СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЗАИЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF MANUFACTURING MOSAIC IMAGES (VERSIONS)

Область техники
Изобретение относится к производству художественно-декоративных мозаичных изделий с заданным рисунком мозаики.
Уровень техники
Слово  происходит от французского  а также итальянского «mosaico», восходящего, в свою очередь, к латинскому (opus) musivum - произведение, посвященное музам. Мозаика - это декоративно-прикладное (относящееся к виду искусства, имеющему двоякую функцию: эстетического наслаждения и утилитарную, практическую) и монументальное (имеющее большой формат и связанное с архитектурой или интерьером) искусство.
Мозаика представляет собой изображение или узор, выполненный из однородных или различных по оттенкам частиц из разных материалов (камень, смальта, керамическая плитка). Материал, имеющий, как правило, квадратную форму, из которого выкладывается это изображение, также носит название мозаики. Мозаика как материал различается по размерам отдельных деталей, которые могут составлять от 3 на 3 мм до 20 на 20 мм. Чем мельче деталь, тем более четкое и реалистичное изображение можно из нее выложить. Мозаика имеет самое широкое применение. Она используется для внутренних и внешних отделочных работ, для украшения стен и полов, а также для ландшафтного дизайна.
В процессе производства мозаики может использоваться самый различный натуральный камень, начиная с обычного природного туфа и заканчивая редкими породами яшмы и мрамора. Главное преимущество этого материала заключается в том, что его оттенки всегда неповторимы и отличаются между собой, что позволяет создавать различные интересные эффекты. Природный камень не имеет ограничений и по фактуре - в процессе производства его полируют, шлифуют или состаривают. В последнем случае края плитки имеют более гладкую фактуру и приглушенные цвета.
Известны два вида укладки мозаики - так называемые прямой и обратный наборы. В первом случае изображение выкладывают непосредственно на поверхности и закрепляют в штукатурном слое. Это самая древняя техника, именно она была характерна для римской и византийской мозаики, является наиболее сложной и трудоемкой в исполнении. Обратный набор использовали в основном после XVIII века, он был более прост. При такой технике изображение выкладывают на кальку лицевой стороной вниз. После закрепления композиции с тыльной стороны ее лицевую часть окончательно обрабатывают, а иногда шлифуют. В результате возникает не просто эффект мозаики в привычном понимании, а иллюзия приглушенного блеска и фактуры даже не камня, а гобелена или ковра. Независимо от материала, из которого производится ковровая мозаика, один из завершающих процессов ее производства, как правило, единый и представляет собой наклейку готовых кусочков будущей мозаики на основу.
Современную мозаику набирают там же, где и производят. Для точных рисунков чипсы (элементы мозаики) скалывают вручную. В магазины и салоны готовая продукция поступает в виде так называемых матриц, представляющих собой куски бумаги или сетки, на которые наклеены в строго определенном порядке чипсы.
Известен способ мозаичной или декоративной облицовки поверхности плиточным материалом из природного камня, включающий распиловку заготовок камня на отделочные плиты, обработку лицевой поверхности плит, подбор и выполнение из плит элементов мозаики или декора по форме, размеру, цвету, кристаллической структуре и соответствующих элементам предварительно выполненного мозаичного рисунка, нанесение контуров элементов рисунка на предварительно подготовленную облицовываемую поверхность, наложение и закрепление элементов мозаики на облицовываемой поверхности с помощью подстилочно-удерживающего материала и чистовую обработку поверхности, причем в качестве материала для элементов рисунка или орнамента используют плиты, получаемые распиловкой камня-булыжника (см. патент RU 2145928 С1, опубл. 27.02.2000).
Недостатком известного способа является трудоемкость процесса его реализации и обработки элементов мозаики, невозможность изготовления художественных мозаичных панно.
Наиболее близким аналогом является способ изготовления мозаичных изделий, включающий сборку пластин разного цвета одна на другую в пакет, выпиливание по заданному рисунку из пакета пластин элементов мозаики, укладку пластин на покрытую смазкой подложку, установку в пластины по рисунку изделия вырезанных элементов мозаики другого цвета и дальнейшую технологическую обработку, при этом с целью улучшения декоративности и качества мозаичных изделий, увеличения их прочности на изгиб при растяжении и повышения производительности процесса их изготовления за счет точного и плотного прилегания плоских элементов мозаики между собой, уменьшения количества швов, их протяженности и количества плоских элементов при одинаковой сложности рисунка мозаичных изделий, пластины изготавливаются из твердого материала, а пакет перед выпиливанием скрепляется посредством струбцин (RU 2019422 С1, опубл. 15.09.1994).
Недостатком прототипа является трудоемкость процесса его реализации и обработки элементов мозаики, что также увеличивает сроки изготовления конечного мозаичного изделия.
Как следует из уровня техники, процесс изготовления мозаики подразумевает предварительную нарезку/подбор как размеров мозаичных элементов, так и их цветовую гамму. Предложенное автором изобретение не только исключает общепринятые действия за счет предложения новой методики изготовления мозаики (мозаичных изображений) без предварительного изготовления элементов, подбора цветов кусочков мозаики и укладки мозаики. Таким образом, используя предложенный способ, возможно получать практически неотличимые от трудоемкого ручного изготовления мозаичные изображения любой сложности. При этом простота и скорость изготовления такого рода мозаики позволит использовать ее любому желающему, так как стоимость работы будет в разы ниже стоимости мозаики, собранной по традиционной технологии.
Задача и технический результат
Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, и технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в снижении трудоемкости изготовления элементов мозаичного рисунка, в упрощении процесса изготовления мозаики, увеличении прочности изделия на растяжение при изгибе за счет плотного прилегания швов и их протяженности.
Раскрытие изобретения
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются тем, что в способе изготовления мозаичных изображений из натурального или искусственного камня светлого цвета заготовку натурального/искусственного камня толщиной не менее 0,5 мм прочно соединяют с подложкой, далее по заданному контуру рисунка мозаики прорезают канавки насквозь заготовки из камня до подложки, причем геометрию и ширину прорезей задают, учитывая расстояние между мозаичными элементами, окрашивают поверхность заготовки с лицевой стороны в соответствии с заданным рисунком таким образом, чтобы камень прокрасился на регулируемую глубину, в частности на всю глубину прореза, причем при окраске выполняют позиционирование наносимого цветного изображения относительно контура-канавки для того, чтобы нужный цветовой фрагмент соответствовал своему контуру, сушат полученную мозаику, шлифуют и полируют лицевую поверхность.
При этом в качестве натурального камня может быть использован мрамор, известняк, кахолонг, яшма.
При этом заготовка натурального камня соединяют с подложкой при помощи клея.
Кроме этого в качестве клея могут использоваться цианоакрилатные клеи, клеи на основе эпоксидных смол, полиэфирные клеи.
При этом мрамор до окрашивания нагревают до температуры 70°-80°С.
При этом прорези-канавки заливают связующим, в качестве которого может быть использована либо шпатлевка, либо клей, либо расплав висмута, который после отверждения выполняет роль клея.
При этом в качестве красителей могут быть использованы как натуральные красители, такие как лакмус, гуммигут, кармин, так и искусственные красители как органического, так и неорганического состава.
Кроме этого подложку выполняют неровной.
Также для придания эффекта неравномерно сложенных кусочков мозаики подложку нагревают и кусочки готовой мозаики немного сдвигают.
При этом форма заготовки может иметь любую геометрическую форму, например такую, как круг, сфера, полусфера, тор и т.д.
Кроме этого окраска может быть выполнена при помощи планшетного принтера, либо шелкографическим методом, либо методом тампонной печати, либо методом переноса (трансфера).
При этом прорези-канавки могут быть выполнены механически на фрезерном станке, либо твердотельным и волоконным лазером или гидроабразивной резкой.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются тем, что в способе изготовления мозаичных изображений из натурального или искусственного камня светлого цвета, при котором на заготовке натурального/искусственного камня толщиной не менее 0,5 мм по заданному контуру рисунка прорезают канавки на глубину не менее половины толщины заготовки, причем геометрию и ширину прорезей задают, учитывая расстояние между мозаичными элементами, окрашивают поверхность заготовки с лицевой стороны в соответствии с заданным рисунком таким образом, чтобы камень прокрасился на регулируемую глубину, в частности на всю глубину прореза, причем при окраске выполняют позиционирование наносимого цветного изображения относительно контура-канавки для того, чтобы нужный цветовой фрагмент соответствовал своему контуру, сушат полученную мозаику, шлифуют и полируют лицевую поверхность.
При этом форма заготовки может иметь любую геометрическую форму, например такую, как круг, сфера, полусфера, тор, цилиндр и т.д.
Кроме этого окраска может быть выполнена при помощи планшетного принтера, либо шелкографическим методом, либо методом тампонной печати, либо методом переноса (трансфера).
При этом прорези-канавки могут быть выполнены механически на фрезерном станке, либо твердотельным и волоконным лазером или гидроабразивной резкой.
Кроме этого прорези-канавки заливают связующим, в качестве которого может быть использована либо шпатлевка, либо клей, либо расплав висмута, который после отверждения выполняет роль клея.
Конструктивно в показанном на чертежах предпочтительном, но не единственно обязательном, варианте исполнения заявленный способ включают следующие детали:
1 - заготовка натурального камня
2 - подложка
3 - канавки
4 - краска
5 - окрашенный материал
На фиг. 1 представлена заготовка из камня с нанесенным на нее контуром рисунка мозаики.
На фиг. 2 изображен вариант мозаичного панно, полученного с использованием заявленного способа.
На фиг. 3 изображен вариант выполнения заготовки из камня цилиндрической формы с нанесенным на него прорезями контура рисунка мозаики.
На фиг. 4 отображены канавки на заготовке из камня на подложке.
На фиг. 5 прокраска заготовки из камня на всю глубину заданными цветами согласно цветному изображению на подложке.
На фиг. 6 отображены канавки на заготовке из камня без подложки.
На фиг. 7 показана прокраска камня на регулируемую глубину без подложки.
Осуществление изобретения
Получение заготовки. Заготовка представляет собой натуральный камень светлого (белого, молочного, светло-серого и т.д.) цвета. Это может быть мрамор, известняк, кахолонг, яшма и т.д. Кроме этого в качестве заготовки может использоваться искусственный камень светлых оттенков (белый, серый, светло-розовый и пр.). Это может быть синтетическая каменная продукция на основе полиэфирных смол и наполнителя из крошки природного камня либо изделия из бетона или акрилового камня. При этом заготовка соответствует поверхности выложенной мозаики. То есть если мы берем заготовку из натурального камня либо искусственного камня прямоугольной формы, значит и непосредственно конечное изделие будет прямоугольной формы. Если заготовка имеет вид круга, либо кольца, в этом случае и конечное изделие, имеющее мозаичный узор также будет иметь форму круга либо кольца. Таким образом, настоящее изобретение позволяет использовать мозаику не только на плоской поверхности, но и на поверхности любой кривизны. Это позволяет использовать мозаику на любых объемных геометрических фигурах, например, таких как шар, тор, цилиндр, конус и т.д. Кроме этого на таких объемных фигурах при использовании заявленного способа возможно быстро и качественно выполнить мозаичное панно любой сложности. Таким образом, заготовка - это натуральный/искусственный камень, вырезанный любым известным способом, имеющий определенную (заданную) толщину и форму. Для обрезки камня обычно используются алмазные пилы и ленты, также применяется гидроабразивная резка.
Далее в одном из вариантов осуществления способа заготовка может быть наклеена на подложку. В качестве клея могут использоваться цианоакрилаты, либо клеи на основе эпоксидных смол, полиэфирные и другие клеи. При этом для обеспечения закрепления связующего и его полимеризацию возможно нагревание натурального камня (мрамор) до температуры 60°-70°С. При этом выдерживают время не менее 60 минут до полного сцепления подложки и заготовки из камня.
Одним из основных процессов является прорезывание канавок по контуру рисунка. Рисунок может быть нанесен на лицевой стороне заготовки. Кроме этого рисунок может быть заранее занесен в программу устройства для резки, например, такого как твердотельный либо волоконный лазер. Причем следует учитывать тот факт, что глубина прорези должна быть насквозь через камень до и глубже подложки. Геометрия и ширина прорезей заданы расстоянием между мозаичными элементами. Прорези-канавки могут быть выполнены как механически, например, на фрезерном станке, так и твердотельным и волоконным лазером либо гидроабразивной резкой. При этом для выполнения миниатюрных мозаик лучше использовать волоконный лазер с мощностью от 20 ватт, для выполнения крупных мозаик более производительной будет гидроабразивная резка. Например, производительность получения канавок глубиной 1 мм, шириной 0,1 мм при длине канавок в 100 мм составит около 1 минуты при мощности лазера 20 Вт (Лазерная установка с иттербиевым ипульсным волоконным лазером МиниМаркер2).
Также возможет вариант изготовления мозаики без подложки. В этом случае роль подложки будет выполнять часть основной каменной заготовки, которая останется цельной после прорезывания канавок, разделяющих цельный камень на мелкие части. При этом толщина канавок, то есть толщина зазора между отдельными частями мозаики может варьироваться и зависит от размеров частей мозаики и конечного мозаичного рисунка.
При этом в случае, если подложка не используется, заготовка прорезывается таким образом, чтобы не менее 1/6 ее толщины осталась цельной. Таким образом, оставшийся нетронутым цельный камень будет выполнять функцию подложки.
При этом за счет того, что прорези-канавки имеют строго заданную ширину, толщину и протяженность увеличивается прочность готового мозаичного изделия на растяжение при изгибе, что также является существенным достижением заявленного изобретения. При этом в представленной таблице показаны значения прочности на растяжение при изгибе, полученные по заявленному способу и по прототипу (см. табл. 1).
После получения прорезей выполняется окраска поверхности с лицевой стороны в соответствии с заданным рисунком. Окраска может быть выполнена любым известным способом. В том числе с помощью планшетного принтера, шелкографическим методом, методом тампонной печати или методом переноса (трансфера) и т.д.
Причем при окраске необходимо выполнить позиционирование наносимого изображения относительно прорезываемого контура -канавки для того, чтобы нужный цветовой фрагмент соответствовал своему контуру. Именно наличие контура, геометрически определяющего края мозаичного элемента, и одноцветной заливки каждого элемента мозаики определенным цветом внутри этого контура является важным отличием заявленного изобретения от всех ранее известных методов.
В качестве планшетного принтера может использоваться, например, принтер компании Epson SureColor SC-F2000. Также могут использоваться принтеры компании Роспринтер, использующие пигментные, водорастворимые, сольвентные и экосольвентные чернила.
Перед нанесением окраски заготовку следует промыть и очистить от пыли. Кроме того, рекомендуется оставлять поверхность заготовки шероховатой или шлифованной для лучшего впитывания окраски. Нанесение окраски может происходить как один, так и несколько раз в зависимости от капиллярной структуры материала, необходимой глубины впитывания и яркости окраски.
Вначале приготовляют раствор пигмента требуемой интенсивностью окраски.
Заготовка, например, из мрамора, подлежащая окраске, разогревается до температуры 70-80 градусов и укладывается горизонтально, лицевой поверхностью вверх, после чего ее покрывают красящим раствором, нагретым до начальной стадии кипения.
При этом в случае использования натуральных пигментов для получения голубой окраски в спирту растворяют лакмус - красящее вещество, извлекаемое из некоторых лишайников, например из ягеля liche rocella. Желтый цвет получают, используя в качестве пигмента гуммигут - сгущенный млечный сок, добываемы из коры деревьев семейства клюзиевых. При покрытии раствора лакмуса раствором гуммигута получают чистый и устойчивый зеленый цвет. Красную краску можно получить, приготовив спиртовый раствор кармина (краситель, получаемый из насекомых кошениль) или алканы (парафин - алифатический предельный углеводород, получаемый из нефти). Наконец, для окраски мрамора в золотистый цвет следует использовать спиртовый раствор в равных частях хлорида аммония (нашатыря), кристаллогидрата сульфата цинка (цинкового купороса) и ярь-медянки (смеси основных уксусно-кислых солей, получаемых путем окисления меди).
После окраски осуществляют пропитку камня краской. Возможно использование составов, улучшающих пропитывание камня. Также возможно смочить камень заранее воде или растворителе. Добиваются пропитки натурального камня насквозь. При этом от толщины натурального камня увеличивается количество нанесений окрашивающих красок на лицевую поверхность и при необходимости поддерживается повышенная температура как камня (не ниже 60°С), так и наносимого раствора (не ниже 40°С). При этом полное впитывание и высыхание, как правило, происходит в течение суток.
После пропитывания канавки-прорези заливают связующим, в качестве которого может быть использована либо шпатлевка, либо клей, либо расплав висмута, который после отверждения выполняет роль клея.
Далее выполняют дополнительную полировку и шлифовку поверхности для получения красивого декоративного вида поверхности.
Также для получения эффекта неравномерно сложенных кусочков мозаики может быть выполнено размягчение подложки, например, ее нагреванием. При этом желательно подложку заранее выполнить неровной. В этом случае кусочки мозаики осядут неравномерно.
Пример 1. Берем мини-блок белого мрамора размером 10 мм × 15 мм × 0,5 мм. При помощи цианоакрилата склеиваем этот блок с подложкой. Далее при помощи компактного лазера для маркировки и гравировки МиниМаркер2 вырезаем прорези-канавки, которые соответствуют по контуру заранее заданному рисунку (цветок согласно рис. 1). При этом канавки имеют глубину 0,2 мм, ширину 0,05 мм, а общую длину канавок в 66 мм. Полученный рисунок промывали в растворе соляной кислоты и сульфата натрия. Далее мраморную заготовку нагревают до температуры 70°С и при помощи принтера Epson SureColor SC-F2000 наносят красящий пигмент. При этом осуществляют позиционирование наносимого цветного изображения относительно контура-канавки для того, чтобы нужный цветовой фрагмент соответствовал своему контуру. В течение от 30 до 60 минут ожидают пропитку камня. При необходимости операцию повторяют. После того, как камень пропитывается на глубину 0,2 мм, осуществляют сушку изделия. Далее мозаичное изделие шлифуют и полируют.
Пример 2. Взяли блок светло-серого акрилового камня цилиндрической формы, диаметр которого составляет 100 мм, а высота 150 мм. Далее при помощи компактного лазера МиниМаркер2 вырезаем прорези-канавки, которые соответствуют по контуру заранее заданному рисунку (цветок как показано на рис. 3). При этом канавки имеют глубину 25 мм, ширину 0,1 мм, а общую длину канавок в 680 мм. Полученный рисунок промывали в водном растворе. Далее полученную заготовку закрепляют на столе и при помощи валика наносят красящий пигмент. При этом осуществляют позиционирование наносимого цветного изображения относительно контура-канавки для того, чтобы нужный цветовой фрагмент соответствовал своему контуру. В течение от 60 до 120 минут ожидают пропитку камня. При необходимости операцию повторяют. После того, как камень пропитывается на глубину 25 мм, осуществляют сушку изделия. Далее мозаичное изделие шлифуют и полируют. Прорези-канавки заливают клеем на основе смолы.
Таким образом, заявленное изобретение решает поставленную перед ним задачу и обеспечивает достижение заявленного технического результата, который заключается в снижении трудоемкости изготовления элементов мозаичного рисунка, в упрощении процесса изготовления мозаики, увеличении прочности изделия на растяжение при изгибе за счет плотного прилегания швов и их протяженности.
Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков заявленного изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.
Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретения и достигаемого при их использовании единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между двумя заявленными вариантами способа изготовления мозаичных изображений из натурального/искусственного камня. Это позволяет объединить изобретения в одной заявке, то есть обеспечить требования критерия единства изобретения.