Už při prvních krocích v keramice narazíme na žárovzdorné materiály. Ať už je to lupek ve hmotě, pórovitá vyzdívka pece, nátěr na pláty, nebo hledání materiálu, co se nepřilepí při podkládání pecních stojek. Materiály pro vysoké teploty jsou neocenitelným pomocníkem.
Společným jmenovatelem všech žárovzdorných materiálů je žárovzdornost, což je schopnost materiálů odolávat působení vysokých teplot. Za žárovzdorné materiály v pravém slova smyslu považujeme takové, které se deformují při teplotě 1580 °C (žároměrka č. 26) a vyšší. Tato teplota se historicky odvozuje od teploty tání železa, s jehož výrobou mají žáromateriály úzký vztah.
V praxi by však nebylo šťastné zaměňovat žárovzdornost a nejvyšší pracovní teplotu daného materiálu. Pro praktické účely se stanovuje tzv. únosnost v žáru. Během této zkoušky se sledují deformace či destrukce při zatížení tlakem v žáru. V podstatě jde o napodobení podmínek ve zdivu pecí apod.
Dělení Žárovzdorných Materiálů
Žárovzdorné materiály se dělí především podle obsahu hlavních složek. V keramické praxi nás nejvíce zajímají žáromateriály na bázi SiO2, Al2O3, MgO a SiC. Oxid křemíku a hliníku jsou základními složkami keramiky vůbec a tvoří nedílnou a většinovou součást i všech běžných hmot v našich dílnách a ateliérech. Neobejde se bez nich ani žádná glazura. Tyto dva oxidy tvoří širokou skupinu minerálů tzv. alumosilikátů neboli hlinitokřemičitanů, mezi něž patří např. jíly.
Jíly tvořené jílovými minerály často obsahují kromě Al2O3 a SiO2 i další složky, které snižují jejich žárovzdornost. Souhrnně je můžeme nazývat taviva. Ty při výpalu podporují vznik taveniny ve hmotě, což vede k uzavírání a zmenšování pórů. Typickým zástupcem takových jílů jsou jíly kameninové. Snadno slinující jíly se při vysokých teplotách smršťují, měknou a navíc v žáru ztrácejí chemickou odolnost. Existuje však i skupina tzv. žárovzdorných jílů a jílovců s poměrně nízkým podílem taviv. Značnou žárovzdornost má i kaolin.
Čtěte také: Šamot pro vytápění
Na opačné straně škály hliník-křemík stojí kyselé žárovzdorniny s výraznou převahou SiO2. Mezi hlavní suroviny pro jejich výrobu řadíme křemenné písky a křemence. Uvádíme je zde jen okrajově, neboť nemají pro ateliérovou keramiku velký význam.
Fázový Diagram Soustavy Al2O3 - SiO2
V soustavě Al2O3 - SiO2 a v keramice obecně nemůžeme mluvit o jedné konkrétní teplotě tání jako třeba u čistých kovů. Vznik taveniny je pozvolný s postupným rozpouštěním pevných částic. Fázový diagram této dvousložkové soustavy popisuje vznik taveniny v závislosti na poměru oxidů a teplotě.
I v případě hlinitokřemičitanů může nastat možnost, kdy se směs roztaví při jedné konkrétní teplotě tání. Jedná se o zvláštní rovnovážný stav, kdy vzniká tzv. eutektikum. Kromě toho, že se eutektická směs taví v jednom okamžiku namísto postupného rozpouštění, dostáváme nejnižší možný bod tání směsi. Bod tání samotného oxidu křemičitého je 1710 °C a oxidu hlinitého 2050 °C. V eutektickém bodě při zmíněném poměru 8 % oxidu hlinitého a 92 % oxidu křemičitého bude teplota tání pouze okolo 1580 °C. Všechny ostatní poměry oxidu křemičitého a oxidu hlinitého mají vyšší teploty tání.
Znalost rovnovážného diagramu je důležitá, protože mullit je žádoucí a bývá tedy snaha o jeho největší možný podíl v žárovzrorném výrobku. Ve vysokohlinitých hmotách (nad 72 % hm. Al2O3) se přidávají stabilizátory, které brání rozpadu mullitu za vysokých teplot.
Šamot
Šamot patří jednoznačně k nejvíce rozšířeným a nejstarším žárovzdorným materiálům. Z předchozího textu vyplývá, že náleží do soustavy SiO2-Al2O3. Obsah Al2O3, popř. Šamot je v podstatě vypálená jílová zemina.
Čtěte také: Šamotové cihly: Klíčové informace
Ze samotného syrového jílu nelze vyrobit požadovaný tvar, protože při sušení a pálení by popraskal a zbortil by se. Příčinou je značné smršťování jílů sušením a pálením. Ostřivem jsou obvykle vypálené a rozemleté lupky, jíly, kaoliny, nebo šamotový zlom (odpad). Tvoří nosnou kostru syrového i vypáleného výrobku. Surový jíl, který svou vazností spojuje částečky ostřiva v tvárnou, zpracovatelnou hmotu se nazývá pojivo. Šamotem jsou tedy všechny vypálené a rozemleté lupky, vypálené a rozemleté jíly, nebo i upotřebené šamotové tvarovky rozmělněné v sypkou hmotu.
U šamotu se setkáváme se značením podle mnoha různých norem. Vzhledem k bohaté historii výroby žáromateriálů existují stovky značek. Určení některých z nich může činit jisté problémy. V každém případě je potřeba z tabulek ověřit, jaké materiály máme k dispozici a zda se hodí k našemu účelu. Poměrně často lze narazit na nevhodný žáromateriál, který by v extrémním případě mohl vést k destrukci pece už při prvním výpalu (např. dinas, křemelina apod.). Maximální doporučená teplota pro jednotlivé jakosti je pouze hrubě orientační.
Volba konkrétního materiálu závisí na řadě dalších provozních podmínek. Nejvíce se na tvorbě skloviny a tedy i poškození podílel oxid vápenatý. V každém případě je nezbytné při výběru žáromateriálů přihlédnout k rozdílným nárokům na druh a jakost u jednotlivých částí zařízení.
Pórovitost je zásadní kritérium u materiálů, na které působí různé chemické vlivy. V našem případě jde především o alkalické páry a různé druhy popelů vznikající při pálení dřevem na vysoké teploty. Bývá pravidlem, že materiál s nižší pórovitostí bude mít vyšší odolnost proti korozi. U větších pecí je třeba pro každou část zvolit staviva jiných vlastností.
Měrná tepelná vodivost je základní charakteristikou velkého významu a také souvisí s otázkou pórů. Perlit sice není v pravém slova smyslu žárovzdorný, ale je levný a má kvůli své pórovitosti výborné izolační vlastnosti. U vyzdívek periodicky pracujících keramických pecí citlivě vnímáme i měrné teplo (specifickou tepelnou kapacitu) žáromateriálů a to nejen kvůli ekonomičnosti výpalů, ale i z technologických důvodů.
Čtěte také: Moderní bydlení a vápenopískové cihly
S hutností úzce souvisí i mechanická pevnost. Například v mechanicky namáhaných částech pecí jako např. v topeništích a prostupech budou zvlášť pórovité materiály velmi trpět.
Tvarové a Netvarové Výrobky
Tvarové výrobky jsou dodávány jako suché nebo předvlhčené směsi, z nichž se vytvoří žáromonolitická vyzdívka přímo na místě použití, popř. Pro vyzdívkářskou (pecařskou) praxi je důležitá orientace v technických normách a ve značení souvisejícím s tvary a rozměry tzv. kamenů. Vzhledem k nutnosti poměrně úzkých a spár sledujeme technologii jejich vytváření.
Nejméně přesné tvary produkuje výroba z plastického těsta (15 až 20 % hm. vody). O mnoho přesnější jsou tvarovky vyrobené lisováním ze suché a polosuché drolenky (2 až 8 % hm. vody). Zvláštní skupinou výrobků jsou vzhledem k přesnosti pěnošamoty. Díky malému obsahu vody při lisování se tvarovky sušením příliš nesmršťují a ani nedeformují.
Široké použití žárovzdorných tvarovek si vynutilo výrobu mnoha různých tvarů. Pro keramické pece budované svépomocí jsou nejfrekventovanější pravoúhlé tvarovky C25 - tzv. normálky s rozměry 250x123x65 mm, nebo základní tvarovka C30 (běžné šamotové cihly). Pro pěnošamoty jsou to např. formáty NF1/76 a NF2. Často využíváme i vazáky, běhouny, krátké a dlouhé klíny, záklenky, radiálky, plátky a desky.
Drobní keramici, kteří budují pece svépomocí, běžně používají materiál z demolic vyřazených průmyslových agregátů, případně různé nesourodé směsi tvarovek z více zdrojů. V takovém případě je potřeba materiál před stavbou roztřídit nejen podle jakostí materiálu, ale i tvaru a rozměrů. Rozumí se samo sebou, že druhotně využité kameny musí být předem dokonale očištěny od zbytků žárovzdorných i konvenčních malt. Veškerá manipulace má být prováděna s maximálním důrazem na zachování původních hran, rohů a povrchů.
Tvarovky z demolic je nutné před dalším použití důkladně očistit. Pokud je vrstva malty tvrdá, je třeba použít diamantovou techniku. Za příklad si vezmeme značku 2H16 STVI, ze které lze vyčíst, že se jedná o krátký klín s výškou 124 mm, délkou 250 mm, rozdílem mezi širokou a úzkou stranou (klínovitostí) 16 mm, díky čemuž dostaneme klenbu s radiem 449 mm. Tvarovka má objem 1,984 dm3, stejně jako normálka C25 s níž je kompatibilní. Tato tvarovka je vhodná do klenby peciště středně velké pece na dřevo v kombinaci s další izolační vrstvou. Podle zkušeností vyhovuje pro teploty do 1380 °C. Obstojně odolává korozi dřevěnými popely a alkalickými parami.
Žárobetony a Malty
Směsi sloužící ke zhotovení monolitických žárovzdorných vyzdívek, případně na jejich opravy, tj. Směsi určené převážně ke spojování tvarových žárovzdorných výrobků, tj. Žárobetony jsou poměrně mladé materiály známé teprve od začátku 20. stol. Ve svépomocných stavbách keramických pecí nebývají příliš často využívány, i když v sobě skrývají značný potenciál. Umožňují budovat lité a vibrované monolitické konstrukce komplikovaných tvarů. Značnou výhodou je výrazné urychlení výstavby nebo opravy vyzdívek.
Kvalita monolitických žárobetonových vyzdívek a jejich životnost v provozu je silně ovlivněna kvalitou zpracování směsí, jejich uložením, ošetřováním a uváděním do provozu. Žárobetony je proto nutné zpracovávat zvlášť pečlivě a přesně dodržovat stavebně-technologické postupy, navržené výrobcem. Kromě hutných se vyrábějí i izolační žárobetony. Každý výrobce nabízí řadu různých směsí s širokým rozpětím pracovních teplot.
Malty jsou směsi jemnozrnných kameniv a pojiva. Slouží jako prostředek ke spojování tvarovek a k vyplňování spár. Provozní jistota a životnost žárovzdorných vyzdívek nezávisí jen na správné volbě tvarových výrobků, ale ve značné míře též na druhu a jakosti spojovacího materiálu. Kvalitu zdiva ovlivňuje také jeho správná aplikace a chemická kompatibilita se sezdívanými kameny.
Malty pro spojování šamotu mají jako pojivo nejčastěji žárovzdorný jíl (obvykle 20-30 %). V případě pecí na dřevo jsou spáry z důvodu koroze taveninou nejvíce opotřebovávaným místem vyzdívky. Příčinou je především vyšší pórovitost malty ve spárách, protože malta neumožňuje dosažení tak vysoké hutnosti, jakou mohou mít hutná tvarová staviva. Naopak u vláknitých materiálů je třeba vzít v úvahu nízkou pevnost, a tedy snadné porušení vyzdívky.
Malé zaplnění prostoru způsobuje snadné proniknutí vnitřního prostředí pece do materiálu a v důsledku toho nízkou chemickou odolnost. Z těchto důvodů se hodí spíše pro pece s nižší pracovní teplotou, nebo jako vnější izolační vrstva.
Šamotové Desky a Cihly: Využití
Šamotové desky a cihly jsou ideálním materiálem pro stavbu a opravy krbů, kamen nebo topenišť díky jejich vysoké tepelné odolnosti a dlouhé životnosti. Šamot je tradiční materiál, ale i přes moderní technologie má při vytápění stále své místo.
Šamotové cihly velmi dobře akumulují teplo a vytápí prostor sálavým teplem. Šamotové cihly se dnes používají v šamotových kamnech, krbech i pecích. Oblíbené jsou zejména šamotové cihly do krbu, které mají šamotovou krbovou vložku. Spojují výhody šamotových kamen a krbů.
Krbová vložka je vyzděná šamotovými cihlami nebo deskami, což umožňuje spalovat dřevo při vyšších teplotách, takže vzniká mnohem menší množství popela, zvyšuje se účinnost krbu a prodlužuje se jeho životnost. Pro šamotové krby je také charakteristická vysoká účinnost, která se pohybuje kolem 90 %.
Šamotové cihly do krbu také dokážou pojmout větší množství tepla než krby a kamna z jiných materiálů a toto teplo potom sálají do prostoru i po vyhasnutí ohně. Šamot použitý v krbech, kamnech nebo pecích umožňuje vytápění prostoru sálavým teplem - to zvyšuje pocit komfortu a tepelné pohody.
Vlastnosti Šamotových Cihel
Šamotky jsou speciální typ žáruvzdorných cihel, které se vyrábějí z čistě přírodních materiálů - žáruvzdorných jílů a lupků. Výpalem při extrémně vysokých teplotách, okolo 1200 °C, získávají své jedinečné vlastnosti, dokážou snášet teploty až 1350 °C a odolávat tepelným šokům. Šamotky jsou taky známé svou mechanickou pevností a odolností proti opotřebení.
Pokud krby a kamna mají vnější plášť ze šamotu, sálají teplo do prostoru z velké plochy. To dává pocit dobře vytápěné místnosti a tepelné pohody.
Jak Správně Řezat Šamot
Pokud budete stavět ohniště, krby či pece sami, má pro vás Cihelna Kadaň na závěr jedno praktické doporučení - jak šamot správně řezat: „K dělení doporučujeme používat úhlovou brusku, a především použití korundového kotouče se zeleným označením - využití na řezání litiny a kamene (betonu).“
Při řezání šamotových desek je důležité dodržovat bezpečnostní opatření, protože prach ze šamotových desek může být škodlivý pro plíce. Proto je nutné používat ochranné pomůcky a zajistit dostatečné větrání.
Šamotový Kámen na Pizzu
Šamotový kámen na pizzu je výrobek s vysokou odolností vůči vysokým teplotám, díky čemuž je nepostradatelný v gastronomických pecích. Díky svým tepelně-izolačním vlastnostem a vysoké akumulaci tepla umožňuje rovnoměrný ohřev celého povrchu, což se projevuje v lepší kvalitě pečených výrobků. Šamotové kameny na pizzu jsou odolné vůči rychlým změnám teploty a oděru, což znamená, že vydrží dlouho bez ztráty svých vlastností.
Šamotové desky se používají nejen v pecích na pizzu, ale také v pecích na chleba, v gastro pecích i v některých modelech grilů. Šamotové desky na na pizzu se používají v elektrických i plynových pecích. Jejich použití zajišťuje pečení těsta za optimálních podmínek - rovnoměrné rozložení tepla zajišťuje rovnoměrné propečení spodku i boků pizzy. V chlebových pecích pomáhají šamotové pečicí kameny dosáhnout dokonale křupavé kůrky a správné vnitřní vlhkosti bochníku. Lze je použít i v troubách, což umožňuje péct pizzu a chléb i v domácích podmínkách.
Různé tloušťky šamotových kamenů ovlivňují dobu ohřevu a schopnost udržet teplo - čím je deska silnější, tím déle udrží teplotu, což může být v intenzivně využívaných pecích rozhodující.
Základní vlastnosti šamotových cihel
| Vlastnost | Popis |
|---|---|
| Žárovzdornost | Odolnost vůči vysokým teplotám (až 1650 °C) |
| Akumulace tepla | Schopnost akumulovat a postupně uvolňovat teplo |
| Mechanická pevnost | Vysoká pevnost v tlaku (více než 30 MPa) |
| Odolnost proti opotřebení | Dlouhá životnost a odolnost proti poškození |
| Sálavé teplo | Vyzařování přirozeného sálavého tepla, které je pro člověka příjemné |
tags: #samotove #cihly #na #pec #vlastnosti #a