Sert ve yumuşak porselenlerde pişirim sıcaklıkları ve sürelerinin düşürülmesi
Lowering firing temperature and time in hard and soft paste porcelains
Yazar: HANİFE KADIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ALPAGUT KARA
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Mühendisliği Bölümü / Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Seramik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Hızlı pişirim yöntemi = Fast firing method ; Lityum = Lithium ; Porselen = Porcelain

Özet:
Bu çalışmada sofra eşyası bünyelerinde spodumenin etkisi, sert porselen (yüksek sıcaklık), yumuşak porselen (düşük sıcaklık) ve düşük sıcaklık hızlı pişirim olmak üzere üç ana başlık altında incelenmiştir. Yüksek sıcaklık çalışmalarında, K-feldspatlı-kuvarslı, K-feldspatlı-alüminalı ve Na-feldspatlı-kuvarslı bünyeler oluşturulmuştur. Spodumen ilavesi ile maksimum Li2O miktarı % 0,5 olmasına rağmen sıvı faz oluşum sıcaklığının 10 ile 40 ? C arasında düştüğü, K-feldspatlı bünyelerin pişmiş mukavemet değerlerinin 100-250 kg/cm2 kadar arttığı gözlenmiştir. Geliştirilen reçeteler maliyet açısından değerlendirildiğinde ise spodumenin feldspata kıyasla yaklaşık 3,5 kat yüksek maliyeti sebebiyle pişirim sıcaklıklarındaki azalmaya rağmen toplam reçete maliyetinde bir artış olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar çevresel anlamda değerlendirildiğinde ise % 2 spodumenli (S2) bünyede pişirim sıcaklığının yaklaşık 15 ? C düşmesiyle toplam maliyetin % 7 artmasına karşın, tasarruf edilen yıllık CO2 emisyonunun 2,7 hektar ormanın bir yılda kullandığı CO2 miktarına eşit olduğu hesaplanmıştır. Düşük sıcaklık çalışmaları sonucunda geliştirilen reçeteler arasından seçilen bünyeden (DD6) üretim denemesi gerçekleştirilmiştir. Bu deneme sonucunda 11800C'de ve toplam 5,5 saat sürede pişebilen, krem renkli, ışık geçirgenliği yüksek, su emme değeri sıfır, TS 10850 Porselen Sofra Eşyası standardında yer alan ölçütleri karşılayan bir ürün elde edilmiştir. Düşük sıcaklık hızlı pişirim çalışmalarında ise spodumenin porselen karo hızlı pişirim koşullarında dahi vitrifikasyonu geliştirdiği gözlenmiştir. 1250 ? C'de toplam süre olarak 88 dakikada rulolu fırında pişirilen, şeffaflığı sert porselen bünyesinden daha yüksek olan bünyeler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of spodumene in tableware bodies was investigated under three main parts; namely, hard paste porcelain (high temperature), soft paste porcelain (low temperature) and low temperature-fast firing. In high temperature studies, K-feldspar-quartz, K-feldspar-alumina and Na-feldspar-quartz bodies were formulated. With the spodumene incorporation, it was found that liquid phase was formed 10 to 40 ? C lower than that of the standard, even at 0.5 % Li2O content. Additionally, 100 to 250 kg/cm2 increase in fired breaking strength values of K-feldspar bodies was observed. Total cost of the formulations was, however, still high due to almost 3.5 times high price of spodumene compared to K-feldspar in spite of reduced peak firing temperatures. From environmental point of view, though, the calculations showed that 15 ? C decrease in peak firing temperature of S2 composition corresponds to annual CO2 emission of forest with a size of 2.7 hectare. Amongst the developed formulations in low temperature studies, a suitable formulation (DD6) was chosen for industrial trials. As a result of the industrial trial, it was possible to produce a product, which is creamy cloured, translucent, zero water absorption and complies with TS 10850 Porcelain Tableware Standards after firing a 1180 ? C for a total firing of 5.5 hours. In low temperature-fast firing studies, it was shown that spodumene resulted in vitrification even at fast firing conditions of porcelain tile. The products with higher transluceny than hard porcelain was fired in a roller furnace at 1250 ? C for 88 minutes.