Dersin Kodu: GMD 132

Dersin Ad: SERAMK PROSES TEKNKLER

retim Eleman: OKAY ALIKAN

Derse likin Genel Bilgiler

Dersin Amac: Seramik proses tekniklerini renmek veseramik proses tekniklerinin uygulamasn anlamaktr.

Dersin erii: Porselen sektr, retimi ve retimi prosesi, Refrakter rnlerin snflandrlmas retimi ve retim proesesi, Cam retimi ve retim prosesi, imento retimi ve retim prosesleri, leri teknoloji seramikleri ve retim prosesleri.

HAFTALIK DERS LEME PLANI

HAFTAKONULAR1Porselen sektr ve Trkiyede retim yapan porselen fabrikalar hakknda bilgi. 2Porselen tanm, porselen hammaddeleri hakknda genel bilgilerin verilmesi 3Porselen ile seramik arasndaki farklar ve porselen retim yntemleri4Porselen proses akm emas ve porselen retiminde kullanlan makinalar 5Refrakter tanm ve lkemizde refrakter retimi yapan fabrikalar6Refrakter retiminde kullanlan hammaddeler Refrakter rnlerin snflandrlmas7Refrakter retimi ve retim prosesi 8Refrakter retimi ve retim prosesi 9Cam nedir? Cam hammaddeleri , Trkiyedeki cam fabrikalar 10Cam retimi ve cam retim prosesi ile retimde kullanlan makinalar 11imento tanm ve retiminde kullanlan hammddeler 12imento retimi ve retim prosesleri 13 Teknik seramik retiminde kullanlan hammaddler 14leri teknoloji seramikleri ve retim prosesleri.

HAFTA

Porselen vePorselen retim Prosesleri

Porselen nedir?Porselen, sadece doal kaynakl hammaddelerden retilen, beyazln kullanlan boyalardan deil, kullanlan hammaddelerden alan, 1400C civarnda piirilerek pekien, k geirgenliine sahip, salkl bir rn olarak tarif edilmektedir. Porseleni Avrupaya tantanlar, bata Marco Polo olmak zere, eitli deniz yollarn kefeden Portekizli tccarlar olmutur.

Seramik grubunun ilk ve en ilkel rnleri balk tula veya kerpi tuladr. Bu aamada sz konusu olan basit, kaba seramiktir. Daha sonra ise retim aamalar sralamasna gre srasyla toprak anak mlekler, majorka inisi (elvan ini), fayans, ta eya ,tatan oyma kap, seramik gelmekte ve porselenle bu grup en stn ve en mkemmel formuna ulam olmaktadr.

Geleneksel manada porselen, iki tr kilin, in kili (kaolin) ve in tann 1300C zerindeki sda frnlanmas ile yaplr. mleklerin aksine vitrifiye (cams) ve effaftr.

Porselen, ierdii hammaddelere oranlarna ve scaklk derecelerine gre de, sert ve yumuak porselen olmak zere ikiye ayrlr.

Sert porselenin en nemli zellii, bnyesinde yer alan yksek kaolen oran ve 1400C gibi yksek bir scaklkta oluan feldispat srrdr. Bu da, srda yzey sertlii ve dayankll yaratmaktadr.

Yumuak porselenin kaolen oran ise az olup, sr oluum scakl da daha dktr. Bu nedenle, sert porselene oranla daha az mekanik sertlii ve darbe dayankllna sahiptir.

Sert porselen genellikle Avrupa Ktasn'da; Yumuak porselen ise in'de, Japonya'da ve ngiltere'de retilir.

Porselenin zellikleri:> Mohs'un sertlik gstergesine gre porselenin sertlik derecesi 8 'dir.Baka bir deyile porselen sertlikleri 1- 7 arasnda deien tm maddeleri izebilir. Tm zarif grnmne ramen normal elikten daha serttir. Porselen elektriksel akm izole ettii iin gerek alak gerekse yksek gerilim hatlarnda kullanlmaktadr. Gerek scaklk deiimlerinden etkilenmemesi, gerekse yksek dzeydeki izolasyon yetenei porselenin elektriksel direnlerde byk lde kullanlmasn salamaktadr.

Seramik ve Porselen arasndaki balca farklar: Porselenin sr piirimi 1400 - 1500 C 'da yaplmaktadr. Seramiin ise ilk biskvi piirimi 1100 - 1300 C 'da yapldktan sonra sr piirimi 900 - 1200 C 'da yaplmaktadr.

Porselen mamuller ise su geirmez, sk bir yap gsterirler ve sr ile hamur birbirinden ayrlamaz bir btn nitelii tarlar.

Seramikte ise sr sert bir darbeyle atlayabilir veya kopup debilir.

Porselen geirir - Seramik ise geirmez.

Porselen Hammaddeleri:Kaolin: porselen hamurunun kolay yourulmasn, ekil almasn ve rengini salayan hammaddedir.

Kuvars: iskelet yapc hammadde olup, cams faz oluumunu salayan feldispat iinde nemli bir oranda znerek, porselen hamurunun sert, cams, sya ve kimyasal etkilere dayankl olmasn salar.

2. HAFTA

Porselen retiminde Kullanlan Makinalar

Hammadde nitesi1.Krma- tme Tesisi:Ykleme beigeriYkama tamburueneli krcSilindir krc2. Otomatik ykleme3. Masse Deirmenleri4. Sr Deirmenleri5. Masse Beigeri6. Sr Beigeri7. Sr Tank8. Eleme ve Kartrma SistemiElekPompaRedktrMasse MikseriKollektr MknatsElek MknatsFilter PresVakum PresVakum MotoruSpray DrierForklift

ekillendirme nitesi1. Roller ekillendirmeTabak TornaFincan Torna2. Pres ekillendirme3.Dkm ekillendirme

Kurutma nitesi1. Salncakl Kurutucular2.Dner Masal Kurutucular

Frnlar nitesi1. Biskvi Frn2. Sr Frn3. Dekor Frn

Srlama nitesi1. Pskrtme Yntemi2.Daldrma Yntemi

Ve

Talama nitesi

Krma- tmeYkleme Beigeri:Ykama Tamburu:eneli Krc:

4. Silindir Krc: Silindir krc 4 ana btnden oluur. Krc merdaneler:Uyarma grubu:Gvde:Oluklar:

Krcnn Beslenmesi:Krcy en verimli ekilde altrmak iin silindirlerin ara akl beslenen malzemenin para byklne ve krlganlna uygun ekilde ayarlanm olmaldr. Besleme mmkn olduu kadar ayn byklkte malzeme ile yaplmaldr.

Otomatik YklemeHammaddeler, konveyr bant yardm ile silolara ayr ayr doldurulur. Daha sonra reeteye uygun olarak deirmenlere beslenir.

Bilyal Deirmenlertmenin baarsna etki eden faktrler:Malzemeler deirmene belirli bir arlkta yklenmeliSulu tme iin su oran iyi hesaplanmal.i hacmin yaklak 1/3 kadar boluk braklmaldr.Deirmene yaklak olarak tlecek kuru madde arl kadar bilya konulmaldr.Bilya bykl seimi 1/3 orannda byk-orta ve kk olarak tamamlanmaldr. Deirmenlerin byklne gre bilyalarn aplar; 7-5-3 cm. olabilir.Deirmenlerin dnme hzlar iyi saptanmaldr. Yuvarlak taneciklerin olutuu tmeye kaskad etkili tme denir. Deirmenin devir says n= 230/ D (D: deirmen ap) olduu zaman meydana gelir. En uygun ve en ekonomik olan tmedir.Keli taneciklerin olutuu tmeye katarakt etkili tme denir. n= 300/ D olduu zaman meydana gelir. Bu ekilde olan bir tmede deirmen eperi ve bilyalar abuk anr.Deirmen kritik dnme saysna ulat zaman merkezka kuvveti nedeni ile bilyalar ve tlecek malzeme, tme olmakszn deirmen eperine yaprlar. (n= 423/ D)

amurun ekillendirilmesi:ekillendirme yntemleri balca 4 grup altnda toplanr.KuruYar yaDeri sertliiYa ekillendirme

3. HAFTA

Refrakter Malzemeler ve retim Prosesleri

Refrakter Malzemelerin Tanm ve nemi:Kullanldklar yerlerde yksek scaklklarda kat, sv ve gazlarn, mekanik, termal ve kimyasal etkilerine dayanabilen, ergime noktalar 1600Cden yksek olan ve genelde oksit bileiklerden oluan malzemelere REFRAKTER ad verilir. Demir-elik, imento, kire, bakr, kurun,cam, seramik ve daha birok endstride kullanlmas zorunlu olan malzemelerdir.

Refrakterlerin Ortaya kRefrakterlerin ortaya k atein kefinden sonra balar. lk refrakterler eitli kayalardan oyularak imal edilen kaplar eklindedir. Refrakterlerin esas douu 1800l yllarda eliin elde edilesi ile balar.

lkemizde ilk elik retimi 1930lu yllarda Karabk Demir- elik iletmelerinin kurulmasyla balar. Karabkteki elik retimini desteklemek zere Filyos Ate Tula, Sprate, Konya-Krom gibi refakter reten fabrikalar kurulur. 1980li yllardan sonra Srma ve Kma gibi kurulular da refrakter retmeye balar.

Refrakterlerin Snflandrlmas

Fiziksel ekillerine Gre Snflandrma

Refrakter HammaddeleriAsidik Refrakter Hammaddeleri:SilikaFused SilikaAlumina Silikat kil bazl refrakter hammaddeleriSilisyum KarbrZirkon

Ntr Refrakter HammaddeleriAluminaKromit cevheriSpinellerGrafit

Bazik Refrakter HammaddeleriMagnezyaDolomitMagnezyum- krom

Asidik RefrakterlerMetal oksit + su Metalik Asit (asitli ortam)

Bazik Refrakterler

Ntr Refrakterler

4. HAFTA

Asidik Refrakter HammaddelerSilika:Kuvars minerali zenginletirildikten sonra ana komponent olan % SiO2 93-100 orannda karlr. Zenginletirilmi silika ierisinde ok dk oranda Al2O3, TiO2,CaO, Fe2O3, MgO ve alkali oksitler bulunur.

Refrakter yapmna uygun bir silika analizi:

Silika minerali, refrakter yapmiin piirildiinde kuvars, kristobalit ve tridimit fazlar birbiri ile gei ierisindedir. Bu scaklk deiminde hacimsel deiimler ok nemlidir.

Silika 1470 Cye piirildiinde ortaya kan Kristobalit fazyla hacimsel olarak kararl hale gelir. Hacimsel deiiklik sfr olur.

Alumina silikat refrakter hammaddeleri:Profilit:

Refrakter killer:

Ate killeri:

Grafit

Grafit tabi olarak bulunan en iyi refrakterlerden biridir. ndirgen ortamda ergime scakl 3650 derecedir.Yksek termal iletkenlii, dk termal genlemesi, termal streslere kar byk diren, fluxlara ve ergimi metallere kar ok iyi dayanm zelliine sahiptir. C oran arttka refrakterlik artar.

Bazik RefrakterlerMagnezya:

Bazik refrakter malzemelerin ana hammaddesidir.

Magnezya doada serbest halde bulunmaz bu nedenle MgO ieren hammaddelerden eitli prosesler sonucu elde edilir.

MgOnun retiminde Kullanlan Hammaddeler:Tabii manyezit (MgCO3)

Deniz suyundaki Mg++ iyonlar

Yer altndaki MgCl2 ve MgSO4 gibi tuzlar

5. HAFTA

Refrakter retimi Akm emas

6. HAFTA

imento ve imento retim Prosesleri

Tanm ve Tarihesi:imento kelime anlam yontulmu ta krnts olan Latince caementum kelimesinden tretilmitir. imento ilk olarak kil ve kalker karml hammaddenin yeterince yksek scaklklarda piirilerek tlmesi sonucu elde edilmitir. Tanm olarak imento; kalkerli ve killi hammaddelerin belirli oranlarda kartrlp tldkten sonra dner frnlarda piirilmesi ile oluan klinkerin, % 3- en fazla % 6 gibi az miktarda alta-jips ile birlikte ok ince tlmesi sonucu elde edilen, su ile birletiinde hidrolik balayc zellii kazanan bir rndr.

imento inorganik bir balaycdr. norganik balayclar yap sanayinde kum, akl ve agrega olarak tanmlanan kat paracklar sk ve uzun sre yapsn koruyan kararl kat rnler haline getirmede kullanlan malzemelerdir.

Eer sk, kat rn sadece kum, kire ve sudan oluuyorsa bu rnlere inaat harc ad verilmektedir. Eer kum, agrega ve akl gibi rnlerden oluuyorsa bu rnlere de beton ad verilmektedir.

Hammaddelerin uygun oranda karmn hem daha hassas yapabilmek hem de bu maddelerin frnda daha iyi ve niform piirilmelerini salayabilmek iin imentoyu oluturan hammaddeler dner frnda piirilmeden nce tlrler. Hammaddelerin tlm bu ince durumuna franszcada un anlamna gelen farine szcnden alnan FARN kelimesi kullanlr.

tlen malzemeler harmanlandktan sonra frnda piirilir. Bu srece klinkerleme veya ksmi ergitme sreci denir. Frndan kan yumru eklindeki scak gzenekli malzeme KLNKER olarak adlandrlr.

imento retimi iin kullanlan doal kaynakl balang malzemeleri imentonun ana bileenlerini ieren CaO, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 minerallerinden oluur.

Klinkere, minerolojik yaps uygun rnein yksek silika ieren bir kil (SiO2 iin), boksit veya laterit (Al2O3 iin), demir cevheri veya kavrulmu pirit (Fe2O3 iin) gibi hammaddeler katlarak eitli zelliklere sahip imentolar gelitirilebilmektedir.

Portland imentosunun retiminde kullanlan iki esas hammadde vardr:Kalkerli Malzemeler: kireta, marn gibiKilli Malzemeler: ierisinde nemli miktarda silis bulunan kil, eyl, ist, kum gibi

Baz imento hammaddesi katklarnn kimyasal kompozisyonlar tablodaki gibidir.

7. HAFTA

KALKERimento sanayinin ana hammaddesidir.Bileimi esas olarak tr.Kalkerin saf hali Kalsit ve Aragonittir. lkemizde blgeler genelinde minerolojik yaplar incelendiinde arlka kalsit ve kuvars minerallerinden meydana gelmektedir.

MARNKil ve demir oksit bileenleri ieren kalkerler marn olarak adlandrlr. lkemizdeki imento fabrikalarnda kullanlan marn rnekleri kuvars, kalsit, feldispat, illit, muskovit, klorit ve montmorillonit ieriklidir.

ieriklerine gre u ekilde snflandrlrlar:

KLimento retimi iin ikinci nemli hammaddedir.ounlukla kuvars, kalsit, feldispat, dolomit, illit, muskovit, montmorillonit ve klorit minerallerini ierdii grlmektedir. Ortalama olarak arlka:

TRASSilisli, alumina silikatl veya bunlarn bileiminden oluan doal maddelerdir. Puzolonik zelliklere sahiptir.Puzolonlar esasen reaktif silika ve aluminadan olumutur. Trasn bu zeliinden imento retiminde yararlanlmaktadr. Tras rneklerinin kimyasal analizleri incelendiinde ortalama olarak arlka aadaki gibi sonular elde edilmitir:

DEMR CEVHERimento retiminde kullanlan hammaddelerden kilde , demir eksikliini gidermek amacyla kullanlr. Demir klinkerde sv faz oluturan ana bileenlerden biridir. Demir cevheri rnekleri genellikle Hematit ve Kuvars minerallerini ierir. Blgeler genelinde demir cevheri rneklerinin kimyasal analiz sonular aadaki gibidir:

ALITAI (JPS)Alta iki molekl su ieren kalsiyum slfattr ( CaSO4.2H2O). orak ve kuru iklim artlar altnda deniz suyunun buharlamas sonucunda tortul kayalar olarak olumutur. Blgeler genelinde alta rneklerinin kimyasal analiz sonular aadaki gibidir.

norganik Balayclarn SnflandrlmasHidrolik Balayclar veya imentolar:Az Hidrolik Balayclar :Hidrolik Olmayan imentolar:

Ad geen gruplar arasnda uygulama alan en geni inorganik balayclar Portland imentolar ve onun katkl trleridir.

8. HAFTA

MENTO RETMPortland imentosu, alta ve kilin 1350- 1450C gibi yksek scaklklarda ( baz kaynaklarda 1400-1600 C ) piirilmi basit bir karmdr.

Yksek kalitede imento retmenin ncelikli adm kaliteli ve niform hammaddeyi gerektirir. Kil ve kalsiyum kaynaklarna yakn olumu hammaddeler yksek kalitedeki hammaddelerdir.

imento eitleriPortland imentolarErken Dayanml Portland imentolarSlfata Dayanml imentolarSper Slfat imentolarYksek Frn Curuflu imentolarPuzolanl imentolarAluminli imentolarBeyaz ve Renkli imentolarBaryumlu imentolarModifiye Portland imentoErken Mukavemet Alan imentolarPortland olmayan imentolar

9. HAFTA

Cam ve Cam retim Prosesleri

Cam Nedir?Yksek scaklktan eriyik halden hzl bir biimde oda scaklna soutulduunda kristalleme gstermeyen amorf malzemedir.

Camn yaps:Atomlar dzensiz olarak dizilmilerdir. Yapsnda yer alan oksitler grupta toplanr.Cam iskeletini oluturan oksitlerCam oluumunu kolaylatran oksitlerBunlar arasnda kalan oksitler (artl cam yapclar)

Cam iskeletini (a, ebeke) oluturan oksitler:SiO2B2O3GeO2P2O5As2O3Sb2O5

Cam oluumunu kolaylatran oksitler:Sc2O3La2O3Y2O3SnO2Ga2O3PbO2MgOLi2O

PbO ZnO BaO CaO SrO CdONa2OK2ORb2O

artl cam yapclar:TiO2PbOZnOAl2O3ThO2BeOZrO2CdOV2O5TeO

Camn Hammaddeleri:Ana HammaddelerYardmc Hammaddeler

Ana Hammaddeler:Kuvars kumuKalkerDolomitFeldispatSodaBorik asitKolemanitPotasyum karbonatBaryum karbonatCam kr

Yardmc Hammaddeler:Rafinasyon maddeleri: Na2SO4, NaNO3, KNO3, Arsenik Oksit, Antimuan Oksit, BoraksRenklendirici maddeler: Bakr, Bakr Oksit, Kadmiyum, Demir Oksit, MgO, Selenyum, NiO, Kobalt Oksit Oksidanlar:ndirgenler:Slfat, slfr, karbon ve yksek frn curufunun birlikte kullanmlar:

Cam TrleriDz CamTavlanm CamTemperlenmi Dz CamlarRenklendirilmi Dz CamlarIsl lemle Kuvvetlendirilmi Dz CamYanstma Camzolasyon CamKaplama MalzemeleriDuvar Deme Bloklar

Cam TrleriTabakal CamTel Takviyeli CamAyna CamSolar CamKimyasal Yntemlerle Kuvvetlendirilmi Cam

zel Camlar:sya dayankl camlarTeknik tabaka CamElektrik letkenliine Sahip CamlarElektrik AmpulleriFiberlerYaltm MalzemeleriSrlar

10. HAFTA

Trkiyede Cam SektrCam sanayii, inaat, otomotiv, merubat, gda, beyaz eya, mobilya, eczaclk, elektrik-elektronik vb. birok sektre girdi veren nemli bir sektrdr.

Cam retiminde kullanlan en nemli girdiler, kum, soda, dolomit, kuvartz gibi maddelerdir. lkemizin bu kaynaklar asndan zengin olmas nedeniyle, Trk cam sanayi %98 orannda yerli hammadde kullanmaktadr. En ok kullanlan girdilerden birisi olan soda retiminde Trkiyenin pay dnyada %1.7, Avrupa Birliinde ise %10dur.

Trk cam sanayiinde, T. ie ve Cam Fabrikalar A.. (isecam) lider durumdadr. Sektrn toplam yllk retiminin yaklak %90n iecam retmektedir. Sektr, dnya retiminde %1.5 paya sahiptir. Kurulu toplam kapasite iinde dzcam birinci srada, cam kaplar ikinci srada, cam ev eyas ise nc sradadr.

Cam sektr, sermaye youn bir retim alandr ve sektrde srekli yatrm zorunluluu vardr. Cam retiminde,makine donanm hzlarnn artmas, enerji youn retim olmas ve kesintisiz retim zorunluluu leklerin bymesine neden olmaktadr. Bu dorultuda, iecam da , srekli olarak kapasitesini artrmakta gerek yurtiinde, gerekse yurdnda yatrmlar gerekletirmektedir. Yurtdnda genileme politikas dorultusunda, Bulgaristanda, Grcistanda ve Rusyada fabrikalar satn alm ya da yatrmlar yapmtr. Almanya, Rusya Fed., in, Hong Kong ve Avusturya gibi lkelerde temsilcilikleri de bulunmaktadr.

Trkiye cam rnleri ihracatnda nemli bir lkedir. hra pazarlar srekli gelimektedir. 1986 ylnda sadece 50 kadar lkeye ihracat yaplrken, 2005 yl itibariyle yaklak 180 lkeye ihracat yaplmtr.

hracatn yaklak %50si AB lkelerine yneliktir. Bu lkeler iinde de en byk alclar, Almanya,talya, ngiltere, Fransa ve spanyadr. AB dnda nemli alclar arasnda, Rusya, ABD, ran, srail, Bulgaristan,Ukrayna, Msr ve Danimarka ilk sralarda bulunmaktadr.

DNYA CAM RNLER RETM VE TCARETDnya cam retimi, 2000 yl itibariyle yaklak 108 milyon ton dzeyindedir. Bunun %53 cam ambalaj, %29u dzcam, %5i cam ev eyas, %2si cam lifi ve %11i de dier rnlere aittir.

Trkiyenin dnya cam retiminde ald pay % 1,5 civarndadr. Avrupa retiminin ise % 5ini yapmaktadr. Dnya cam retiminin %33n Avrupa, %33n Asya ve %29unu ise Amerika Ktas lkeleri gerekletirmektedir.

Dnyadaki en byk 25 firmadan 7si ABDde, 5 tanesi Japonyada, 4 tanesi Fransada, 3 tanesi ngilterede, birer tanesi Almanya, sve, Belika, talya, Endonezya ve Trkiyede bulunmaktadr. iecam, dnyadaki byk firmalar listesinde 10. sradadr. Topluluk cam ev eyas retiminde dnyada nc, Avrupada ikinci byk retici durumundadr.

11. HAFTA

CAM RETM AAMALARIHarman ve harman hazrlanmasFrnlar ve ergitme Frnlar Potalar Reverber tipi frnlar Srekli ergitme tanklar Levha cam retim frn Optik camlarn ergitilmesinde kullanlan tanklar Elektrikli ergitme frnlarCamn ergitilmesiCamn ekillendirilmesiTavlamaCam hatalar ve test yntemleri

Camn dekorasyonu boyanmas ve bitirme ilemleri:Cam kesme yntemleri ve kesim ilemleriKimyasal andrma ilemleriKumla andrmaAltn ve dier yaldzlarCamn metalle kaplanmas ve aynalarBoyalarn frnlanmasGmle sarartma ve frnlama

12. HAFTA

LER TEKNOLOJ SERAMKLER VE RETM

leri teknoloji seramiklerileri teknoloji seramiklerinin snflandrlmas:Fonksiyonel seramiklerStrktrel seramikler

Oksit seramiklerOksit seramiklerin genel zellikleriMekanik zelliklerAluminaMagnezyaZirkonZirkonya

Oksit Olmayan Seramikler:

Bor karbrBor nitrrAluminyum nitrrSilisyum nitrrSIALONSilisyum karbrGrafit

13. HAFTA

Teknik Seramik retimi

Seramik tozlarnn retimiSeramik rnlerinin ekillendirilmesiSeramik rnlerin kurutulmas ve piirilmesi

14. HAFTA

leri Teknoloji Seramiklerinin Uygulama Alanlar:Strktrel seramiklerSeramik kesici takmlar

Elektronik SeramiklerSeramik altlklarPiezoelektrik seramiklerTaneleri ynlendirilmi seramiklerPiezoelektrik ince filmlerFerroelektrik ve elektrooptik seramiklerSeramik kapasitrlerSeramik yariletkenlerNegatif scaklk katsayl(NTC) termistrlerPozitif scaklk katsayl(PTC) termistrler

Elektronik seramiklerGaz sensrleriRutubet sensrleriBiyoseramiklerSper iletken seramikler