Jedním druhem hlíny je šamot. Používá se při pokládání kamen, opláštění krbů, při výrobě žáruvzdorných cihel, jako upevňovací materiál a pro dekorativní účely. Šamotová hlína obsahuje bílý kaolin, který po vypálení získává pevnost a požární odolnost.
Vysokoteplotní zpracování přeměňuje jíl na materiál, jehož pevnostní vlastnosti jsou srovnatelné s pevností hornin.
Šamotová hlína neboli šamot je pálená hlína vyrobená z bílého kaolinu a vypalování je předpokladem pro výrobu materiálu, protože při vysokých teplotách se odstraňuje chemicky vázaná voda a materiál ztrácí svou plasticitu. Jsou zde zirkon, korund a vysokohlinitý šamot. Keramici nazývají šamotem směs plastických jílů různých typů s přídavkem granulovaných šamotových třísek.
Obecné informace o šamotové hlíně
Šamot obsahuje vysoce disperzní hydroaluminosilikáty, jedná se o skupinu přírodních silikátů obsahujících křemík a hliník. Šamot vzniká pouze přirozeně, proto je považován za přírodní zdroj.
Existují mořské šamotové jíly a kontinentální jíly. Mořský jíl, jak název napovídá, se těží z mořského dna. Kontinentální jíly leží na dně řek a jezer. V Rusku jsou tři největší ložiska šamotové hlíny: Kyshtymskoye, Astafievskoye a Palevskoye. Místní ložiska vedla k výstavbě továren na výrobu žáruvzdorných materiálů.
Například závod na žáruvzdorné materiály Borovichi v Novgorodské oblasti používá šamotovou hlínu z vlastních lomů.
Barva hotové šamotové hlíny závisí na teplotě jejího zpracování a barva výchozích surovin na organických nečistotách a dalších složkách. Hlína bez nečistot má světle šedý odstín. Existují červené, žluté a dokonce i modré barvy. Složení šamotu zahrnuje následující prvky:
- křemenný písek;
- oxid hlinitý;
- oxid draselný;
- oxid hořečnatý;
- oxid vápenatý;
- oxid železa;
- oxid sodný.
Právě odolnost vůči vysokým teplotám učinila šamotovou hlínu oblíbenou a žádanou. V keramickém umění má šamot také řadu výhod, včetně takových vlastností, jako je šetrnost k životnímu prostředí a přirozenost, stejně jako trvanlivost.
Pro keramika je důležitou vlastností šamotu, že se při sušení nesráží, takže v něm nevznikají žádné praskliny charakteristické pro běžnou hlínu. Doba schnutí produktu může trvat 10 až 12 dní. Doba trvání tohoto procesu je ovlivněna nejen tloušťkou vrstvy jílu, ale také vlhkostí okolního vzduchu a také jeho teplotou.
Bílý kaolinový jíl vzniká procesem sedimentace hornin. Nejprve se vypálí při teplotě 1300-1500 stupňů, v důsledku čehož se spéká a ztrácí veškerou vlhkost. Kaolin zhnědne. Poté se rozdrtí a výsledný prášek (šamot) se přidá do hmoty, aby se vytvořily produkty, jako chudá přísada, která snižuje plasticitu a smrštění. Čím vyšší je teplota zpracování, tím více vlhkosti materiál ztratí. Na základě své schopnosti absorbovat vlhkost se hotový šamot dělí na dva typy:
- vysoce pálené;
- nízko pálené.
Nízko pálené šamoty mají vyšší nasákavost, to znamená, že jsou schopny absorbovat více vlhkosti do svých pórů. Absorpce vody je vyjádřena v procentech a ukazuje poměr rozdílu v hmotnostech suchého a mokrého materiálu k hmotnosti suchého materiálu.
Šamotové hlíny odolávají teplotám až 1800 stupňů, přičemž si zachovávají své vlastnosti a nespadají. Uvedená teplota je podmíněná. Jeho přesnější hodnota závisí na koncentraci šamotu a dalších složek. Výrobci obvykle uvádějí složení hlíny a poskytují podrobné pokyny pro míchání. Vzhledem k tomu, že hotové cihly a šamotová hlína mají stejný koeficient lineární roztažnosti, doporučuje se tyto materiály použít pro zdění.
Charakteristickým znakem šamotové hlíny je také hodnota, jako je vlhkost. Je nutné pochopit, že vyšší vlhkost způsobuje zvýšenou plasticitu materiálu, a tedy zvýšenou citlivost na změny teplot. Vlhkost také udává výrobce, i když to není součástí jeho odpovědnosti. Hlína se liší zrnitostí. Při výrobě cihel se používá jemnozrnný šamot a v dekorativním umění hrubozrnný šamot.
Technické parametry
Všechny vlastnosti šamotové hlíny jsou standardizovány podle GOST 6137-8. Podle těchto norem jsou na šamot kladeny určité požadavky:
- Barva a konzistence (šedá směs, roztékavá, žádné hrudky nebo slepence).
- Průměr zrna (neměl by přesáhnout 2 mm).
- Součinitel absorpce vlhkosti (u vysoce páleného šamotu je to 2–10 %, u nízko páleného šamotu až 25 %).
- Vlhkost šamotu (ne více než 5%).
- Teplota tání (v rozmezí 1550 až 1850 stupňů).
Materiály splňující tyto požadavky mají životnost až 3 roky. Šamot by měl být skladován v suchých, uzavřených obalech.
Jedinečné vlastnosti bílého kaolinu umožňují získat vysoce kvalitní žáruvzdorný materiál. Je odolný vůči vysokým teplotám, takže může být součástí jakéhokoli stavebního materiálu. Šamotová hlína může být použita jako hlavní materiál pro omítky v obytných oblastech. Propouští vlhkost póry, takže dokonale zachovává pro člověka nezbytné mikroklima. Hlína s přídavkem šamotu má vysokou přilnavost, což je velmi výhodné při kladení cihel.
Výrobky vyrobené ze šamotové hlíny jsou odolné a samotný materiál během provozu neztrácí své vlastnosti. Bohužel jako každý jiný materiál má i šamotová hlína určité nevýhody. Například to nelze nazvat cenově dostupné, takže produkt má poměrně vysoké náklady. Kromě toho šamotový prach, když se dostane do plic, způsobuje onemocnění, jako je silikóza. Jedná se o nemoc z povolání zaměstnanců továren, kde se vyrábějí žáruvzdorné materiály.
Plastický
Mezi hlavní vlastnosti šamotové hlíny patří plasticita, požární odolnost, smršťovací schopnost a pojivost. Některé termíny vyžadují další definici. Plasticita se týká schopnosti materiálu měnit svůj tvar s relativně malým dopadem. To platí pouze pro zvlhčené jíly, protože šamotové jíly, ze kterých byla odstraněna vlhkost, prakticky nepodléhají deformaci.
K plasticitě dochází pouze při kontaktu hlíny s vodou. Různé druhy jílů mají různé ukazatele plasticity, protože závisí na složení minerálů a zrnitosti šamotu. Při zahřátí hlíny na teplotu 150 stupňů je její plasticita vratná. Ale po procesu dehydratace zahřívání na vyšší teploty činí plasticitu nevratnou. Plastičnost lze snížit pomocí speciálních přísad – zahušťovadel s obsahem křemene a suchého šamotového písku.
Kapacita lepení
Vazebnost šamotové hlíny je ukazatelem, který zajímá nejen stavebníky, ale i dekoratéry. Hlína je schopna spojit jemné částice šamotu, které samy o sobě nejsou plastické. Soudržnost znamená, že k rozdělení materiálu na části musí být vyvinuta určitá síla.
Zředěný jílový prášek tvoří po vysušení „surovinu“. Vazebnost suroviny je dána lamelární strukturou částic některých složek šamotové hlíny. Pokud jsou takové složky přítomny v jiných typech jílů, jejich soudržnost bude také vysoká.
Smrštění vzduchem
Smrštění vzduchem ukazuje míru zmenšení objemu obrobku po vysušení. Vyjadřuje se v procentech původního objemu. U šamotových jílů se míra smrštění vzduchem pohybuje od 5 do 11 %. Vysoký indikátor odpovídá plastickým typům hlíny. Říká se jim také „tučné“ jíly.
S plastovými druhy hlíny je snazší pracovat, ale během procesu vypalování se produkt začíná smršťovat, což vede k tvorbě trhlin. Bez speciálních přísad je téměř nemožné zachovat původní parametry. Do hlíny se musí přidat pojiva.
Smršťování ohněm
Ke smrštění dochází nejen během procesu sušení, ale také během procesu vypalování, takže byste měli věnovat pozornost i takové vlastnosti, jako je smrštění ohněm. Tento typ smrštění se nevysvětluje odpařováním vlhkosti, ale tavením jílu, to znamená, že některé z jeho sloučenin se mohou roztavit při vysokých teplotách. Kapalná látka proniká do pórů a prostor mezi částicemi, které se neroztavily. Hustota materiálu se zvyšuje a objem se v souladu s tím snižuje.
Celý popsaný proces se nazývá smršťování ohněm nebo smršťování ohněm. Vysoký obsah křemenného šamotu pomáhá předcházet smršťování. Faktem je, že částice křemene při vysokých teplotách vytvářejí nové struktury krystalové mřížky se zvětšeným objemem. Smrštění a přeměna krystalů se vzájemně kompenzují, takže objem obrobku zůstává prakticky nezměněn. Je logické mluvit o úplném smrštění způsobeném procesem smršťování vzduchem a ohněm. U šamotové hlíny toto číslo nepřesahuje 18 %.
Pro dosažení zadaných parametrů je nutné vypočítat celkové smrštění a zvětšit rozměry obrobku. Smrštění hlíny začíná při teplotě 600 stupňů a trvá poměrně dlouho. Monotónní smršťování končí, když teplota dosáhne 1000 stupňů. Poté se intenzita smrštění zvýší a obrobek přestane měnit objem pouze při teplotě 1400 stupňů.
Teplota spékání
Hlína se spéká v okamžiku, kdy přestane nasávat vlhkost. Teplota, při které k tomuto procesu dochází, se nazývá teplota slinování a slouží jako jedna z charakteristik materiálu. Výrobky ze šamotové hlíny jsou slinovány bez deformace, přičemž si zachovávají všechny své ohnivzdorné vlastnosti.
Refraktornost
Ohnivzdornost označuje schopnost hlíny zůstat v pevném stavu, to znamená neroztavit se při vysokých teplotách. Dobrá hlína vydrží teploty až 1580 stupňů. Vysoká požární odolnost je dosažena čištěním hlíny od cizích nečistot. Při zakládání kamen a krbů je žádaná požární odolnost.
Jako pojivový materiál se používá šamotová hlína, ale vyrábějí se z ní i cihly na obložení vnitřního povrchu pece. Ale taková hlína našla uplatnění i v jiných odvětvích. Používá se k výrobě dlaždic, kelímků, ve kterých se taví drahé kovy, porcelánu a kameniny, jakož i k sochařství figurek a dekorativních řemesel.
Šamotová hlína v keramice
Textura hlíny, její pevnost a estetika našly uplatnění jako materiál mezi designéry. Šamot se používá při výrobě obkladů, nádobí, figurek a dalších dekorativních interiérových prvků. Mistr ví vše o vlastnostech tohoto materiálu, proto používá nečistoty, které regulují jeho plasticitu.
V keramice se nejčastěji používá hlína, do které se přidává suchý šamotový prášek. Podíl tohoto prášku může dosahovat až 50 % z celkové hmotnosti materiálu.
Před vytvořením produktu mistr připraví náčrt, ze kterého se vytvoří potřebné tvary a formy. K přípravě roztoku použijte následující schéma:
- Ingredience se nasypou do jedné nádoby v poměru 6:4 (hlína/šamotová drť).
- Výsledná směs se nalije vodou a několik dní se louhuje.
- Mícháním se dosáhne krémové konzistence.
- Roztok se nalije do předem připravené formy nebo formy.
Někteří řemeslníci přidávají do roztoku lepidlo PVA, aby urychlili vytvrzení. Sochy a figurky se vyrábí nanášením materiálu na drátěný rám, takže hlína je pružnější. V některých případech se jako pojivo přidává sklolaminát. 3-4 dny po dokončení práce začíná fáze vypalování. Do této chvíle hlína vysychala na vzduchu.
Hotový výrobek ze šamotu – keramický plak
Předsušení je povinným krokem, aby se při vypalování na povrchu neobjevily praskliny. Šamot se plynule mění na keramiku při teplotě 1300 stupňů. Pro zajištění vysoce kvalitního a ekologického produktu je důležité dodržovat technologii.
