Литьевые полиуретановые формы в производстве искусственного камня

Еще несколько лет назад словосочетание "искусственный камень" мало кому о чем-нибудь говорило. Широко распространенный на Западе, декоративный камень только начинал осваивать Российский рынок.

Первые изготовители "камня" пока только изучали технологию производства, приобретали за рубежом формную оснастку и знакомили покупателей с новой продукцией. В тоже самое время такой же точно "камень", изготовленный на основе цемента, ввозился из Германии, Голландии и, как модная диковинка, продавался в Москве по сумашедшим ценам.

Прошло совсем мало времени-и ситуация коренным образом изменилась. Искусственный камень производят много и многие-от общепризнанных брэндов (Эколит, Камрок,Челси..), выпускающих сотни квадратных метров "камня" ежедневно, до массы небольших фирм по всей России и СНГ, делающих всего по 10-15 кв.м. "камня" в день..Рекламой и статьями о декоркамне пестрят авторитетные специализированные журналы, декоративный камень и кирпич-"любимый" элемент дизайна в оформлении телестудий на всех каналах.

У покупателей искусственный камень популярен за счет явных преимуществ перед камнем натуральным (даже не смотря на относительно высокую стоимость-20-25$/м.кв.), а у производителей-по причине не сложной технологии, доступных начальных вложениях и высокой рентабельности.
Ассортимент "камня" весьма широк- фасадный и цокольный камень;тротуарная плитка и брусчатка нового поколения, имитирующие фактуру натурального камня, дерева, кирпича; малые архитектурные формы и элементы ландшафтного дизайна в "каменном стиле"(заборы, фонтаны, вазоны, беседки, столбы...) А не так давно в применении искусственного камня открылось "второе дыхание"- происходит активный перенос акцента с фасадного использования "камня" на интерьерное.

Рост интереса к внутренней отделке "камнем" резко увеличивает потенциальную емкость рынка! Так что, новым производителям этого отделочного материала еще остается много шансов побороться за "место под солнцем"...

1. Значение литьевых форм в производстве искусственного камня
Искусственный декоративный камень изготавливается, преимущественно, на основе портландцемента методом вибролитья в эластичные литьевые матрицы(формы) и окрашивается интегральным(объемно-поверхностным) способом.

Помимо цемента,в состав искусственного камня входят: тяжелые или легкие заполнители, химические и модифицирующие добавки, минеральные пигменты.
Технология оптимизации состава искусственного декоративного камня не многим отличается от аналогичных действий при производстве мелкозернистых декоративных бетонов, и не представляет сложности.

Применяемое оборудование(вибростолы, растворосмесители, весовое оборудование)также является типовым.
Специфика производства искусственного камня базируется на двух отличительных особенностях-специальная формная оснастка и технология окрашивания.Эластичные литьевые формы(формная оснастка)-это ядро технологического процесса и самый важный элемент в структуре цеха по производству искусственного камня,потому что:

Во-первых, это самая дорогостоящая часть оснастки и оборудования цеха.Например, если вы затратили на организацию цеха по изготовлению искусственного камня 15тысяч$, то 10тысяч-это стоимость приобретенных форм, а 5тысяч-оборудование, оснастка и монтаж(то есть все остальное)!
Во-вторых, только высокий уровень качества форм обеспечивает превращение бетонной плитки в искусственный камень со среднерыночной стоимостью 25$/кв.м.Судите сами:
искусственный камень ценится за высокую степень имитации природного камня.

А это возможно только при условии применения формных материалов,идеально копирующих рельеф натурального камня;
натуральность окраски "камня" в значительной степени зависит от способности формы удерживать на своей внутренней поверхности пигментные составы без эффекта "размазывания";
искусственный камень должен иметь четкую геометрию плиток для удобства монтажа. А это невозможно, если ваши формы подвержены усадочным деформациям.

В-третьих, долговечность форм напрямую влияет на себестоимость готовой продукции. Амортизация форм может "съедать" до трети(!)сырьвой стоимости "камня"(например, матрицы из формопласта).

В-четвертых, эксплутационные качества форм определяют эффективность производственного процесса и также влияют на рентабельность бизнеса.
Например, слишком жесткие формы удлинняют время набора распалубочной прочности, увеличивают процент брака, растет трудоемкость, и требуется избыточное количество форм.

Другой пример: некоторые формные материалы слишком крепко удерживают пузырьки воздуха на своей поверхности. Это ведет в большому количеству пор, раковин на декоративной стороне "камня".(т.е.браку)Устранение этого эффекта требует значительных усилий(изменение настроек и времени вибрации,применению специальной химии и т.д.)

Вы уверены, что средства, вложенные Вами в приобретение готовых форм, не потрачены напрасно
2. Из чего должны быть изготовлены литьевые формы
Итак, мы выяснили, что значение литьевых форм в производстве искусственного камня-первостепенно.

Теперь важно разобраться-из какого материала должны быть изготовлены матрицы, чтобы они долго служили, не создавали на действующем производстве лишних проблем и были экономически выгодны.
Для начала, сформулируем основные требования к готовым формам:

Матрицы(формы) должны ИДЕАЛЬНО копировать фактуру натурального камня,чтобы товар соответствовал своей цене.
Матрицы(формы) должны быть оптимально эластичными,чтобы обеспечить высокую скорость расформовки изделий.

Матрицы(формы) должны быть прочными,химически и абразивостойкими, чтобы ваше производство "камня" не превратилось в бесконечную проблему-"где взять новые формы взамен изношенным?"
Матрицы(формы) должны быть хорошо совместимы с бетонными смесями,чтобы на производстве не возникало нештатных ситуаций.

Матрицы(формы) должны быть экономически эффективны,чтобы средства,вложенные в формный парк,окупались и не ложились тяжким бременем на себестоимость продукции.
Существует несколько основных типов формных материалов. Рассмотрим их:

Формопласты-самый дешевый тип формного материала(2-3$/кг).Применяется, чаще всего, в "гаражных" мастерских по производству дикого камня. Отличается крайней трудоемкостью переработки(превращение блочного материала в стружку и плавильня)и вредностью для здоровья.

Кроме того, низкая "живучесть" таких форм(около 50 циклов расформовки) требует ежемесячного обновления формного парка. Амортизация таких матриц- не менее 1 $м.кв. готового камня! (без учета трудоемкости), что делает такие формы экономически крайне неэффективными.

Силиконовые компаунды и каучуки: легко перерабатывются в формы. Идеально подходят для литья гипсосодержащих смесей.

При использовании силиконов для литья "камня" на основе цемента-быстро и необратимо разрушаются(механически и химически)в условиях щелочной среды, присущей любой бетонной смеси. (Исключение-некоторые импортные силиконы на платиновых катализаторах,но их цена слишком высока-от 30$/кг). Долговечность силиконовых форм 100-400 отливок.

Еще один неприятный минус-повышенное количество "пузырей" на декоративной поверхности "камня".
Полиуретаны (отечественные). Достоинство-невысокая цена(около 5$/кг).

Недостатков больше:выдерживают всего около 100 циклов(а значит, высоки амортизационные расходы), имеют высокую усадку (а значит, искажается геометрия плиток). Но для некоторых типажей искусственного камня, в целом, годятся с точки зрения цена/качество.

Полиуретаны (США/Зап.Европа). Практически идеально подходят для целей цементного вибролитья. Средняя стоимость таких материалов 15-25$/кг. Долговечность-несколько тысяч отливок, поэтому амортизационные расходы-ничтожны(0,1-0,4$/кв.м.).

Легко перерабатываются в формы и практически не имеют усадки. Но нужно учитывать, что в мире производится более двухсот разновидностей полиуретановых компаундов. Одни обладают великолепной эластичностью, другие-прочностью и т.д.

Для наших целей нужен оптимальный набор нескольких характеристик-плотность, литьевая консистенция, прочность, эластичность, абразивостойкость, и некоторые другие. В 2001году был запущен в производство формный полиуретан серии SX(США).

Его целевое назначение-формование архитектурных и декоративных бетонов. Обладает высокой щелоче- и абразивостойкостью, несущественной усадкой, тиражестойкость от 2 до 10 тысяч отливок! Цена-около 18$/кг.!

По результатам испытаний на действующих производствах искусственного камня,формный полиуретан "серии SX"-лучший из известных нам.(данные Камитт груп)
3. Принципиальный выбор-покупать готовые формы или изготавливать самостоятельно
На самом деле, этот вопрос относится к разряду риторических.

Подавляющее большинство Российских производителей искусственного декоративного камня выбрали путь самостоятельного изготовления литьевых форм. Причем, в их числе не только все крупные производители, но и основная часть средних и мелких предприятий. Почему так?

Во-первых, это выгодно в финансовом отношении. Средняя стоимость форм хорошего качества 400-500$/кв.м. Такие же формы, изготовленные своими силами, обойдутся примерно вдвое дешевле.

Иными словыми, экономия составит около 200$ на каждом квадратном метре! Если учесть, что среднестатистический формный парк-это 25-30 кв.м., то суммарная экономия впечатляет.

Во-вторых, своя формная мастерская гарантирует стабильное качество матриц, чего не скажешь о купленных формах. Вы ничего не узнаете о свойствах приобретенных форм, пока не протестируете их( 2 недели непрерывной работы).

В-третьих, любой производитель искусственного камня знает, что умение делать формы-это очевидное конкурентное преимущество.(поэтому, никто из них не спешит делиться с другими маленькими секретами своего мастерства, даже за плату)Нужно иметь возможность быстро реагировать на колебания спроса-например, резко нарастить объем производства при крупном заказе или ввести на рынок новые типажи "камня", которых нет у конкурентов.
Все это возможно только при наличии собственной формной мастерской! Кстати,организовать ее совсем не сложно..Для этого НУЖНО:
небольшое помещение(от 15 кв.м. площади)
бытовые или полупрофессиональные инструменты(специальное сложное или дорогое оборудование ОТСУТСТВУЕТ)
один, обученный формному делу, мастер
сырье и прочие расходные материалы