Frit kompozisyon tasarımı ile cam emayesi uygulama sıcaklığının düşürülmesi
Reduction of glass enamel application temperature by frit composition design
Yazar: GÖKHAN ÜMİT TELLİ
Danışman: DOÇ. DR. SÜLEYMAN AKPINAR
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Cam = Glass ; Cam endüstrisi = Glass industry ; Cam fırını = Glass furnace ; Firit = Frit

Özet:
Bu çalışma, frit kompozisyon tasarımı ile cam emayesi uygulama sıcaklığının düşürülmesini hedeflemiştir. Cam emaye kaplamalar, dayanıklılık, estetik görünüm ve korozyon direnci gibi özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, geleneksel yöntemlerde kullanılan kurşun oksit, çevresel ve sağlık açısından riskler taşımaktadır. Bu nedenle, çalışmada, çevreye ve sağlığa zarar vermeyen alternatif malzemeler kullanılarak kurşun oksitin yerini alacak bileşimler araştırılmıştır.

Çalışmanın odak noktası, frit kompozisyonundaki bor oksit (B2O3) oranının artırılması ve çinko oksit (ZnO) oranının azaltılması yoluyla ergime sıcaklığının düşürülmesidir. Soda kireç camı üzerine uygulanan farklı frit kompozisyonları termal analiz teknikleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Termal özellikler, cam geçiş sıcaklığı (Tg) ve yumuşama sıcaklığı (Ts) ile belirlenmiş, kimyasal dayanım ve yüzey parlaklığı testleri gerçekleştirilmiştir.

Sonuçlar, B2O3 içeriğinin artmasıyla Tg ve Ts değerlerinin düştüğünü, kimyasal dayanıklılığın azaldığını ancak çizilme dayanımının arttığını göstermiştir. Kimyasal direnç testleri, özellikle asidik ortamlarda düşük direnç sergileyen örnekler ile ZnO'nun azalmasının direnç üzerindeki olumsuz etkisini ortaya koymuştur. 



Bu çalışma, cam emaye kaplama proseslerinde enerji tüketiminin azaltılması ve üretim verimliliğinin artırılması açısından önemli veriler sunmaktadır. Elde edilen bulgular, çevre dostu ve enerji verimli cam emaye kaplamalarının geliştirilmesi yolunda önemli adımlar atılmasını sağlayacaktır. Endüstriyel üretim süreçlerinin optimizasyonu, enerji maliyetlerinin düşürülmesi ve sürdürülebilir üretim politikalarının uygulanması açısından büyük bir potansiyele sahiptir.

Abstract:
This study aimed to reduce the application temperature of glass enamel by frit composition design. Glass enamel coatings are widely used for their durability, aesthetic appearance and corrosion resistance. However, the lead oxide used in traditional methods carries environmental and health risks. Therefore, the study investigated compositions to replace lead oxide using alternative materials that do not harm the environment and health.

The focus of the study is to reduce the melting temperature by increasing the proportion of boron oxide (B2O3) and decreasing the proportion of zinc oxide (ZnO) in the frit composition. Different frit compositions applied on soda lime glass were evaluated using thermal analysis techniques. Thermal properties were determined by glass transition temperature (Tg) and softening temperature (Ts), chemical resistance and surface gloss tests were performed.

The results showed that Tg and Ts values decreased with increasing B2O3 content, chemical resistance decreased but scratch resistance increased. Chemical resistance tests revealed the negative effect of decreasing ZnO on resistance, with samples exhibiting low resistance, especially in acidic environments.

This study provides important data in terms of reducing energy consumption and increasing production efficiency in glass enamel coating processes. The findings will provide important steps towards the development of environmentally friendly and energy efficient glass enamel coatings. Optimization of industrial production processes has great potential for reducing energy costs and implementing sustainable production policies.