Silika aerojel katkılı hafif seramik sağlık gerecinin geliştirilmesi
Development of silica aerogel added lightweight ceramic sanitaryware
Yazar: MURAT DOĞDU
Danışman: PROF. DR. HASİBE AYGÜL YEPREM ; PROF. DR. SEVİL YÜCEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Sağlık gereçleri = Sanitary wares ; Seramikler = Ceramics ; Silika jel = Silica gel ; Vitrifiye seramikler = Vitrified ceramics

Özet:
Vitrifiye seramiklerin, inorganik hammaddelerin (kil, kaolen, kuvars ve feldispat gibi) belirli oranlarda karıştırılması, ardından alçı veya sentetik reçine kalıplara dökülerek 1200-1250°C'de sinterlenmesi ile elde edildiği bilinmektedir. Genel olarak vitrifiye seramik sektöründe üretilen ürünler için iki farklı çamur kullanılmakta olup bu çamurlar akçini çamurları (VC) ve ince ateş kili (Fine Fire Clay) (FFC) çamurlarıdır. Bu sektörde, büyük boyutlu ürünler, Fine Fire Clay (FFC) olarak bilinen yüksek pişmiş kil içeriğine sahip killerle dökülmektedirler. FFC çamurları ile uzun ebatlara ve düşük pişirme deformasyonuna sahip lavabo tipi ürünler üretilmektedir. Bu çalışmada, vitrifiye seramiklerin hazırlanmasında kullanılan Fine Fire Clay (FFC) çamur reçetesinde bulunan kuvars oranında değişiklik yapılarak farklı inorganik bileşimlerinin gerçekleştirilmesi ile daha hızlı kalınlık alan hafifletilmiş ürünlerin elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla çalışmada kullanılan malzeme silika aerojel olup sodyum silikat çözeltisi kullanılarak sol-jel tekniği ile üretilmiştir. Silika aerojel amorf yapıda olup 0,25 g/cm3 yoğunluğa sahiptir. Yapılan çalışmada ağırlıkça %0,55, %3, %5, %7,5 ve %10 oranlarında silika aerojel katkılı 5 farklı reçete hazırlanmıştır. FFC çamuruna ağırlıkça ilave edilen silika aerojel ve diğer hammaddeler, 4-5 saat karıştırılıp 2 gün yaşlandırılmıştır. Yaşlandırma sonrasında alçı kalıba döküm gerçekleştirilmiş ve kalıptan çıkan ürün 1250°C'de sinterlenmiştir. Çalışmalar sırasında çamurun litre ağırlığı en düşük 1595 (g/lt) en yüksek 1836 (g/lt), tiksotropik davranışı ise 36-67° olarak ölçülmüştür. Eklenen silika aerojelin miktarı arttıkça, numunelerin kalınlık alması artmış ve ağırlıkta önemli düşüşler gözlemlenmiştir. Ağırlıkça %10 silika aerojel içeren numunede kalınlık alma 8,6 (mm/sa) ölçülmüş ve ürün ağırlığında %28,3 azalma sağlanmıştır. Ayrıca silika aerojel miktarı arttıkça kalınlık alma, deformasyon ve su emme seviyelerinde de artma gözlemlenmiştir.

Abstract:
It is known that ceramic sanitary wares are obtained by mixing inorganic raw materials (such as clay, kaolen, quartz and feldspar) in certain proportions and then pouring them into gypsum or synthetic resin moulds and sintering them at 1200-1250°C. Generally, two different sluries are used in the ceramic sanitary ware industry. These sluries; vitreous china and fine fire clay (FFC). In this sector, oversized products are cast with clays with a high fired clay content known as Fine Fire Clay (FFC). Sink type products with long sizes and low firing deformation are produced with FFC slurries. In this study, it is aimed to obtain lighter products that gain thickness faster by realizing different inorganic compositions by changing the quartz ratio in the Fine Fire Clay (FFC) mud recipe used in the preparation of ceramic sanitary ware. For this purpose, the material used in the study is silica aerogel which was produced by sol-gel technique using sodium silicate solution. Silica aerogel is amorphous and has a density of 0.25 g/cm3. In the study, 5 different recipes were prepared with silica aerogel additives (0.55%, 3%, 5%, 7.5% and 10%) by weight. Silica aerogel and other raw materials added by weight to FFC slurry were mixed for 4-5 hours and aged for 2 days. After aging, casting was carried out into the plaster mold and the product coming out of the mold was sintered at 1250°C. During the studies, the lowest liter weight of the sludge was 1595 g/lt, the highest was 1836 (g/lt) and thixotropic behavior was measured as 36-67°. As the amount of silica aerogel added increased, the wall thickness of the samples increased and significant decreases were observed in their weights. In the sample containing 10 wt% silica aerogel, the wall thickness was measured as 8.6 mm/h and a 28.3 wt% reduction in the product weight was achieved. As the amount of silica increased, the wall thickness, deformation and water absorption levels increased.