Tokat-Reşadiye bölgesi bentonitinin duvar karosu bünyelerinde kullanılabilirliğinin araştırılması

Yüksek sıcaklıkta pişirilmiş toprak tanımıyla ifade edilen seramik, binaların iç ve dış yüzeylerinin, zeminlerinin kaplanmasında kullanılan önemli bir dekorasyon ürünüdür. Doğadan elde edilen kil, kaolen, kuvars, feldspat vb. maddelerin belirli oranlarda karıştırılmasıyla elde edilmektedir. Bu maddeler hamur haline getirilerek preslenir ve 1100 derecenin üzerinde yüksek sıcaklıkta fırınlanır. Seramik tarihine bakıldığında, ilk seramiğin M.Ö: 6000 yılında Anadoluda üretildiği bilinmektedir. Çatalhöyük'teki kazılarda elde edilen seramik parçaları, aradan geçen 8000 yıl boyunca bozulmadan günümüze ulaşmıştır. 16. yüzyılda Türk çini ve seramik sanatı sürekli bir gelişim göstererek teknik ve sanatsal açıdan doruk noktasına ulaşmıştır. Bu dönemde sır altı tekniğinde meydana gelen önemli gelişmeler sonucunda, çini ve seramiklerin uzun yıllar bozulmadan kalması, boyuların korunması ve renklerin daha hoş görülmesi imkanı sağlanmıştır. 16. yüzyılda İznik ve Kütahya çini bünyeleri; silika, cam frit ve %80'ni montmorillonitten oluşan bentonit içermektedir. Bentonit, su ile temasında kolloidal özellik göstermesi, su ve bazı organik ortamlarda şişme, yüksek plastisite ve yüksek bağlayıcılık gibi özellikleri nedeniyle geniş bir kullanım alanına sahiptir.Birçok ticari ürünün bileşenleridir. Döküm kalıp kumlarının hazırlanmasında, demir cevherlerinin peletlenmesinde bağlayıcılar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadırlar. Bentonitler, sodyum (Na) bentonit, kalsiyum (Ca) bentonit ve aratip (Na-Ca) bentonit olarak sınıflandırılmaktadırlar. Bentonitlerin az miktarlarda ilavesiyle, seramik bünyelerin plastisitesi artarken, yaş, kuru mukavemet ve kuru çekilme de artış göstermektedir. Bu çalışmada, Karakaya Bentonit A.Ş. tarafından işletilmekte olan Tokat-Reşadiye bölgesi bentonit yataklarının seramik endüstrisi açısından teknolojik değerlerinin ve optimum kullanım şartlarının belirlenmesi amaçlanmıştır.Tokat-Reşadiye bölgesine ait olan bentonitin, yoğunluk, kimyasal bileşim, HCl ile tepkime, pH değeri, saat camı testi ve şişme kapasitesi özellikleri de belirlenmiştir. Tokat-Reşadiye bölgesine ait bentonitin seramik endüstrisindeki kullanılabilirliğinin ve optimum kullanım şartlarının belirlenmesi amacıyla standart bir seramik duvar karosu reçetesi (% 61 kil-% 24 kaolen-% 6 kuvars-% 9 kalsit) baz alınarak, hazırlanan seramik bünyenin karakterizasyonu ile elde edilen sonuçlar ve öneriler, aynı duvar karosu reçetesi ile hazırlanan Esan bentonitli seramik bünye sonuçları ile karşılaştırılması yapılmıştır. Tokat-Reşadiye bölgesi bentoniti orijinal hacminin yaklaşık 18 katı şişme gösterirken, Esan bentoniti ise orjinal hacminin yaklaşık 34 katı şişme göstermiştir.. Her iki bentonit numunesinin saat camı testi sonucunda şişerek, yıldızvari bölünme gösterdikleri tespit edilmiştir. Tokat Reşadiye bölgesi bentonitinin yoğunluğunun yaklaşık 2,55 (gr/cm3), Esan bentonitinin ise yaklaşık 2,51 (gr/cm3) olduğu ve pH değerlerinin Tokat Reşadiye bentoniti için 9, Esan bentonitinin 9,5 olduğu belirlenmiştir. TSE 11136 standardında seramik endüstrisinde kullanılan bentonitler için istenen pH değeri (en az 8) ile uyumlu olduğu görülmüştür. Orijinal hacminin yaklaşık 18 katı şişme gösteren Tokat Reşadiye bölgesi bentonit numunesinin plastisite değerinin de %143,52 ± 1,21 aralığında olduğu, Esan bentonit numunesinin plastisite değerinin ise %229,89 ± 1.85 aralığında olduğu belirlenmiştir.Pişme küçülme değerinin Tokat Reşadiye bölgesi bentoniti için yaklaşık % -2 olduğu ve TSE 11136 standartında verilen max. pişme küçülmesi yüzdesi (%25) ile uyumlu olmadığı, hatta pişme küçülmesi yerine artan sıcaklık ile 1100ᵒC'ye pişirilen bentonit tabletlerinin büyüme gösterdiği görülmüştür.Esan bentonit tabletleri için pişme küçülmesinin yaklaşık %1,77 olduğu ve seramik endüstrisinde kullanılan bentonitler için istenen TSE 11136 standartında verilen max. pişme küçülmesi yüzdesi (%25) içerisinde kalmış olup seramik endüstrisinde kullanımı uygun olduğu belirlenmiştir. TSE 11136 standardına göre seramik endüstrisinde kullanıma uygun olarak tanımlanan bentonitler için renk beyaz olarak tanımlanmıştır. İncelenen Tokat-Reşadiye bölgesi bentonitinin 1100ᵒC'de pişirilmesi sonrası ulaşılan renk kahve ve tonları şeklinde olduğundan seramik endüstrisinde kullanımı açısından uygun olmadığı görülmüştür. Pişme rengi incelemesi yapılan Esan bentonitinin ise 1100ᵒC 'de pişirilmesi sonrası beyaz ve beyaz tonlarında renk oluşumları gösterdiği, TSE 11136 standardına uygun olduğu görülmüştür. Kimyasal özellikleri açısından incelendiğinde Tokat-Reşadiye bölgesi bentonitinin ağırlıkça %5,17 Fe2O3 ve ağırlıkça %20,40 Al2O3 içermesinin, TSE 11136 standardında belirtilen (en fazla %1 Fe2O3, %14 Al2O3, %0,30 TiO2), aralıklara uyumlu olmadığı tespit edilmiştir. İncelenen Esan bentonitinin TSE 11136 standardında belirtilen aralıklara uygun olduğu ( ağırlıkça %0,70 Fe2O3, %13 Al2O3, %0,05 TiO2) görülmüştür. TSE EN 14411 duvar karoları teknik özellikleri standardında su emme (%) yüzdesi ortalama %10 olarak belirtilmiştir. Tokat Reşadiye bölgesi bentoniti ile hazırlanan seramik bünyede 1140 C'de ortalama % 4,26, Esan bentoniti katkılı seramik bünyede ise 1140ᵒC'de ortalama % 1,73 olduğu ve değerlerin TSE EN 14411 standardının altında olduğu belirlenmiştir. İncelenen Tokat-Reşadiye bölgesi bentonit katkılı seramik bünyelerde sertliğin en fazla 3 (Mohs), Esan bentonit katkılı bünyelerde ise en fazla 5 (Mohs)'a ulaşabildiği ve literatürde istenilen sertlik değerinin altında olduğu görülmüştür. İncelenen her iki tip bentonit katkılı seramik bünyelerde artan pişirme sıcaklığı ile sertlik artışının, XRD analizi ile tespit edilen fazı oluşumları ve SEM analizi ile gözlemlenen porların küçülmesi ve kapanması sonuçları ile uyumlu olduğu görülmüştür. TSE 11136, TSE EN 14411 standartlarına göre Tokat-Reşadiye bölgesi bentonitinin seramik endüstrisinde kullanımının uygun olmadığı tespit edilmiştir. Tokat-Reşadiye bölgesi bentonitinin seramik endüstrisinde kullanılarak değerlendirilebilmesi amacıyla bentonit bünyesinde bulunan bileşenlerin, çeşitli proses süreçleri kapsamında geliştirilmesi ileride yapılabilecek olan çalışmalar için önerilebilir.