Kaolenin; Polimer Kullanımıyla, Uygun Fiziksel Özellikte Seramik Hammaddesi Haline Getirilebilirliğinin Araştırılması

Abstract

Kaolenler seramik yapımında kullanılırken; saflığı, beyaz pişmesi, tane şekli ve boyut dağılımı gibi önemli fiziksel özelliklerinin yanı sıra mineralojik ve kimyasal kompozisyonları (yüksek Al2O3 içeriği) yönünden çoğu zaman aranılan kriterlere sahiplerdir. Ancak, düşük plastiklik ve yetersiz kuru mukavemetleri nedeniyle döküm şartını tam olarak yerine getiremedikleri için vitrifiye seramiklerinin yapımında sınırlı miktarlarda kullanılmaktadırlar. Bu nedenle, vitrifiye reçetelerinde ancak plastik özellik gösteren diğer kil grubu mineralleriyle karıştırılarak kullanılabilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında; kaolenlerin, yetersiz olan fiziksel özelliklerinin polimerler yardımıyla geliştirilmesi amaçlanarak, dökümle şekillendirilerek pişirilen beyaz vitrifiye seramiklerinin yapımında daha fazla kullanılabilme olanakları araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar, farklı bölgelerden temin edilen ESK-410 (Ukrayna), CC-31 (İngiltere) ve K-2 (Bulgaristan) ticari kodlu 3 farklı mineralojik bileşime sahip kaolen numuneleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu kaolenlerin döküm özellikleri üzerinde, benzer molekül ağırlıklarına (M.a) sahip G-6 (M.a:5000), SPC-7 (M.a:7000) ve NaPAA (M.a:5000) ticari kodlu 3 değişik anyonik sentetik polimer (polielektrolit) ve yaygın olarak bilinen ve kullanılan bir elektrolit olan Na2SiO3’ın etkisi incelenmiştir. Kaolenlerin döküm konsantrasyonu (pulpte katı oranı, PKO), elektrolit miktarı, döküm hızı (kalınlık alma), kuru mukavemet (kuru bağlama dayanımı, KBD), kuru ve pişme küçülmeleri ile yaşlanma ve tiksotropi gibi önemli döküm parametrelerindeki olası değişimleri gözleyebilmek için gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda; polielektrolitlerin Na2SiO3’e nazaran oldukça etkin sonuçlar verdiği saptanmıştır. Polielektrolit türü ve miktarına bağlı olarak kaolenlerin döküm konsantrasyonu ve kuru mukavemet değerleri önemli artışlar göstermiştir.

Generally speaking, the physical properties of kaolins used in ceramics meet the desired criteria such as purity, fire-whiteness, particle shape and dimensional distribution, as well as their mineralogical and chemical composition (high content of Al2O3). However, they have limited uses in the manufacture of vitrified ceramics since they do not fully meet the casting requirements due to their low plasticity and insufficient dry strength. For these reasons, in vitrification they are mixed with other clay group minerals which possess plasticity. The goal of this thesis was to improve the inadequate physical properties of kaolins by using polymers to thus enable their utilization in manufacturing white vitrified ceramics obtained by casting and firing. The experiments were carried out by using commercially coded kaolins with three different mineralogic compositions obtained from various regions, such as ESK-410 (Ukraine), CC-31 (England) and K-2 (Bulgaria). The effects of three different commercial anionic synthetic polymers (polyelectrolytes) with similar molecular weights (M.a), G-6 (M.a 5000), SPC-7 (M.a 7000) and NaPAA (M.a 5000) and the effect of Na2SiO3 , a widely known and used electrolyte, on the casting properties of kaolins were investigated within the scope of this study. The studies carried out with the aim of observing possible changes in important casting parameters of kaolins, such as casting concentrations (pulp solid ratio, PSR), amount of electrolyte, casting rate (thickness determination), dry strength (dry modulus of rupture, DMR), dry and fired shrinkage, aging and thixotrophy, have indicated that polyelectrolytes are more effective than Na2SiO3. The casting concentrations and dry strength values of kaolins show marked increases depending on the kind and amount of polyelectrolyte used.