The Role of Quartz on Stain Resistance of Porcelain Tiles Based on Spodumene

Yıl 2014, Cilt: 14 Sayı: 3, 155 - 163, 01.12.2014

Tuna Aydın Alpagut Kara

Öz

Porcelain tiles characterized by a large quantity of glassy phase, low porosity are basically produced from clays, kaolinite, feldspars, and quartz. Clays and kaolinites provide plasticity and dry mechanical strength and form mullite and glassy phase during firing; feldspars are low-temperature glassy phase formers; and quartz contributes to thermal and dimensional stability, due to its refractoriness property. However, quartz significantly affects triaxial porcelain properties. The difference between the coefficients of thermal expansion of the quartz and the glassy matrix has a strong effect by subjecting the glassy matrix to microscopic residual compressive stress. The magnitude of these stresses produces cracks around the quartz particles, which may exceed a critical size, thereby causing partial stress relaxation and increasing microstructural damage leading to particle detachment. This microstructural damage adversely affects the product’s mechanical behaviour and stain resistance. In this study, in order to enhance the stain resistance of the porcelain tiles containing spodumene (max 2 wt %) substituted by Na feldspar it was prepared to compositions without quartz content. The results showed that it was obtained an increase in stain resistance of porcelain tiles without quartz by forming a low viscosity liquid phase during firing with a decrease in both closed porosity and average pore size, also increasing bulk density and mechanical properties. © Afyon Kocatepe Üniversitesi

Anahtar Kelimeler

Stain resistance; Porcelain tile; Spodumene; Quartz content; Microstructure

Kuvarsın Spodumen Esaslı Porselen Karoların Lekelenme Direnci Üzerine Rolü

Öz

Yüksek miktardaki camsı faz ve düşük porozite gibi özellikleri ile karakterize edilen porselen karolar olarak kil, kaolen, feldspat ve kuvars kullanarak üretilirler. Kil ve kaolen plastiklik ve kuru mukavemet sağlarlar ayrıca sinterleme esnasında da camsı faz ve müllit oluşumuna katlı sağlarlar. Feldspat düşük sıcaklıkta camsı fazı oluştururken kuvars da refrakter özelliği sayesinde bünyenin termal ve boyutsal kararlılığını sağlar. Ancak kuvarsın bu özelliğinin yanında camsı faz ile arasındaki termal genleşme katsayısındaki farklılıktan dolayı camsı faz üzerinde kalıntı basma gerilimlerinin oluşmasına neden olur. Bu gerilimlerin büyüklüğü kuvars taneleri etrafında kritik çatlak boyutunu geçen böylece de gerilim rahatlamasına da neden olan çatlaklara neden olur. Aynı zamanda bu durum tane ayrışmasına da neden olarak mikroyapısal hatalar meydana getirir. Bu mikroyapısal hatalar ürünün mekanik özelliklerini ve lekelenme direncini olumsuz yönde etkiler. Bu çalışmada, sodyum feldspat yerine maksimum ağırlıkça % 2 spodumen kullanarak lekelenme dirençlerinin artırılması amaçlanmıştır. Ayrıca bu çalışmada kuvars içermeyen reçetelerde geliştirtmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kuvars içermeyen porselen karo bünyelerde pişirim esnasında düşük viskoziteli camsı faz oluşturularak kapalı porların ve ortalama por boyutlarının azalması sağlamış ve ayrıca bulk yoğunluklar ve mekanik özellikler artırılmıştır

Anahtar Kelimeler

Lekelenme direnci, Porselen Karo, Spodumen, Kuvars içeriği, Mikroyap

Kaynakça

• Aydin, T. 2012, Critical parameters on stain resistance of porcelain tiles, Ecers 2012 proceedings/245.pdf
• Amoros, J.L., 2007, Effect of the green porous texture on porcelain tile properties, Journal of European Ceramic Society, 27, 2295–2301
• Amoros, J.L., 2000, Effect of quartz particle size on the thermal expansion of porous whiteware bodies, Qualicer 2000, 35-37
• Bernardi, A.M., 2006, Pyroplasticity in porcelain tiles, Material Science and Engineering, A, 427, 316-319
• Dondi, M., 2004, Stain resistance of porcelain stoneware tiles: the influence of microstructure Key Engineering Materials, 264-268, 1511-1514
• Fluegel, A., 2007, Glass viscosity calculation based on a global statistical modeling approach, Glass Technology: European Journal of Glass Science and Technology A, 48 (1), 13–30.
• Junior, A.D.N., 2008, Analysis of the development of microscopic residual stresses on quartz particles in porcelain tile, Journal of European Ceramic Society, 28, 2629–2637.
• Junior, A.D.N, 2009, Effect of quartz particle size on the mechanical behaviour of porcelain tile subjected to different cooling rates, Journal of European Ceramic Society, 29, 1039–1046
• Oberzan, M., 2009, High-alumina porcelain with the addition of a Li2O-bearing fluxing agent, Journal of European Ceramic Society, 29, 2143-2152
• Raimondo, M., 2008, Process of Pyroplastic shaping for special purpose porcelain stoneware tiles, Ceramic International, 35, 1975-1984
• Sanchez, E., 2006, Porcelain tile microstructure: Implications for polished tile properties, Journal of European. Ceramic Society, 26, 2533–2540.
• Tenorio, P.M., 2004, The influence of microstructure on performance of white porcelain stoneware, Ceramic International, 30, 953–963.
• Tamsü, N., 2010, Enhancing the stain resistance of the polished porcelain tile, PhD Dissertation, Anadolu University, Graduate School of Sciences, Eskisehir, 208
• Tulyaganov, D.U., 2006, Influence of lithium oxide as auxiliary flux on the properties of triaxial porcelain bodies, Journal of European Ceramic Society, 26, 1131–1139.
• Tulyaganov, D.U., 2006, Influence of Li2O doping on non- isothermal evolution of phases in K–Na-containing aluminosilicate matrix, Journal of American Ceramic Society, 89 [1], 292–297