Porównanie typowych własności fizykochemicznych materiałów stosowanych na wyłożenie palenisk wkładów kominkowych.

Ceramiczne wyłożenie wnętrza paleniska tworzy warstwę chroniącą korpus, stanowi element dekoracyjny, polepsza jakość spalania drewna. Wybór tworzywa elementów pracujących w kontakcie z ogniem ma decydujący wpływ na ich niezawodność oraz niebagatelny wpływ na parametry spalania. Ważna jest też konstrukcja samej warstwy ogniotrwałej, sposób montażu, linie podziału, dylatacje. Podstawowymi, używanymi tradycyjnie do tej pory, materiałami są formowane wypalane płyty szamotowe i formowane kształtki z betonów izolacyjnych – głównie na bazie wermikulitu. Obie te grupy materiałów różnią się od siebie zasadniczo własnościami, pełnią jednak podobną funkcję ochronną.

ceramika

Oprócz tych tworzyw firma Unirol proponuje w swojej ofercie wysokojakościowe wyłożenie ogniotrwałe REFRABOX, którego cechą wyróżniającą jest wysoka trwałość. Elementy wyłożenia paleniska zużywają się najczęściej na skutek spękań, które nie zawsze wynikają z różnego rodzaju udarów mechanicznych i cieplnych. Jeżeli takie nadmierne obciążenie nie występowało, a materiał uległ zniszczeniu, wynika to najczęściej z przemian korozyjnych. Zarówno szamot jak i wermikulit są tworzywami bardzo porowatymi i zawierają w swoim składzie sporą ilość niepożądanych zanieczyszczeń sprzyjających reakcjom korozyjnym. Skutkuje to powstawaniem w ich wnętrzu dodatkowych naprężeń, które wraz z naprężeniami cieplnymi mogą i przekraczają wytrzymałość mechaniczną materiału. Wady te kompensowane są jednak w pewnym stopniu relatywnie niską ceną i dostępnością.

Porównanie typowych własności fizykochemicznych materiałów stosowanych na wyłożenie palenisk wkładów kominkowych

Jednym z podstawowych problemów są tu naprężenia cieplne. Z powodu stosunkowo niskiej przewodności cieplnej szamotu, na przekroju płyty występują dość znaczne różnice temperatur. Na skutek tego materiał rozszerza się bardzo nierównomiernie. Dochodzi do tego także problem z nierównomiernym nagrzaniem płyty na jej całej powierzchni, co znów wynika z niskiej przewodności. Różnice mogą dochodzić nawet do kilkuset stopni. Nieelastyczny i nieplastyczny materiał, jakim jest ceramika, musi zareagować na taki stan siatką spękań, a początkowo niewidoczne mikrorysy łączą się i dają większe, obejmujące cały przekrój.

Płyty wermikulitowe, które są dość plastyczne i mogą relaksować część naprężeń w swoim wnętrzu przez odkształcenie. Pojawia się jednak w ich przypadku dodatkowy problem pęknięć skurczowych. Materiał ten przy pierwszym ogrzewaniu ulega skurczowi (do 1,5%) i może „rysować” się od strony ogrzewanej, poza tym posiada bardzo wysoką rozszerzalność, co, przy niskiej przewodności, zwiększa skłonność do pęknięć, mimo dość podatnej na odkształcenia struktury. Pęknięcia związane z rozszerzalnością pojawiają się najpierw po chłodniejszej stronie i rozchodzą się w kierunku powierzchni wewnętrznej przy schładzaniu. Firma UNIROL nie stosuje wermikulitu jako wyłożenia ochronnego produkowanych przez siebie wkładów kominkowych. REFRABOX jest pozbawiony większości wad tradycyjnych tworzyw. Zawiera wielokrotnie mniej szkodliwych zanieczyszczeń, dużo więcej związków zwiększających ogniotrwałość, w tym głównie tlenku glinu Al2O3, który jest tu dominującym składnikiem. Ma mniejszą porowatość, kilkukrotnie większą wytrzymałość mechaniczną, kilkadziesiąt procent większą masę jednostkową (gęstość). Ważną jego cechą jest także forma fizyczna porów wewnętrznych. Mają one kształt zamkniętych mikrokanalików o przypadkowej orientacji, dokładnie okrągłym kształcie przekroju i idealnie gładkiej powierzchni (brak karbów). Zapobiegają one pękaniu przez zamykanie drogi mikropęknięciom, które nie mają możliwości łączenia się. Kanaliki ułatwiają także odprowadzanie z wnętrza materiału nagromadzonej wilgoci, która także może powodować zniszczenia (rozsadzanie materiału) w czasie intensywnego podgrzewania. Około dwukrotnie wyższa przewodność cieplna nowego materiału także ma duży wpływ na zmniejszanie naprężeń cieplnych dzięki mniejszym różnicom temperatur (szybszemu rozprowadzaniu ciepła) w różnych miejscach elementu. Duża gęstość i przewodność powoduje też znaczny wzrost pojemności cieplnej wyłożenia ceramicznego paleniska, a tym samym ilości zakumulowanej energii.