Zımpara Taşı (Emery)

Zımpara taşı (emery veya korund) aşındırıcı tozlar elde etmekte kullanılan, koyu renkli, granüler yapıda bir kayaçtır. Emery adı, bu mineralin ilk olarak keşfedildiği, Yunanistan’da Naxos adasındaki EMERI Burnu’ndan gelmektedir. Genellikle korundum (aluminyum oksit) minerali içermektedir, bunun yanı sıra demir içeren spineller, hersinit, manyezit ve rutil (titanyum minerali) de içermektedir. Endüstriyel alanda kullanılan emery içerisinde magnezya, mullit ve silika gibi bir takım başka sentetik bileşenler bulunabilir.

Zımpara taşının rengi koyu kahverengi, siyah veya koyu gridir. Özgül ağırlığı 3,5 -3,8 arasıdır. Özgül ağırlıktaki bu değişkenlik zımpara taşının içerisinde olabilecek diğer minerallerin etkisiyle meydana gelir. Yine aynı nedenle MOHS sertlik derecesinin de değişiklik göstermesi olasıdır. Zımpara taşının sertlik derecesi literatüre göre 9 iken içerisinde bulunan spinel grup mineralleri nedeniyle 8 civarına, manyezit gibi daha yumuşak mineraller ile karışık olması halinde MOHS derecesi 6’lara kadar gerileyebilir.

Kırılmış veya doğal yollardan ufalanmış zımpara (kara kum olarak da bilinir) aşındırıcı malzeme olarak kullanılır. Bu malzeme zımparalama yapmak üzere levhalara veya kağıtlara tutturulup kullanılır. Asfalt yollarda tekerleklerin yol tutuşunu artırmak ve yolların dayanıklılığını yükseltmek üzere asfalta karıştırılabilir. Avrupa ve Amerika’da köprülerde ve kritik kavşaklarda, asfalt ömrünün uzun olmasının ciddi avantaj sağlayacağı yollarda asfalta zımpara karıştırılması uygulaması sıklıkla hayata geçirilmektedir.

Zımpara taşı öğütülerek gerekli boyuta kadar küçültüldüğünde su jeti ile kesme işlerinde kullanılabilir. Dünyada genelde su jetinde garnet kullanımı yaygın olmasına rağmen bir başka doğal malzeme olan zımpara tozu garnetin yerini kolaylıkla alabilmektedir. Zımpara tozu gerekli boyuta kadar öğütüldükten sonra garnet yerine kullanıma alınabilir.

Zımpara tozu gerekli işlemlerden geçtikten sonra kesme ve aşındırma taşları için de hammadde olarak kullanılabilmektedir. Hali hazırda kesme ve aşındırma taşları üretiminde genellikle boksitin sinterlenmesi ile elde edilen “kahverengi alüminyum oksit” (Brown fused alumina) kullanılmaktadır. Bu malzemenin sertliği zımparaya yakındır. Sinterleme işlemi esnasında boksit içerisindeki kristal yapısının değişip korundum mineralinin oluşuyor olması sayesinde bu yüksek sertlik derecesine ulaşan boksit bu tür ürünler için mükemmel hale gelmektedir. Buna karşılık zımpara tozu yaklaşık aynı değerlere doğal olarak sahip bir malzemedir ve bazı işlemlerden geçerek rahatlıkla kesme ve aşındırma taşları üretiminde kullanılabilmektedir.

Zımpara tozu kumlama işleri için de ideale yakın bir doğal malzemedir. Köşeli ve keskin mikro yüzeyleri ve köşeleri zımparanın sertliği ile birleşince kumlama işleminde çok başarılı sonuçlar elde edilmesini sağlamaktadır.

Endüstriyel açıdan büyük öneme sahip bu kayaç türünün ana kaynağı olarak, Yunanistan’ın Naxos adası kabul edilir. Bu kayaç, binlerce yıldan yakın zamana kadar Naxos adasının Doğu kısmından çıkartılmaktaydı. Yakın geçmişte dünyanın en büyük zımpara üreticileri Türkiye ve Yunanistan iken günümüzde Yunanistan’daki rezervler tükenmiş ve Dünyanın farklı yörelerinde az miktarda rezerv dikkate alınmazsa doğal zımpara rezervleri konusunda Türkiye neredeyse dünyada tek başına kalmıştır.

Günümüzde zımpara taşının yerine kullanılabilecek alternatif yapay ürünler icat edilmiş olmasına rağmen zımpara taşı, doğal ürün olarak değerini her zaman korumuştur.

Dünyada üretilen zımpara taşlarının büyük çoğunluğu aşındırıcı ürünler yapımında kullanılırken en büyük kullanım alanlarını değirmen taşları üretimi ve aşınmaya dayanıklı yolların yapımında bulmaktadır.

Zımpara tozu ağır beton yapımında da kullanılmaktadır. Özgül ağırlığı 3,8-4.00 arasında olan zımpara tozu ağır beton üretiminde agrega olarak kullanılmaya son derece müsait bir malzemedir. Zımpara tozu ile üretilen ağır beton ile inşa edilen bunker ve sığınaklar normal betona göre çok daha dayanıklı olmaktadır.

Çimento kullanımının geçmişi Roma dönemine kadar gider. Çimento zaman içerisinde çok çeşitli yöntemlerle üretilmiştir ve çok da çeşitli alanlarda başarıyla kullanılmıştır. Günümüzde en çok miktarda kullanılan çimento türü 1835 yılında Ernst Gustav Leube tarafından icat edilen, gri çimento olarak da bilinen Portland çimentosudur. İnşaat sektörünün bel kemiği niteliğindeki Portland çimentosunun yanı sıra özel amaçlı çimentolar da kullanılmaktadır. Bunlardan biri 1867 yılında Stanislav Sorel tarafından icat edilen SOREL ÇİMENTOSU’dur. Sorel çimentosu MgO ile MgCl çözeltisinin belli oranda karıştırılması ile elde edilir. Sorel çimentosu üretiminde kullanılan magnezya (MgO) genellikle manyezit (MgCO3) mineralinden veya deniz sularından elde edilir. Bu karışıma zımpara tozu eklendiğinde basınca son derece dayanıklı bir beton elde edilmektedir. Bu karışımla elde edilen beton kullanılarak öğütücü ve aşındırıcı ürünler üretilmektedir. Bu beton biley taşı üretiminden başlamak üzere değirmen taşları ve benzer ürünlerin imalatında geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Sorel çimentosu ile üretilen değirmen taşları Pirinç ayıklamada, un üretiminde ve değirmen sektöründe benzer öğütme işlerinde yoğun bir şekilde kullanılmaktadır.

Diğer yandan zımpara tozuyla üretilen ağır beton asansörlerde karşı ağırlık ve santrifüjlü makinalarda denge ağırlığı olarak kullanılmaktadır.

Zımpara taşı ve Özellikleri

Zımpara taşı (Korund) yeryüzündeki magmatik, metamorfik ve sedimanter kayaçların oluşumda önemli role sahip doğal bir mineral çeşididir. Korund, alüminyum oksit (Al2O3), elmastan ve moissanite’ten sonra bilinen en sert üçüncü mineraldir. Mohs Sertlik Ölçeği’nde 9 sertlik değeri için index minerali görevini görmektedir. Korund sahip olduğu bu olağanüstü sertlik, yüksek özgül ağırlığı, ısı direnci ve bazen bir piramitle sivrilen kristal kimyasal yapısı ile diğer kayaç türlerinden belirgin olarak ayrılmaktadır. Altıgen kristal yapısına sahip olan korund, genellikle kahverengi ve ya gri renklidir ancak saflık değerine bağlı olarak mavi mor, kırmızı, yeşil renkli ve ya renksiz halde de bulunabilir. Yüksek erime noktası (2040 ° C) değeri ile refrakter olarak kullanılır. İnce çeşitleri değerli taşlar safir ve yakut olup, demir oksitler ve diğer minerallerle olan karışımlarına zımpara denir. Günümüzde metal, taş ve diğer sert malzemeleri kesmek gibi amaçlarla kullanılan lazer teknolojisinin temeli korund mineraline dayanmaktadır. Tarihte ilk lazer, 1960 yılında sentetik yapılı korund minerali ile geliştirilmiş olan Yakut Lazeri’dir. Korund sertliği ve kimyasal direnciyle geçmişten günümüze bir çok endüstriyel uygulamada kullanılan vazgeçilmez bir hammaddedir.

Korund kullanım alanları

Yüksek sertlik ve tokluk değerine sahip öğütülmüş korund, yüzey sertleştirme, yüzey temizleme, yüzey parlatma, kâğıt zımpara, bileme taşı, kesme diski gibi çeşitli uygulamalar için kullanılabilir. Bu uygulamalardan farklı olarak sentetik yapılı korundlar ise mükemmel sertliği ve kimyasal stabilitesi sayesinde, endüstriyel rulmanlar, elektronik aletler için çizilmeye dayanıklı pencereler ve devre kartları için de kullanılır. Ayrıca yüksek ısıya olan direnci ile korund ateş tuğlası, fırın astarları ve fırın mobilyaları gibi ısı dayanımı yüksek ürünlerin üretimi için de kullanılmaktadır. Son yıllarda gelişen teknolojilerle sentetik korund kristalleri büyütülüp, ince tabakalara kesilerek market mağazalarının camları, seyyar kristaller, uçak pencereleri ve elektronik cihazlar için koruyucu kapaklar olarak kullanılmaya başlanmıştır. Korund çoğu endüstriyel uygulamada boksitten yapılmış bir alüminyum oksit olan alümina gibi sentetik malzemelerin yerini almaya başlamıştır.

Neden korund?

• Aşırı sertlik doğal korundumu mükemmel bir aşındırıcı yapar ve yapı malzemeleri uygulamaları için idealdir. Ayrıca bu sertlik sentetik korundumda geliştirilerek, değerli taşları kesmek için mükemmel bir malzeme olarak değerlendirilebilir.
• Kimyasal olarak inert ve ısıya dayanıklıdır. Bu özelliği ile refrakter (yüksek ısıya dayanıklı) ürünler yapmak için mükemmel bir malzemedir.

Zımpara Taşının Kullanım Alanları

Taş kesme ve metal parlatma-cilalama:

Mermer ve taş yüzeylerinin temizlenip parlatılmasında kullanılır. Mercek yapımında çok ince zımpara tozundan yararlanılmaktadır.

Öğütücü ve kesici diskler üretiminde:

Zımpara tozu gerekli bağlayıcılar ile birleştirilerek kesici ve aşındırıcı taşlar üretiminde kullanılabilmektedir.  Bağlayıcılar ile karıştırılan zımpara tozu belirli sıcaklıktaki bir ortamda basınç altında kalıplarda şekillendirilerek kesme ve aşındırma taşları üretilmektedir.

Zımpara kağıdı veya zımpara kumaşı gibi abrasif kaplamalar yapımında kullanılmaktadır:

Zımpara kağıdının imalinde orijinal olarak kullanılan malzeme zımpara tozudur. Ürüne adını veren zımpara yerine günümüzde sentetik yollarla elde edilen başka sert ve aşındırıcı malzemeler kullanılabilmesine rağmen zımpara kağıdının gerçek malzemesi ürüne adını da veren zımpara tozudur.

Kumlamada :

Kumlama işlemi aşındırıcı parçacıkların yüksek basınçlı hava ile püskürtülerek zemin temizlenmesi, boya sıyrılması, pas giderilmesi gibi işlemlerin gerçekleştirilmesidir. Basınçlı hava ile püskürtülen zımpara tanecikleri çarptıkları yüzeylerdeki boya, pas gibi istenmeyen katmanları yerlerinden söküp atar. Uygulanacak boyadan önce yapılacak kumlama işlemi çelik veya alüminyum döküm yüzeylerde boyanın tutunabilmesi için zemin hazırlar.

Kumlama işlemi cam yüzeyine uygulandığında buzlu cam elde edilebilmektedir.

Kaygan zemin, kaldırım, basamak ve benzeri yüzeylerde kayma engelleyici malzeme olarak:

Zımpara tozu bant üzerine yapıştırılarak veya doğrudan reçine malzemesi ile birlikte uygulanarak kaldırımlarda, özellikle mermer yüzeylerde kaymayı engelleyici düzeneklerin hazırlanmasında kullanılır.

Beton sertleştirmede beton katkısı olarak:

Beton katkısı olarak kullanıldığında zımpara tozu çok dayanıklı, darbelere ve dış etkenlere mukavim yüzeyler oluşturulmasını sağlar.

Değirmen taşları üretiminde:

Magnezyum oksit ve magnezyum klorürün belirli oranlarda karıştırıldıktan sonra içerisine zımpara tozu karıştırılarak kalıplara dökülmesi suretiyle değirmen taşları üretimi yapılmaktadır.   Sorel çimentosu diye adlandırılan bu malzeme bütün dünyada değirmen taşı üretiminde kullanılan başlıca malzemedir.

Zımpara tozu, aynı yöntemle bileme taşları üretiminde de kullanılmaktadır.

Asfalt dayanıklılığının artırılmasında:

Asfalt, üzerinden her gün geçen binlerce aracın yıpratıcı etkisiyle oldukça kısa sürelerde yenilenme ihtiyacı doğurur. Yol tamamlanırken asfalt yüzeyine uygulanacak nispeten iri taneli zımpara taşı parçacıkları asfaltın içerisine gömülerek dünyanın en sert malzemelerinden biri olarak asfaltın yıpranmaya karşı dayanımını birkaç kat artırmaktadır.

Asfalt yolların ömrünü önemli ölçüde artıran bu uygulama Kuzey Amerika’da sıkılıkla kullanılmaktadır.

Ağır beton üretiminde:

Normal beton için kullanılan agreganın özgül ağırlığı 1.5 – 2.5 arasındadır. Üretilen beton içerisine agrega olarak zımpara taşı konulacak olursa üretilen betonun özgül ağırlığı da zımparanın özgül ağırlığına paralel olarak yükselecektir. Bu tip betonlar çamaşır makinelerinde, santrifüj etkisi olan diğer makinelerde ve asansörlerde karşı ağırlık üretiminde kullanılır.

Dayanıklı beton yapıların agregası olarak:

Uçak hangarları veya sığınaklar gibi dayanıklılığın önde gelen gereksinim olduğu yapılarda beton agregası olarak zımpara kullanıldığında çok dayanıklı bir beton elde edilmektedir. Tercihen son zamanlarda üretilmeye başlanan yüksek alüminalı çimento kullanılarak üretilen beton ile inşa edilen sığınaklar, bunkerler ve hangarlar savaşta ve barışta güvenlik sağlamaktadır.

Gemi güvertelerinde ve araçlarda kaydırmaz yüzeyler oluşturmak için:

Gemi güvertelerinde gerek insan trafiğinin gerekse araç trafiğinin olduğu yerlerde kaydırmazlık sağlanması önem taşımaktadır. O nedenle güvertelerde özel yapıştırıcılar kullanılarak kaydırmazlık sağlayacak malzemeler güvertenin yüzeyine yapıştırılır. Kaydırmazlık sağlamak üzere yapıştırılacak malzemelerin, kullanımda üzerlerine uygulanacak ağırlıklara dayanıklı olabilmeleri esas olduğundan dünyanın en sert malzemelerinden biri olan zımpara bu uygulama için ideal bir malzemedir.

Kaydırmaz zemin oluşturma ihtiyacı gemilerin güverteleri ile sınırlı değildir. Savaş tanklarının üst kısımlarında da benzer bir ihtiyaç vardır. Gerektiğinde üzerlerinde asker taşıyan bu savaş araçlarının üstlerinin kaydırmaz hale getirilmesi askerlerin kayarak düşmelerini önleyecektir.

Yüksek alüminalı çimento yapımında hammadde olarak

Günümüzde özel amaçlı yapılar inşa edilirken bazı durumlarda standart çimentolar; aşırı yüklemeler altında güvenlik eksikliği, Özel uygulamalara yönelik çalışmaların eksikliği, Uzun süreli kullanımda durabilite eksikliği, Sürdürülebilirlik açısından zayıf oluşu, Beton yapıların çevreye olumsuz etkileri, Çevresel etkilere karşı dayanıksız olma (Deniz suyu, kimyasallara maruz kalma, biyojenik korozyon) gibi Bu dezavantajları ortadan kaldırmak adına özelleşmiş çimentolar ve beton tasarımları kullanılmaktadır. Yeni beton tasarımları kullanılması gibi bir ihtiyaç giderilirken geleneksel çözümler yeterli olmadığından, istenilen sonuçların elde edilebilmesi için  daha gelişmiş çimentolar kullanılmasını gerekli hale getirmektedir. Bunlar içerisinde en başta gelenlerden biri Kalsiyum Alüminat Çimentosudur. Yüksek alüminalı bu çimentoların üretiminde hammadde olarak çoğunlukla, Al₂O₃ içeriği olabildiğince yüksek olan boksitler kullanılmaktadır. Zımparanın da yapısında yüksek oranda Al₂O₃ bulunduğundan gerektiğinde boksit yerine zımpara taşı da kullanılmaktadır. Zımpara taşı içerisindeki Al₂O₃ oranı boksite göre daha yüksek olduğundan daha da çok tercih edilen bir malzemedir.