Historia cegły, Elżbieta Wijas-Grocholska
Od zamierzchłej przeszłości podstawowymi materiałami do budowy ścian różnych budowli były : glina naturalna i wypalona (cegła), kamień oraz drewno. Glina posiadała, w przeciwieństwie do kamienia i drzewa, cechy urabialności plastycznej po zarobieniu z wodą, dlatego była wykorzystywana od najdawniejszych czasów do polepiania różnych ścian jam mieszkalnych i budowli z wikliny. Różne suszone bryły, bryłki i kształtki z gliny, suszone na słońcu, łączone rozrzedzonym wodą iłem, stały się prototypem współczesnej cegły.
Produkcja cegieł zrodziła się wśród kultur starożytnego Wschodu.
W najstarszych cywilizacjach występujących nad Eufratem, Tygrysem czy Nilem nie było odpowiedniego drewna, dlatego tam, od niepamiętnych czasów, glinę formowano w cegły umożliwiające układanie z nich ścian. Najstarsze ślady cegły pochodzą z Azji Przedniej z VII tysiąclecia p.n.e. (Jarmo, Jerycho (Jordania). Cegła była wykonywana dwoma sposobami: -cegła suszona w cieniu, dosuszana na słońcu ( tzw. surówka), - cegła wypalana w piecu.
Pod koniec IV tysiąclecia p.n.e. w Mezopotamii zaczęto używać cegły wypalanej, ale tylko do ważniejszych budowli, ponieważ koszt wypału cegły był ogromny ze względu na niedostatek opału. Budowle z nietrwałej cegły mułowej licowano z zewnątrz cegłą wypalaną, odporną na wpływy atmosferyczne. Licówkę często wykonywano z cegły palonej, pokrytej barwnym szkliwem - glazurą
o bogatych kolorach i motywach dekoracyjnych ( np. Święta Ulica i brama Isztar w Babilonie). Technika zdobienia cegieł szkliwami upadła wraz z podbojem Wschodu przez Aleksandra Wielkiego w IV w. p.n.e. i ani Grecy, ani Rzymianie, nie wznowili jej później i nie stosowali tego typu dekoracji.
Cegła mułowa zwana też bywa zamiennie cegłą surową (surówką). Drugim najstarszym ośrodkiem budownictwa z surówki był Egipt, w którym stosowano ją mniej więcej 4 tysiące lat p.n.e. ( grób Menesa w Nagade). Jedno z malowideł grobowych z grobowca wysokiego urzędnika Rekhamara w Tebach (z 1500 r. p.n.e.), przedstawia niewolników formujących cegły i murujących ściany. W Egipcie cegły wypalanej nie stosowano aż do wpływów Cesarstwa Rzymskiego, tj. ok. 50 roku p.n.e.
Cegły suszone i wypalane występowały też w starożytnych kulturach Azji, m.in. w Indiach, Chinach i Indonezji. W Ameryce w okresie prekolumbijskim stosowana była również powszechnie cegła suszona zwana adobą.
W homerowskiej Grecji zasadniczym materiałem budowlanym było drzewo
i kamień, ale na mniejszą skalę użytkowano też bardzo starannie suszone (2-5 lat) cegły. Grecy stosowali cegłę wzorem krajów starożytnego Wschodu, ale cegłę paloną rzadko i dopiero od IV w. p.n.e.
Rzymianie wzorując się na Etruskach stosowali początkowo w budownictwie cegłę suszoną, której produkcję opisuje dokładnie Witruwiusz ok. 20 roku p.n.e. w dziele pt. De Archtectura libri decem. Cegła wypalana, choć znana od dawna, została
u Rzymian bardziej upowszechniona w okresie panowania Juliusza Cezara (59-44 r. p.n.e.). Po upadku Imperium Rzymskiego (V w n.e.) osiągnięcia techniczne w zakresie produkcji ceramiki użytkowej i budowlanej przejęło Cesarstwo Bizantyjskie, doskonaląc je i rozwijając przez następne parę wieków. Użycie i produkcja cegły zanika w Europie z wyjątkiem południowej Italii ( Rawenna).
Dopiero w XI w. n.e. z mauretańskiej Hiszpanii produkcja cegieł rozpowszechnia się znowu na całą Europę. We Francji powstaje nowy styl
w architekturze, zwany gotykiem, w którym podstawowym materiałem budowlanym stała się wypalana cegła. Gotyk w rożnych odmianach dotrwał do wieku XV, rozprzestrzeniając się zwłaszcza na obszarze Anglii, Hiszpanii, Niemiec, Niderlandów i krajów skandynawskich.
W okresie renesansu i baroku cegła traci swe walory estetyczne; występuje jedynie jako materiał konstrukcyjny.
Największy rozwój w zakresie produkcji cegieł przypada na II połowę XIX wieku. Związany jest z trzema zasadniczymi odkryciami technicznymi: z konstrukcją pieca kręgowego Hoffmanna w 1857roku; - z wprowadzeniem mechanicznej prasy ceglarskiej przez Schlickeysena w latach 1860-1870, a także z wprowadzeniem sztucznych suszarni Kellera pod koniec XIX wieku.
W Polsce cegła palona weszła na szerszą skalę w użycie na początku XIII wieku pod wpływem nowych prądów przenikających do nas od krajów zachodnich. Wraz z rozkwitem u nas architektury gotyckiej tzw. gotyk nadwiślański, w którym cegła odgrywa dominującą rolę, rozwija się i udoskonala również produkcja cegieł.
Największy wkład w rozwój budownictwa murowanego wniósł Kazimierz Wielki. To z nim związane jest powiedzenie, że „zastał Polskę drewnianą, a zostawił murowaną”. To on otoczył murami 27 miast i wzniósł 53 zamki. Za Zygmunta Augusta zaznacza się wzrost produkcji i poprawa jakości wapna i cegły, a sam Zygmunt August ustala pierwszą chyba w Polsce normę budowlaną, ustalając przepisowe wymiary cegły na 3 x 6 x 12 cali. Podobnie jak w innych krajach,
w okresie renesansu i baroku, cegła spada tylko do roli materiału konstrukcyjnego.
W XIX w. ponownie pojawia się moda na budynki ceglane pozostawione
w stanie surowym. Jedne charakteryzują się przeładowaniem bogatymi gzymsami
i różnorodnymi elementami ozdobnymi. Inne posiadające mniej walorów architektoniczno- estetycznych, znajdują zastosowanie w budynkach fabrycznych, szpitalnych, szkolnych, kolejowych, koszarowych itp. Te ostatnie były złośliwie przez współczesnych nazywane stylem „koszarowym” lub „fabrycznym”.
W XX wieku wchodzi moda na budynki tynkowane; cegłę coraz częściej zastępują pustaki betonowe, a przy blokach mieszkalnych - tzw. ”wielka płyta” wykonana z betonu, co spowodowało zmniejszenie znaczenia cegły i spadek jej produkcji.
Glina, Krzysztof Czartoryski
Cegły, jak powszechnie wiadomo, wyrabia się z gliny. Glina jest skałą osadową powszechnie występującą w przyrodzie. Najważniejsze jej składniki powstają w procesie wietrzenia skaleni (głównie glinokrzemianów wapnia, potasu i sodu). Ponieważ złoża powstają głównie w wyniku naniesienia przez wiatr i wodę, glina rzadko składa się z czystego kaolinitu, który jest głównym składnikiem szlachetnej gliny, służącej do wyrobu porcelany - czyli kaolinu. Glinę zawierającą mało składników plastycznych (takich jak: uwodnione tlenki żelaza, krzemu i glinu) nazywa się gliną chudą. Gliny tłuste silnie pęcznieją pod wpływem wody a później, podczas suszenia i wypalania, kurczą się i pękają. Gliny takie schudza się przed użyciem przez dosypanie najczęściej piasku, zapobiegając tym sposobem pękaniu wyrobu, a ponadto zmniejszając lepkość masy. Niegdyś gliny schudzano także plewami, sieczką oraz włosiem i sierścią. Gliny chude są mniej kurczliwe i mniej plastyczne niż gliny tłuste. Pełne właściwości plastyczne glina uzyskuje po dodaniu od 18 do 40% wody. Potrzebny kształt nadaje się glinie w stanie wilgotnym, a następnie suszy na wolnym powietrzu, w zadaszeniu chroniącym przed słońcem. Po wysuszeniu wyroby gliniane umieszcza się w piecu i wypala w temperaturze odpowiedniej dla danego produktu. Dla cegieł jest to temperatura w granicach 960°C. Wypalona glina nie zmienia już kształtu, jest bardzo trwała, nie psuje się i nie rozkłada, a jej jedynymi wadami są porowatość i kruchość - łatwo pęka, zwłaszcza pod wpływem uderzenia lub upadku.
Swą charakterystyczną żółtą barwę, gliny uzyskują od tlenków żelaza i tytanu. One to, po wypaleniu, nadają cegle intensywnie czerwony kolor. Naturalna glina zwykle zawiera znaczną ilość różnych domieszek naniesionych przez wiatr i wodę, takich jak: kwarc, miki, węglany wapnia i magnezu, różnego rodzaju krzemiany oraz substancje organiczne. Właściwości gliny można poprawić dodając składników pożądanych a ujmując szkodliwych. Dlatego glinę przed użyciem, w przeciągu roku, poddawano rozmaitym działaniom przygotowawczym, które w efekcie znacznie poprawiały właściwości produktu końcowego. W ramach tych działań, po wydobyciu, glinę wielokrotnie mieszano, kruszono, wystawiano na deszcz, mróz i słońce. Wystawianie na deszcz pozbawiało ją wielu domieszek, zachowując i zwiększając zawartość niewymywalnych związków glinu, natomiast nagrzewanie, chłodzenie i hydroliza sprzyjały większemu rozdrobnieniu i ujednoliceniu surowca.
Glina bezpośrednio po wydobyciu nie nadaje się do formowania cegły. Należy ujednolicić jej konsystencję w maszynach takich jak: gniotownik, rozdrabniacz, prasa.
Historia przemysłu cegielnianego na Opolszczyźnie
Początki wypału cegieł na Śląsku sięgają średniowiecza. Wykonywano je ręcznie i wypalano w polowych piecach opalanych drewnem. Rozwój tej gałęzi przemysłu w XIV w. wiązał się z rozwojem budownictwa miejskiego w epoce gotyku w architekturze.
Do końca XVIII w. przemysł cegielniany rozwijał się powoli a produkcja cegły stanowiła dodatek do produkcji rolnej. Niewielkim postępem było przekształcenie się niektórych cegielni w zakłady typu manufakturowego z ręcznym formowaniem cegieł. Rozkwit przemysłu cegielnianego wiązał się z gwałtownym rozwojem przemysłu, głównie w sąsiednim zagłębiu górnośląskim, gdzie było olbrzymie zapotrzebowanie na materiały budowlane. Cegielnictwo zrewolucjonizował opatentowany w 1857 r. piec kręgowy Hoffmanna, umożliwiający nieprzerwaną i ciągłą produkcję. Piec ten był bardziej wydajny i ekonomiczny pod względem zapotrzebowania energetycznego. Nie bez znaczenia było również wprowadzenie mechanicznej prasy (Schlickeysen 1860), co zastąpiło formowanie ręczne. Z czasem naturalne suszenie cegły pod wiatami zostało zastąpione suszeniem w sztucznych suszarniach (Kellera). Wprowadzono tam nadmuch ciepłego powietrza, pobieranego znad pieca, bądź też wytwarzanego w osobnej kotłowni. Dzięki temu cegła przed wypałem schła znacznie szybciej, a sam proces technologiczny nie był uzależniony ściśle od warunków atmosferycznych. Szacuje się, że po 1860 r. na obszarze rejencji opolskiej pracowało 158 cegielni.
Przed I wojną światową liczba cegielni wzrosła gwałtownie. W 1907 r. działały już 303 zakłady, które wykorzystywały wynalazki Hoffmanna, Schlickeysena i Kellera. Śmiało można stwierdzić, ze ich wydajność była olbrzymia. Poza brzeskimi cegielniami, które zaopatrywały Wrocław, pozostałe wytwarzały cegłę na rynek lokalny. Ta nieprawdopodobna ilość cegielni zmniejszyła się do 141 w 1929 i do 127 w 1939 r. Mimo to ilość wytwarzanej cegły wciąż rosła. Powodem tego było zwiększanie się przeciętnej wielkości zakładów i wzrost wydajności pracy. Zniszczenia II wojny światowej spowodowały, że wiele cegielni nie zostało ponownie uruchomionych i uległy stopniowej dewastacji. W 1957 r. na terenie ówczesnego województwa opolskiego czynne były 53 cegielnie. Część z nich wykorzystano do wypału wapna. Charakterystyczny był brak cegielni w północno - zachodniej części województwa (powiaty: Namysłów, Brzeg, Grodków). Dziś w województwie opolskim cegłę wyrabia się tylko w 14 cegielniach, z czego 12 wykorzystuje nadal piec kręgowy, a 2 nowoczesne technologie pieca tunelowego.
Etapy produkcji cegły
W dużym skrócie proces technologiczny wyrobu cegły to: dostarczenie wody do gliny celem jej przerobu - uformowanie cegieł - odprowadzenie wody z uformowanych cegieł - wypał cegieł. W rzeczywistości przebieg tych działań jest bardziej skomplikowany. Glina do wyrobu cegieł wydobywana jest w kopalniach odkrywkowych, zlokalizowanych zazwyczaj w pobliżu cegielni. Najczęściej za pomocą koparek ładowana jest na wagoniki szynowe, znacznie rzadziej do transportu wykorzystuje się samochody ciężarowe. Wyeksploatowane wyrobiska często zapełniają się wodą, tworząc tzw. „glinianki“. Po wydobyciu glina dostarczana jest do miejsca jej przerobu, czyli maszynowni. Ponieważ maszyny zasypywane są gliną od góry, dlatego w większości cegielni, wagoniki z gliną są wciągane nad maszynownię po pochylni za pomocą wciągarki elektrycznej. Następnie glinę wysypuje się wprost do gniotownika. Gdy glina jest zbyt sucha dolewa się wody. Ciężkie maszyny: gniotowniki, walce, rozdrabniacze, ujednolicają konsystencję gliny. Na koniec w prasie próżniowej glina staje się zbitą masą, z której formuje się jednolity blok ceglany. Na końcu prasy znajduje się tzw. wylotnik, nadający przyszłej cegle określony kształt. Wylotnik jest elementem wymiennym i można go zmieniać w zależności od wielkości i rodzaju cegły (np. do wyrobu cegły pełnej, dziurawki, czy też pustaków ceglanych). Uformowany w prasie z odpowiednim wylotnikiem blok gliniany, jest cięty na ucinaczu w pojedyncze cegły. W tym miejscu kończy się proces mechanicznej obróbki cegły. Przed wypałem cegłę należy jeszcze wysuszyć (niewysuszona cegła podczas wypału popękałaby). Pierwotnym sposobem suszenia cegieł było ich składowanie w zadaszonych wiatach przez kilka tygodni. Cegły zazwyczaj rozwożono na wózkach szynowych i układano ręcznie na drewnianych półkach. W niektórych cegielniach sposób ten wykorzystywany jest do dzisiaj. Aby przyspieszyć proces produkcyjny i uniezależnić go od czynników atmosferycznych wprowadzono cegielnie ogrzewane, posiadające własną kotłownię. Załadunek do nich odbywa się już w sposób zmechanizowany, przy pomocy tzw. wózków Kellera. Wysuszoną cegłę układa się ręcznie w odpowiednie stosy wewnątrz pieca kręgowego. Cegły pozostaną tu przez cały czas wypału, a po wystygnięciu zostaną wyciągnięte. Poszczególne komory pieca są dzielone papierowymi membranami, a bramki wjazdowe do pieca zostają zamurowane. Na górnym poziomie pieca kręgowego znajdują się metalowe kapsle przykrywające kanały zasypowe, przez które wsypuje się miał węglowy. Temperatura wypału wewnątrz pieca sięga 1000°C. Wypał w piecu trwa nieprzerwanie, przechodząc z komory do komory. Po wypale, trwającym zazwyczaj 3 - 4 dni, i wystudzeniu, cegła jest gotowa. Wyjmuje się ją ręcznie i wywozi na miejsce magazynowania. W przypadku stosowania wózków szynowych, tory układa się tylko na czas transportu - podczas wypału są demontowane.
Piec kręgowy
Opatentowany przez Fryderyka Eduarda Hoffmanna piec kręgowy do wypału cegieł był krokiem milowym w technologii jej wyrobu, wykorzystywał bowiem ciepło spalin i stygnących komór, a przede wszystkim umożliwiał ciągłą pracę.
Piec Hoffmanna w swej pierwotnej wersji miał kształt okrągły z kominem w środku. Jego wadą był zbyt krótki kanał ogniowy i nierównomierny bieg ognia. Ulepszoną formą pieca było wydłużenie go do kształtu spłaszczonej elipsy. Kolejna modyfikacja polegała na nadaniu mu kształtu prostokąta o zaokrąglonych narożnikach. Piece o takich kształtach zachowały się na Śląsku do dzisiaj, w niektórych z nich nadal wypala się cegły. Wnętrze pieca nazywa się kanałem ogniowym. Długość kanału ogniowego wyraża się zwyczajowo ilością komór, czyli obszarów między poszczególnymi bramkami wjazdowymi do pieca. Przyjmuje się, że piec mający 8 - 10 komór osiąga wydajność 1 mln cegieł rocznie, większą wydajność mają piece 12 komorowe, a najbardziej rozpowszechniony jest piec posiadający 16 komór. Górna granica racjonalnej wielkości pieca sięga 20 komór
Długość kanału ogniowego wynosi, w zależności od ilości komór, od 40 m do 80 m. Wysokość kanałów ogniowych oscyluje w granicach 2,5 m, szerokości - 3 m. Istotnym i czułym elementem kanału jest jego półkoliste sklepienie. Cały czas, podobnie jak ściany pieca, pracuje ono w wyniku zmian temperatur. Przy wypale, którego temperatura nie przekracza 1100°C, kanał ogniowy może być wykonany ze zwykłych cegieł. Dla wyższych temperatur potrzebna jest wykładka szamotowa (szamot to wypalona powyżej temperatury spiekania i zmielona glina ogniotrwała).
Mur oporowy, czyli zewnętrzna ściana pieca, jest w górze przechylony w stronę kanału ogniowego ok. 1m od pionu podstawy. Zapobiega to parciu ognia na ściany zewnętrzne. Ponadto ścian wewnętrznych i zewnętrznych nie łączy się ze sobą (jedynie przylegają), tworząc szczeliny dylatacyjne, umożliwiające pracę ścian wynikającą z rozszerzalności termicznej. By izolować ściany, wewnętrzne przestrzenie wypełnia się ubitym piaskiem lub chudą sypką gliną.
Mur środkowy pieca składa się z wewnętrznych ścian kanału ogniowego i nie powiązanych z nim zewnętrznych ścian kanału dymowego (mieszczącego się w górnej połowie i odprowadzającego gazy spalinowe z komór do komina). Szerokość muru środkowego wynosi 3 - 4 m. Powierzchnia przekroju kanału dymowego wynosi 25% przekroju kanału ogniowego. Dołem uchodzą dymniki (łączące kanał ogniowy z dymowym), górą mechanizmy podnoszenia dzwonów (czyli zaworów dymników). Zazwyczaj ilość dymników odpowiada ilości komór.
Rozmieszczenie czeluści wsypowych zarówno w poprzek, jak i wzdłuż kanału ogniowego, ma istotny wpływ na tok wypalania, gdyż spełniają one rolę palenisk. Rozmieszczone są w rządkach, których odstępy zależą od rodzaju wypalanych artykułów. (przy wypale cegieł rządki umieszcza się na długość 4 - 5 suchych cegieł). Im wyższa temperatura wypału, tym więcej czeluści w rządku. Odstęp osiowy czeluści wynosi 60 - 90 cm. Ponadto w piecach znajdują się kanały dosuszające (w ścianie zewnętrznej, w nowszych piecach - w wewnętrznej, lub nad kanałem dymowym). Pobierają one ciepłe powietrze z komór stygnących i podają je do komór z cegłą niewypaloną, by ją dosuszyć.
System grzewczy pieca kręgowego jest tym lepszy, im jest prostszy i gdy odbywa się po najkrótszej drodze. Wówczas jest szczelniejszy i tańszy.
Istotna jest też kwestia termicznej izolacji pieca - ma wpływ na postęp ognia, zużycie opału i trwałość pieca. Np. pod podłogą kanału ogniowego wymagana jest zasypka 60 cm a pod nią pustaki. Na gruntach z poziomem wody podskórnej wyższym niż 2 m od powierzchni terenu pieca w ogóle nie powinno się stawiać.
Wysokość komina zwykło się ustalać jako połowę długości kanału ogniowego. Najkorzystniejsze, z punktu widzenia gospodarki cieplnej, byłoby lokowanie komina w środku pieca (jak to miało miejsce w najstarszych konstrukcjach). Zwiększa to jednak szerokość ściany wewnętrznej i podraża koszty budowy pieca, a także utrudnia lokowanie suszarń nad piecem. Powszechnie umieszcza się więc kominy na przyczółkach lub z boku pieca. Kominy okrągłe są lżejsze, bardziej elastyczne, wytrzymalsze na parcie wiatru i mniej materiałochłonne w porównaniu z kominami kwadratowymi. Wznoszono je ze specjalnych cegieł dziurawek (zwanych radiałami), wykonywanych w różnych długościach. Budowano także, choć rzadziej, kominy cztero- i ośmiokątne (do małych pieców). Do wznoszenia pieców ośmiokątnych używano także specjalnie ukształtowanych cegieł. By uniezależnić suszenie cegieł od wpływów atmosferycznych i wykorzystać do tego ciepłotę pieca, wprowadzono suszarnie boczne w górnym poziomie pieca - rozwiązanie to jest do dziś wykorzystywane (np. w cegielni w Dobrzeniu Wielkim). Budynek pieca na parterze ma mury grubsze, a u góry cieńsze, bądź wykonane w technice szkieletowej: z wypełnieniem ceglanym albo oszalowane deskami. Innym rozwiązaniem są kilkukondygnacyjne budynki z kilkoma suszarniami nad piecem. Są to nowsze, duże cegielnie, z szeregiem drewnianych kominów wentylacyjnych na dachu (np. cegielnia w Branicach). Piece opala się miałem węglowym, choć znane są przypadki używania drewna, torfu, mazutu, czy gazu. W pracujących do dzisiaj w woj. opolskim cegielniach typu hoffmannowskiego do opalania pieców używa się miału.
Istotny dla wypału jest równomierny ciąg powietrza w piecu (a więc i szybkość postępu ognia), który w dużej mierze zależy od sposobu ułożenia w nim cegieł. Cegły powinny być układane równo, z jednakowymi szczelinami. Ponadto szczeliny poszczególnych stosów powinny biec prostolinijnie.
W cegielnictwie utarł się zwyczaj, że kierunek ognia jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara, czyli posuwa się od strony prawej do lewej. Nie wszystkie jednak piece uwzględniają ten zwyczaj.
Osobną umiejętnością jest ustawianie cegieł w piecu, tak by były jednakowo wypalone, umożliwiały przepływ powietrza i równomierne rozchodzenie się ognia, a sam układ był stabilny i nie groził zawaleniem. Odmiennych sposobów układania używa się do cegieł pełnych, odmiennych do dziurawek, drenów mało- i wielkokalibrowych, promieniówek, pustaków, klinkierów, czy wreszcie dachówek.
Po zapełnieniu komory cegłami zalepia się ją papierem, by ciąg powietrza i gazów spalinowych miał tylko jeden kierunek. Inaczej powietrze dostawałoby się z dwóch kierunków i ogień albo stałbyw miejscu, albo posuwał się powoli. Krawędzie papieru zachodzące na ściany zalepia się chudą gliną. W odpowiednim momencie zapory papierowe usuwa się, spalając je przez otwór pozostawiony u dołu każdej pierwszej ścianki w bramce. Ważne jest dokładne zamurowanie bramki, gdyż jej zadaniem jest uzupełnienie przerwanego w tym miejscu muru zewnętrznego - ma chronić przed utratą ciepła na zewnątrz. Od tego zależy, czy w okolicach bramek będą niedopalone cegły. Wykonuje się to murując dwie szczelne ścianki w odległości ok. 50 cm i zostawiając między nimi izolację powietrzną.
Na zakończenie wypału w danym sezonie, stawia się przy ostatnim obiegu ognia końcową ścianę ogniową. Za ostatnim stosem cegieł ustawia się ścianę ze starych cegieł z takimi samymi kanałami u dołu jak w ostatnim stosie. Po niej zostawia się jedną pustą komorę i zamyka ją murowaną ścianą, obrzuconą z zewnątrz zaprawą glinianą.
Powszechnie używanym opałem w piecach kręgowych jest miał węglowy. Bardzo dobrym opałem dla pieców ceramicznych jest wysokoenergetyczna odmiana węgla brunatnego. Doskonałe są węgle kamienne długopłomienne, tzn. zawierające znaczne ilości składników gazowych. Długość płomienia jest najważniejszym praktycznym probierzem jakości węgla. Jednakże pełna wartość opałowa paliwa osiągana jest tylko przy dokładnym spalaniu - czyli przy dostatecznym dopływie powietrza.
Wyroby ceramiczne wypala się by utrwalić ich formę, nadać produktowi wymaganą wytrzymałość mechaniczną i odporność na wpływy atmosferyczne. Cegła w komorach jest dosuszana, a następnie podgrzewana (przy wykorzystaniu gazów spalinowych z komór, w których odbywa się wypał cegieł). Gliny składają się ze składników ogniotrwałych i topników. Gliny ceglarskie są łatwotopliwe, natomiast te z małą ilością topników, a większą składników ogniotrwałych, zaliczają się do glin klinkierowych, kamionkowych, czy też ogniotrwałych. W temperaturze pow. 800°C składniki topliwe tworzą czerep spajający składniki ogniotrwałe. Wymagane zagęszczenie czerepu następuje przy temp. ok. 950 - 1000°C przy glinie tłustej i 1100°C przy glinie chudej, dlatego drogą doświadczenia zwykło się ustalać odpowiednią temperaturę dla danej gliny. Natomiast przy wypale klinkierów stosuje się temperaturę rzędu 1150 - 1200°C.
W strefie ogniowej odbywa się wypalanie wyrobów. Węgiel podczas spalania rozżarza je do temperatury wypału, która w zależności od rodzaju gliny i wyrobu osiąga 940°C - 1100°C. Strefa ogniowa obejmuje zwykle 10 - 12 rządków zasypywanych, w których temperatura musi wzrastać stopniowo i nieustannie od pierwszego do ostatniego.
Tempo przyrostu temperatury zależy od częstotliwości zasypywania węglem - im dłuższe są przerwy między zasypywaniem, tym powolniejszy jest przyrost. Najracjonalniejsze jest zasypywanie częstsze lecz w mniejszych ilościach.
W celu ułatwienia zasypywania wprowadzono zasypniki samoczynne, które w krótkich odstępach czasu same wsypują małe ilości węgla. Wymagają jednak zastosowania węgla długopłomiennego. Zasypniki pozwalają bardzo precyzyjnie wyregulować temperaturę w strefie ogniowej.
Zależnie od temperatury barwa żaru przybiera następujące odcienie:
początkowy żar czerwony: 475°C,
żar ciemnoczerwony: 550 - 625°C,
żar wiśniowy: 700 - 740°C,
żar jasnoczerwony: 850°C,
żar pomarańczowy: 900°C,
żar jasnożółty: 1050°C,
żar biały: 1150 - 1200°C.
Postęp ognia przy naturalnym ciągu kominowym wynosi 6 - 12 rządków na dobę. W piecu z ciągiem wentylatorowym postęp ognia wynosi 16 - 24 rządków.
Strefa studzenia obejmuje dwa rejony: żar poogniowy i właściwe studzenie.
Utrzymanie żaru poogniowego jest ważnym czynnikiem dobrej jakości wypalonych wyrobów. Wrażliwość na studzenie jest tym większa, im gęstszy jest czerep wypalony i im cieńsze są ściany.
Po wystudzeniu cegieł rozbiera się zamurowaną bramkę i wyjmuje cegły. Gdy ogień okrąży piec, komorę ponownie się napełnia. Taka zasada działania pieca kręgowego umożliwia jego nieprzerwana pracę.
Zachowane cegielnie
Zanikanie przestarzałych technologii, nieekonomicznych i szkodliwych dla środowiska naturalnego, jest zjawiskiem normalnym. Świadczy o tym przykład cegielni wykorzystujących do wypału swych produktów piec Hoffmanna. Ich ilość w ostatnich latach znacznie zmalała, wyłączone z produkcji zakłady ulegają powolnej destrukcji, a garść pozostałych często boryka się z trudnościami finansowymi. Ciekawą inicjatywą byłoby objęcie mecenatem państwa choć jednego z nieczynnych zakładów i zachowanie go jako zabytku techniki dla edukacji przyszłych pokoleń, tak jak ma to miejsce w krajach Europy Zachodniej.
Krzysztof Czartoryski
Powyższy artykuł stanowił treść katalogu towarzyszącego wystawie zorganizowanej w Muzeum Wsi Opolskiej w 2006 roku. Na wystawie przedstawiona była pokrótce historia cegły, jej wyrobu oraz wypału w piecach okresowych, mielerzowych i polowych, stosowanych na wsi opolskiej do lat 70-tych XX w. Bardzo szeroko rozbudowany był materiał dotyczący cegielni z piecami kręgowymi Hoffmanna wraz z kolejnymi etapami wyrobu i wypału cegieł. Na licznych planszach można było obejrzeć istniejące i już nieistniejące cegielnie. Niewątpliwą ciekawostkę stanowiły oryginalne projekty architektoniczne cegielni, zachowane przez ich właścicieli. Na wystawie pokazany był również stół strycharski do ręcznego wyrobu cegieł, formy strycharskie oraz różny asortyment wyrobów produkowanych w cegielniach.
Autorzy chcieli tą wystawą przypomnieć okres świetności cegielni i zasugerować, aby przynajmniej jedną z tych cegielni zamienić na Muzeum jako zabytek zanikającej już techniki.