Talkın yüzey özelliklerine öğütmenin etkisi
The influence of grinding on surface properties of talc
Yazar: ZEYNİ ARSOY
Danışman: PROF. DR. BAHRİ ERSOY
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Yüzey hidrofobisitesi = Surface hydrophobicity

Özet:
En önemli endüstriyel hammaddelerinden birisi olan talk, yumuşak/tabakalı yapıda olması, doğal halde su sevmez (hidrofob) olması ve yağ adsorpsiyonunun yüksek olması gibi özelliklerinden dolayı boya, kağıt, plastik ve kozmetik endüstrilerinde dolgu hammaddesi olarak ya da ürüne ekstra özellik kazandırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada kuru öğütme işleminin talkın yüzey özelliklerine (temas açısı ve serbest yüzey enerjisi), yağ adsorpsiyonuna ve beyazlığa etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda, öğütme parametreleri (bilya şarjı, bilya boyutu, malzeme şarjı, titreşim frekansı ve titreşim genliği) sabit tutularak titreşimli bilyalı değirmende farklı sürelerde (5-150 dak.) öğütme yapılmıştır. Sonra her bir numune üzerinde damla yayınımı (sessile drop) yöntemi kullanılarak farklı sıvılarla (Su, Formamid, Diiodometan ve Etilenglikol) temas açısı ölçümleri yapılmış ve bu temas açısı verileri kullanılarak Zisman, Fowkes ve Asit-Baz yöntemlerine göre serbest yüzey enerjileri (mJ/m2) hesaplanmıştır. Ayrıca her bir numune üzerinde yağ adsorpsiyonu deneyleri ve renk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, tüvenan numunenin temas açısı 63,80 ve hesaplanan serbest yüzey enerjisi Zisman yöntemine göre 37,37 mJ/m2 olarak belirlenmiştir. 15 dakika öğütülen talkın temas açısında ani bir artışın gerçekleştiği ve daha sonra yapılan öğütme işlemlerinde temas açısının azaldığı ve sonra sabit bir seyirde devam ettiği gözlemlenmiştir. Talkın "öğütme süresi/serbest yüzey enerjisi" eğrileri de "öğütme süresi/temas açısı" eğrileriyle aynı davranışı göstermiştir. Ancak, farklı yöntemler (Zisman, Fowkes ve Asit – Baz) kullanılarak hesaplanan serbest yüzey enerjisi değerleri arasında %4-25 oranında farklılıklar olduğu görülmüştür. Ayrıca öğütme sonrası yüzey alanındaki artışa parallel olarak talkın yağ adsorbsiyonu değerinin arttığı ve beyazlığının da artığı belirlenmiştir.

Abstract:
Talc, one of the most important industrial minerals, is commonly used as filler in paint, plastic & cosmetics and also used to give product extra properties due to its soft/plated, hydrophobic structure and high oil adsorption. In this study, effects of dry grinding on surface characteristics(contact angle & free surface energy), oil adsorption, and whiteness of talc were examined. Within this concept, the material was grinded by vibrated ball mill on different time periods(5-150 min.) by fixing the rest grinding parameters(ball charge, diameter of balls, material charge and vibration amplitude). After that, contact angles of each sample were measured in different media(water, formamid, diodomethan and ethylenglicol) with sessile drop method and free surface energies(mJ/m2) were calculated according to Zisman, Fowkes and Acid-Base methods by using measured contact angle data. Moreover, oil adsorption test and whiteness measurement were performed on each sample. According to results, contact angle of raw sample was measured as 63,80 and free surface energy was calculated as 37,37 mJ/m2 with Zisman method. Sudden increase was observed on the contact angle of 15 minutes grinded talc and then contact angle was stable after a slight decrease during longer grinding periods. Grinding period/Free surface energy curves and Grinding period/Contact angle curves of talc were found very similar. However, there were 4% to 25% differences between free surface energy values calculated with different methods(Zisman, Fowkes and Acid-Base). It was also seen that oil adsorption has been increased paralel to surface area increase and whiteness was determined after grinding.