СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЗАИЧНОГО ИЗДЕЛИЯ
PRODUCTION OF MOSAIC ARTICLE

Изобретение относится к области декоративно-прикладного искусства, а именно к способам изготовления перегородчатой мозаики, с заданным рисунком, с применением декоративного покрытия на стеклянной поверхности, например, при изготовлении декоративных панно.
Известен аналог (патент РФ №2021153, МПК B44B 1/28, B44C 3/12, B44C 1/10; опубликовано 15.10.94). Сущность способа заключается в следующем: на твердое основание, например из листа металла, дерева, оргстекла, укладывают полимерную пленку размерами в плане, равными размерам твердого основания, и медленно и равномерно нагревают, например, инфракрасными излучателями до температуры не ниже температуры плавления материала пленки и не выше температуры ее деструкции. Затем на нее укладывают по заданному рисунку элементы мозаики из цветных минералов, шлифованной стороной вниз и нагружают пригрузом с нагрузкой 0,001-0,01 МПа. В случае использования крупноразмерных плоских элементов мозаики после укладки термопластичной полиэтиленовой пленки на основание элементы мозаики нагревают до температуры на 20-50°C выше, чем температура плавления материала пленки. В случае использования парниковой полиэтиленовой пленки основание мозаичного изделия нагревают до температуры на 10-20°C ниже, чем температура плавления полиэтилена. Затем на него укладывают пленку и плоские элементы мозаики. При использовании плоских мозаичных элементов различной толщины, обеспечивающих изготовление мозаичного изделия с выступающими на лицевой стороне элементами, их пригруз осуществляют рыхлым материалом мелкой фракции, нагретым до температуры на 50-100°C выше температуры плавления полиэтилена.
К недостаткам данного способа относится трудоемкость процесса, также выкладывание мелких элементов мозаики затруднено из-за ограниченного времени в ходе остывания пленки. Кроме того, процесс предполагает вредные условия труда, связанные с работой с горячими материалами, издающие токсичные химические испарения. Возможны неточности в изображении в конечном изделии, из-за неравномерной деформации пленки под нагрузкой, т.е. процент брака велик.
Известен аналог (патент РФ №2019422, МПК B44C 1/28, B44C 3/12; опубликовано 15.09.94). Сущность способа заключается в следующем: плоские элементы мозаики в виде блоков из мелкозернистого мрамора, разные по цвету, распиливают на прямоугольные пластины, соединяют их в пакеты, вырезают по заданному рисунку из пакета пластин плоские элементы мозаики, пластины укладывают на покрытую смазкой подложку из металлического листа, устанавливают в пластины по рисунку изделия вырезанные элементы мозаики другого цвета. После сборки пластин в пакет на нижней пластине наносят контур рисунка мозаичного изделия, алмазным диском делают в пакете прорези до совпадения линий пропила на нижней пластине с контуром рисунка, а после вставки выпиленных из нижней пластины плоских элементов мозаики в верхнюю, а пропилы, выступающие за контур рисунка на верхней пластине, перед шлифовкой и полировкой заполняют клеевой связующей с мелким наполнителем из камня, аналогично камню верхней пластины. Причем после выпиливания пластины плоские элементы мозаики нагревают до 350°C, укладывают по рисунку мозаичного изделия горизонтально на металлический лист, покрытый высокотемпературной графитовой смазкой, и швы заливают расплавом висмута.
Недостатками данного способа является использование дорогостоящих технических установок, предполагая большое количество отходного материала. Кроме того, способ не позволяет изготовить сложные, небольшие по размеру изделия техникой перегородчатой мозаики, т.к. при распиловке и подгонке мозаичных деталей возможны неточности и зазоры, которые влияют на эстетический вид и качество изделия.
Технической задачей является расширение ассортимента мозаичных изделий с заданным цветом или их сочетанием из мелкой минеральной крошки, разнообразной по цветовой палитре, при одновременном упрощении технологии изготовления, за счет исключения операций по распиловке камня, температурного воздействия, многоэтапности в процессе изготовления, при сохранении качества изделия.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления мозаичного изделия, заключающегося в предварительном изготовлении минерального мозаичного элемента из состава различных фракций и цвета, соединении последнего с плоской подложкой посредством полимерного клеевого связующего с мелким наполнителем из камня, образовании заданного рисунка и текстуры поверхности из мозаичных элементов на плоской подложке с ограничителями, сушки, шлифовки и полировки поверхности, перед последовательным соединением элементов на плоской подложке из листового стекла, предварительно изготавливают минеральный состав дроблением на различные фракции камня с размерами от 0,2 до 2 мм, при соотношении каменной крошки и наполнителя из каменной пыли - 4 и связующего из эпоксидной смолы - 1, смешивают со связующим на основе эпоксидной смолы, а на подложку для мозаичных элементов по заданному рисунку устанавливают ограничители в виде металлических перегородок, высота которых не более высоты мозаичного элемента, в которые размещают мозаичные элементы из минеральных фракций, с заполнением каждого мозаичного элемента на подложке ограниченного заданным контуром из металла, причем каждый цвет наносят отдельно, поочередно и в произвольном порядке, причем, если рисунок состоит из одного цвета крошки или разнообразен по цветовой палитре (см. таблицу 2, 3), то последовательность действий сохраняется. Выравнивание поверхности осуществляют за счет равномерно нанесенного минерального состава из минеральной крошки и полимерного связующего на основе эпоксидной смолы с наполнителем в виде каменной пыли, причем после нанесения состава на основание подложки его подвергают сушке в течение 20-24 часов при температуре 20-25°C, до равномерного отверждения мозаичных элементов. Изделие шлифуют до образования текстурной поверхности, для получения глянцевой текстуры подвергают полировке.
При использовании листового (оконного) стекла в качестве основы, отпадает необходимость наносить на его поверхность рисунок. Цветной рисунок с четким контуром прикладывается к обратной стороне стекла, а на его лицевую сторону эпоксидным клеем прикрепляют ребром металлические перегородки из проволоки, в точном соответствии с рисунком, образуя контурный рельеф из замкнутых ячеек. Материал, используемый в качестве мозаичного элемента, представляет собой дробленую минеральную крошку различных фракций, что предусматривает использование в изделии различных по твердости минералов и исключает необходимость распиливания и выпиливания деталей. Применение каменной крошки с эпоксидной смолой при изготовлении мозаичных изделий вместо каменных пластин не уступает по долговечности и эстетическому виду мозаичным изделиям из цельных элементов камня, тем самым упрощая способ изготовления, за счет ликвидации операций по выпиливанию каждой отдельной детали, исключая возможность появления промежутков и зазоров между мозаичными элементами, т.к. композиционный минеральный состав сам по себе является мозаичным элементом и клеевым связующим с плоской стеклянной подложкой, ограниченным заданным контуром рисунка. Соответственно, все это позволяет сократить трудозатраты и время изготовления изделия. Возможность четкого воспроизведения линейного эскиза в готовое изделие достигается тем, что металлические перегородки из прокатанной проволоки легко гнутся, повторяя самые мелкие и сложные по пластике элементы композиционного рисунка. Созданное решение обеспечивает получение мозаичного панно с возможностью декорирования прямолинейных поверхностей, обладает высокой прочностью соединения мозаичного материала с основой.
Способ изготовления мозаичного изделия осуществляется следующим образом: на твердое основание из листового (оконного) стекла толщиной не менее 3-5 мм, с обратной стороны точечно по четырем углам приклеивают рисунок. Далее, по линиям графического рисунка осуществляют сгибание металлических перегородок нужной длины, устанавливают их торцом к поверхности подложки и приклеивают к внешней поверхности стекла с помощью эпоксидного клея. В ходе монтажа перегородок каждый ее отрезок неоднократно сверяется по изгибу с контуром рисунка, до полного совпадения.
Металлический контур изготавливают из проволоки цветных металлов. Сечение проволоки подбирают в соответствии с необходимой высотой стенок металлического контура (от 2-5 мм). В зависимости от художественного замысла контур может быть медным, латунным, алюминиевым или из других металлов, но обязательно пластичным. Для этого проволоку подвергают прокатке через вальцы, с целью получения металлической полосы - перегородки, нужной по толщине и ширине размера. Пластичность металла достигают за счет дополнительной известной обработки - отжига.
Ввиду того, что перегородки после отжига становятся мягкие и тонкие и могут деформироваться при нанесении камнесодержащего материала, они нуждаются в дополнительном укреплении. Для этого на торцы перегородок, приклеиваемые на поверхность стекла, густо наносят слой эпоксидного клея. Кистью промазываются все участки между перегородками с обеих сторон.
Заготовка материала происходит следующим образом. Околы цветного камня дробятся до сыпучего состояния и просеиваются через сито с размерами ячеек 0,2; 0,5; 1,0; 1,5 и 2 мм. Разделенный по размерам фракционный материал ссыпается в прозрачные емкости. Для получения нужного цветового оттенка или текстуры каменную крошку и наполнитель - 4 части на 1 часть эпоксидной смолы смешивают между собой в заданных пропорциях (см. таблицу 1, 2, 3).
Используются два вида смешивания - с одинаковыми и разными размерами фракций. Для удобства, на всех емкостях указывается размер фракций. Например, если нужно получить зеленый цвет камня змеевика светлее, для этого добавлялся белый мрамор такой же фракции (см. таблица 2, состав 8-12), а добавлением черного камня делали зеленый цвет более темным (см. таблица 2, состав 8-12). Тональные и цветовые изменения зависят от пропорционального соотношения смешиваемых компонентов. При смешивании большего числа цветов в разных пропорциях оттенки становятся разнообразнее. Смешивание цветов с разными размерами фракций позволяет создавать различные каменные текстуры. Чем больше разница в размерах фракций при смешивании компонентов, тем четче выделяются очертания крупных минералов (см. таблица 3, состав 13-16). Смешивание 80% черного камня размером фракций 2 мм с 20% белого камня размером фракции 0,2 мм способствуют очертаниям фракций белого камня почти исчезнуть и служить лишь фоном для выделения крупных минералов черного камня. Добавление белого цвета в черный (см. таблицу 2, состав 8-12), может делать каменное покрытие не только светлее, но и ярче выявлять текстуру. Разные варианты смешивания фракций по цвету и размеру позволяют создать новые цветные текстуры, не характерные для природного камня. Композиционные смеси, формируемые мозаичные элементы готовят в соответствии с выбранными процентными соотношениями, указанными в таблице (см. таблицу 1, 2, 3).
Лабораторные исследования по смешиванию фракционного камня позволили получить палитру с широким диапазоном цветных текстур с заданными характеристиками. По их образцам можно безошибочно воспроизвести нужный цвет и совместно с эпоксидной смолой текстуру мозаичного покрытия.
Непосредственно после приготовления составов и их смешения с эпоксидной смолой в заданном соотношении происходит образование покрытия стеклянной подложки цветными составами фракционных материалов. В соответствии с рисунком подбираются нужные цвета и готовится пластическая масса на основе эпоксидной смолы (ЭД-20). Ею заполняют все ячейки металлического контура. Количество состава каждого цвета определяется по суммарной площади ячеек. Минеральным составом со связующим заполняют каждую ячейку, уплотняют и проглаживают шпателем до верхнего края перегородок. Так покрывают всю поверхность пластины. После окончательного отверждения поверхность пластины подвергают дальнейшей обработке, а именно шлифовке и полировке, с помощью известных способов.
Оптимальными свойствами обладает минеральная смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%
Каменная крошка
60
Наполнитель (каменная пыль)
20
Эпоксидный клей
20
Таблица 1
Составы из одного цвета (соотношение в %)
Состав (№)
Каменная крошка
Наполнитель (каменная пыль)
Эпоксидный клей
Соотношение (кам.кр.+наполнит./эп.клей)
Состав 1
70
10
20
4:1
Состав 2
60
20
20
4:1
Состав 3
50
30
20
4:1
Состав 4
40
40
20
4:1
Состав 5
30
50
20
4:1
Состав 6
20
60
20
4:1
Состав 7
10
70
20
4:1
Из таблицы 1 видно, как процентное соотношение однокомпонентного дробленого камня и наполнителя постепенно меняется. В соответствии с этим меняется и тональность цвета.
Таблица 2
Составы из двух цветов (соотношение в %)
Состав (№)
Каменная крошка (1 цвет)
Каменная крошка (2 цвет)
Наполнитель (каменная пыль)
Эпоксидный клей
Соотношение (кам.кр.+нап./эп.клей)
Состав 8
10
60
10
20
4:1
Состав 9
10
50
20
20
4:1
Состав 10
10
40
30
20
4:1
Состав 11
10
30
40
20
4:1
Состав 12
10
20
50
20
4:1
Таблица 3
Составы из трех цветов (соотношение в %)
Состав (№)
Каменная крошка (1 цвет)
Каменная крошка (2 цвет)
Каменная крошка (3 цвет)
Наполнитель (каменная пыль)
Эпоксидный клей
Состав 13
10
10
50
10
20
Состав 14
10
10
40
20
20
Состав 15
10
10
30
30
20
Состав 16
10
10
20
40
20
Соотношение каменной крошки и наполнителя с эпоксидным клеем в таблице 3 также составляет 4:1.
В представленном способе были использованы такие минералы как: белый и черный мрамор, яшма, змеевик, оникс, но также могут быть и другие.
Шлифовка каменной поверхности осуществляется абразивными порошками в водной среде. Поверхность покрывают водонепроницаемым материалом, например линолеумом. На стол помещают листовое стекло толщиной 10-15 мм, смачивают водой и насыпают абразив (20-30 г). Порошок разравнивают по поверхности, на которую помещают обрабатываемую пластину. Выравнивание каменной поверхности производят круговыми движениями по поверхности стекла. Крупный порошок применяется для выравнивания поверхности, далее - фракции абразива заменяются более мелкими. Для получения глянцевой поверхности используются алмазные пасты на восковой и масляной основе. При полировании применяется электрошлифовальная машина со сменными насадками.
Оптимизация способа выполнения мозаики из минеральной крошки и связующего на основе эпоксидной смолы (ЭД-20) позволяет значительно упростить содержание технологического процесса, снизить затраты на материалы и легко изменять ассортимент и тематику изделий в зависимости от рынка и спроса потребителя. Способ является рациональным, доступным, учитывая постоянную востребованность изделий с получением разнообразных мозаичных полотен по заданному рисунку.