Materiály v kamnařině

Rozdělení materiálů

1. Stavební a dekorační kámen
2. Sklo
3. Keramika
4. Železo, ocel a litina
5. Tavené horniny
6. Anorganická pojiva
7. Pigmenty a barviva
8. Kamenivo

Stavební a dekorační kámen

Stavebním a dekoračním kamenem se rozumí horniny vhodných a podobných fyzikálních, mechanických, chemických a technologických vlastností, které se používají v původní nebo opracované formě jako konstrukční stavební prvek nebo estetický doplněk díla. 

Surovinou jsou tedy všechny druhy pevných hornin vyvřelého, usazeného nebo přeměněného původu. Přírodní kámen patří bezesporu mezi nejstarší materiály, které lidstvo používalo pro výrobu primitivních nástrojů již od pradávna. V kamnářské praxi se kámen využívá především jako estetický prvek například na římsy nebo velkoplošné obklady stěn, podlah a dalších ploch. Kamenné krby mají své kouzlo, tradici a v neposlední řadě také dlouhou životnost.

Sklo

Sklo patří k významným materiálům se širokým uplatněním nejen ve stavebnictví, architektuře i umění. Sklo je nekrystalický materiál anorganického původu, jež se vyrábí tavením vhodných surovin a následně je tato sklovina koordinovaně ochlazována bez krystalizace. Skelný stav vzniká plynulým přechodem ze stavu kapalného do stavu pevného s nárůstem viskozity, tedy že se materiál navenek jeví jako pevná látka. Sklo může vytvářet celá řada anorganických látek. Nejběžnější jsou skla křemičitá a boritokřemičitá, ale pro speciální účely se používají i skla fluoridová, fosforečná a další. Sklo se vyznačuje zejména vysokým stupněm prostupnosti světla v části viditelného spektra, tuhostí a také tvrdostí při běžných teplotách, křehkostí a relativně nízkou měrnou tepelnou a elektrickou vodivostí. Sklo bylo objeveno v polovině 3. tisíciletí před naším letopočtem v Mezopotámii a zprvu sloužilo především pro výrobu ozdob. Na území dnešní České republiky se rozšířilo zpracování této suroviny až s příchodem Keltů - tedy v období zhruba 400 let před naším letopočtem. 

Přírodní skla

Přírodní skla vznikají nejčastěji vulkanickou činností nebo jiným tepelným procesem v přírodě. Typickými představiteli přírodních skel jsou horniny ze skupny vulkanických skel (obsidián, pemza, perlit a smolek), které vznikají rychlým ochlazením kyselé lávy na zemském povrchu. Kromě vulkanických skel patří do této skupiny také tzv. tektity. Tektity jsou skla, která vznikla při dopadu meteoritu na zemský povrch a roztavením původních usazených hornin v místě dopadu. Podle místa geografického výskytu se označují jako vltavíny (objeveny byly roku 1878), australity, filipínity atd.

Umělá skla

Umělá skla vznikají tavením sklářského kamene a dalších přísad a jejich následných chlazením a tvarováním. Mezi umělá nebo také průmyslová skla patří křemenné sklo, které se využívá například při výrobě osvětlení. Dalším je tzv. rozpustné (vodní) sklo, které se využívá například k impregnaci papírových tkanin, konzervaci vajec nebo k ochraně a sanaci přírodního kamene. Křemičité sodnovápenaté sklo slouží pro výrobu obalového a užitkového skla. Tepelně odolná skla se pak používájí právě při výrobě krbových vložek a kamen, ale také pro laboratortní potřeby nebo na kuchyňské nádobí. Pěnové sklo je anorganický pórovitý materiál s tepelně-izolačními vlastnostmi, který má na rozdíl od ostatních tepelně-izolačních materiálů vysokou pevnost v tlaku. 

Keramika

Keramikou se nazývají soudržné, ve vodě prakticky nerozpustné polykrystalické látky, někdy i s podílem skelné fáze, které byly získány z anorganických nekovových surovin, nejčastěji na bázi silikátů zpracováním do požadovaného tvaru a vypálením výrobku v žáru. Během výpalu dojde ke zpevnění a vytvoření nové ministruktury a tím k získání požadovaných fyzikálních a mechanických vlastností. Kromě nově vytvořených krystalických fází a případné fáze skelné obsahuje keramický střep obvykle také větší či menší množství pórů. Fázové složení žárem vzniklého produktu se může lišit od výchozí keramické výrobní směsi. 

Keramika na bázi přírodních surovin přestavuje, vedle kamene a dřeva, jeden z nejdéle používaných materálů v lidské historii a vůbec první záměrně vyrobený materiál umělý, vyznačující se navíc vynikající stabilitou fyzikálních a mechanických vlastnostní. Díky nim jsou keramické výrobky jedinými doklady o lidské činnosti a existenci. 

V současné době patří keramika mezi nejdůležitější stavební hmoty, a to hlavně cihlářské výrobky, dále pak při výrobě užitkového a okrasného zboží nebo pro tepelně izolační žáruvzdorné hmoty. V kamnařině se jedná o klíčový materiál.  

Keramika na bázi jílových surovin

Z hlediska praktického využití má největší význam keramika na bázi jílových surovin. Pro jejich tvarování a tepelné zpracování je rozhodující přítomnost převažujícího podílu jílové suroviny. K výrobkům patří hlavně cihlářské výrobky, kameniva, pórovina, porcelán, kachle a šamotové výrobky. Šamot z hlediska využití patří však k žáruvzdorné keramice. 

Železo, ocel a litina

Historie existence železa je doložena už se starší doby kamenné. Člověk však neuměl dosáhnout teplot nutných pro tavbu železných rud, proto se jednalo o tzv. meteorické železo v ryzí formě. 

Původně se železo vyrábělo přímo z rud v pecích různých obměn, vytápěných dřevěným uhlím. Bylo pórovité a nedostatečně odděleno od strusky, ale díky menšímu obsahu uhlíku bylo kujné a snáze opracovatelné. Tato svářková ocel obsahovala až 99,8% Fe a jen 0,004 - 0,006% C. 

Inovací výroby oceli byly tzv. pudlovací pece vytápěné černým uhlím, kde za stálého míchání taveniny byly nežádoucí prvky oxidovány a přecházely do strusky, zatímco ocel chladla ve formě houbovitého železa. Keltové uměli tuto surovinu přetvořit kutím až do formy ocele a pomocí cementace a kalení zpevnit. Z jejich doby jsou zachovány různé zbraně a nářadí pro běžný život jako sekery, nože a podobně. Železo je nejvíce zpracovávaným kovem, kterého se produkuje 61x více než druhého v pořadí hliníku a 130x více než třetí mědi. 

Všechno surové železo se dále upravuje tak, aby získalo požadované mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti. Tato úprava pomocí změny chemického složení, tváření a tepelného zpracování ústí v pestrou paletu vyráběných ocelí. 

Technické slitiny s převahou železa se obecně dělí na litiny a oceli. Litinové výrobky se tvoří odléváním do forem, ale naprostá většina oceli se zpracovává tvářením. 

Oceli jsou slitiny s převahou železa, obsahující většinou do 2% uhlíku. Podle obsahu jednotlivých legujících (slitinových) prvků se dělí na legované a nelegované. Podle celkového obsahu legujících prvků se pak oceli dělí na nízkolegované (do 2,5%), středně legované (2,5 - 5%), výše legované (5-10%) a vysoce legované (nad 10%).

Litiny jsou slitiny s převahou železa, obsahující více jak 2,1% uhlíku a dále mangan, křemík a další prvky. Litiny jsou určeny téměř výhradně k výrobě odlitků. Vyrábí se roztavením surového železa a litinového nebo ocelového odpadu. Litiny se podle vnitřní struktury dělí na bílé, grafitické, tvrzené a legované. Bílá litina je tvořena metastabilními fázemi soustavy Fe-C bez přítomnosti grafitu, proto je velmi tvrdá a křehká. Používá se pro výrobu jednoduchých odlitků odolných proti opotřebení. Z grafitických litin se vyrábí součásti kamen, smaltované zboží, části motorů, ozubená kola, armatury, stojany obráběcích strojů, ocelárenské kokily, umělecké výrobky aj. Tvrzené litiny se vyrábějí tepelným zpracováním odlitků z bílé litiny a používají se například pro výrobu válců pro válcovací stolice a vačkových hřídelí. 

Tavené horniny

Výrobky na bázi tavených hornin představují v současnosti velmi používanou skupinu silikátových materiálů, která našla své uplatnění jak ve stavebnictví, tak v řadě dalších průmyslových odvětví. V kamnařině se v současnosti jedná o zásadní materiály na stavby především teplovzdušných krbů, izolace stěn, stropů a podobně. Základem všech těchto výrobků jsou přírodní horniny, které se buď samostatně, nebo spolu s různými korekčními složkami taví. Vzniklá tavenina je dále zpracovávána buď odléváním nebo rozvlákňováním.

Podle toho lze výrobky dělit na odlévané výrobky, které vznikají odléváním horninové taveniny do forem a jejím postupným chladnutím. Rozvlákňované výrobky (minerální vlákna resp. minerální vlna) se vyrábějí odstředivým rozvlákňováním horninové taveniny v proudu vzduchu a následným vytvrzením silikátového vlákna. Nejčastěji používanými minerálními vlákny jsou v součanosti vlákna z čedičovo-struskové směsi, často nepřesně označovaná jako vlákna čedičová. Příklady těchto vláken jsou například Rockwool nebo Orsil. 

Čedičovo-strusková vlákna se vyrábějí z výrobní směsi, tvořené přibližně ze tří čtvrtin čedičem a jednou čtvrtinou strusky. Tato směs se taví v kupolové peci při teplotách od 1350 ºC do 1450 ºC. Tavenina následně vytéká na rotující válce a vlivem odstředivé síly se kapičky taveniny v proudu ofukovacího vzduchu změní v jemné vlákno. 

Anorganická pojiva

Termínem pojiva se označují látky, které lze upravit do tekuté nebo kašovité formy a které pak z této formy snadno přejde do formy pevné. Díky tomuto procesu mají pojiva schopnost spojit nesoudržná zrna nebo kusy různých materiálů v soudržný a kompaktní celek. Proces zpevňování lze rozdělit na dvě fáze a to tuhnutí a tvrdnutí. Anorganická pojiva lze rozdělit na mechanická a chemická. V případě mechanických pojiv nedochází během procesu tuhnutí a tvrdnutí ke změně chemické podstaty materiálu (například jíly a hlíny). Naproti tomu u chemických pojiv dochází během procesu tuhnutí a tvrdnutí ke vzniku nových minerálních fází, respektive nových chemických sloučenin. Chemická pojiva se dále dělí na vzdušná a hydraulická. 

• vzdušná pojiva tvrdnou na vzduchu, avšak ani po dokonalém vytvrzení nejsou odolná vůči vodě. Příkladem může být třeba sádra.
• hydraulická pojiva jsou pojiva, která po smíchání s vodou a z pravidla po počátečním zatuhnutí na vzduchu jsou schopna dále tuhnout a tvrdnout na vzduchu i pod vodou. Příkladem může být třeba cement. 

Pigmenty a barviva

Světlo je elektromagnetické záření o vlnové délce viditelné lidským okem. Pigment je materiál, který mění barvu odraženého světla, což je způsobeno selektivním pohlcováním určitých vlnových délek. Výsledná barva je dána spektrem odražených vlnových délek. Pigmenty mohou být anorganického i organického původu a v obou skupinách mohou být přírodní i umělě vyráběné materiály. Pigmenty se využívají při výrobě nátěrových hmot, barvení textílií, plastů, jídla a podobně. V kamnařině se setkáváme s těmito materiály například v glazurách u kachlů nebo ve spárovacích hmotách, při tvorbě fresca a podobně. 

Pigment je obvykle nerozpustný v pojivu, zatímco barvivo je buď přímo kapalné, nebo je v pojivu rozpustné. 

Kamenivo

Kamenivem se rozumí zrnitý (sypký) anorganický materiál přírodního nebo umělého původu, s velikostí zrna do 125mm, který je určen pro stavební účely. Ve stavebnictví se kamenivo používá především jako plnivo, které v kombinaci s vhodnými pojivy slouží pro přípravu malt a betonů. Kamenivo je možné dělit podle množství různých hledisek například na 

• přírodní
• umělé
• recyklované
• těžené
• drcené
• pórovité
• hutné

Pomohl vám náš článek najít informace, po kterých jste na internetu pátrali? Řešíte stavbu krbu svépomocí a nejste si vším jisti? Kontaktuje nás, rádi vám poradíme tak, aby váš nový krb byl nejen esteticky pěkný, ale především funkční. 

Zdroj: Kamnářské tabulky