Alçı Kalıp Uygulamasındaki Sorunlar ve Giderilmesine Yönelik Öneriler

Alçı döküm kalıbının verimini bir başka deyişle kalıp ömrünü etkileyen önemli faktörler; kalıp yapımında kullanılan alçının ve karma suyunun özellikleri, hamurun kıvamı, alçının ıslanma ve karıştırma süresi karma teknikleridir (Norton, 1974; Mahir ve Işık, 1996). Ülkemizde seramik kuruluşlarındaki alçı kalıp yapımcılarının karşılaştığı sorunlar ve çözüm önerileri alçı ve alçı kalıp ile ilgili olmak üzere iki başlık altında ele alınmaktadır (Çam, 1996). Bunlar aşağıda kısaca açıklanmıştır.

Alçı ile Đlgili Sorunlar ve Giderilmesine Yönelik Öneriler

Olumlu özellikleri nedeni ile kullanım alanı geniş olan alçının çabuk veya yavaş katılaşması, topaklanması, alçı ve karma suyu içinde yabancı maddelerin bulunması (Çam, 1996) gibi sorunların çözümü için; alçının rutubetsiz ortamda depolanmasına, kirlenmiş alçının kullanılmamasına, karıştırıcı aletlerinin temizliğine, su/alçı oranına, karışımda ılık su kullanılmasına, suda bulunabilecek yabancı maddelere, karıştırma hızına ve süresine özen gösterilmelidir. Bunlardan su/alçı oranı, kalıpların kalitesi ve verimli kullanılması bakımından en önemli ölçütlerden biridir (Mahir, 1996). Kullanılan suyun, alçı miktarına oranının (w) artması ile malzeme daha boşluklu bir yapı kazanır ve hafifler, dayanımı azalır ancak su emmesi artar (Ersoy, 2001; King, 2002).

Alçının yoğrulduğu su ile dayanımı arasında ampirik bir bağıntı (2.6) vardır. Burada a ve b deney ile bulunacak katsayıları, w ise su/alçı oranını göstermektedir (Gürdal ve Acun, 2003).

bw e

a× −

=

σ (2.6)

Su/alçı oranı (w), alçının basınç ve eğilme dayanımında önemli rol oynamaktadır. Artan su/alçı oranı ile dayanım düşmektedir. Bu ilişki literatürde (2.7) bağıntısı ile ifade edilmektedir. 2 / w Q = σ (2.7)

Bağıntıda (Q) alçı özelliklerine göre değer alan sabittir ve su/alçı oranı bir iken tespit edilen dayanım olarak tanımlanmaktadır. Artan su/alçı oranı ile dayanıma paralel olarak birim ağırlıkta ve elastisite modülünde de düşme görülmektedir (Ersoy, 1985).

Su/alçı oranı, alçı kalıbın katılaşma süresini, porozitesini, absorpsiyon kapasitesini, kalıbın hacim sabitliğini ve dayanımını sonuç olarak kalıbın ömrünü doğrudan etkiler (Mahir, 1996). Bu nedenle su/alçı oranının etkileri aşağıda etraflıca açıklanmıştır.

• Alçının katılaşma süresini doğrudan etkileyen su/alçı oranı, alçı kalıpların katılaşma zamanının bilinmesi, alçı kalıbın ne kadar zamanda dökülmesi gerektiği konusunda fikir veren çok önemli bir etkendir. Katılaşma zamanının gerekenden uzun olması, kalıp üretiminin çok az da olsa uzamasına, zamanın gerekenden kısa olması ise dökülebilecek alçı kalıbın büyüklüğünün sınırlandırılmasına neden olur. Çünkü alçının kalıp dökümü tamamlanmadan önce katılaşması kalıbın yekpare ve homojen olmasını engeller. Katılaşma zamanı alçı kalıbın, alçının döküldüğü kalıptan emniyetle çıkabileceği zamanı belirler. • Su/alçı oranının artması ile porozite artar, basınç ve çekme dayanımı düşer, yüzeyde hava

cepleri oluşur, yüzey pürüzlenir, kalıbın kalitesi düşer. Alçı kalıbın porozitesinin artması ile absorpsiyon hızı artar, absorpsiyon hızının çok artması dökülen çamurda bloklaşmaya yol açabilir; ürünün homojenliği bozulur.

• Su/alçı oranının artması ile genleşme artar. Alçının kalıplara dökümünden sonra genleşmenin minimum olması istendiğinden bu oranının kontrolü genleşme bakımından da önemlidir.

• Kalıpların ömrüne etki eden en önemli faktörlerden biri alçının dayanımıdır. Su/alçı oranının artması ile dayanım azaldığından kalıp ömrünün artması için aynı karıştırma süresi ve yayılma çapı için en uygun su/alçı oranı deneyler ile belirlenmelidir.

Değişik su/alçı oranlarında ve değişik karıştırma süreleri belirlenerek yapılan deneysel çalışmalardan aşağıda verilen sonuçlara ulaşılmıştır (Mahir, 1996);

• Su/alçı oranının ve karıştırma süresinin artması ile yayılma çapının arttığı,

• Su/alçı oranının ve karıştırma süresinin artması ile alçı kalıpların katılaşma başlangıç süresinin arttığı,

• Doğrusal genleşmenin hem su/alçı oranı ile hem de zamanla arttığı,

• Su/alçı oranının ve karıştırma süresinin artması ile alçı hamurunun kıvamının, kalıbın dayanımının doğru orantılı olarak azaldığı, kıvam azaldıkça su absorbsiyonuna ulaşmanın hızlandığı belirtilmiştir.

Kalıp ile Đlgili Sorunlar ve Giderilmesine Yönelik Öneriler

Döküm ya da iş kalıbının üretilebilmesi için öncelikle bu kalıbın dökümünün yapılacağı model ya da teksir kalıbının (Şekil Ek1) hazırlanması gerekir. Son yıllarda bu kalıpların hazırlanması için üstün teknik özelliklere sahip seramik, metal ve sentetik reçine esaslı, kalıp malzemeleri geliştirilmiş olmasına rağmen alçı kalıplar seramik çamurunun şekillendirilmesinde hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Teksir kalıpları, genellikle alfa (α) tipi alçıdan hazırlanır; çünkü daha yüksek dayanıma, sertliğe ve düzgünlüğe sahiptir ve sertleşme genleşmesi çok düşüktür. Ekonomik açıdan alçı kalıbın üretiminde en önemli aşama iş kalıbının üretimidir (Şekil Ek2). Burada ilk aşama, uygun alçının seçimidir. Seramik alçısı, dökülecek alçı hamurunun standart akıcılığı için gerekli minimum su miktarı (kg), 100 kg alçı için Çizelge 2.4’de verilmiştir (Kocabağ, 2000).

Kalıplardan fazla genleşmesi, birbirine uyumsuz olması, kullanım sırasında yumuşaması, tebeşirleşmesi, küflenmesi, hava cepleri nedeni ile yüzeyde delikçiklerin oluşması, tuz birikmesi, sert noktaların ve yüksek çıkıntıların bulunması, çatlak oluşması, kalıpta çekim yetersizliği nedeni ile absorpsiyonun azalması, ürünün kalıptan deforme olarak çıkması, kalıpların kırılması istenmez (Çam,1996). Kalıplarda yüksek dayanım ve yüksek su emme özelliği aranır. Yüksek dayanım alçı kalıbın ömrünü, yüksek su emme de döküm hızını artırmaktadır (Mahir ve Işık,1996).

Çizelge 2.4 Kalıp tipine göre 100 kg alçı için gerekli minimum su miktarı

Kalıp Tipleri Su miktarı (kg)

Döküm Kalıpları 70–80

Torna (jigger) Kalıpları 60–72

Sıcak Pres (roller) Kalıpları 60–72

Ram Pres Kalıpları 40

Kalıp Üretim Teksir Kalıpları 30–40

Prototip Kalıpları 30–40

Kalıbın döküm hızı, çamurun içindeki suyun alçı kalıba ulaşma süresi, kalıbın kullanım süresine/sayısına bağlıdır. Yeni bir kalıp ilk kullanıma girdiğinde döküm hızı, ilk birkaç dökümde çevrim sayısı ile artar. Bunun, jipsin suda çözünmesi sonucu porların açılmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Kalıp ömrünün sonuna doğru ise, seramik çamurunda kullanılan deflokülantların alçı ile tepkimesi sonucu oluşan başka katı partiküllerin boşlukları tıkaması sonucu, kalıbın suemme özelliği önemli ölçüde azalır. Ayrıca deflokülant olarak kullanılan sodyum silikat ve sodyum poliakrilik asitin alçı kalıbın çözünmesini hızlandırarak korozyonunu artırdığı tespit edilmiştir (Kocabağ, 2000).

Alçı kalıpların boşluk yapısı, seramik bünyeden suyun çekilme hızını belirler. Boşluk çapı arttıkça kalıbın kapiler emme özelliği azalır (Turan, 2000). Döküm işlemi, çamur içindeki suyun kalıp tarafından emilmesi olayıdır (Şekil Ek2). Bu olayda, çamurdaki ve kalıptaki kılcal kuvvetler etkindir ve döküm hızı, 2.8’deki Laplace denklemi ile ifade edilir (Yeon ve Sung, 1998).

γ

σ Cos

P= × (2.8)

Bağıntıda, P, kapiler kuvveti, σ, su ile katı arasındaki yüzey gerilimini, γ, su ile katı arasındaki birleşme açısını ifade eder.

Kalıp tarafından kapiler yolla emilen su (WS ), kalıp alanı (S) dikkate alınarak (2.9)

bağıntısından belirlenir.

P S

W_s = × (2.9)

Bağıntıdan görüldüğü gibi kapiler kuvvet, yüzey geriliminin artması, birleşim açısının küçülmesi bir başka deyişle boşluk çapının küçülmesi ile artar; kapiler kuvvetin ve kalıbın yüzey alanının (S) artması ile döküm hızlanır.

Geleneksel alçı kalıplar, tekrarlı döküm için uygun oldukları halde döküm çamurunun özelliklerine bağlı olarak belirli döküm sayısından sonra yüzeyinde kirlenmeler meydana gelir ve ürünün kalitesine etki eder, bu sakıncanın giderilmesi için alümina esaslı gözenekli kalıplar kullanılmaktadır (Rice, 1998). Sentetik reçine esaslı kalıpların alçı kalıplara alternatif olarak geliştirilmesinde bu kalıpların yapımında kullanılan gözenekli malzemelerin su ile küçük birleşim açısına sahip olması önemli bir etkendir. Ancak reçine esaslı malzemelerin permeabilitesinin düşük olması nedeni ile döküm hızı da düşüktür. Bu nedenle sentetik reçine esaslı kalıplardaki bu problemin giderilmesine yönelik çalışmalar yapılmaktadır (Yeon ve Sung, 1998).

Genel olarak, %40–50 kil, %20–25 kaolen, %8–10 kuvars ve %20–30 feldspat gibi inorganik hammaddeler sağlık gereçleri çamurunun temel yapısını oluşturur. Döküm çamurunda kaolin miktarının artırılması kaolinin çok ince olması nedeni ile alçı kalıbın gözeneklerinin tıkanmasına neden olur (Taçyıldız ve Şan, 1996).

Seramik çamuru içindeki suyun kalıp tarafından kapiler yolla emilmesi sırasında, yüzey gerilim kuvvetleri suyun boşlukların yüzeyini kaplamasına, daha sonra da sürekli bir su sütununun oluşmasına neden olur. Belli bir zamanda emilen suyun miktarı, kalıbın porozitesine, bu da alçının kıvamına ve yoğunluğuna bağlıdır. Bu veriler dikkate alındığında; • Porozitesi yüksek kalıplarda suyun akışını, döküm çamurunun direnci kontrol eder ve

akışın hızı kalıp porozitesinin azalması ile artar.

• Porozitesi daha düşük kalıplarda ise, akışın hızını kontrol eden esas faktör, kalıbın direncidir ve akış hızı kalıp porozitesinin azalması ile azalır.

Döküm hızının artması, arzu edilir bir durumdur, ancak bu kıvamı daha yoğun kalıp kullanımı ile sağlanacak ise dikkatli olmak gerekir; çünkü kıvamı yoğun kalıp, dökümün kalıptan ayrılmasını güçleştirebileceği gibi, dökümde iğne deliği ve başka arzu edilmeyen yan etkilere de neden olabilir (Kocabağ, 2000).

Porozitenin artırılması ile ilgili deneysel çalışmada, alfa, alfa ve beta karışımı alçılara diyatomit ve perlit katılması ile elde edilen alçı kalıpların porozitesi katkı oranı ile artmış, seramik çamurunun kalıp alma süresi kısalmıştır (Aköz vd., 2008).

Kalıbın hava geçirgenliği, poroziteye bağlı değildir; sadece su/alçı oranının artırılması ile porozitenin artırılması mümkündür, ancak bu durum kalıbın hava geçirimliliğini artırmaz. Bu konuda en önemli faktör, dökümden önce alçının karıştırma süresidir. Bu süre ne kadar kısa ise kalıbın hava geçirimi o kadar yüksektir; çünkü karıştırma zamanı kısaldığı zaman daha büyük jips kristalleri oluşur ve daha açık, oldukça geçirgen bir mikro dokunun oluşmasına neden olur (Kocabağ, 2000). Alçının içindeki su miktarı değiştikçe suyun yerine geçecek hava miktarı da değişir ve alçı kalıbın toplam su emmesi yoğurma suyu oranı ile değişir. Boşluk hacmi arttıkça alçı kalıbın görünen yoğunluğu, basınç ve çekme dayanımı azalır (Uludağ, 1999).

Alçı kalıplar higroskopik bir yapıya sahip olduklarından kalıplara döküm yapılıp, ürün çıkartıldıktan sonra normal ortamda olduğu gibi, kurutma dolaplarında da kurutulabilir. Kalıp kurutma odalarının sıcaklığı hiçbir zaman 55 ºC’tan fazla olmamalıdır. Kurutma sıcaklığı bu derecenin üstüne çıkılır (çıkarılır) ise döküm yapıldığında kalıp içinden parça kopmaları görülür ve kalıp ufalanarak dağılabilir; alçı kalıpların ömrü kısalır. Kalıbın hazırlanması ve kullanılması sırasında en iyi sonucun alınabilmesi, seramik ürünün kalitesinin artırılması, kalıp alma süresinin kısaltılması, kalıbın dayanıklılığının artırılması ve daha çok tekrarda kullanılabilmesi için her iki kalıbın hazırlanmasında alçının kalitesinden başlanarak kalıp performansını etkileyen aşağıda açıklanmaya çalışılan faktörlerin dikkate alınması gerekir. Alçı kalıbın hazırlanmasında aşağıda belirtilen hususlara dikkat edilmelidir (Arcasoy, 1983; Göğüş, 2004, Kocabağ,2000, Turan, 1999, Uludağ, 1999):

• Kalıp yapımında kullanılan alçının kalitesi, su/alçı oranı, suyun kalitesi, alçının suda ıslanma süresi, karıştırma süresi ve hızı, döküm miktarı, döküm süresi ve kurutma koşulları kalıbın absorpsiyon özelliğini ve mukavemetini etkileyen önemli faktörlerdir. Su/alçı oranının artması ile dayanım azaldığından kalıp ömrünün artması için aynı karıştırma süresi ve yayılma çapı için en uygun su/alçı oranı deneyler ile belirlenmelidir.

• Alçı kalıbın kullanılması sürecinde; alçı kalıbın özellikleri, döküm çamurunun içerdiği iyonlar ve çamurun reolojisi, kalıbın kullanım şartları, kalıp ömrünü belirleyen faktörlerdir. Bütün deflokülantlar kalıbı aşındırır ve kalıp ömrünü azaltır.

• Kalıp, yüksek mekanik dayanıma sahip olmalı, şekillendirme sırasında patlayıp dağılmamalı. Aşınmaya karşı dayanıklı ve uzun ömürlü olmalı; bu sayede seramik üretiminde parça başına düşen kalıp maliyeti azaltılmalıdır.

• Model ve döküm kalıbı üretiminde, yüksek kaliteli alçı kullanılmalı, alçının yeterli oranda ıslanmasına ve karıştırılmasına özen gösterilmeli, alçı mekanik karıştırıcı ile karıştırılmalı, ılık su kullanılarak daha ince ve homojen karışım hazırlanmalı, alçı döküldükten sonra kalıp sarsılarak boşlukların tamamen dolması sağlanmalıdır.

• Kalıp kurumadan kullanılmamalı, kalıp nemi arka yüzeye verilecek şekilde kurutulmalı ve kalıp içindeki rutubet %10–15 olmalıdır. Kurutma sıcaklığı 40–55 ºC olmalı, kalıplar 65 ºC den daha yüksek sıcaklıkta kurutulmamalı, kurur kurumaz kurutucudan çıkartılmalı, ancak kalıbın çıkarıldığı ortamın sıcaklığı çok düşük olmamalı, rutubetsiz ve kuru yerlerde saklanmalıdır.

• Kalıpların kenetlerinin tam çakışması, parçaları birleştiren yüzeyler arasında boşluğun bulunmaması, birleşik parçalardan meydana gelen kalıbın, tüm parça kalınlıklarının birbiri ile uyumlu ve aynı kalınlıkta olması, her parçanın aynı üretimdeki alçıdan dökülmüş olması gerekir.

• Kalıp düzgün yüzeye konulduğunda, parçalı kalıplarda parçaların ayrılıp, birleşme yerlerinde boşluk oluşmaması, kalıp parçalarının ve kalıbın bütün halinde gönyesinde olması, kalıp içinin temiz olması, çamur bulaşıkları, kopmuş veya kırılmış, yabancı maddelerin bulunmaması, kalıp iç yüzeylerinin pürüzsüz olması, kalıp yüzeyinde kopmuş veya kırılmış kısımların bulunmaması gerekir.

• Teksir kalıbı fazla sabunlanmamalı, teksir ve döküm kalıbının yüzeylerinin temizliğine özen gösterilmeli, küflü kalıplar çok iyi temizlenmelidir.

• Dökümden iyi sonuç alınması ve seramik ürünün kaliteli olması için çamurun homojen olması ve döküm süresince homojenliğini koruması sağlanmalı, viskozitesi kontrol edilmeli, bunun için karışımda mümkün ise organik bir çözelti kullanılmalı.

• Döküm sırasında çamur kalıba çok yüksekten dökülmemeli, döküm sürekli olmalı, aksi halde çamurda hava kabarcıkları ortaya çıkar ve üründe çizgiler oluşur.

• Alçı kalıp suyu çok hızlı emerse, seramik ürünün yüzeyinde çekme olur ve döküm hızı yavaşlar, yüzeyde çatlak oluşmasına ve ürünün kalıptan erken ayrılarak zarar görmesine neden olur. Aksi durumda yani kalıp suyu yavaş emerse, ürünü oluşturacak kabuk uygun hızda oluşmaz, yumuşak, yapışkan olur ve kalıba yapışma eğilimi gösterir.

Alçı kalıpların boşluk yapısı ve priz süresi su içindeki elektrolitlere ve su sıcaklığına, karışımın yoğunluğuna ve karıştırma süresine bağlıdır. Kalıp nemliliği %15’ den az olmalıdır. Bu oranın üzerine çıkılması, ilk dökümde alçı kalıp yüzeyinden çok güçlü su emmeyi engelleyecektir. Her döküm döngüsü ile kalıbın su içeriği artacak, bir sonraki döküm için döküm hızı azalacak ve belli bir döküm sayısından sonra, döküm hızı çok yavaş olacaktır. Alçı kalıplardaki su, ince gözeneklerdeki suyun varlığı nedeni ile döküm hızını ve kalıbın su emmesini azaltır. Kalıbın kullanım süresince, boşlukların giderek genişlemesi, alçıda çözünmelere ve erozyona neden olur; bu durum, kalıbın dayanımını ve aşınmaya karşı direncini düşürür. Seramik çamurlarında asit veya alkol kullanımı da kalıp ömrünü kısaltan bir faktördür. Döküm problemleri veya kusurları; çamur kalınlığının yetersiz ve/veya her yerde eşit olmaması, seramik ürünün şeklinin bozuk olması, makro ve/veya mikro boyutlu boşluk veya çatlakların oluşması, yüzey düzensizliklerinin kusurlarının oluşması olarak sıralanabilir (Şekil Ek3). Seramik ürünün kalıp yüzeyinden kolaylıkla ayrılması için bazen kalıp, uygun bir asit tuzu, magnezyum silikat tozu veya kâğıt hamuru gibi malzemeler ile kaplanır. Bu tür uygulamalarda kullanılan malzemelerin kalıba ve seramik ürüne etkileri de dikkate alınmalıdır (Reed, 1995).

Yapılan kaynak taramasında; çoklukla kalıbın biçimi ile ilgili olarak aşağıda özetlenen çalışmaların yapıldığı görülmüştür.

Fraser (2005) tarafından yapılan deneysel çalışmada; tek parçalı alçı kalıpla döküm yapılan seramik tablette Şekil 2.2’de görüldüğü gibi hava ile temas eden yüzeydeki büzülmeden dolayı kalıp ile temas eden konkav yüzeyde çekme gerilmeleri doğar ve bu yüzeyde çatlaklar oluşabilir. Şekillendirilmiş alçı kalıplar kurutulduktan sonra en büyük boşluk boyutu yaklaşık 5µm ve görünür porozite %40–50 arasındadır. Endüstriyel döküm kalıplarında yüksek su/ alçı oranı poroziteyi ve boşluk boyutunu artırır; bu durum beklendiği gibi su emmeyi artıran fakat dayanımı düşüren bir etki yapar.

Şekil 2.2 Tek parçalı alçı kalıpla üretilen seramik tablette yönelme ve kuruma eğrilmesi (Fraser, 2005)

Karmaşık şekilli seramik parçaların şekillendirilmesinde akıcı çamur döküm yöntemi birçok kişi tarafından araştırılmış, akıcı çamur döküm sürecindeki çalışmalar, basit geometrik sistemlerde gerçekleştirilmiştir. Alçı kalıp ile çamur yüzeyindeki ilişki, çamurun üst yüzeyi ile benzer değildir. Alçı kalıp tarafından emilen suyun miktarı, katılaşmış seramiğin hacmi ile orantılıdır. Katılaşmış çamur yüzeyinin kontrol edilebilir olması ile akıcı çamur dökümü çok daha karmaşık şekillere sahip seramiklerde birçok problemin çözümünü kolaylaştırabilir. Bu konu ile ilgili Banno vd. (2001) tarafından yapılan çalışmada; T biçiminde alçı kalıp kullanılarak deneysel döküm çamurunda alçı kalıbın geometrik özellikleri ve kalıbın katılaşmış çamura etkisi örnekler ile incelenmiş, çamurun kalınlığı bilgisayarda yapılan benzetim yöntemi ile tahmin edilmiştir.

Şekil 2.3 Parçalı alçı kalıba çamur dökümünün şematik gösterimi (Banno vd., 2001)

T biçimindeki alçı kalıp, Şekil 2.4’te görüldüğü gibi tek parçalı ve silikon ile yapıştırılmak sureti ile üç parçalı olarak hazırlanmış ve alçı kalıplara yapılan dökümde çamurun yüzeyi 60 dakikalık sürede çamur gelişim örnekleri incelenmiş, kalıpta silikon bulunmasının su geçişini etkilediği tespit edilmiştir.

Şekil 2.4 Tek (a) ve üç parçalı (b) T biçiminde alçı kalıplar (Banno vd., 2001)

Deney sonuçlarına göre; T biçimindeki tek parçalı alçı kalıpta katılaşan çamurun yüzeyinin düzgün, üç parçalı alçı kalıpla yapılan dökümde ise Şekil 2.5’de görüldüğü gibi katılaşan çamurun yüzeyinin deforme olduğu ve çamur kalınlığının merkezde köşelerdekinden daha fazla olduğu tespit edilmiştir (Banno vd., 2001).

Katılaşmış çamurun formunun su akış yönünden ve su akış hızından etkilendiği görülmüş, her iki örnekte çamurdaki büzülme bilgisayarda benzetim yolu ile tahmin edilmiştir (Şekil 2.6). Şekilde görüldüğü gibi kalıbın tek parçalı veya çok parçalı olması, birleşim bölgelerinin silikon gibi farklı malzeme ile birleştirilmiş olması nedeni ile çamurun içindeki suyun emilmesi ve çamurun özellikleri aynı olduğu halde katılaşan çamurun biçiminde ve boyutunda farklılık oluşmuştur. Bu çalışmada, tek parçalı dökümde; çamur kalınlığı ve döküm zamanı arasındaki ilişkiler ile su geçiş derinliği hesaplanmış, özetle çamurun büzülmesinin, farklı geometrik özelliklere sahip alçı kalıplar kullanılarak kontrol edilmesi gerektiği belirtilmiştir (Banno vd., 2001).

Şekil 2.6 T biçimindeki tek (a) ve üç parçalı (b) alçı kalıplarda çamurdaki su akış sonuçları (Banno vd., 2001)

Kim vd. (2008) tarafından yapılan çalışmada, çok katmanlı yapıya sahip seramik çamurların hazırlamasında çamurdaki parçacık boyutu dağılımı araştırılmıştır. Bu çalışmada, kalıp alma süresince yüzey özelliklerine göre kendi kendini düzenleyen ve karakteristik özellikleri olan, parçacık boyutu ortalama olarak birbirinden farklı iki çeşit SiO2 tozu katılarak, yüzey

davranışı hidrofob ve hidrofil özelliklere sahip seramik çamurları hazırlanmıştır. Bu çamur

alçı kalıba dökülmüş ve çamur içindeki hidrofob ve hidrofil özellikteki parçacıkların su ile etkileşimi incelenmiştir (Şekil 2.7). Böyle bir mekanizmada, alçı kalıba yapılan dökümde; parçacıkların yüzey özellikleri ve alçıda meydana gelen sıvı akışının neden olduğu hareketlilik su çekme hızını güçlü bir ivme ile artırma özelliğine sahiptir. Bu mekanizma uygulandığında parçacıkların yüzey özellikleri sayesinde çok katmanlı döküm yapmak mümkündür.

Şekil 2.7 Döküm sürecince yüzey özellikleri ve parçacık dağılım mekanizması (Kim vd.,2008)

Alçı kalıba yapılan çamur dökümünün modellendiği Şekil 2.7 incelendiğinde, taneciklerin birbirini izleyen dört aşamada dizildiği ve katılaşmaya ulaştığı kabul edilmiştir. Buna göre; (a) Gaz-sıvı ve katı-sıvı fazlarında hidrofobik maddenin düzenlenmesi, (b) Başlangıç safhası (ilk safha); parçacıkların rastlantısal düzenlenmesi, (c) Orta safha; yüzey özelliği ile parçacıkların hareketi ve kendi kendine düzenlemesi, (d) Son safha; parçacıkların kendi kendine düzenlemesi ve hizalanmasının tamamlanması olarak açıklanmıştır.