Porselen Nedir? Nasıl Üretilir?

Bu yazımızda porselen nedir? Porselen nasıl üretilir? Porselenin hammaddesi nedir? Porselen seramik farkı nedir? Porselen nerelerde kullanılır gibi soruların cevaplarına ulaşabileceksiniz.

Çin porselenleri için kullanılan sözcük literatüre İtalyanca ‘Porcellana’ olarak değil, Fransızca ‘Porcelain’ olarak geçmiştir. Porselen sözcüğü İngilizce’de ‘China’, Farsça’da ‘Çini, Arapça’da ‘Sini’ Osmanlıca’da ‘Fağfuri’ karşılıklarına gelmektedir.

Avrupa’da ilk sert porselen üretimi çalışmaları ise, porselenlere düşkünlüğü ile tanınan Saksonya Prensi ve Polonya Kralı Güçlü August’un, Alman kimyacı ve simyacı Johann Friedrich Böttger’i (1710-1719) ve daha sonra doğabilimci Ehren Fried Walter Graf von Tschirnhaus’i Dresden’e getirmesi ile başlamış ve Meissen Porselen Fabrikası’nda gerçekleşmiştir.

Osmanlı’da ise Sultan II. Abdülhamid dönemi (1876-1909) porselen tarihimiz açısından, ciddi anlamda ilk üretimlerin yapıldığı bir dönemdir. Sultan II. Abdülhamid’in sanata olan ilgisi, batı ülkelerinin görülmesi sonucu yeni teknolojilerin ülkeye getirilme isteği ve Anadolu’da yüzyıllar boyunca geliştirilmiş olan seramik sanatının yeniden canlandırılması düşüncesi ile 1891 yılında Yıldız Sarayı bahçesinde Yıldız Çini Fabrika-i Hümâyûnu adıyla kurulmuştur. Fabrikanın kuruluşunda gerekli olan ileri teknoloji, her türlü malzeme ve kalıp ilk olarak, Fransa’daki Sèvres ve Limoges fabrikalarından getirilmiştir. Fabrika, 1894’te üretime geçmiştir. Şu an hala Milli Saraylar Yıldız Çini ve Porselen fabrikası olarak üretimine devam etmektedir.

Porselen Nasıl Üretilir?

Porselen üretiminde kabaca 6 aşama mevcuttur.

1. HAMMADDE HAZIRLAMA: Formülasyon için gerekli olan hammaddeler istenen boyuta ve homojenliğe ulaştırılabilmek için Ar-Ge tarafından hazırlanan reçetelere göre değirmenlere yüklenir. Değirmen ortamında, hammaddelerin dışında, su, öğütücü malzeme bulunur. Öğütücü malzeme genellikle sert bir malzeme olmasından ve aşındığında hammadde ortamında kirlilik oluşturmayacağından dolayı genellikle alümina bilyalar tercih edilir. Her değirmen şarj Ar-Ge tarafından tane boyutu, yoğunluk, elek analizi yapıldıktan sonra eğer belirlenen aralıklardaysa onay verilir değilse tane boyutu fazlaysa değirmene ek tur attırılması, yoğunluk problemi varsa su eklenmesi, katı madde eklenmesi gibi müdahaleler ile proses tamamlanır.

Hammadde Tane Boyutu neleri etkiler?

Çok küçük taneler, ham halde plastikliği ve pişme küçülmesini artırarak pişirim sonrası çatlaklara neden olabilir. Bunun yanında yoğunluk artışına neden olacağından ve gözeneklerin küçülmesine neden olacağından, üründe mukavemet artışı meydana gelir.

Sırın tane boyutu azaltıldığında sırın viskozitesi düşer, bu da gazların daha kolay çıkışına sebep olduğundan daha parlak ve pürüzsüz bir yüzey elde edilmesini sağlar. Bunun bir nedeninin sır formülasyonunda, kuvars hammaddesi bulunduğundan o hammaddenin inceliğinin artıyor olmasından kaynaklanmaktadır.

Bu nedenle, tane boyutu ne çok küçük ne de çok büyük olmalıdır. Optimum seviyede tutulması gerekmektedir.

2. ŞEKİLLENDİRME: Porselen ürünlerde 4 ayrı şekillendirme yöntemi uygulanabilmektedir.

1. Dolu döküm: Dolu döküm yoluyla şekillendirmede, çamur daha uzun sürelerde kalıpta bekletilerek içi dolu şekilleri üretilir. Çamurun suyu emilene kadar kalıpta bekletilir
2. Boş döküm: Boş dökümde alçı kalıbın porları, kalıpla temas halinde bulunan çamurun suyunu çeker. Böylece kalıp duvarları üzerinde katı tabaka bırakır. Kalıp içinde rijit parça oluşana kadar kalıp suyu geçirmeye devam eder. Kalıptaki nem içeriği yükseldikçe parçanın kalınlık alma hızı da azalır.Yeterli kalınlığa ulaşıldığında kalıp içinde kalan fazla çamur boşaltılır. Bünyenin mukavemet kazanması için bir süre kalıp içinde bekletilir. Bekleme sırasında parça kurumaya ve çekmeye baslar. Parçanın kalıptan çıkması için çekmenin mutlaka olması gereklidir. Yeterince kuruma sağlandığında kalıp ayrılır. Kenarlar ve kalıp ek yerleri bıçak ve ıslak sünger yardımıyla rötuşlanır.
   • Bu döküm yöntemleri alçı kalıpta şekillendirme yaparken kullanılan yöntemlerdir. Şekillendirmek istenilen ürünün şekline göre tercih edilir.
3. Basınçlı döküm: Basınçlı dökümde ise üretilen ürünler büyük, asimetrik, diğer yollarla fire oranı daha fazla olabilecek, şekillendirilmesi daha zahmetli ürünler basınçlı döküm makinasında kolayca şekillenebilme imkanına sahiptir. Basınçlı döküm makinasının şekillendirme yapan kısmındaki membranın yapım malzemesi poliüretandır. Bu malzeme dökümhane kısmında mamülün şekline göre üretilerek dökümhanede basınçlı döküm makinalarında şekillendirme için kullanılırlar. Mantığı alçı kalıp üretimi ile aynıdır. Gözenekli yapılan poliüretan malzemeye basınç ile doldurulan çamurun suyu poliüretan tarafından basınç ile emilerek çamurun kalıbın şeklini alması sağlanır.
4. Presle şekillendirme: Bu yöntemde şekillendirme işlemi, soğuk izostatik presleme yöntemi uygulanmaktadır. Diğer şekillendirme yöntemlerinden farklı olarak hammaddeler, izostatik prese çamur olarak değil nemli granül olarak gelmektedir. İzostatik presin özelliği,basıncı parçanın her yerine eşit bir şekilde dağıtabilmesi böylece homojen bir dağılım sağlanmasıdır. Aksi halde üründe çatlaklıklar, yamukluklar ve homojenize olmayan bir ürün elde edilir.

Granül çapı, yoğunluğu ve nemi de üründe homojenizasyonu etkileyen parametrelerdendir.

3. PİŞİRME: Porselen fabrikalarında 2 tür pişirim mevcuttur. Dekorlama yapılıyor ise bu 3’e de çıkabilmektedir.

a. Bisküvi Pişirimi: Yukarıdaki şekillendirme yöntemiyle şekillendirilen ürünler 1240-1280°C civarlarında bir sıcaklıkta ilk ateş ile temas ettiği prosestir. Şekillendirmeden gelen mamüller fırına yüklenmeden önce proses kontrol tarafından triyaj boyası ile çatlak, rötuş, kırık, deformasyon vb. hatalardan ayıklanarak yeşil kartla onay verilerek bisküvi fırınına yüklenebilir. Triyaj boyası mavi mürekkep gibi düşünülebilir. Bu boya çatlak kırık vs var ise o kılcal boşluklara sızar ve mavi renk o bölgelerde belirginleşerek hataların daha rahat görülmesini sağlar Fırın eğrisi, kabaca, ısıtma, tepe bölgesi ve soğutma bölgesi olmak üzere 3 bölümden oluşur.

Bisküvi pişiriminde kimyasal olarak neler oluyor?

Karbon ve suyun kilden uzaklaşması sağlanır. Killerin birbirine yapışması sağlanır.

Gazların uzaklaşması ile bünye üzerinde gözenek dediğimiz por yapıları oluşur. Bunun 2 temel yararı vardır. İlki, gazların atılması ile sırlama sonrası pişirimde patlama ve çatlamaların önüne geçilir. İkincisi ise, bundan sonraki proses olan sırlama yapılırken sırların bünyeye emilimini kolaylaştırır.

b. Sırlı Pişirim: Sırlama prosesinden sonra, ürüne camsı bir görünüm, mukavemet, hijyenikli ve estetik bir görüntü sağlayan sır pişirim prosesi uygulanır. Sırlanan porselen ürünlerin fırına temas ettiği yerler muhakkak silinmelidir. Aksi taktirde, sıcaklığa maruz kalarak eriyen sır fırın plakalarına yapışır ve ıskarta ürün elde edersiniz. Ürünlerin kalitesini belirleyen son pişirim prosesi olduğundan süreç sürekli takip edilmelidir. Bu proses, mamülün içinde göremediğimiz organiklerini attığı , hesaplanan sıcaklık değerlerinde küçülmenin gerçekleştiği, sırın yüzeyde eriyip bünyeyi sardığı, hammadde içindeki karışıma göre faz değişimlerinin gerçekleştiği, sır – bünye uyumunun yaşandığı vb. çeşitli ısıl işlemler zincirinin tekrarlandığı önemli geçiş noktasıdır. Sır fırınlarında uygulanan sıcaklık değerleri öncelikle üretilen mamülde kullanılan hammaddelere göre farklılıklar göstermektedir. Çünkü kullanılan hammaddelere göre pişirim sıcaklığı baz alınarak hesaplanır, örneğin kuvarz oranı fazla olan bir hammaddeden üretilen ürün ile kil oranı yüksek olan hammaddeden üretilen ürünün pişirim sıcaklıkları farklı olmalıdır. Fırına ürünlerin sürüldüğü arabaların ağırlıkları, ürünlerin ağırlık ve hacimleri ve refrakter tuğlaların durumuna göre fırın sıcaklık kontrolleri yapılması gerekmektedir. Arabaların ağırlıkları, eşit olmasına dikkat edilmelidir. Aksi taktirde ısı kayıplarına yol açabilmektedir. Üründe, 400 C’ye kadar organiklerin atılması, 570 C’ye kadar pişme küçülmesi meydana gelir. Bu küçülme, %10-13 arası değişmektedir. Kalıp tasarımı, bu küçüklük hesap edilerek yapılmalıdır. Tepe noktası 1350 C civarlarındadır.

Burada aklınıza şu soru gelebilir: “Bisküvi fırınında organikler atılmıştı zaten, sır fırınında atılan organikler nereden geliyor?” Bu sorunun cevabı sır formülasyonundan gelen organikler ve tam anlamıyla bisküvi fırınında atılmayan organiklerdir. Organikler atılırken gaz çıkışı oluşmakta ve gözenekli yapı meydana gelmektedir. Tepe noktasında sır eriyerek bünyeyi sarmaladığından gözenekler kapanmakta ve gözeneksiz, pürüzsüz ve camsı bir yüzey oluşmaktadır. Fırın süresi ise kil ve diğer hammadde içerisindeki safsızlıkların bozunmaya başladığı sıcaklıklar baz alınarak yapılır. Örnek olarak, sırlar için zararlı olan magnezyum sülfat eğer 500 °C civarındaki ısıtma hızlı olursa bozunur, fakat yavaş ısıtılırsa bozunmaz.

c. Dekor Pişirimi: Bu proses, dekorun nerede olması istendiğine göre değişiklik gösterir. Sır üstü pişirimler, 820-880 C arasında, sır altı pişirimler, 1200 C civarında yapılmaktadır. Bunun neden yapıldığı şöyle açıklanabilir. Sırın, mukavemeti değiştirmeyecek çok az bir şekilde erimesi sağlanarak dekorun sır altına yerleşmesi sağlanır ve yıkama ve darbelerde dekor boyanın kaybolmaması sağlanmaktadır.

4. SIRLAMA: Sır, gözenekli bisküvi adını verdiğimiz bünyeyi kimyasal etkilerden korumak ve porseleni daha sağlıklı bir hale getirmek amacıyla uygulanan daha çok parlak, pürüzsüz, şeffaf ve antibakteriyel özellik kazandıran bir kaplama olarak tanımlanabilir. Bisküvi halde fırından çıkan gözenekli yapıya sprey, daldırma, yıkama yöntemlerinden herhangi biriyle sırın emdirilmesi prosesidir.

Bisküvi bünyeye neden sır uygulaması yapılır?

• Temiz ve hijyenik olması, su geçirmez olması,
• Camsılaşıp mukavemet kazandırılması,
• Gözeneksiz bir yapı oluşturulması temel mantığıdır.

Sır kompozisyonu, ZnO, Kuvars,Al₂O₃,CaO,Na₂O,K₂O gibi hammaddelerden oluşmaktadır.

5. SIRLI PİŞİRİM: Detaylı olarak 3. Maddenin b maddesinde aktarılmıştır.

6. KALİTE KONTROL: Ürünler, müşteriye sevkedilmeden önce istenen kaliteye ulaşıp ulaşmadığının kontrol edilmesidir.

KAYNAKÇA

[1] http://ehliseramik.blogspot.com/2017/11/seramik-sekillendirme.html

[2].Necmettin Sobutay, Yüksek Lisans Tezi, ”Vitrifiye Malzemelerde Tane Boyut Dağılımının Ürün özellikleri üzerine etkisi”,Anadolu Üniversitesi,1998

[3] Hülya Kalyoncu, “Dünya Porselen Tarihi” 2014

[4] https://www.thesprucecrafts.com/how-to-slipcast-ceramics-4154220

[5] Megep (Meslekî Eğitim Ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesiprojesi) Seramik Ve Cam Teknolojisi Sır Hazırlama, 2007,Ankara

[6] https://www.millisaraylar.gov.tr/fabrikalar/yildiz-cini-fabrika-i-humayunu