Sentetik kum karışımların bağlayıcısı Bentonit’tir. Bentonit kili özellikle montmorillont kil minerallerinden oluşmuş bir kildir. Kimyasal olarak içinde su bulunan ve ince olarak yayılan plakacık şeklindeki Al-Silikat olarak görülebilir.
Montmorillont haricinde içerisinde Kuvars, Glimmer, Feldspat, Kireç, Dolomit, Kaolin,İllit, Pirit, Rutil, Demir Oksit, Alüminyum Oksit ya da değişen miktarlarda Alüminyum Hidroksit gibi minerallerde içerir. Bentonit ismi bulunduğu yerden gelmektedir. İlk olarak Amerika Birleşik Devletleri’nde Fort Benton ‘da bulunmuştur.
İçerisindeki montmorillonitin yapısı, inceliği, iç kristalin şişmesi, katyon değiştirebilme kabiliyeti, bentonitin diğer özelliklerini belirler.
Bir montmorillont kristali , kat kat yapıdaki silikat lamellerinden oluşur. Bir silikat lameli ortasında oktader (8 yüzlü) katı bulunan iki tane tetrarder (4 yüzlü) tabakalarından oluşur. Yani 3 kat bir silikat lamelini oluşturur. Dolayısı ile montmorillonitte 3 tabakalı silikatların varlığı söz konusudur. 15’ten 20’ye kadar bu şekildeki silikat lamelleri bir montmorillont kristalini oluşturur. Lameller arasında kristal suyu ve yer değiştirilebilir katyonlar mevcuttur. Bu katyonlar krsitalin negatif aşırı yükünü kompanse eder.
Bu yer değiştirilebilen katyonlar özellikle Bayern-Almanya bentoniti gibi iki değerli Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) iyonlarıdır. Bu katyonlar Amerikan Wyoming bentoniti gibi bir değerli Soyum Na iyonları da olabilir. Katyonların cinsine ve suyun o andaki varlığına bağlı olarak silikat lamellerin arasındaki tabaka aralığı daha dar veya daha geniş olabilir. Bu iç kristal şişmesi yani ıslanması diye isimlendirilebilir.
Kurutma ile bu tabakalar arasındaki aralık tekrar azalır. Bu proses montmorillont kristalinin 500 ile 600 santigrad derecelerde kristal suyunu kaybedene kadar, geriye dönüşebilir IRREVERSIBLE dır.
Kalsiyum bentonitin plaka aralıkları 1 ya da 2 milimetredir. Sodyum bentonitinde bu aralık genişleyip, şişerek montmorillont kristalinin her bir silikat lameline dağıtılana kadar devam eder. Kalsiyum ve Magnezyum iyonlarının montmorillont kristali içinde, Sodyum iyonları tarafından değiştirilmesi bentonitin aktive edilmesi demektir. Bu aktive etme soda ile yapılır ve kabaca aşağıdaki eşitliğe göre oluşur.
Kalsiyum-Bentonit + Soda = Sodyum-Bentonit + Kalsiyum Karbonat
Montmorillont kristali yüzeysel büyük bir genleşme de olabildiğince incedir. 100 milimetre çapta bu kristalin kalınlığı 1 nm’dir. Bundan ötürü bükülebilir ve katlanabilir.
Bentonit kil bağlayıcılığı, kalıp kumunun hazırlanması açısından;
-
Çok büyük temas yüzeyi,
şişme yani su kabul etme kabiliyeti,
katyon değişimine izin vermesi
un gibi ince tane yapısı sayesinde
tartışmasız üstün bir bağlayıcıdır.
Dünya’da pek çok yerde bentonit yatakları mevcuttur. Türkiye- Çankırı, Sardunya Adası, Yunansitan- Milas Adası, Amerika, Almanya vb. bu bölgelerdendir.
Niederbayer de elde edilen Bentonit Landshut, Mainburg ve Moosburg arasında çıkarılır. Neiderbayern ‘de çıkarılan bentonit volkanik camsı lavlarınufalanması ile oluşmuştur. Burada çıkarılan ürün Kalsiyum-
Bentoniti olup yüksek işleme kabiliyetine sahip Sodyum-Bentonitine aktivite edilme yolu ile dönüştürülür.
Bentonit yatakları çöktürme havuzlarında toplanır. Bu 0,5 metre ile 2 metre ortalama derinliktedir. Birbiri üzerine 30 metre ve daha fazla yığılan yerlerde mevcuttur.
Sökme işi açık maden olarak madenci metotlarla yapılır. Ham bentonit çeşitli sahalarda bulunan çukurlardan işlenmesi yapılacak hazırlama tesislerine sevk edilir. Ortada karıştırılır, ön bir inceltme işlemine girer ve soda ile aktive edilip, kurutulur ve öğütülür.
Bentonitin renginin değişik olması kristal yapısı içinde bulunan iki ve üç değerli demirden ortaya çıkar. Bu renk değişkliğinin bentonit kalitesine hiçbir etkisi yoktur.
Amerikan bentoniti Wyoming Bentoniti doğal Sodyum bentonitidir. Kristal kafesi içinde Sodyum (Na)-iyonları doğal olarak bulunur. Bu bentonitin çok yüksek ıslatılabilme (şişme) ve çok yüksek termik dayanıklılığı vardır. Dezavantajı ise kuru basma mukavemetinin düşük olmasıdır.
Sardunya bentoniti yüksek montmorillont miktarına sahiptir.
Yunan bentonitinin de yüksek termik dayanıklılığı vardır ve içerisindeki montmorillont miktarı yüksektir.
Dökümhane bentoniti üç çeşit olarak bulunur.
1-Sodyum (Na ) -Bentoniti : Doğal olarak içinde Sodyum (Na) iyonları ihtiva eder ve doğal olarak aktive edilen bentonittir.
2-Aktive edilen Kalsiyum( Ca)-Bentoniti: Aktive edilmiş bentonit olarak adlandırılır.
3-Doğal olarak bulunan Kalsiyum Ca – Bentoniti
Bu üç tipin karışımı ile elde edilen bentonit , istenen ve gerekli olan özellikleri karşılayabilmek ve birbirlerinin avantaj ve dezavantajlarını gidermek adına en iyi malzemedir.
