Solid Surfaces alias umelý kameň

0 Autor: BiBi - 29/03/2015 - Materials

Solid Surfaces – povrchový materiál, alebo hovorovo „umelý kameň“, je prírodne sýtený plast – zmes rozomletého nerastu spojená syntetickou polymérovou živicou. Materiál má odolnosť a trvanlivosť kameňa, no zároveň širšie možnosti tvarovania a opracovania podobné ako u tvrdého dreva. Patrí k pomerne novým moderným materiálom a prax ešte vždy objavuje jeho rozsiahle kreatívne možnosti.

Z histórie

S myšlienkou vytvoriť umelý kameň prišiel ako prvý v roku 1963 koncern DuPont Chemical Company. Cieľom bolo vyvinúť čo najvernejší alternatívny materiál ku kamenným doskám, ktorý by sa ľahko spracovával a nebol studený na dotyk. V roku 1967 bol uvedený na americký trh takýto nový materiál s názvom Corian. Spočiatku sa dodával vo forme rovných dosiek, neskôr bola vyvinutá technológia ich tepelného tvarovania a spájania bez škár. V súčasnosti sa výrobou povrchových materiálov zaoberajú rôzni výrobcovia, na Slovensku sú najznámejšie okrem Corianu povrchové materiály značiek HI-MACS, Kerrock, Polyston (slovenský výrobca) a RauViso/RauSolid. Všetky materiály majú viac-menej podobné užívateľské vlastnosti ako ľahké opracovanie, možnosť úpravy povrchu brúsením a leštením, bezškárová technológia, spájanie lepením a možnosť ohýbania a tvarovania za tepla u druhov s akrylátovým spojivom. Spoločnou nevýhodou povrchových materiálov je vysoká cena, pričom kvalita výsledného produktu – najmä pokiaľ ide o zložitejšie tvarovanie – je závislá od remeselnej zdatnosti konkrétnej dodávateľskej firmy.

Svietidlo Cocoon (dizajn: Ateliér Sféra; výrobca: Lucis, ČR; materiál: Corian)

Policový systém a variabilné stolíky (výrobca: Busnelli; materiál: HI-MACS)

Zloženie

Základom všetkých druhov povrchových materiálov je v princípe zmes prírodného minerálneho materiálu (plniva) a syntetickej živice (spojiva), doplnená množstvom aditív (prídavných zložiek). Každý z výrobcov má vyvinutú vlastnú špecifickú kombináciu chemického zloženia.

ATH… Ako plnivo sa do väčšiny povrchových materiálov používa hydratovaný oxid hlinitý – ATH (aluminia trihydrate) a zvyčajne tvorí 45 – 70 %. ATH sa získava z bauxitovej horniny, ktorá je zmesou oxidov hliníka, železa a ďalších prvkov. Bauxit je najčastejšie červený až červenohnedý, ale niekedy aj biely, sivý či zelenkastý, preto sa musí väčšina ATH pri použití na výrobu povrchových materiálov roztaviť a prečistiť. ATH sa najbežnejšie používa ako plnivo, lebo má vynikajúce fyzikálne vlastnosti a výbornú chemickú odolnosť a trvanlivosť. Čistý je translucentný (priesvitný). Je dostatočne tvrdý, aby zabezpečil nárazovú odolnosť materiálu, ale súčasne „mäkký“, aby sa dal opracovávať bežnými nástrojmi. Významným parametrom pre stavebníctvo sú požiarne vlastnosti ATH – je nehorľavý, navyše hydrát, v molekulách obsahuje viazanú vodu, ktorá sa pri horení uvoľňuje vo forme pary.

Knižnica Wavy (výrobca: Alivar; materiál: HI-MACS)

Ďalšie plnivá… Výber plnív je veľmi pestrý a sledujú sa ním predovšetkým estetické hľadiská konečného výrobku. Používa sa napríklad drvené kamenivo, sľuda, drvená zrkadlovina, sklenené guľôčky, ale aj ojedinelé, špecifické plnivo. Povrchové materiály firmy Swanstone sú plnené sklenenými vláknami, ktoré zvyšujú ich pevnosť a nárazovú odolnosť, Midwest company používa recyklované noviny.

Živice… Ako spojivo sa pri výrobe povrchových materiálov používajú dve skupiny polymérov – akryláty a polyestery. Čisto akrylátové spojivo zabezpečuje vynikajúcu tepelnú tvarovateľnosť dosky, ktorá sa potom správa ako klasický termoplast. Po zahriatí doska mäkne a možno ju vytvarovať do požadovaného tvaru bez toho, aby nastala zmena jej fyzikálnych a chemických vlastností. Akrylátové živice nedegradujú pod vplyvom UV žiarenia. Polyesterové živice sa používajú na aplikácie, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť a odolnosť. Nie sú však určené na tepelné tvarovanie a nedajú sa spájať bez škár. Príkladom povrchového materiálu na báze polyesterových živíc je v Čechách vyrábaný Technistone.

Aditíva… Všetky povrchové materiály musia obsahovať viaceré prídavné látky – aditíva. Okrem farbív sú to rôzne látky, ktoré zlepšujú chemické
a úžitkové vlastnosti, napríklad absorbenty UV, stabilizátory a katalyzátory, obvykle peroxidy, ktoré zabezpečujú vytvrdzovanie zmesi pri výrobe.

Pavilón na detskom ihrisku, Utrecht, Nemecko (architekt: Mulders vandenBerk Architecten; foto: Rael Backaert; matriál: Corian)

Výroba

Princíp výroby povrchových materiálov je jednoduchý – sirup (zmes plniva, spojiva a aditív) sa leje zvyčajne do otvorenej formy, v ktorej prebehne vytvrdenie materiálu. Presný postup však každý výrobca z pochopiteľných dôvodov tají. Technologicky je nevyhnutné zaistiť dokonalú homogenitu zmesi a odstránenie vzduchových bubliniek v sirupe. Na to sa využívajú najrôznejšie patentované metódy ako napríklad vibračné spôsoby, liatie v prostredí vákua a pod. Počas procesu vytvrdzovania prebieha chemická reakcia, keď spojivo polymerizuje a dokonale sa spojí s plnivom. Vzniká povrchový materiál – inertný, stabilný a homogénny. Vytvrdzovanie, ktoré môže prebiehať samovoľne na otvorenom vzduchu alebo v peciach s regulovateľnou teplotou, možno označiť ako kritickú operáciu pri výrobe povrchových materiálov. Polymerizácia je exotermická reakcia, pri ktorej dochádza k uvoľneniu veľkého množstva tepla, a pokiaľ nie je teplota správne regulovaná, môže dôjsť k varu sirupu a k znehodnoteniu konečného výrobku vznikajúcimi bublinami.

Leonardo Glass Cube, Bad Driburg, Nemecko (architekt: 3deluxe; výroba: Rosskopf Partner; foto: Emanuel Raab/3deluxe, materiál: HI-MACS)

Vlastnosti

Povrchové materiály kombinujú vlastnosti obidvoch hlavných zložiek – plniva a spojiva, pričom vzniká unikátny výrobok s týmito hlavnými vlastnosťami:

Homogenita materiálu… Materiál je pevný, homogénny, s rovnomerne rozloženou farbou a textúrou v celom priereze – vyzerá úplne rovnako v reze aj na povrchu. V prípade plytkého poškodenia povrchu ho možno pomerne ľahko prebrúsiť.

Ľahká spracovateľnosť… Výhoda povrchových materiálov spočíva predovšetkým v ľahkej spracovateľnosti. Väčšinu z nich možno rezať, vŕtať, brúsiť či frézovať bežnými nástrojmi, aké sa používajú pri spracovaní tvrdého dreva. Dosky možno lepiť pigmentovými lepidlami, po prebrúsení vzniká neviditeľný spoj.

Tvrdosť… Povrchové materiály sú tvrdé, no doposiaľ nebola špecifikovaná jednotná metóda na hodnotenie ich tvrdosti. Všeobecne možno povedať, že povrchové materiály sú tvrdšie ako drevo a mäkšie ako oceľ. Druhy s akrylátovým plnivom bývajú spravidla menej odolné proti mechanickým poškodeniam (napr. poškriabanie ostrým predmetom) a pôsobeniu vysokých teplôt.

Kuchynský ostrovček Origami (dizajn: Karim Rashid; výrobca: Arm Helmy Design; materiál: Corian)

Nenasiakavosť… Povrchové materiály sú neporézne. Z chemického hľadiska nie je žiadny materiál stopercentne neporézny, ale povrchové materiály sa veľmi blížia k ideálu – takmer vôbec u nich nedochádza k nasiaknutiu vody (po 24 hodinách je hmotnostný prírastok v desatinách percenta).

Chemická odolnosť… Chemikálie, ktoré sa bežne používajú v domácnostiach, nemajú na povrchové materiály nijaký vplyv. Pri dlhodobom styku s chemikáliou (niekoľko dní a týždňov) vznikajú iba povrchové estetické nedostatky – vzhľadom na nenasiakavosť ani jedna z chemikálií nepreniká do hĺbky.

Trvanlivosť… Na základe teoretických informácií odvodených zo znalostí štruktúry a správania povrchových materiálov sa ich trvanlivosť odhaduje na stovky rokov. Najstaršie inštalácie z Corianu (výlučne v interiérovom prostredí) zo sedemdesiatych rokov tieto úvahy podporujú – nebola na nich zistená žiadna známka degradácie vplyvom starnutia materiálu.

Interiéry banky Raiffeisen Bank, Zürich, Švajčiarsko (architekti: NAU Architecture, Drexler Guinand Jauslin Architekten; grafický dizajn vzoru
na stenách: ROK, Rippmann Oesterle Knauss; výroba vzoru na stenách: Rosskopf & Partner AG; foto: Jan Bitter; materiál: HI-MACS)

Reciklácia

Likvidácia povrchových materiálov je – podobne ako u väčšiny kompozitných materiálov – problematická. V súčasnosti je možné povrchové materiály recyklovať len drvením a využitím drviny ako prímesi pri ďalšej výrobe. Z pohľadu ekológie je preto rozumné aplikovať povrchové materiály v architektúre a dizajne pri riešeniach, ktoré majú predpoklad dlhodobého využitia.

Dekoratívne interiérové obkladové panely (dizajn + výroba: AMOSDESIGN, ČR; materiál: Corian)

Použitie

Dlhé roky sa povrchové materiály používali len ako pracovné dosky v kuchyniach a prvky v kúpeľniach, neskôr sa začali využívať aj v komerčných interiéroch ako banky, hotely, obchody či reštaurácie (najmä na dekoratívne účely a do hygienických priestorov). Nové technológie výroby povrchových materiálov rozširujú v posledných rokoch možnosti ich použitia aj do exteriéru (napríklad na fasádach) a dokonalejšie opracovanie – napríklad gravírovanie, zmatnenie pieskovaním či vytváranie rozličných obrazcov do povrchu pomocou sublimácie. Materiál možno obrábať pomocou numericky riadených strojov aj zložito tvarovať riadeným tlakom a teplotou. Ponuka farebných odtieňov sa rozšírila na trendové jednofarebné alebo translucentné vyhotovenia. Pre architektov a dizajnérov sa týmto otvorili celkom nové kreatívne možnosti uplatnenia povrchových materiálov. Dokazujú to aj mnohé aktuálne extravagantné až kultové realizácie v spolupráci so svetovými hviezdami ako Zaha Hadid, Karim Rashid, David Chipperfield a ďalší. Hľadanie invenčných návrhov na využitie povrchových materiálov je často predmetom medzinárodných dizajnérskych súťaží.