Keramiikan murskaaminen ja hyödyntäminen valusaven materiaalina
Kilpiäinen, Olga (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504247488
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504247488
Tiivistelmä
Opinnäytetyö käsittelee keramiikan murskausvaihtoehtojen etsimistä, keramiikan murskaamista ja keramiikkasirun hyödyntämistä valusaven materiaalina. Työ sisältää kovien materiaalien murskausvaihtoehtoihin ja laitteistoon perehtymistä, valusaven mekaniikkaan ja raaka-aineisiin syventymistä sekä keramiikkajätteen hyödyntämisestä löytyviin esimerkkeihin tutustumista.
Tavoite on tutkia keramiikkasirun käyttöä valutekniikalla työskennellessä ja sekä tutkia mitä materiaaleja valusavesta kannattaa murskalla korvata. Keramiikan kierrätys on hankalaa ja vähäistä, kuitenkin keramiikkaa tehdessä virheellisiä ja rikkinäisiä esineitä syntyy väistämättä. Tällä hetkellä suurin osa keramiikkajätteestä päätyy sekajätteen seassa kaatopaikalle. Tavoitteena on saada tulevaisuudessa hyödynnettyä studiokeraamikon tuotannossa syntyvä keramiikkahylky, jottei keramiikkajätettä muodostuisi.
Opinnäytetyö on laadullinen toimintatutkimus. Toiminnallisessa osuudessa on murskattu keramiikkaa ja tutkittu sen käyttöä valusaven ainesosana. Opinnäytetyössä käytetty keramiikkasirun eri kokoiset kappaleet on eroteltu täryseulalla ja valusaven testeissä oli käytössä neljä pienintä kokoa. Testejä on toteutettu kolme sarjaa. Ensimmäisessä testisarjassa korvattiin keramiikkasirulla kaoliinia 10–20 %. Toisessa testisarjassa on korvattu kaikkia muita valusaven raaka-aineita paitsi saviaineksia ja kolmannessa on korvattu epäplastisia raaka-aineita 10–20 %.
Valusavet toimivat alkuhankaluuksien jälkeen valaessa hyvin. Ratkottavaksi ongelmaksi jäi keramiikkasirun kerääntyminen tuotteen sisäpintaan luoden rosoista pintaa. Tämä ominaisuus rajoittaa valusaven käyttöä elintarviketuotteissa. Vaikuttaa siltä, että veden määrä valusavessa on merkittävä tekijä keramiikkasirun käyttäytymiseen valusaven raaka-aineena. Kun vettä on liikaa, keramiikkasiru valahtaa tuotteen pohjalle ja jää rosoisena tuotteen sisäpintaan. Keramiikkasirua sisältävä valusavi toimi parhaiten silloin, kun valusavi on paksumpaa, kuin mitä se normaalisti valaessa on.
Jatkotutkimuksena tulisi määrittää sopiva veden ja deflokkulantin määrä keramiikkasirua sisältävään valusaveen. Tässä opinnäytetyössä käytetty murska oli käsitelty leukamurskaimella. Jatkossa tulisi tutkia minkä kokoinen partikkelikoko keramiikkasirulla olisi ihanteellisin valusaven raaka-aineena käytettäessä. This thesis investigates different crushing methods for ceramics, the process of crushing ceramic waste, and the utilization of grog as a raw material in casting slips. The study includes an exploration of crushing techniques and equipment suitable for hard materials, an in-depth examination of slip casting mechanics and raw materials, and a review of existing examples of ceramic waste reuse.
The objective is to examine the feasibility of incorporating crushed ceramic waste (grog) into slip casting processes and to determine which components of casting slip can be replaced with grog. Recycling ceramics is challenging and remains relatively uncommon, yet defective and broken ceramic pieces inevitably occur in production. Currently, most ceramic waste ends up in landfills as mixed waste. The goal is to develop a method for utilizing ceramic waste generated in studio ceramics production to minimize waste generation.
This thesis follows a qualitative action research approach. The practical section involves crushing ceramics and testing its application as a component of casting slip. The crushed ceramic material was sieved using a vibratory sieve, and four of the smallest particle size fractions were selected for testing. Three series of tests were conducted. In the first series, grog replaced 10–20% of kaolin. In the second, grog replaced all non-clay components of the slip. In the third, grog replaced non-plastic raw materials at a ratio of 10–20%.
After initial challenges, the casting slips performed well in practice. However, an issue arose where grog tended to accumulate on the inner surface of cast objects, creating a rough texture. This property limits the application of the modified slip for food-safe ceramics. The results suggest that the water content in the slip plays a crucial role in the behavior of grog as a raw material. If the slip is too fluid, the grog settles at the bottom, forming a rough inner surface. The modified slip performed best when it was thicker than conventional casting slips.
Future research should focus on determining the optimal water and deflocculant ratios for slip containing grog. The ceramic waste used in this study was processed using a jaw crusher. Further studies should also examine the ideal particle size distribution for a grog used as a casting slip ingredient.
Tavoite on tutkia keramiikkasirun käyttöä valutekniikalla työskennellessä ja sekä tutkia mitä materiaaleja valusavesta kannattaa murskalla korvata. Keramiikan kierrätys on hankalaa ja vähäistä, kuitenkin keramiikkaa tehdessä virheellisiä ja rikkinäisiä esineitä syntyy väistämättä. Tällä hetkellä suurin osa keramiikkajätteestä päätyy sekajätteen seassa kaatopaikalle. Tavoitteena on saada tulevaisuudessa hyödynnettyä studiokeraamikon tuotannossa syntyvä keramiikkahylky, jottei keramiikkajätettä muodostuisi.
Opinnäytetyö on laadullinen toimintatutkimus. Toiminnallisessa osuudessa on murskattu keramiikkaa ja tutkittu sen käyttöä valusaven ainesosana. Opinnäytetyössä käytetty keramiikkasirun eri kokoiset kappaleet on eroteltu täryseulalla ja valusaven testeissä oli käytössä neljä pienintä kokoa. Testejä on toteutettu kolme sarjaa. Ensimmäisessä testisarjassa korvattiin keramiikkasirulla kaoliinia 10–20 %. Toisessa testisarjassa on korvattu kaikkia muita valusaven raaka-aineita paitsi saviaineksia ja kolmannessa on korvattu epäplastisia raaka-aineita 10–20 %.
Valusavet toimivat alkuhankaluuksien jälkeen valaessa hyvin. Ratkottavaksi ongelmaksi jäi keramiikkasirun kerääntyminen tuotteen sisäpintaan luoden rosoista pintaa. Tämä ominaisuus rajoittaa valusaven käyttöä elintarviketuotteissa. Vaikuttaa siltä, että veden määrä valusavessa on merkittävä tekijä keramiikkasirun käyttäytymiseen valusaven raaka-aineena. Kun vettä on liikaa, keramiikkasiru valahtaa tuotteen pohjalle ja jää rosoisena tuotteen sisäpintaan. Keramiikkasirua sisältävä valusavi toimi parhaiten silloin, kun valusavi on paksumpaa, kuin mitä se normaalisti valaessa on.
Jatkotutkimuksena tulisi määrittää sopiva veden ja deflokkulantin määrä keramiikkasirua sisältävään valusaveen. Tässä opinnäytetyössä käytetty murska oli käsitelty leukamurskaimella. Jatkossa tulisi tutkia minkä kokoinen partikkelikoko keramiikkasirulla olisi ihanteellisin valusaven raaka-aineena käytettäessä.
The objective is to examine the feasibility of incorporating crushed ceramic waste (grog) into slip casting processes and to determine which components of casting slip can be replaced with grog. Recycling ceramics is challenging and remains relatively uncommon, yet defective and broken ceramic pieces inevitably occur in production. Currently, most ceramic waste ends up in landfills as mixed waste. The goal is to develop a method for utilizing ceramic waste generated in studio ceramics production to minimize waste generation.
This thesis follows a qualitative action research approach. The practical section involves crushing ceramics and testing its application as a component of casting slip. The crushed ceramic material was sieved using a vibratory sieve, and four of the smallest particle size fractions were selected for testing. Three series of tests were conducted. In the first series, grog replaced 10–20% of kaolin. In the second, grog replaced all non-clay components of the slip. In the third, grog replaced non-plastic raw materials at a ratio of 10–20%.
After initial challenges, the casting slips performed well in practice. However, an issue arose where grog tended to accumulate on the inner surface of cast objects, creating a rough texture. This property limits the application of the modified slip for food-safe ceramics. The results suggest that the water content in the slip plays a crucial role in the behavior of grog as a raw material. If the slip is too fluid, the grog settles at the bottom, forming a rough inner surface. The modified slip performed best when it was thicker than conventional casting slips.
Future research should focus on determining the optimal water and deflocculant ratios for slip containing grog. The ceramic waste used in this study was processed using a jaw crusher. Further studies should also examine the ideal particle size distribution for a grog used as a casting slip ingredient.