Tuğla

Tuğla, harç gibi karışımlar ile birbirine tutturularak duvar inşasında kullanılan, pişmiş veya kurutulmuş kil bazlı topraktan elde edilen ses ve ısı yalıtımı için ana yapı malzemelerindendir. Çoğunlukla dikdörtgenler prizması şeklinde yapılmaktadır. Ev ve iş yeri yapımında, birden fazla alanda kullanılır. Örnek: duvar oluşturma, havalandırma soba ve ocak bacaları.

Tuğla veya kiremitin kullanıldığı ilk yer evlerdir. Bu evler, özellikle nehir kıyılarında ve deltalarda yer alan yerleşim bölgelerinde, kurutulmuş kil tabletlerle yapılacak evlerin yanında oluşturulan basit bir üretim düzeneği ile gerçekleştirilmiştir. Bu konuda başlangıç tarihi vermek mümkün değildir. Mezopotamya bölgesinde Dicle ve Fırat nehirleri kıyısında yapılan kazılarda bulunan pişmemiş kil tabletler, MÖ 13. yüzyılı işaret etmektedir.

Pişmiş tuğlanın endüstriyel anlamda ilk üretimi MÖ 4. yüzyıla, Babil Kulesi'nin yapımına denk tarihtedir. Tarihçiler, bu kulede 85 milyon adet tuğla kullanıldığını hesaplamışlardır. Bugün bu sayıda tuğlayı ancak 5-6 gelişmiş teknolojili fabrikanın 1 yıllık çalışmaları ile üretebildiğini düşünürsek, burada yapılan üretimin gerçekten de teknolojik açıdan büyük değer taşıdığını kabul etmek gerekir. Babil Kulesi, işte bu nedenle tuğla üretimi ve endüstrisi açısından önemli bir semboldür.

Kiremiti ilk üretip kullananların Korintliler olduğu kabul edilir. Korintliler, bugün de kullanılan içbükey kiremitlerini, hazırlanan tuğla hamurunu tokmakla dövüp yaygın hale getirerek şimdikinden daha kalın ve büyük olarak MÖ 4. yüzyılda üretmişlerdir.

Anadolu'da ve Avrupa'da da bu tarihsel gelişime paralel olarak ilerleyen üretim şekilleri Romalıların ilk standartları getirmeleri ve bu işin ticaretini yapmaya başlamaları ile farklı bir boyut kazanmıştır.

Daha ileri dönemlerde Anadolu'da Selçuklu ve Osmanlı mimarisinin bir parçası olan tuğla ve kiremit, Osmanlıların standartları ile Anadolu'ya has bir mimari tarz oluşturmuştur. Kiremitlerin daha küçük, tuğla boyutlarının ise daha büyük tutulduğu Osmanlılar döneminde ilk standartlar uygulanmaya başlanmıştır. O dönemde standart dışı üretim ve bunun gibi durumlar için inşaatlarda kullanımı yasaklanmış, bu konuda cezalar öngörülmüştür. Hatta inşaatlarda bina katları ve modelleri konusunda bile standart uygulamalar bu dönemde getirilmiştir. Anadolu’da sektörel gelişme dikkate alındığında ise atölye ve açık ocak imalathaneleri dışında fabrika ve endüstriyel üretim yapan tesis Osmanlıların son dönemine kadar yapılamamıştır.

Cumhuriyetin ilanından sonra yabancı girişimcilerle beraber Marmara ve Ege bölgelerinde tuğla ve kiremit üretim tesisleri yapılmaya başlanmış, ilerleyen dönemde yerli girişimcilerle sektörde gelişim süreci yakalanmış ve öncesinde ithal makinelerle yapılan tesisler yerini yerli makinelere bırakmıştır. İlk tuğla-kiremit fabrikasının Manisa'nın Turgutlu ilçesinin Kısmalı mevkiinde Almanlar ile ortak olarak yapıldığı bilinmektedir.

Avrupa'da sektörel gelişme çok daha hızlı ilerlemiş, özellikle buharlı makinelerin bulunmasının ardından öncelikle hammadde hazırlama makinelerinde kullanılan hayvan gücü, yerini buharlı motorlara bırakmıştır. 1700’lü yıllarda sektörde ilk devrim sayılan bu makineleşmenin ardından 1800’lü yıllarda helezonlu şekillendirme preslerinin gelişimi ile delikli ve daha hafif tuğla üretimi gündeme gelmiş, daha az hammadde ve daha az enerji ile daha fazla üretimin yapılmasını sağlamıştır. Daha sonraları Hoffman ve tünel tip fırınların devreye girmesi ile de atılım yaşanmış, üretimler artmış, tuğla ve kiremit çok daha kolay üretilen ve ucuz bir yapı malzemesi haline gelerek kullanımı yaygınlaşmıştır.

Tuğla ve kiremit tesislerinde teknolojinin adlandırılması kurutma sistemine göre (doğal kurutma-suni kurutma), üretim yöntemine göre (emek yoğun-teknoloji yoğun), otomasyon otomasyon tipine göre (otomatik-yarı otomatik), hammadde işleme ve şekillendirmeye göre(vakumlu-vakumsuz), pişirme sistemine (hoffman-tünel) göre yapılmaktadır.

Türkiye'de teknolojinin adlandırılması, daha çok pişirme sistemine göre yapılmaktadır. Bu açıdan baktığımızda Türkiye'de kullanılan en yaygın sistem, Hoffman sistemidir. Tünel fırın sistemi ile çalışan fabrika sayısı ise sınırlıdır.

Zaman içinde bu sistemler kendi içlerinde geçişler yaşamış, karma birtakım teknolojiler ortaya çıkmıştır. Hoffman pişirme teknolojisinin yanında suni kurutma yapılmış, tünel fırın teknolojisi doğal kurutma ile beslenmiş, tünel pişirme sistemi hoffman ile karma yapılarak kemertünel fırın sistemi geliştirilmiştir.

Tuğla ve kiremit üretiminde kullanılan killer, doğada genellikle rutubetli ve plastik bir kıvamda, bazen kuru ve toz haline getirilebilir bir şekilde, bazen de kaya menşeli olarak bulunur ve çıkarılır. Dolayısıyla doğadan elde edilerek üretim tesislerine getirilen kilin, gerek boyut olarak gerekse bileşim olarak uygun özelliklere sahip olması için bir dizi ön hazırlıktan geçmesi gerekmektedir.

Hammaddenin işlenebilirlik özelliği kazanabilmesi için önce öğütme işlemi yapılmaktadır. Hammaddenin homojen bir malzeme olması, plastiklik ve kohezyon özelliklerinin gerçekleşebilmesi için ise iyice ufalanması ve ince partiküller haline gelmesi gerekmektedir. Bu amaçla çeşitli makinalarla içindeki iri taşlar, çöpler ayıklanmakta (taş ayırıcı, vals, kollergang vb. makinalar ile) ve istenilen tane çapına kadar öğütülmektedir.

Ayrıca homojen bir kil hamuru elde etmek için, kilin yeterli miktarda su ile birlikte ezilmesi ve karıştırılması gerekmektedir. Kile azar azar su ilave edildiğinde plastikliği bir miktar artmaktadır. Su ilavesi öğütme öncesinde yapılabildiği gibi, öğütme sonrasında da yapılabilmektedir.

Dinlendirme, hammadde hazırlama aşamalarının en önemlisidir. Üretilen malzemenin kalitesini etkileyen önemli bir unsurdur. Killerin tiksotropik özellikleri dolayısıyla yoğurulmuş çamur dinlenme esnasında direnç kazanmaktadır. Dinlendirme işlemi öğütme işlemlerinden önce veya sonra yapılmaktadır.

Hammadde hazırlama aşaması sonunda şekillendirilmeye uygun bir nitelik kazanan hamur, değişik yöntemler kullanılarak şekillendirilmekte değişik biçim ve boyutlarda yarı mamul tuğla-kiremit elde edilmektedir.

Extrude yönteminde, hazırlanan kil sonsuz vida yardımı ve belli bir basınçla kalıptan çıkartılmaktadır. Bu yöntemde extruder (vakum pres makinası) makinasına gönderilen hazırlanmış hammaddenin vakum yöntemi ile yaklaşık 740 mm Hg değerinde havası emilmekte ve plastik hale gelmektedir. Helezonlar vasıtası ile itilen hammadde vakum presin ağız kısmındaki ağızlık (filiyer) vasıtası ile iki boyutunun şeklini almakta ve sonsuz bant olarak bırakılmaktadır. Sonra kesici makinasındaki (Cutter) ince tellerle kesilen malzeme üçüncü boyutu da alarak kurumaya bırakılır.

Doğal kurutma; Türkiye'de çok yoğun olarak kullanılan ve atmosferdeki ısı enerjisinden faydalanma prensibine dayanan bir sistemdir. Extruder’ın yaş olarak çıkan mamuller genellikle kurutma sehpalarına belli bir düzenle dizilmekte, bu sehpalar geniş kapalı alanlara (saya) ya da açık alanlara konarak kurumaya terk edilmektedirler. Bu kurutma yöntemi kurutma işleminde ek bir enerji gerektirmediği için ekonomik bir yöntem olarak görülmektedir. Fakat kurutma işlemi için geniş alanlara ihtiyaç duyulması, kurutmanın çok ağır ve uzun sürede yapılabilmesi, kurutma kontrolünün yeterli olamaması, kurutmanın doğal hava şartlarına (ısı, rutubet, rüzgâr vs.) bağlı olması, işçiliğin fazla oluşu gibi unsurlar da barındırmaktadır.

Suni kurutma; kurutma doğal koşullara bırakılmadan ek bir enerji sağlanarak ısının ve hava hareketinin fazlalaştırılmasıyla yapılmaktır. Killi maddenin içindeki serbest suyun, önce yüksek buhar basıncı ve az sıcaklık, kurutmanın sonuna doğru alçak buhar basıncı ve yüksek sıcaklık sağlanarak dışarı atılması prensibine dayanır. Bu uygulama hızlı kurutma, oda kurutma veya tünel kurutma sistemleri kullanılarak yapılmaktadır.

Pişirme, tuğla ve kiremit üretimindeki en son aşamadır. Kilin kuruma aşamasında, serbest haldeki suyunu ve sonradan emdiği suyu kaybetmesinden dolayı boyutlarında küçülme (çekme) olur.

Pişirme sırasında kil kimyasal reaksiyonlara maruz kalır. 300°C civarında organik maddeler tamamen yanar, 450-650°C arasında molekül suyunu kaybeder. 850-950°C arasında kil hamurunun pişmesiyle oluşan bu yeni malzeme artık sert, şeklini değiştirmeyen, belirli mukavemet ve renge sahip bir üründür.

Türkiye’de en yoğun kullanılan fırın tipi Hoffman fırınlardır. Daha sonraki yoğunluğu tünel fırınlar oluşturmaktadır. Tünel fırınların bazıları Hoffman Tünel fırın karışımı olan kemer tünel fırınlardır.

Hoffman fırını: Fırın kesiti dairesel tonoz biçimindedir. Ateş hareketli, ürünler sabittir. Bu fırın yakıttan elde edilen ısıyı çok yüksek verimle kullanan üretim kapasitesi ve hızı yüksek olan bir fırın türüdür. Yanmanın tam pişme durumundaki malzemenin üzerinde olması, fırın içinde hareket eden havanın bir yandan pişmiş malzeme ile temas ederek ısınması, ısınmış havadan çiğ malzemenin ısınması için yararlanılması bu fırının özellikleri arasındadır.

Fırının üstündeki deliklerden yakıt püskürtülmekte, pişme safhası ilerledikçe püskürtme işlemi delikler boyunca ilerlemektedir. Yakıt olarak genelde kömür vb. katı yakıtlar, nadiren sıvı yakıtlar kullanılmaktadır.

Tünel fırın: Ana prensip olarak ürünler hareketli, ateş sabittir. Uzun bir tünel ve içinde hareketli fırın vagonları vardır. Yarı mamul ürünler fırın vagonlarına fırının dışında istif edilmekte ve birbiri ardına vagonlar belli bir hızda, fırının içinde hareket etmektedir. Fırın içinde hareket eden ürünler ısısı gitgide artan, rutubeti azalan bir hava ortamı ile karşılaşmaktadır. Bu bölge ısınma bölgesidir. Orta bölümde pişme bölgesi (cehennemlik) vardır. Burada pişen ürün ilerlemeye devam ederek daha önce pişmiş olan malzemenin üzerinden geçerek malzemeyi soğutmuş olan kendi ısısın hava ile temas ettikçe giderek soğumamasına yol açan türden bir prensiple çalışır. Daha sonra fırın dışına çıkan ürünler fırın vagonları üzerinden alınmaktadır.

Tünel fırınlar, ürün kalitesi yüksek, yakıt ve emek tasarrufu sağlayan, fabrikasyon süresi kısa sistemlerdir. Ancak, ilk yatırım ve bakım maliyetleri çok yüksektir. Fırın debisi çok sık değiştirilememektedir.

Pişirme fırınlarından çıkan ürünler soğuma sonrası istenilen yere sevk edilmektedir. Sevk işleminde genel olarak kamyonlar kullanılmakta fırın veya fırın vagonu önüne yanaşan araca ürün direkt olarak yüklenmektedir. Ayrıca “otomatik paketleme” sistemleri ile fırın sonrası ürünler el değmeden sevkiyata hazırlanmaktadır.