gözleri tahriş eder. Bor

Boraks

Sır yapısında

Borik asit

Yutulmasından

ve

deriyle

temasından sakınılmalıdır. Bor sır yapısına

frit

çözünmeyen

veya

suda

kalsiyum

bileşikleri şeklinde

bor

(kolemanit

gibi) güvenli olarak girebilir. Kadmiyum Kadmiyum

Sarı, turuncu ve

Tozunun

sülfür

kırmızı renklerde

deriyle

Kadmiyum

(boya ve sır)

zararlıdır. Gözleri tahriş eder.

Krom oksit(3)

Yeşil renkler (boya

Krom

Kromitler(3)

ve sır)

kromatlar

teneffüs teması

ve

edilmesi, yutulması

sülfo-selenit Krom

Kromatlar(6)

bileşikleri, gibi

altı

özellikle değerlikli

bileşikleri, ciddi deri ülserlerine ve

bazıları

solunum

yoluyla

teneffüs edildiğinde kansere yol açabildiğinden zararlıdırlar. Kobalt

Kobalt oksitleri,

Siyah boyalarda

Tozlarının teneffüs edilmesi ve

kobalt karbonat, sırda,mavi boyalarda yutulması zararlıdır. Gözleri ve kobalt silikat, kobaltalüminat

sırda

deriyi tahriş eder.


- 58 -

Tablo 8.3. Devamı Bakır

Bakır karbonat

Yeşil ve kırmızı


boyalarda, sırda

yutulması zararlıdır. Gözleri ve deriyi tahriş eder. Tüm bakır bileşikleri sırdaki kurşunu açığa çıkarır.

Fluor

Fluorspat

Hamur yapısında,


(kalsiyum

seramik boyalarında yutulması

fluorit)

deriyi

zararlıdır.gözleri

tahriş

eder.

ve

Pişirim

sırasında hidrojen florür (HF) gazı çıkışı meydana gelir ve iyi Hidroflorik asit

Cam

ve

seramiği

aşındırmak için

bir

fırın

havalandırması

gerekmektedir.

Deriyle

temasından sakınılmalıdır. Bu asit ciddi yanıklara neden olabilir.

Mangan

Mangandioksit

Pembe, kahve

siyah

renklerde yutulması zararlıdır. Gözleri ve

(boya ve sırda ) Nikel

Nikel oksit

Hamur

ve Tozlarının teneffüs edilmesi ve

ve

yapısında

deriyi tahriş eder. sır Tozlarının teneffüs edilmesi ve yutulması

zararlıdır.

Deri

iltihabına neden olabilir. Selan Silisyum

Kadmiyum

Mavi renklerde


sülfo-selenitler

yutulması zararlıdır.

Silika

Silika tozları akciğer iltihabına

Kuvars

neden olabilir. Bazı killer, kırmızı

Flint

killer ve ateş killeri bir miktar

Kristobalit

silika içerirler.

Vanadyum Vanadyum penta oksit

Tozunun

teneffüs

edilmesi

zararlıdır. Gözleri ve deriyi tahriş eder.


- 59 -

Sıraltı Boyaları Bu boyalar adından da anlaşılacağı gibi pişirim yapılmamış bünye ya da bisküvi pişirim uygulanmış bünye üzerinde uygulanırlar ve daha sonra sırlanırlar. Boya, fırça dekoru, elek baskı veya püskürtme yöntemiyle uygulanabilir. Bisküvi ürün boyayla dekorlandıktan sonra 600 0C gibi düşük bir sıcaklık derecesinde pişirilebilir. Bunun iki fonksiyonu vardır. Boyayla ilgili yağlar ve balmumu gibi organik maddelerin yanması ve boyanın uygulandığı yüzeye sabitlenmesidir. Boyanın sabitlenmesi sıraltı boya formülasyonuna düşük oranda eritici eklenerek başarılır. Bu amaç için genellikle kurşunlu eriticiler kullanılır. Tehlike; toz pudraların solunumla teneffüs edilmesi ve eriticiye bağlı olarak az miktardaki kurşunun varlığıyla ortaya çıkmaktadır.

Sır İçi Boyaları Bunlar genellikle ham ya da pişmiş sırlar üzerinde uygulanırlar, bunu normal sır sıcaklığındaki pişirim izler. Böylece pişirim sırasında sırlı yüzeye uygulanan boya sırın içine işler ve bu yüzden “sıriçi boya” olarak tanımlanır. Tehlike; toz pudraların solunumla teneffüs edilmesiyle ortaya çıkar.

Sır Üstü Boyaları Genellikle düşük pişirim sıcaklığı gerektiren boyalardır. Pişmiş sırlı yüzey üzerine uygulanırlar ve sonradan dekor pişirim sıcaklığında -genellikle 700°C - 850°C pişirilirler. Bu düşük pişirim sıcaklığı sır üstü boyalarında kullanılan düşük sıcaklık dereceli eriticilerin niteliğiyle bağlantılıdır. Çoğu zaman bu eritici kurşun içerir ve bu kurşun kimyasal olarak sabittir. En büyük tehlike kurşun içeren eritici ve onun çözünürlüğüdür. Toz pudranın solunum yoluyla ve boyanın ağız yoluyla vücuda girmesi muhtemel tehlikelerdir.

Seramik Dekorasyonunda Kullanılan Diğer Maddeler Geçmişte kullanılan dekor boyaları pigmentler ve yağlardan oluşmaktaydı. Ancak günümüzde kullanılan boyalar reçine/solvent sistemleri üzerine dayanmaktadır. Bunlar uzun süreli temaslarda deri iltihaplarına neden olabilirler. Reçineleri çözmek için kullanılan solventler çok çeşitlidir ve bazıları kolaylıkla yanarak zehirli buharlar verirler. En yaygın olarak kullanılan


- 60 -

solventler beyaz ispirto, çamyağı ve terebentindir. Yanıcı sıvılar uygun mekanlarda depolanmalıdırlar. Sonuç olarak; sağlık açısından oluşabilecek zararlı etkileri önleyebilmek veya minimuma indirebilmek için dikkat edilmesi gereken hususlar şöyle sıralanabilir:

•

Hangi maddelerin solunumla, yutmayla, deri ile temasla tehlikeli olabileceğini bilmek gerekir.

•

Maddelerin doğru bir şekilde etiketlenmesi ve dikkatli bir şekilde saklanması sağlanmalıdır.

•

Mümkünse daha güvenli maddelerin kullanımı tercih edilmelidir.

•

Tozun oluşturabileceği etkileri minimuma indirebilmek için nemli maddeler veya yarı yaş/yaş yöntemlerle çalışılmalıdır. Havada asılı kalabilecek kadar küçük parçalar kırma, öğütme, sırlama, pişirme sırasında meydana gelirler. Tozlar solunum yoluyla vücuda girerler. Ortamda bulunan tozun konsantrasyonunu minimuma indirmek için iyi bir havalandırma şarttır. Gerekiyorsa maske kullanılmalıdır.

•

Çalışma ortamında yerlerde, çalışılan yüzeylerde kolaylıkla temizlenebilecek malzemelerin kullanılmasına ve temizliğin düzenli olarak yapılmasına özen gösterilmeli, artık malzemeler toplanmalı ve ortamdan uzaklaştırılmalıdır.

•

Çalışma sırasında malzemelerin giysilere bulaşmasını önlemek için koruyucu elbiseler (önlük gibi) ve ekipmanların kullanılmasına dikkat edilmeli; gerekiyorsa deri ve gözler de korunmalıdır.

•

Çalışılan ortamda yiyecek-içecek tüketilmemesine ve hatta sigara içilmemesine özen gösterilmelidir.


- 61 -

9. PORSELEN Porselen; tümü killi topraktan yapılmış veya daha açık bir deyimle kil ihtiva eden ham maddelerden üretilmiş ürünlerin oluşturduğu büyük seramik grubunun bir elemanıdır. Seramik grubunun ilk ve en ilkel ürünü; balçık tuğla veya kerpiç tuğladır. Bu aşamada söz konusu olan basit, kaba seramiktir daha sonra ise üretim aşamaları sıralamasına göre sırasıyla toprak çanak çömlekler, majorka çinisi (elvan çini),fayans, taş eşya,taştan oyma kap, seramik gelmekte ve porselenle grup en üstün ve en mükemmel formuna ulaşmış olmaktadır. Birleşik bir bütün gibi görünmesine rağmen iç yapısında bileşik bir gövde oluşturması nedeniyle “porselen” deyiminin kesin bilimsel bir tanımını yapmak zordur. En iyisi porseleni iki kısımdan Bisküvi (Gövde ) ve sır - oluşan bir kitle olarak tanımlanmaktır. Porselenin sırrı bileşimi açısından cama benzemektedir. Gövde veya pişirilmiş şekliyle daha anlamlı bir deyim olarak bisküvi yaklaşık % 70 - 80 oranlarında içine başka kristaller eklenmiş olan camdan oluşmaktadır. Sözü edilen cam benzeri hamuru, aynı zamanda porselenin transparan (ışık geçirgenlik) olmasınında nedeni olmaktadır.Zaten porseleni seramik veya toprak eşyalardan ayıran da bu ışık geçirgenlik özelliğidir. Bisküvi şekillendirilmiş, kurutulmuş veya pişirilmiş, ancak henüz sırlanmamış seramik ürünlere verilen addır. Bitmiş üründeki çeşitli maddeler, cam ve camla birleştirilmiş diğer kristaller, ancak pişirilmekle birleşmektedir. Porselen sözcüğü, porselene benzeyen bir cins midyenin İtalyanca adı olan “Porcella” kelimesinden türetilmiştir. Bilindiği adarıyla ilk kez bu kelimeyi Marco Polo Çin’den getirilen bu tür ürünler için kullanmıştır. Porseleni en emin ve en çabuk tanımanın yöntemi; ışık geçirgenlik özelliğinin (trasparanlık veya ışığa tutulduğu zaman şeffaflaşma)test edilmesidir. Bu herkesin her yerde kolaylıkla uygulayabileceği bir testtir. Diğer özellikleri ise yüzeyinin belirgin göze batan parlaklığı ; vurulduğunda temiz kulağa hoş gelen çınlama sesi, ve bugün modasal akımlar ve teknik


- 62 -

gelişim sayesinde mavi - beyazdan belirgin bir fildişi rengine kadar değişebilen çok çeşitli tonlardaki temiz rengidir. Porselen kırıldığında kırık yüzey düzgün, sıkı (sık dokulu)ve su geçirmezdir. Bu çok basit bir deneyle de test edilebilir :Dil hafifçe kırık yüzeyde gezdirilir . Dil yüzeye yapıştığı taktirde söz konusu olan seramik veya herhangi bir başka seramik benzeri üründür. (Çini - fayans - pişme toprak gibi) . Aksine dil kırık yüzeyde kayar gider ve kırık gövde yinede ışık geçirgenliğini korursa söz konusu olan porselendir. Esas olarak porselen ikiye ayrılır. 1. Sertporselen 2. Yumuşak porselen (pate tendre; eng: soft paste ) Sert porselen genellikle Avrupa Kıtasın’da; Yumuşak porselen ise Çin’de, Japonya’da ve İngiltere’de üretilir. Bu arada aslında bir yumuşak porselen türü sayılabilmesine rağmen dikkatli bir ayrımda porselenden çok bir cam hamuru bileşimi sayılabilecek Frittenporselen’e (cam porseleni ) de değinmenin yararlı olacağı kanısındayız. Burada sözü edilen porselen gruplarının, teker teker özelliklerine daha sonraki sorularda değinilecektir. Almanya ve Avrupa Kıtasında üretilen porselen sert porselendir. En önemli özellikleri yüksek kaolen özellikleri ( % 50 ) ve ancak 1400 - 1500 °C eriyen feldspat sırrıdır. Söz konusu sıcaklıkta sırrın altındaki porselen gövde de külçeleşmektedir. Bunun sonucu olarakda gövde gibi sırın da olağanüstü yüzey sertliği ve dayanıklılığı ortaya çıkmaktadır. Sert porselenin bisküvisi (gövdesi) ve sırrı çeşitli metal oksitlerin uygun eklemeleriyle boyanabilir. Böylece fildişi porselen, kobalt porseleni (mavi boyalı), seladon porseleni (yeşilimsi boyalı), pembe porselen ve hatta siyah porselen elde edilebilir. Daha sonrada birçok kez değinileceği gibi sert porselenin yüksek sır pişirimi sıcaklığı sır altı dekorlama şansını kısıtlamakta ve büyük önem kazandırmaktadır.


- 63 -

Yumuşak veya kemik porseleni adını; harmanında % 50 - 65 oranlarında bulunan kemik tozu veya fosfattan almaktadır. Kalan %15 – 30’u ise kuartz ve Felspattan oluşan pegmatit ve kaolin oluşturmaktadır. Pegmatit İngiltere’de Cornwell - Helston’ da Cornish -Stone adıyla çıkarılmaktadır. Kaolin oranının da sert porselene oranla bir hayli az olması nedeniyle daha düşük bir bisküvi pişirimi sıcaklığı kütleleşmeyi sağlamakta yeterli olmaktadır. Ancak yumuşakla sert porselen arasındaki tek fark değişik harman yapıları değildir. Bone China daha ilk bisküvi pişiriminde (1200 - 1280°C) tam pişmiş olmaktadır. Genellikle kurşun ve Bor karışımlarını ihtiva eden sır ise, daha sonraları 920 - 1125 °C’da pişirilmektedir. Yumuşak porselenin sert porselene kıyasla oldukça düşük olan pişirim sıcaklığının sert porselenin mekanik sertliğine; sağlamlığına ve darbe dayanıklılığına ulaşmamasına yol açması doğaldır.Ancak korlama ve renk seçimine olanak tanımaktadır. Yumuşak porselen Batı Dünyasında özellikle İngiltere’de üretilmekte ve “Bone China” ticari adıyla piyasaya sürülmektedir. Alınan son bilgilere göre Sovyetler Birliğinde de yumuşak porselen üretimi konusunda çalışmalar yapılmaktadır. ( Kemik külü oranı asla % 50’nin üstünde değildir. 1. pişirim sıcaklığı 850 °C , 2. pişirim sıcaklığı ise 1250°C civarındadır. Tüm bu gelişim sürecinde söz konusu olan seramik veya seramik benzeri ürünlerdir. Buna karşın “porcelaine noire” gerek harman yapısı gerek bisküvi kısmının bütünlüğü, sağlamlığı ve gerekse pişme derecesiyle ( yaklaşık 1300°C) gerçek anlamda siyah porselendir. Ancak gerçek porselenin bir özelliği, ışık geçirgenlik bu türde bulunmaktadır. Bunun nedeni ise yalnızca ve yalnızca renk veren oksit karışımlarıdır. Roza porselen denilen pembe porselen belirli manganez tuzlarının çoğu kez bazı altın bileşimlerinin de harmana katılması ve porselenin bilinen sır pişirim derecelerinde pişirilmesiyle elde edilen bir porselen türüdür. Evet. Bu tür porselen çoğunlukla mutfak eşyalarında (tencerelerde, toprak görünümlü kaplarda, çömleklerde) kullanılmaktadır. Gerek harman gerekse sır kısmı kahverengi boyalı olabildiği gibi çoğunlukla boya yalnızca sırda bulunmaktadır. Sırrın boyanması sırasında metal - oksitlerinin katılmasıyla (demir oksit, manganez oksit ve krom oksit gibi) veya harmanda kahverengi pişen kil cinslerinin kullanılmasıyla elde edilir.


- 64 -

Özellikle fildişi porselenlerde dikkati çeken renk farklılıkları fildişi porselenin gerçekliğinin kanıtı olmakta; söz konusu olanın daha sonradan pişirilmiş bir boyayla (800 - 900°C ) renklendirilmiş bir ürün değil, gerçek sert porselenin tüm niteliklerini taşıyan bir ürün olduğunu simgelemektedir. Ayrıca bu hafif renk farklılıkları fildişi porselenlere, el yapımı sanat eserlerinde de bir parçanın diğerinin tıpatıp aynısı olmadığı gibi; bir çekicilik, üstünlük kazandırmaktadır. Mohs’un sertlik göstergesine göre porselenin sertlik derecesi 8’dir.Başka bir deyişle porselen sertlikleri 1- 7 arasında değişen tüm maddeleri çizebilir. Bu özellikten bıçakları porselen tabakların sırsız kısımlarında bileyerek de faydalanılabilir. Ancak bugünün sırsız en kaba kısımları bile cilalanarak parlatılmış kaliteli porselenlerinde bu olanaklı değildir. Sözü edilen durumun tersi, yani bıçağın porseleni çizmesi ise olanaksızdır. Kısacası porselen tüm zarif görünümüne rağmen normal çelikten daha serttir. Yinede çoğu kez otellerde gözlenilen durum bazı tabakların yüzeylerindeki çizgiler bulaşık makinelerindeki yıpranmaktan ileri gelmekte; kuarztan oluşan ve suya karışan kum tanecikleri bu yıpranmaya yol açmaktadır. Kuartzın sertlik derecesi porselen sırrından daha yüksek olduğu için porselen yüzey kuartz tanecikleriyle çizilmekte ve zamanla bakılamayacak kötü bir görünüm alabilmektedir. Çok çeşitli deneylerle veren ayrıntılı testlere rağmen porselenin birçok metaryel gibi belirli bir ömrü olduğu, eskidiği saptanamamıştır. Diğer bir değişle porselen bilindiği kadarıyla eskimemektedir. Porselenin tüm nitelikleri; sertlik, sağlamlık, parlaklık, dayanıklılık ve parlaklık sonsuza denk değişmeden kalabilmektedir. Porselenin 1 cm2’nin 5000 kg’lık bir basınca dayanıklılığı vardır; veya başka bir ifadeyle 10000 kg’lık bir demiryolu vagonu 2 cm2’lik bir porselen parçasının üstüne konulduğu taktirde porselen kırılmaz dayanır . Bu özellik sofra, otel ve süs porselenleri için pek bir anlam taşımamakta, elektro - teknik ve teknikte kullanılan porselen ürünler için çok önemlidir. Yalnızca düşünülmeyecek kadar büyük ağırlıkları taşıması gereken porselen izolatörler de bunun kanıtıdırlar.


- 65 -

Porselen elektriksel akımı izole ettiği için gerek alçak gerekse yüksek gerilim hatlarında kullanılmaktadır. Gerek sıcaklık değişimlerinden etkilenmemesi, gerekse yüksek düzeydeki izolasyon

yeteneği

porselenin

elektriksel

dirençlerde

büyük

ölçüde

kullanılmasını

sağlamaktadır. Elektriksel darbe dayanıklılığı: 2.5 cm’lik kalınlıkta 40.000 volt’dur. Gerek porselen gerekse seramik büyük seramik ailesinin iki unsuru olarak gelişi güzel bir incelemede hemen hemen birbirinin aynısı olarak görünmekteyseler de gerçekte birbirlerinden önemli ölçüde farklıdırlar. Gerek harman yapıları gerekse üretimleri tamamen ayrıdır ve dolayısıyla tamamen farklı ürünler ortaya çıkmaktadır. Porselenin sır pişirimi 1400 1500°C’da yapılmaktadır. Seramiğin ise ilk bisküvi pişirimi 1100 - 1300°C’da yapıldıktan sonra sır pişirimi 900 - 1200°C’da yapılmaktadır. Başka bir değişle seramikte yüksek derecedeki ilk pişirime rağmen porös ( mesameli, su geçirgen ) olan ürünün üstünde sıvı haldeki sır pişirilmekte ve ürün ikinci pişirimden sonra da porös kalmaktadır. Porselen mamuller ise su geçirmez, sıkı bir yapı gösterirler ve sır ile hamur birbirinden ayrılamaz bir bütün niteliği taşırlar. Seramikte ise sır sert bir darbeyle çatlayabilir veya kopup düşebilir. Böyle bir durumda ortaya çıkan sırrı çözülmüş yüzey ise porös olduğu için su çeker. Konunun acemileri için iki mamulün birbirinden ayırmanın en kesin yöntemi ışığa tutarak ışık geçirgenliğini test etmektir: Porselen ışığı geçirir - Seramik ise geçirmez. Hammadde sağlamak açısından Çinliler çok rahattırlar; ham kaolenleri uzun, çok uzun bir depolama sonucunda herhangi bir katkıya gerek bırakmadan doğrudan porselen yapımında kullanılacak yapıya sahiptir. Avrupa da ise porselen harmanı için uygun hammaddeleri bulmak porselen üreticilerinin uğraştığı önemli sorunların başında gelmektedir. Kaolen genellikle orta Almanya’da, Bohemya’da ve İngiltere’de (Cornwell) civarında çıkarılır. Bunun dışında sürekli yeni kaynaklar (İspanya, Yunanistan) ve kaliteyi yükseltecek yeni kaolen işleme yöntemleri aranmaktadır. Aynı şey Oberfalz yöresinde, İsveç, Norveç Finlandiya’da çokça çıkan Kuartz ve feldspat içinde geçerlidir. Yalnızca son derecede temiz hammaddeler yüksek kaliteli, iyi porselen üretilmesini sağlarlar. Bugün porselen hammaddesi alımında aranılan koşul temiz, iyi işlenmiş, yoğrulabilir, eskiye dayanıklı olmasıdır.


- 66 -

KAYNAKÇA 1. Günay Sümer, “Endüstriyel Seramikler”, Cilt I, İstanbul Yay., Cağaloğlu, 1995 2. Prof. Dr. A. Emel GEÇKİNLİ, “İleri Teknoloji Malzemeleri”, İTU Matbaası, Gümüşsuyu, 1992 3. Karo, Sofra Eşyası, Sıhhi Tesisat Malzemelerinin Hamur Hazırlama Ve Sırlaması, Şekillendirilmesi İçin Seramik Teknolojisi ve Ekipmanı

İnternet Kaynakları 1. http://www.seramikci.com/seramikvecini.asp 2. http://www.arkitera.com/sanat/bolumler/seramik.htm 3. http://www.maden.org.tr/yeni3/yayinlar/kitaplar/madenciliksektoru2002/feldspat.htm 4. http://web.inonu.edu.tr/~igesam/seramik.htm 5. http://www.serfed.com/dernek/serham.asp 6. http:// www.focusdergisi.com.tr/teknoloji/00459 7. http://www.kumasref.com/urunler16.htm 8. http:// www.niroinc.com/html/drying/fdspray.html 9. http://www.turkiyebul.com/286tarihce.htm

seramik_uretimi

Recommend Documents