Искусственный камень: виды, изготовление в домашних условиях, материалы, оборудование

Искусственный камень известен с незапамятных времен: обычный кирпич и застывший известковый раствор – тоже искусственные камни. Но только в наши дни искусственный камень признали материалом №1 для

А зачем?

Природный камень – дорогой и, как это ни странно, капризный материал. Взгляните на рисунок. Традиционный японский садик тобииси и столь же традиционный европейский альпинарий стоят дороже виллы, показанной слева. Для тобииси глыбы нужно подобрать в соответствии с сакральными требованиями дзен, а плиты сланца для альпинария – по условиям дизайна. И камень подойдет лишь из определенных месторождений, уже по требованиям прочности и стойкости. И привезти его нужно так, чтобы по дороге он не превратился в щебень.

Пиленый или колотый отделочный камень дешевле, хотя все-таки очень дорог. И дорога работа по нему: не плитка, каждый нужно примерять и подбирать по месту. И сильно нагружает стену или перекрытие – тяжел. Тонкими слоями не наколешь и не напилишь – расколется, хрупок.

Искусственный камень по механическим свойствам и стойкости может превосходить дикий природный камень и уж точно не уступает ему даже изготовленный в домашних условиях. Вдобавок имеет важные преимущества:

• Может изготавливаться тонкими плитками, что в несколько раз уменьшает вес объекта без потери прочности.
• При богатстве или уникальности колеров и фактур поверхности может быть изготовлен стандартной формы и размера в плане или фасонным точно по месту.
• Может изготавливаться на месте применения, что исключает транспортировочный отход.
• Может быть изготовлен сразу гладким до блеска, что исключает затраты на распиловку, шлифовку и полировку.
• Может быть изготовлен неправильной формы, полностью имитируя бутовый камень, но заранее заданного размера и конфигурации.

Дополнительно : имитация камня с помощью полимерных связующих (см. далее) дает изделия термопластичные, которые уже после изготовления можно изгибать, формовать, соединять друг с другом без швов.

На что он годен?

Видов изделий из искусственного камня не счесть. Им облицовывают стены, внутренние и наружные, из него делают декоративные элементы для интерьера и мебели, кухонные мойки, подоконники, столешницы и мебель целиком, см. рис. В последнем случае используется термопластичность полимерного искусственного камня.

Кроме того, дома из него можно изготовлять статуэтки, безделушки, сувениры. Существуют технологии, позволяющие получать эффекты тигрового, кошачьего и змеиного глаза. Есть умельцы, делающие из искусственного камня нэцке, которые эксперты-японцы не сразу отличают от настоящих. Но это все относится уже к области ювелирного мастерства, а вот искусственный декоративный камень своими руками можно наловчиться делать необычайно похожий на лабрадорит, розовый орлец или серпентинит. До чароита с малахитом Данилы-мастера XXI в, похоже, еще не добрались, но, имея в виду возможности материала, это дело наживное.

Виды декоративного искусственного камня

По исходным материалам и способам изготовления искусственный камень разделяется на следующие виды:

1. Керамический – в процессе изготовления проходит обжиг в определенном температурном режиме. Производство требует больших площадей, обученного персонала и значительного расхода энергии.
2. Гипсовый формовой (литой) – производство возможно в домашних условиях при минимальных затратах, но пригоден только для внутренней отделки, т. к. не морозостоек. Минимальная температура в производственном помещении +18 градусов Цельсия.
3. Бетонный (цементно-песчаный) формовой. слева на рис. – по себестоимости несколько дороже гипсового, т. к. ресурс формы для бетона меньше, но тоже пригоден для производства дома или в небольшом подсобном помещении. Морозостоек, производство возможно при +12 Цельсия и выше.
4. Бетонный армированный свободной формовки (монументальный) – изготавливается штучно, чаще всего на месте использования. Методом свободной формовки делают искусственные валуны, булыжники, плиты естественного вида.
5. Полиэфирный с минеральным наполнителем горячего отверждения – по декоративным и механическим качествам может превосходить естественные аналоги, но затвердевание компаунда проходит при повышенной температуре в вакууме, поэтому для домашнего или мелкотоварного производства непригоден.
6. Литой акриловый холодного отверждения – пригоден для домашнего изготовления в тех же условиях, что и гипсовый. Если затвердевание проводится на вибростенде , по совокупности качеств приближается к камню горячего отверждения. Термопластичен при 175-210 градусах, допускает дополнительную формовку после отливки без потери качества готового изделия.
7. Жидкий искусственный камень приготовляется на гелевом акриловом связующем – гелькоуте (gel coat, гелевое покрытие). По механическим свойствам несколько уступает литому, т. к. в гель можно вводить меньшую долю минерального наполнителя, но в домашних условиях на гелькоуте можно формировать пространственные изделия сложной конфигурации.

Об акриловом камне

Главные достоинства акрилового камня – полное отсутствие пор и химическая стойкость. В быту это обеспечивает отменную санитарию и гигиеной: влагопоглощение акрилового камня составляет около 0,02% по весу; для сравнения у гранита – 0,33% а у мрамора – 0,55%. Акриловый камень можно мыть любыми бытовыми моющими средствами.

Второе, уже декоративное достоинство – сочетание вязкости с прочностью, характерное более для пластиков, чем для минеральных материалов, что позволяет делать каменные обои. Плиты акрилового камня промышленного изготовления имеют толщину в 6, 9 и 12 мм, но это обусловлено его последующей транспортировкой. Для использования на месте акриловый камень можно делать листами в 3-4 мм толщиной. Разумеется, такие листы требуют очень бережного обращения, но при наличии подходящей формы могут быть изготовлены во всю высоту стены.

И, наконец, декоративный искусственный камень на акриловом связующем обладает невысокой теплопроводностью в сочетании с большой теплоемкостью. Это дает при прикосновении ощущение живого тепла, вплоть до того, что в непрогретую пустую ванну из жидкого камня можно садиться раздетым, не испытывая дискомфорта.

О кварцевом искусственном камне

Среди жидкого камня горячего отверждения выделяется кварцевый искусственный камень (справа на рис. с образцами камней) – молотый жильный кварц (наполнитель) со связующим из полиэфирной смолы ПМММ (полиметилметакрилат). Его термопрочность ограничена 140 градусов, но по механическим свойствам и стойкости он превосходит лучшие из природных камней. Дадим некоторые данные для сравнения; в скобках через дробь указаны значения для гранита рапакиви и мрамора:

• Ударостойкость DIN, см – 135 (63/29).
• Прочность на изгиб, кг/кв. см – 515 (134/60).
• Прочность на сжатие, кг/кв. см – 2200 (1930/2161).
• То же, после 25 циклов «термокачелей» от –50 до +50 Цельсия – 2082 (1912/2082).

Примечание : гранит рапакиви или глазчатый гранит – особо качественный его сорт из месторождений Фенноскандии. Рапакиви отделаны некоторые станции метро в Санкт-Петербурге.

Оборудование и материалы

Для изготовления литого искусственного камня, кроме камней свободной формовки (жидкого и монументального), требуются специфические материалы и оборудование:

1. Вибростенд.
2. Модели для изготовления литейных форм (если не используются готовые формы).
3. Разделительный состав – им покрывают как модель при изготовлении формы, так и форму перед отливкой изделия, чтобы не прилипали друг к другу.
4. Литейные формы.
5. Литейные смеси – компаунды.
6. Пигменты.
7. Песчаный поддон-подушка для самодельных форм из силикона.
8. Термопистолет – для окончательной формовки и сваривания деталей из акрилового камня.

Примечание : изделия из жидкого камня виброобработке при отверждении не подлежат, даже если помещаются на вибростенд – расползутся.

Вибростенд

Вибростенд – сердце всего процесса изготовления декоративного камня и залог качества конечной продукции. Его конструкция, обеспечивающая отвердевание при надлежащей гомогенности (однородности) смеси, показана на рисунке. Такой стенд несложно сделать самому. Главный принцип – колебания платформы стенда должны происходить преимущественно в горизонтальной плоскости. При условии виброобработки возможно самостоятельное изготовление искусственного камня, сравнимого по качеству с промышленным.

Примечание : советы осуществлять виброотверждение покачиванием, подвижкой или подергиванием формы вручную исходят от людей, понятия не имеющих о физико-химии затвердевания компаундов для искусственного камня.

В качестве вибраторов используются любые маломощные электромоторы; общая их мощность – 30-50 Вт на 1 кв. м площади платформы стенда. Желательно ставить хотя бы два моторчика по углам платформы, а лучше – 4. Если используется один, то его лучше поместить в центре платформы, а поддоны с формами ставить по бокам. Запитываются моторы через реостат или тиристорный регулятор; это нужно для регулировки силы вибрации.

На валы моторов насажены эксцентрики. Точеные делать не обязательно, вполне подойдут U-образно изогнутые куски прутка или полосы, стянутые винтами. Скорость вращения моторов – 600-3000 об/мин. Меньшая скорость вызовет расслоение смеси, а большая не даст вибрацию нужной силы. Вибраторы туго, безо всяких прокладок, притягиваются к платформе стальными лентами и винтами или саморезами.

Платформа делается из плотного слоистого материала толщиной 8-20 мм: хорошей фанеры, стеклотекстолита, гетинакса. Ее слоистость важна: механические колебания в платформе должны более-менее свободно распространяться в горизонтальном направлении и быстро затухать по вертикали. Поддон с формами закрепляется на платформе скобками на винтах или саморезах.

Пружины должны быть одинаковыми и достаточно жесткими: под весом платформы в полном грузу они должны сжиматься не более чем на 1/5 своей длины. Кроме того, пружины должны быть широкими, чтобы заметно не изгибались в вертикальной плоскости под весом полностью нагруженной платформы.

Механическая характеристика пружин – линейная, т. е. они должны быть цилиндрическими из проволоки равномерного сечения. Любые прогрессивные пружины, в частности мебельные, непригодны. Шаг установки пружин – 300-600 мм по длине и ширине платформы, т. е. на платформу 1х1 м понадобится 9 пружин. В платформе и шасси (основании) стенда под концы пружин должны быть выбраны лунки или кольцевые канавки, иначе платформа соскользнет.

Поролоновые блоки между пружинами служат гасителями паразитных обертонов; если они будут соприкасаться с пружинами, ничего страшного. Под весом пустой платформы с вибраторами блоки-гасители должны быть сжаты примерно на треть.

Шасси стенда лучше делать деревянное, ради поглощения тех же обертонов; металлическое может подзванивать. На опору (стол) его устанавливают на регулировочных винтах – горизонтальность платформы должна быть выдержана точно.

Регулировка стенда

Для регулировки стенд с выключенными вибраторами полностью нагружают: ставят на него поддон с заполненными формами и закрепляют его. Чтобы не расходовать зря рабочую смесь, в формы для веса кладут модели, по которым они делались.

Затем пузырьковым уровнем выверяют и выставляют регулировочными винтами шасси горизонтальность платформы. После этого прямо на формы ставят обычное фаянсовое блюдечко с шариком от подшипника диаметром 5-6 мм, выводят регулятор вибраторов на минимум и включают их.

Плавно добавляя мощность, добиваются, чтобы шарик начал подскакивать на блюдечке, а затем осторожно ее сбавляют, пока он не начнет опять просто бегать по блюдечку и временами подзванивать. На этом регулировка стенда заканчивается.