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

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 отделки помещений и самодеятельного ландшафтного дизайна. Причина – используя современные материалы и технологии, можно сделать вполне приличный искусственный камень своими руками. По крайней мере, некоторые его разновидности, т.к. видов искусственного камня очень много.

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 можно наловчиться делать своими руками 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 (в центре на рис.) – 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 (см. далее), 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, см. ниже.

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.

Примечания:

1. При переходе на другой вид изделия регулировку стенда нужно делать заново, как по горизонтальности, так и по силе вибрации.
2. Ориентация эксцентриков на валах моторов большого значения не имеет; вибраторы лишь вводят в резонанс систему платформа-пружины-гасители. Для облегчения регулировок можно включить вибраторы на полную мощность при пустой платформе, выключить, заметить, в каком положении остановились эксцентрики, и переставить их единообразно, но это уж для любителей повозиться по мелочам.

Видео: изготовление декоративного камня из цемента с использованием вибростенда

Модели

В качестве моделей для литейных форм обычно используются готовые декоративные камни промышленного производства или подходящие природные. И в том, и в другом случае набор размеров, форм и рельефов конечной продукции ограничен. Между тем почти везде буквально под ногами валяется прекрасный материал для изготовления собственных уникальных моделей: простецкая овражная глина. Никаких разрешений на ее использование в умеренных количествах не требуется; овражная глина не считается полезным ископаемым, т.к. на гончарные изделия и в строительство не годится. Но для моделей вполне подойдет.

Анализов на жирность, адгезию, примеси органики и т.п. тоже не нужно, лишь месилась и лепилась. Для объемных моделей глину замешивают густо, до консистенции пластилина. Чтобы модель при сушке не потрескалась, вылепляют ее на болване из отходов древесины, пенопласта, упаковочного картона, кусков пластиковых бутылок и т.п. Подводят болван пластилином до такой степени, чтобы слой глины был не толще 6-12 мм.

Для изготовления моделей облицовочных плиток определенного размера делают решетку из полосок тонкого гладкого пластика. Металл использовать нежелательно: может приржаветь или зацепиться заусенцем. Какой должна быть высота решетки? Тут возможны два случая:

• 6-12 мм для гипсового и бетонного камня и от 3 мм для акрилового – под жидкую глину без лепки.
• 20-40 мм под густую глину с лепниной.

В обоих случаях ровный щит застилают полиэтиленовой пленкой, ставят на него решетку и заполняют ее ячейки глиной. Щит нужно заранее разместить в защищенном от прямых солнечных лучей месте, иначе модели при сушке потрескаются. Рядом с решеткой «ляпают» комочек глиняного раствора для контроля сушки.

В низкую решетку наливают глину доверху и оставляют сохнуть как есть. По высыхании каждая плитка сама по себе приобретет естественный уникальный рельеф. В высокую решетку густую глину накладывают слоем толщины под конечный материал (см. выше) и формируют нужный рельеф вручную. Можно делать надписи, барельефы, иероглифы, магические знаки и пр.

Сушат модели под навесом в тени на легком сквознячке. Сушка занимает 2-5 суток в зависимости от погоды. Ее можно ускорить, подвесив не ниже 2 м над моделями инфракрасную лампу 100-200 Вт или электрокамин (не масляный конвекционный!), включенный через мощный диод, чтобы работал на половину мощности. За сушкой следят по контрольному комочку: если его испод высох, и под пальцами не мнется, можно делать формы.

Формы

Формы для искусственного камня в основном используются следующих видов:

1. Разовые глиняные на выплавляемой восковой модели – для ваяния и художественного литья.
2. Полиуретановые промышленного изготовления (на рис. слева) – для мелкотоварного производства; стоят денег, но долговечны.
3. Силиконовые самодельные (справа на рис.) – для домашнего мастерства или штучного производства. Ресурс – до нескольких десятков отливок.

Для изготовления силиконовой формы модель, или набор моделей для плитки, выкладывают на ровную устойчивую поверхность, застеленную полиэтиленом и окружают бортиком на 10-20 мм выше верхушек моделей. Модели и внутренность бортика смазывают консистентной смазкой: солидолом, циатимом, шахтолом. Щит с формами выставляют горизонтально по уровню, чтобы верхняя поверхность силикона (которая затем будет днищем формы) также оказалась горизонтальной.

Силикон нужен кислотный, тот дешевый, от которого вовсю несет уксусом. Силикон из тубы выдавливают на модели по спирали от центра к краям и к бортику до заполнения ячейки. Чтобы избежать пузырей, силикон разгоняют флейцевой кистью, каждый раз макая ее в пенистый раствор любого жидкого моющего средства для посуды. Мыльный раствор не годится, он имеет щелочную реакцию, что может испортить кислотный силикон. По заполнении ячейки с моделью поверхность силикона заглаживают шпателем, также смачивая его в моющем.

Сушат форму так же, как и глину, но уже без инфракрасной подсветки, иначе пойдут пузыри. Зато значительно ускоряет сушку проветривание. Скорость высыхания силикона составляет около 2 мм/сутки. Для контроля сушки можно рядом с формами поставить колечко (обрезок трубы) и заполнить его силиконом. Сушить нужно до полного высыхания.

Видео: самодельные формы для искусственного камня

Литейные смеси

Гипсовый камень

Смесь для гипсового камня готовят мелкими порциями на одно-несколько изделий; ее живучесть – до 10 мин. Желательно смесь заливать в форму в течение 3-4 мин от начала замеса. Состав:

• Гипс;
• Лимонная кислота – 0,3% по весу от гипса, для замедления затвердевания;
• Вода – 0,8-0,9 по объему от гипса для стартового слоя и 0,6 от объема гипса для основной массы;
• Пигмент – 2-6% по весу от гипса в зависимости от колера, подбирается на пробных образцах.

Бетонный камень

Основа – цементно-песчаный раствор, но соотношение компонент обратное строительному: на 3 части цемента 1 часть песка. Пропорция пигмента – как для гипса. Допустимы полимерные присадки. Подробнее об изготовлении бетона читайте здесь.

Литой акриловый камень

Акриловый камень делают на основе акриловой смолы с отвердителем. Допустимая доля минерального наполнителя, включая пигмент – 3:1 в расчете на готовую смесь; доля пигмента (те же 2-6%) считается по весу от наполнителя.

Например, по инструкции смолу с отвердителем нужно смешивать 5:1; это даст 25% веса компаунда. На наполнитель с пигментом остается 75%. Допустим, пигмента по результатам пробы требуется 4%. Тогда конечный состав выйдет таким: смола – 20%; отвердитель – 5%; наполнитель – 71% и пигмент – 4%.

Т.е., расчет состава компаунда ведем от связующего – смолы с отвердителем. Уменьшение доли наполнителя улучшает термопластичность изделия и его упругость, но уменьшает механическую прочность. В качестве наполнителя берут каменную крошку, гравий, отсев. Наполнитель нужно промыть с моющим для посуды, прокалить и снова промыть чистой водой.

Сначала пигмент вводят в наполнитель, затем смолу смешивают с отвердителем, вводят наполнитель с пигментом и перемешивают. Жизнеспособность смеси от введения отвердителя в смолу – 15-20 мин; время схватывания – 30-40 мин; время готовности к использованию – сутки.

Жидкий камень

Материалы для жидкого камня довольно дороги, поэтому используются два состава: лицевой и грунтовочный. Различаются они составом и долей наполнителя. Грунтовочный состав, в порядке введения компонент:

• Гелькоут – 20%.
• Микрокальцит – 73%.
• Отвердитель – 1%.
• Ускоритель – 6%.

На лицевой состав идет 40% гелькоута, отвердителя с ускорителем как для грунта; остальное – наполнитель с пигментом. Времена жизнеспособности, схватывания и готовности те же, что и для акрилового камня.

Пигменты

Пигменты для искусственного камня применяются сухие порошкообразные, пастообразные и жидкие, минеральные и синтетические. Пигмент-порошок вводят в сухой наполнитель или гипс; жидкий пигмент вводят в замес. С помощью пигментной пасты можно добиться пятнистой или полосатой окраски камня. Для этого ее вводят шприцем в замес перед самым концом замешивания.

Разделители

Разделительные составы для разных видов искусственного камня используются различные:

• Для гипсового – раствор воска в скипидаре 1:7. Восковую стружку мелкими порциями при помешивании добавляют в скипидар, разогретый на водяной бане до 50-60 градусов.
• Для бетонного – консистентные смазки, как для глиняных форм.
• Для акрилового литого – раствор стеарина в стироле 1:10; в крайнем случае – высококачественная консистентная смазка (циатим, фиол).
• Для жидкого камня – стеарин в стироле в указанной пропорции.

Песчаная подушка

Объемную силиконовую форму от вибрации и нагревания застывающего гипсового или акрилового компаунда может распереть, поэтому ее перед литьем углубляют в чистый сухой мелкий песок, насыпанный на поддон, на 2/3 или 3/4. Горизонтальность зева формы проверяют уровнем.

Термопистолет

Термопистолет – это что-то вроде миниатюрного строительного фена, дающий тонкую сильную струю горячего воздуха. Кроме сваривания готовых деталей из акрилового камня, с его помощью удобно собирать пластиковые рамки при изготовлении силиконовых форм.

Литье

Полная технология литья жидкого камня предполагает стартовый и базовый этапы. Соответственно, ради экономии и качества готовят стартовую (лицевую) и базовую смеси. Если наполняются мелкие плоские формы без рельефа на поверхности, то используют сразу лицевые смеси.

Стартовая смесь – жидкая, хорошо облекающая поверхность формы, с декоративным наполнителем и пигментом. Ее наносят на форму кистью. Гипс и цемент с песком для старта разводят жидко; в акриловой смеси уменьшают долю наполнителя с пигментом до 60-50%, увеличивая соответственно долю смолы с отвердителем.

Базовым составом доливают форму после схватывания стартового. Наполнителем для акрила берут микрокальцит без пигмента; он даст хороший фон, на котором проявятся декоративные достоинства лицевого наполнителя. Базовый гипс замешивают до густоты сметаны.

При литье бетона базовую заливку делают в два приема: налив форму до половины, накладывают пластиковую армирующую сетку, не доходящую до края формы, затем доливают до края. Базовую заливку разглаживают вровень с краем формы шпателем. При заливке акрилом шпатель должен быть чистым, обезжиренным, из полированного металла.

В начале схватывания по поверхности отливки (которая будет исподом изделия) прочерчивают канавки для лучшего сцепления со связующим при облицовке. На время всех операций с отливкой вибростенд выключают. Гипсовый литой камень для повышения стойкости после выемки из формы обрабатывают разогретым на водяной бане растительным маслом.

Видео: простое изготовление искусственного камня – от смеси до готового материала

Часть 1

Часть 2

Формовка жидкого камня

Изделия из жидкого камня делают напылением или обволакиванием, прямым или обратным. При прямом нанесении основу из дерева, ДВП, ДСП, МДФ покрывают сначала грунтом слоем 3-4 мм, а затем наносят декоративный слой. Это просто, но поверхность изделия выходит шершавой из-за выступающих гранул наполнителя, что требует трудоемкой шлифовки и полировки.

Более технологичен обратный способ: столешница из искусственного камня с чашей для мойки может быть изготовлена им самостоятельно за 2-4 часа, а при наличии готовых матриц возможно массовое производство. При обратном способе матрицу, обратную изделию, покрывают разделителем, наносят компаунд, накладывают доску древесной основы и придавливают пригрузами. Если внутренняя поверхность матрицы зеркально-гладкая, то такой же выйдет и столешница без дополнительной обработки.

Монументальная формовка

Валуны, глыбы, плитняк формуют из бетонного состава на болване, обтянутом кусками тонкой гибкой арматурной сетки на проволочных скрепках. Сначала готовят очень сухой, с минимальным количеством воды, раствор без пигмента. Лепешками из него облепляют болван так, чтобы их края соприкасались. После схватывания основы, но пока она еще влажная, готовят рабочий раствор нормальной консистенции с пигментом, и доводят им изделие до формы. От дождя на период полного застывания (40 суток) закрывают навесом из пленки.

Стоунхендж на огороде

Ландшафтный искусственный камень должен иметь древний вид, для этого его спустя сутки-двое после схватывания состаривают:

• Натирают весь, более солнечную сторону, охрой с примесью газовой сажи; сажа как пигмент есть в продаже. Это создаст видимость коры выветривания.
• В углубления на теневой стороне втирают ту же сажу, что имитирует накопление органического субстрата.
• Выпуклости на солнечной стороне натирают с растушевкой железным суриком, получится видимость загара камня.
• После полной выдержки весь валун моют мягкой щеткой под брызгами из лейки.

В заключение, дождавшись теплой влажной, но без сильных осадков, погоды, камень натирают кефиром или йогуртом, простым, без бифидобактерий и биодобавок. Спустя несколько суток он местами покроется мхом и лишайником.

***

Из искусственного камня можно делать произведения от статуй до ювелирных изделий. Настоящая статья предназначена дать сведения, позволяющие выработать начальные навыки работы с этим замечательным материалом.