Utilization Esme/Usak Feldspar as an Alternative Raw Material for Manufacturing Glazed Porcelain Tiles

Year 2019, Volume: 19 Issue: 2, 429 - 438, 17.09.2019

Müge Tarhan , Baran Tarhan

Abstract

In the production of ceramic porcelain tiles,
feldspars are used as fluxing agents. Almost all ceramic factories in Turkey
use the sources of sodium feldspar in Cine/Aydın Region. The use of road
transport for the transport of raw materials and hence the high transportation
costs negatively affect the competitiveness of the ceramic sector. Therefore, the use of local raw materials is advantageous for ceramic
companies. In this study, the usage of Esme/Usak feldspar
instead of sodium feldspar sources of Cine region was investigated and its
effects on the technical properties of glazed porcelain tile bodies were
determined. For this purpose; sodium feldspar was gradually removed and Esme
feldspar were added to the standard glazed porcelain tile
composition of Usak Ceramic. The developed bodies were fired in Usak Ceramic industrial roller kilns
at 1210° C for 51 minutes. All technical properties
of the developed bodies were investigated and compared with the standard body.
According to the results, the usage of Esme feldspar instead of sodium feldspar
in porcelain tile compositions increases the sintering behaviour of the bodies. The use of Esme feldspar decreased the water absorption of the bodies
and increased firing shrinkage. In addition, the color
​​of the bodies became darker and L value of the bodies decreased. The thermal
expansion coefficient of the bodies reduced with the use of Esme feldspar. As a
result, it was determined that the use of Esme feldspar would be suitable for glazed
porcelain tiles by adjusting the body composition or the firing conditions.

Keywords

Esme feldspar, Sodium feldspar, Porcelain tile, Sintering

Sırlı Porselen Karo Üretimi için Alternatif Hammadde Olarak Eşme/Uşak Feldispatı

Abstract

Seramik porselen karo üretiminde genellikle feldispat
türevli (sodyum-potasyum) ergiticiler kullanılmaktadır. Ülkemizde hemen hemen
bütün seramik fabrikaları Çine/Aydın Bölgesi sodyum feldispat (albit)
kaynaklarını kullanmaktadırlar. Seramik hammaddelerinin taşınmasında karayolu
taşımacılığına bağımlı kalınması ve bundan dolayı taşıma maliyetlerinin
yüksekliği sektörün ulusal ve uluslararası rekabet gücünü olumsuz yönde
etkilemektedir. Bu yüzden yerel hammaddelerin kullanılması şirketlere avantaj
sağlamaktadır. Bu çalışmada Eşme/Uşak bölgesi alkali kaynaklarının Çine/Aydın
Bölgesi sodyum feldispat kaynakları yerine kullanımı araştırılmış ve sırlı
porselen karo bünyeleri teknik özellikleri üzerine olan etkileri
belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda; Uşak Seramik standart sırlı porselen
karo bünye kompozisyonunda Çine/aydın bölgesinden temin edilen sodyum feldispat
oranı kademeli olarak azaltılarak reçeteden tamamen çıkarılmış ve yerine Eşme
feldispat ilave edilerek bünye reçeteleri oluşturulmuştur. Geliştirilen
bünyeler Uşak Seramik endüstriyel rulolu fırınlarında 1210°C’de 51 dakikada
pişirilmişlerdir. Geliştirilen bünyelerin fiziksel ve optik özellikleri
incelenmiş standart bünye ile karşılaştırılmaları yapılmıştır. Bünyelerin ısıl
genleşme katsayıları dilatometre cihazı ile belirlenmiş, mikroyapıları taramalı
elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Sonuçlara göre, sırlı porselen karo
bünyelerinde Eşme fedispat kullanımı bünyelerin sinterlenmesini arttırmaktadır.
Bünyelerde Çine bölgesi sodyum feldispat kaynağı yerine Eşme feldispatının
kullanımı bünyelerin su emmesini azaltırken pişme küçülmesini arttırmıştır.
Bununla birlikte bünye renk değerleri de koyulaşmış, bünyelerin L değeri
düşmüştür. Ayrıca Eşme feldispat kullanımyla birlikte bünyelerin ısıl genleşme
katsayısı azalmaktadır. Sonuç olarak porselen karo bünyelerinde pişirim
koşullarının değiştirilmesi (pişirim süre/sıcaklık düşürülmesi) ve/veya bünye
kompozisyonunda bazı optimizasyonların yapılmasıyla Çine bölgesi
feldispatlarının yerine Eşme feldispatının kullanımının uygun olacağı
belirlenmiştir.

Keywords

Eşme feldispatı, Sodyum feldispat, Porselen karo, Sinterleme

References

• Becker, C.R., Misture, S.T. and Carty, W.M., 2000. The role of flux choice in triaxial whiteware bodies, Ceramic Engineering and Science Proceedings, 21, 15-29.
• Bonnet J.P. and Gaillard J.M., Ceramic Materials, Processes, Properties and Applications, Philippe Boch and Jean-Claude Niepce, ISTE Ltd., 96.
• Carbajal, L., Rubio-Marcos, F., Bengochea, M.A., Fernandez, J.F., 2007. Properties related phase evolution in porcelain ceramics, Journal of the European Ceramic Society, 27, 4065-4069.
• Carty, W.M. and Senapati, U., 1998. Porcelain-raw materials, processing, phase evolution, and mechanical behaviour, Journal of the American Ceramic Society, 81, 3-20.
• Cengiz Ö., 2011. Monoporoza (monoporosa) duvar karolarının pişirim koşullarının geliştirilmesi, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 165.
• Das, S.Kr. and Dana, K., 2003. Differences in densification behaviour of K- and Na-feldspar containing porcelain bodies, Thermochimica Acta, 406,199-206
• Eppler, R. A.and Eppler, D. R., 2000. Glazes and glass coatings, American Ceramic Society, Westerville, Ohio.
• Esposito L., Salem A., Tucci A., Gualtieri A., Jazayeri and S.H., 2005. The use of nepheline-syenite in a body mix for porcelain stoneware tiles, Ceramic International, 31, 233-240.
• Gil, C., Peiro, M.C., Gomez, J.J., Chiva, L., Cersueleo, E. and Carda, J.B.,2006. Study of porosity in porcelain tile bodies, Qualicer, Castellon, Spain, Pos 43-48.
• Iqbal, Y., Messer, P.F., Lee, W.E. (2000), Microstructural evolution in triaxial porcelain, Journal of the American Ceramic Society, 83, 3121–3127.
• Kingery, W.D., Bowen, H.K. and Uhlmann, D.R., 1976. Introduction to Ceramics, John Wiley & Sons., Inc., Canada.
• Kucuker A.S., 2009. Porselen karo üretiminde öğütme verimliliği ve üretim süreçlerine etkileri, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 183.
• Leonelli, C., Bondioli, F., Veronesi, P., Romagnoli, M., Manfredini, T., Pellacani, G.C. ve Cannillo, V., 2001. Enhancing the mechanical properties of porcelain stoneware tiles: as a microstructural approach, Journal of the European Ceramic Society, 21, 785-793.
• Manfredini, T., Pellacani, G.C. and Romagnoli, M., 1995. Porcelainized stoneware tile, American Ceramic Society Bulletin, 74,76-79.
• Martin-Marquez, J., Ma. Rincon, J. Ma. and Romero, M., 2008. Effect of firing temperature on sintering of porcelain stoneware tiles. Ceramic International, 34, 1867−1873.
• Rado P., An Introduction to the Technology of Pottery, Second edition, Pergamon Press, The Worecester Royal Porcelain Company Ltd., 99.
• Sanchez, E., Orts, M.J., Garcia-Ten, K. and Cantavella, V., 2001. Porcelain tile composition effect on phase formation and end product, American Ceramic Society Bulletin, 80, 43-49.
• Sivaldo, L.C., Hotza, D. and Segadaes, A.M., 2008. Predicting porosity content intriaxial porcelain bodies as a function of raw materials contents, Journal of Material Science, 43, 696-701.
• Stathis, G., Ekonomakou, A., Stournaras, C.J. and Ftikosa, C., 2004. Effet of firing conditions, filler grain size and quartz content on bending strength and physical properties of sanitaryware porcelain, Journal of the European Ceramic Society, 24, 2357-2366
• Tarhan, M, 2010. Porselen karo bünyelerinde sinterleme hızı-kompozisyon ilişkileri. Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 230.
• Tarhan B., 2019. Usage of fired wall tile wastes into fireclay sanitaryware products, Journal of the Australian Ceramic Society, 1-10, https://doi.org/10.1007/s41779-018-0285-1
• Tarhan B., Tarhan M. and Aydın T., 2017. Reusing sanitaryware waste products in glazed porcelain tile production, Ceramics International, 43, 3107-3112.
• Vieira, C.M.F. and Monteiro, S.N., 2007. Evaluation of a plastic clay from the state of Rio de Janeiro as a component of porcelain tile body. Revista Materia, 12, 1-7.
• Villegas-Palacio, S. and Dinger, D.R.,1996. PSD effects on firing properties of porcelains I-II, American Ceramic Society Bulletin, 75, n. 7, 71-83.
• Xian Z., Zeng L., Cheng X. and Wang H., 2015. Effect of polishing waste additive on microstructure and foaming property of porcelain tile and kinetics of sinter-crystallization, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 122, 997-1004.
• Zanelli, C., Baldi, G., Dondi, M., Ercolani, G., Guarini, G. and Raimondo, M., 2008. Glass–ceramic frits for porcelain stoneware bodies: Effects on sintering, phase composition and technological properties. Ceramic International, 34, 455–465.
• http://www.serfed.com/upload/ihracat-rakamlari/SERAM%C4%B0K%20SEKT%C3%96R%C3%9C%20MAKRO%20PAZAR%20ARA%C5%9ETIRMASI%20RAPORU-2017-03.pdf
• http://www.sbb.gov.tr/wp-content/uploads/2018/10/10_SeramikCalismaGurubu.pdf
• http://www.akfeldmaden.com/tr-syf-Ruhsatlarimiz-det-Usak---Esme---Gonculer.html