Výroba obkladů, ať už tradičních keramických nebo moderních udržitelných, je proces, který klade důraz na výběr a zpracování vhodných surovin. Tyto materiály určují finální vlastnosti výrobku, jeho trvanlivost, vzhled a ekologickou stopu. V této obsáhlé studii se podíváme na různé suroviny používané pro výrobu obkladů a dlaždic, jejich specifické vlastnosti a procesy zpracování.
Základní suroviny pro keramické obklady
Keramika je anorganický nekovový materiál, který se vyznačuje porézností, křehkostí, tvrdostí, nerozpustností ve vodě, chemickou a tepelnou odolností a špatnou vodivostí tepla a elektřiny. Tradiční keramika je založena na jílech, zatímco technická keramika využívá speciální materiály odolné vysokým teplotám.
Jílové suroviny
Hlavní surovinou pro výrobu cihel a obkladů jsou cihlářské zeminy, které tvoří přibližně 85 % výsledného materiálu. Tyto zeminy vznikají rozkladem původních hornin. Každé ložisko jílu/hlíny je unikátní a liší se složením a granulometrií, což ovlivňuje vhodnost pro různé druhy výrobků. Hlavní podíl cihlářské hlíny tvoří slída, prachová zrna křemene a úlomky různých hornin. Typickou červenou barvu vypáleným cihlám dodává oxid železitý (Fe2O3), který funguje jako pigment a ovlivňuje sytost výsledné barvy.
- V některých případech jsou přítomny krystaly kalcitu a sádrovce.
- Zastoupení jílových materiálů, jako jsou kaolinit, illit, montmorillonit, chlorit a další, je v porovnání s jinými keramickými materiály poměrně nízké a velmi proměnlivé.
Složení napříč geologickými oblastmi se samozřejmě mění, a proto je nutné posuzovat vhodnost a použitelnost zeminy pro výrobu cihlářských produktů. Existuje například klasifikační diagram cihlářských jílů a klín podle Winklera. Další možnou analýzou vhodnosti užití zeminy je rozdělení z chemického pohledu, tedy podle složení oxidů v zemině obsažených.
U vstupních surovin cihlářského průmyslu je třeba chemických analýz pro stanovení obsahu nežádoucích látek jako jsou: velké krystaly sádrovce či vápence, organické látky, hrubý křemen, pyrit anebo ve vodě rozpustné soli, jako např. sírany alkalických kovů (např. Na2SO4) a kovů alkalických zemin (např. MgSO4). Tyto soli tvoří na výrobcích tzv. výkvěty a při jejich hydrataci dochází k expanzi a následnému porušení materiálu.
Čtěte také: Přečtěte si o břidlicových vrstvách na Berounsku
U většiny výrobků jsou suroviny přírodní, které se těží převážně povrchovým způsobem. Většinou to jsou suroviny plastické - jílovité (jíly, kaolin, bentonit) a zrnité. Jako ostřivo, případně tavivo se užívají písky, vápence, živce, křemence, jílovce atd. Již naši předkové věděli, že je výhodné vybudovat zpracovatelské závody vyrábějící keramické obklady poblíž těžebních lokalit. Na každé lokalitě se vyskytuje jiný druh jílu, jež se liší nejen svým vznikem, ale také složením.
Typy jílových surovin v České republice
Jílovité horniny jsou nezpevněné sedimenty s podstatným obsahem jílových minerálů. Tyto suroviny jsou vhodné samostatně nebo ve směsi k cihlářské výrobě. Nejvýznamnější ložiska jílových surovin v ČR zahrnují:
- Kvartérní hlíny: Jsou nejhojněji těžené, různé geneze (např. eolické, fluviální) s proměnlivým obsahem příměsí jako vápnité konkrece.
- Neogenní jíly: Nachází se v oblastech jako Chebská a Sokolovská pánev, s vysokým obsahem rozpustných solí.
- Paleogenní jíly: Těženy například v jihozápadních Čechách, jsou vhodné pro náročné tenkostěnné prvky.
- Křídové jíly: Objevují se v české a moravské křídě, s obsahem kaolinitu a illitu.
- Permokarbonické jíly: Vyskytují se v plzeňské a středočeské pánvi, často s pevnými klastiky a pyritem.
Jílové minerály
Mezi hlavní jílové minerály patří zejména skupiny kaolinitu, dále hydroslíd (illit) a montmorillonitu. Jíly dále obsahují různé příměsi, např. slídy, karbonáty, organickou hmotu, oxidy a hydroxidy Fe a další. Celkově jílové suroviny zahrnují širokou paletu hornin s vysokým obsahem jílových minerálů.
Kaolin
Kaolin je velmi všestranná surovina. Nejčastější použití kaolinu je při výrobě keramiky, porcelánu, papíru, skleněných vláken a sanitární keramiky. V České republice se kaolin dělí na primární (in-situ kaolinizace granitoidů) a sekundární (přemístěné kaoliny). Mezi hlavní ložiskové oblasti patří: Karlovarský masiv, Chebská pánev, Plzeňská pánev, Podbořany a další. Kaolin je typická tuzemská nerudní surovina, v současnosti těžená povrchově. Roční těžba se pohybuje okolo 1000 kt. Schéma technologie plavení kaolínu ukazuje obr. 6.
Živce
Živce se používají nejvíce v keramice, např. při výrobě keramických dlaždic, sanitární keramiky, porcelánu, elektro-porcelánu, glazur, smaltů nebo frit. Jsou to důležitá taviva. Nejvýznamnější ložiska živcových surovin v České republice jsou:
- Granitické živce: například v okolí Poběžovic, Otova a Meclova v jihozápadních Čechách.
- Pískovcové živce: u Českých Velenic v jižních Čechách. Živcová surovina je tvořena 45 - 65 hm. % draselným živcem (mikroklinem), 15 - 20 hm. % albitem, 10 - 15 hm. % křemenem, 1 hm. % biotitem a 0,5 hm. % muskovitem.
- Flogopitické živce: u Horního Slavkova v západních Čechách.
- Znělec: například v Českém středohoří mezi městy Bílina a Most, s obsahem 60 - 65 hm. % živců a nefelínu.
Korekční suroviny a přísady
Do keramických hmot se mohou přidávat korekční suroviny, případně materiály, které v průběhu výpalu vyhoří a tím se zlepšují tepelně izolační vlastnosti. Jako přísady slouží písek a další ostřiva (např. spalitelné látky jako dřevěné piliny, práškové uhlí). Použití drcených vypálených lupků - šamotů, může také ovlivnit finální vlastnosti.
Čtěte také: Kompletní průvodce demontáží umyvadla a betonováním
Výroba keramických obkladů: Technologický proces
Výroba keramiky je jednoduchá, a přitom i složitá. Zahrnuje několik klíčových kroků:
- Příprava surovin: Natěžené jíly a hlíny se drtí, melou a homogenizují. Do hmoty se mohou přidávat korekční suroviny, případně materiály, které v průběhu výpalu vyhoří a tím se zlepšují tepelně izolační vlastnosti. Homogenizace surovin se provádí pomocí kolových mlýnů, mísidel a protlačovacích mísidel. Důležitá je také fáze odležování surovin v odležárnách, což přispívá k lepší plasticitě a tvarovatelnosti hmoty.
- Tvarování výrobku: Homogenizovaná hmota se protlačuje šnekovým lisem. Polotovary se vytváří buď ražením (na revolverových lisech) nebo ústím lisu (při vytváření tažením). Z plastického těsta, což je nejstarší způsob vytváření v keramice, se vyrábí produkty, které si po vysušení udrží svůj tvar.
- Sušení: Vytvarované výrobky se suší. Proces sušení je klíčový pro odstranění „záměsové“ vody a probíhá obvykle v rozmezí 12-76 hodin.
- Výpal: Po vysušení se polotovary ukládají na pecní vozy a vypalují v tunelové peci. Během výpalu (zpravidla do 1000 °C, resp. 1300 °C) dochází k chemickým i fyzikálním změnám, které dávají střepu jeho konečné vlastnosti.
- Třídění, balení a expedice: Následně se výrobky třídí, balí a ukládají k expedici.
Typy keramických obkladových materiálů
Keramické výrobky se dělí do řady skupin podle jejich vlastností a použití:
Jemná kamenina
Do skupiny výrobků z jemné kameniny patří hutné a mrazuvzdorné slinuté dlaždice, schodnice, obklady, okenní parapety, fasádní pásky, obrubníky a také vysoce slinuté dlaždice. Tyto výrobky se vyrábějí lisováním a jsou často velmi hutné, s hmotnostní nasákavostí do 0,2 %.
Pórovina
Mezi keramické obkládačky sloužící pro obklady interiérů staveb patří pórovina. Vyrábí se lisováním ze speciální hmoty, která je po výpalu pórovitá, proto se také nazývá pórovina. Má poměrně vysokou nasákavost (15-20 hm. %) a vypaluje se při nižších teplotách (950-1100 °C).
Porcelán
Porcelán se může dělit na užitkový a figurální, technický a elektroporcelán. Připravená hmota se odlévá do sádrových forem. Po sušení se vypaluje. Porcelán je charakteristický svou průsvitností, bělostí a pevností. Vývoj porcelánu v Evropě začal v 18. století a jeho tajemství bylo do Evropy prozrazeno z Číny, kde byl vyráběn již od našeho letopočtu.
Čtěte také: Dlažba do koupelny: Řešení proti viditelné špíně
- Měkký porcelán: Vypaluje se na teploty nižší než 1300 °C a obsahuje směsné živce.
- Tvrdý porcelán: Vyznačuje se vysokým obsahem kaolínu a živců. Vypaluje se při teplotách nad 1350 °C.
- Fritový porcelán: Obsahuje jako tavivo fritu, což je granulované sklo.
- Kostní porcelán: Obsahuje fosforečnan vápenatý nebo apatit, což mu dodává jemně zrnitou mikrostrukturu a bílou barvu střepu.
Glazury a barvítka
Glazované keramické výrobky se mohou zdobit keramickými barvami, případně dalšími způsoby, jako je sítotisk, nalepování obtisků, linkování nebo ruční malba. Glazury se dělí na práškové (efektní, matné, lesklé, kameninové) a tekuté. Barvy KD, voskovky a tužky se používají pod glazuru nebo do glazury.
Inovativní materiály pro obklady: Vaječné skořápky
Kolekce dlaždic nazvaná CArrelé je příkladem inovativního přístupu k výrobě obkladů, kde se jako surovina využívají vaječné skořápky. Název je spojením francouzského slovesa carreler (dláždit, obkládat) a chemické značky pro vápník CA.
- Chemické složení: Designérku Yan Ling Ng zaujalo chemické složení vaječných skořápek, které se využívají i v medicíně nebo stomatologii, pro jejich pevnost a stabilitu.
- Ekologická udržitelnost: Velkou výhodou obkladů ze skořápek je jejich nulová uhlíková stopa, protože vaječné skořápky emise uhlíku absorbují. Klasická výroba keramických dlaždic vyprodukuje 180 tisíc metrických tun CO2 ročně.
- Výrobní proces: Vaječné skořápky se sesbírají, vyčistí a otestuje se jejich kvalita. Produkt CArrelé je tvořen třemi druhy obkladových materiálů, každý vyžaduje speciální přípravu. Pro metr čtvereční obkladových materiálů je nutné použít zhruba 3 tisíce vaječných skořápek v kombinaci s pojivovými materiály.
- Vlastnosti: Obklady CArellé jsou odolné vůči UV záření, bezpečné a jednoduché na údržbu. Díky přimíchání pojiv a pryskyřice si drží svůj tvar a strukturu. Materiál lze barvit přírodními barvivy, což dává prostor pro kreativitu.
- Použití: CArrelé je momentálně k dostání jako obkladový materiál vhodný pro téměř všechny povrchy včetně těch zakřivených, ale testuje se i použití materiálu z vaječných skořápek pro podlahy.
„Vápník (uhličitan vápenatý) je velmi důležitý zdroj, který naše příroda poskytuje a tvoří pět procent naší planety. Pokud ho dokážeme správně využívat, bude to pro nás velmi důležitá rezerva,“ řekla designérka pro Dezeen a dodala, že pokud se výrobky z vaječných skořápek na trhu ujmou, mohou mít skutečný vliv na životní prostředí, využívání odpadů pro další výrobu a recyklaci.
Dekorativní omítky: alternativa k tradičním obkladům
Dekorativní omítky představují další možnost pro úpravu svislých ploch v interiéru i exteriéru. Lze je nanášet na běžné vápenné omítky, sádrokartony, dřevotřísky, staré obklady a další povrchy.
Proces aplikace malty DecorConcrete:
- Příprava plochy: Suchou a očištěnou plochu je potřeba penetrovat přípravkem MPF Penetral a počkat na jeho úplné zaschnutí.
- Příprava malty: Odměří se potřebné množství dekorativní malty DecorConcrete a smíchá se s vodou. Maltu se doporučuje sypat do vody a vypracovat v tužší pastovitou hmotu.
- Aplikace malty: Malta se nanese na plochu plechovým hladítkem, vždy odspodu nahoru. Po nanesení 3-5 m2 plochy se povrch uhladí na vrstvu cca 0,7-2,3 cm. Pro ražení imitace cihel stačí vrstva do 1 cm. Plocha se nechá 10-15 minut zavadnout.
- Ražení: Na připravenou plochu se naznačí vodorovná linka. Razit se začíná od nejvíce "na očích" místa, přičemž se vždy navazuje na předchozí ražbu, aby spáry byly stejné a bez neoražených míst. Používá se nejméně pět typů raznic s různou texturou.
- Dokončení ražby a opravy: Po dokončení ražby je nutné některá místa zaretušovat, vyhladit případně opravit. K tomu se používá raznice určená pro lokální opravy, která imituje jeden kus cihelného pásku nebo kamene, a malé štětce se spárovacím nářadím.
- Finální barvení: Probarvování ražených omítek se provádí barvami FinalColor. V nabídce je pět základních odstínů, které lze kombinovat. Pro dokonalou imitaci cihelného zdiva se doporučuje do barev přimíchat křemičitý písek (cca 100 g na 1 litr barvy).
- Spárování: Ražené plochy se spárují spárovací hmotou MPF. Hmota se rozmíchá s vodou na řidší kaši a nanáší menším štětečkem do spár. Spárovací hmota zasychá cca po 20 minutách.
- Impregnace: Poslední fází je impregnace ražené plochy přípravkem MPF Hydro, nejlépe natíraným štětcem pro průnik do všech míst.
Faktory ovlivňující vlastnosti obkladových materiálů
Vlastnosti cihlářských materiálů specifikuje na území České republiky norma ČSN 72 1564.
Chemie a mineralogie
Během výpalu keramických materiálů probíhají složité fyzikálně-chemické procesy, které zahrnují:
- Desorpci a dehydroxilaci: Odstranění vody a hydroxylových skupin z jílových minerálů.
- Oxidace organických látek: Spálení organických příměsí.
- Fázové transformace: Přeměny minerálů, například transformace kaolinitu na metakaolinit.
- Tvorba skelné fáze: Slinování, kdy se tvoří skelná fáze, která spojuje původní částice a snižuje pórovitost.
Důležitost výzkumu a inovací
Například italská značka Keope, která patří do skupiny Atlas Concorde, dosáhla úspěchu díky silným a trvalým investicím do výzkumu a inovací. Využití nejmodernějších technologií pro stálou a vysokou kvalitu, pozornost k detailům i snaha o originální charakter jsou prvky, které dovedly Keope na pomyslnou špičku evropské výroby. Špičkové technické vlastnosti keramiky Keope jsou dány také výběrem nejlepších dostupných surovin na světě. Použití jílů s různými chemickými vlastnostmi umožňuje namíchat směsi, které kombinují jeho směsné vlastnosti s vysokou kvalitou těchto minerálů.
Při výrobě obkladů z betonové směsi je lépe použít recepturu č.II. V případě, že se vyskytne při výrobě obkladů nebo ražení omítek jakýkoli problém, nebo si nebudete vědět rady s probarvením obkladů a ražených omítek, je důležité se obrátit na odborníky.
tags: #suroviny #na #výrobu #obkladů