Для производства лепных работ применяют различные материалы: основные - гипс, цемент, глина, пластилин, воск - и вспомогательные - клей, желатин, формопласт, металл, дерево, квасцы, тальк, шеллаковый лак и др.
Гипсовые растворы. Все гипсовые вяжущие вещества относятся к воздушным вяжущим, поэтому изделия на их основе применяют для внутренней отделки зданий. Гипс получают в результате термической обработки природного гипсового камня и последующего измельчения продукта обжига. В лепных работах применяют гипсы Г-5...Г-25 (ГОСТ 125-79) тонкого помола с нормальными сроками твердения. Гипс, используемый в лепных работах, должен быть свежееобожженным, белым по цвету, невлажным на ощупь, без слежавшихся кусков и примеси песка. Наличие примеси песка проверяют кипячением в течение 5...7 мин трех навесок гипса объемом 50 см3 каждая в 10%-ном растворе соляной кислоты. Если при этом осадок не выпадает, примеси песка отсутствуют.
Гипс - быстросхватывающееся и быстротвердеющее вещество. Начало схватывания гипса нормального твердения должно наступать не ранее 6 мин, а конец - не позднее 30 мин с момента затворения водой.
Быстрое схватывание гипса затрудняет в ряде случаев его использование. Для замедления сроков схватывания вводят специальные добавки: известь, буру, клей, поверхностно-активные добавки, являющиеся отходами химической промышленности (мылонафт, омыленные кубовые остатки синтетических жирных кислот, композиции этих веществ с сульфитно-дрожжевой бражкой). При применении в качестве замедлителя мездрового клея (0,2...2% от массы гипса) конец схватывания наступает через 40 мин. Чтобы замедлить процесс схватывания гипса в 2...3 раза (15...20 мин), добавляют мездровый клей (0,3...0,5% от массы гипса), обработанный известью. Для этого 1 мае. ч. клея замачивают в 5 мае. ч. воды в течение 15 ч, после чего добавляют 1 мае. ч. известкового теста и кипятят 5...6 ч при постоянном помешивании. Полученный клей не загнивает при хранении.
При необходимости ускорить схватывание гипса (например, при снятии маски, формовке частей человеческого тела с натуры) применяют гипс и добавки (сульфат натрия, поваренную соль, квасцы) или затворяют раствор горячей водой.
При затвердевании гипсовое тесто увеличивается в объеме до 1%, что позволяет формовать из него архитектурные детали, имеющие тонкую орнаментовку. Расширяясь, гипсовое тесто плотно заполняет формы. Гипс быстро и равномерно твердеет, образуя гладкую поверхность, легко окрашивается, имеет достаточно высокую прочность. Основной недостаток гипса - малая водостойкость.
Прочность гипсовых изделий регламентирована стандартами. Она зависит от сорта гипса, тонкости помола, количества недожога и пережога в гипсе, водогипсового отношения, вида и количества заполнителей. Количество воды для затворения зависит от качества гипса (чем выше тонкость помола гипса, тем меньше требуется воды для его затворения) и назначения раствора. Теоретически для полной гидратации гипса требуется 18,6% воды от массы гипса. Однако для получения подвижной и удобоукладываемой массы формовочный гипс затворяют в 35...45% воды, а строительный - в 50... 70% воды. Избыточное количество воды, испаряясь в процессе твердения гипса, приводит к высокой пористости гипсового камня, а следовательно, снижает его прочность.
Для лепных работ состав гипсового раствора подбирают опытным путем. Как показала практика, водогипсовое отношение для получения раствора нормальной густоты должно быть 0,7, густого - 0,5, жидкого - 1. Это значит, что для получения гипсового раствора нормальной густоты на 1 л воды добавляют примерно 1,5 кг, для густого - 2, для жидкого - 1 кг гипса. Густоту определяют вискозиметром, сроки схватывания - на приборе Вика.
Гипсовый раствор используют немедленно после приготовления, так как он сохраняет текучесть в течение 2,5 мин, а пластичность - 6...8 мин. Схватившийся гипсовый раствор нельзя разводить водой и использовать для работы, так как он уже потерял свои вяжущие свойства. Следует также учесть, что за творение теплой водой увеличивает скорость схватывания раствора.
Небольшое количество гипсового раствора замешивают в небольших резиновых чашках с толстыми стенками - гипсовках, которые хорошо очищаются от остатков гипсового раствора. Большое количество раствора приготовляют в деревянной или металлической посуде, не поддающейся окислению. По окончании работ посуду тщательно очищают от остатков раствора.
При приготовлении раствора гипс насыпают в воду (а не наоборот - во избежание образования комков) равномерно по всей поверхности воды до тех пор, пока на ней не образуются островки гипса, не поглощаемые водой. Затем примерно в течение 1 мин дают гипсу спокойно осесть. При этом из смеси удаляются излишки воздуха. Потом начинают энергично и тщательно перемешивать смесь лепной лопаткой или мутовкой до образования раствора консистенции сметаны; добавлять в это время сухой гипс и воду нельзя, чтобы не образовались комки. Следует помнить, что слишком продолжительное перемешивание нарушает процессы схватывания гипсового раствора и в дальнейшем будут получены отливки маленькой прочности. Из недостаточно перемешанного раствора будут получены изделия неоднородной структуры, а следовательно, и прочности.
Твердение гипса происходит с выделением тепла, при этом температура гипсового раствора не должна превышать 25°С. Гипс, дающий более высокую температуру затворения, не применяют.
Полное затвердение гипсового раствора происходит через 20 мин после затворения гипсового теста, при сильном нажатии пальцем на полностью затвердевшем гипсовом изделии не должно оставаться следов. Затем для получения нужной прочности изделия просушивают до приобретения ими постоянной массы при температуре не выше 70° С, при более высокой температуре прочность их снижается.
Изделие, состоящее из нескольких слоев гипса, при твердении нередко коробится. Причинами этого могут быть неодинаковый процент содержания гипса и воды, несовпадение сроков схватывания гипса в разных слоях. При увлажнении гипсовые изделия размягчаются, теряют прочность.
Повышают водостойкость и прочность, а также предупреждают коробление гипсовых изделий различными способами:
Применяют гипсовое тесто более жесткой консистенции; вводят в него соответствующие добавки (мылонафт, сульфитно-спиртовая бражка, водные эмульсии некоторых синтетических смол); затворяют гипс 1,5%-ным раствором сернокислого цинка или близким к насыщению раствором буры; добавляют к гипсу известь (до 5% от его массы); применяют полимеризованный гипс (смесь полуводного гипса с водорастворимой фенолформальдегидной смолой); применяют высокопрочные гипсы (эстрих-гипс, ангидритовый цемент); пропитывают готовые гипсовые изделия специальными растворами (баритовой водой, раствором алюмокалиевых квасцов, сернокислого цинка или железа).
Цементные растворы и бетонные смеси. Цемент - гидравлическое вяжущее, поэтому из цементных растворов и бетонных смесей изготовляют фасадные архитектурные детали, парковую скульптуру различных форм и размеров. Такие изделия по сравнению с гипсовыми прочнее и долговечнее.
Цементные растворы - это композиция из правильно подобранной смеси вяжущего, мелкого заполнителя и воды. Если в эту композицию вводят крупный заполнитель, то получают бетонную смесь.
Для приготовления цементных растворов и бетонных смесей в качестве вяжущего применяют обычные серые (портландцемент, пуццолановый цемент, шлакопортландцемент) и декоративные цементы (белый и цветные портландцементы).
Белый портландцемент (ГОСТ 965-78) получают путем измельчения белого маложелезистого клинкера, активной минеральной добавки и гипса, а цветные - из этих же материалов с введением красящих пигментов - двуокиси марганца (черный), железного сурика (красный), охры (желтый), окиси хрома (зеленый), кобальта и ультрамарина (голубой) и др., обладающих стойкостью к действию щелочей. Для получения декоративных растворов пигменты в них можно вводить непосредственно при приготовлении.
Белый и цветной портландцементы схватываются и твердеют несколько медленнее обычных портландцементов, обладают повышенной усадкой, пониженными коррозионной стойкостью и морозостойкостью.
Изделия из белых и цветных портландцементов отличаются высокой декоративностью. Обычно их изготовляют двухслойными: лицевой декоративный слой толщиной 3-5 см и основной конструктивный слой из обычного портландцемента, толщина которого зависит от размера и формы изделия.
Выразительность изделий, изготовленных на основе обычных серых цементов, достигается их силуэтом, динамичностью, композиционным решением (например, скульптура "Родина-мать" мемориального комплекса на Мамаевом кургане в Волгограде) либо окрашиванием или введением декоративного заполнителя в лицевой слой.
Заполнители (мелкий - кварцевый песок, мраморная крошка, крупный - щебень) входят в состав цементных растворов и бетонных смесей, но не вступают в химические реакции. Они образуют как бы каркас затвердевшего раствора или бетона. Цементное тесто обволакивает зерна заполнителя, затвердевая, связывает их, в результате чего образуется искусственный камень.
На качество и прочность получаемых изделий влияет состав заполнителей и наличие в них различных примесей (пылевидных, илистых, глинистых и органических). Для очистки от примесей заполнители промывают. В качестве мелкого заполнителя поэтому лучше всего применять речной песок.
Для затворения цементных растворов и бетонных смесей применяют воду без вредных примесей (кислот, сульфатов, жиров, растительных масел, сахара и т. п.). Содержание примесей в воде устанавливают химическим анализом.
Сначала готовят сухую смесь из вяжущего и заполнителей, а затем затворяют ее водой. Состав цементных и бетонных смесей зависит от вида и назначения изделий, для изготовления которого они предназначены. Для сухих цементных смесей чаще применяют состав 1:3 (цемент: песок), для бетонных - 1:2:2 (цемент, песок, щебень). Количество воды затворения (водоцементное отношение) зависит от способа изготовления изделия, определяют его опытным путем. Если необходимо уменьшить количество воды, рекомендуется вводить пластифицирующие добавки.
Глины - землистые горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, которое по высыхании сохраняет приданную ему форму, а после обжига приобретает твердость камня. Пластичность и сохранение формы - основные свойства, которые делают глину пригодной для лепных работ (из глины лепят модели).
По составу и свойствам глины различны. Для лепных работ используют глину, содержащую небольшое количество песка и других примесей. Пластичную глину, содержащую мало песка, называют жирной. Она наиболее пригодна для лепки, так как долго сохраняет пластичность и не пристает к рукам. Малопластичную глину с большим содержанием песка называют тощей. Жирные глины в природе встречаются редко, поэтому для лепки используют и тощие, но предварительно их очищают от песка отмучиванием: глину перемешивают с водой, из получившейся массы частицы песка выпадают в осадок.
Для изготовления моделей глину готовят следующим образом. Разбивают комья глины на мелкие куски, укладывают в емкость слоями по 20...25 см, каждый слой заливают чистой водой и в замоченном состоянии выдерживают сутки. Затем размягченную глину пропускают через глиномялку до получения однородной тестообразной массы. Если глиномялки нет, глину разминают на верстаке, проколачивая стальным прутом. Для лепки моделей пригодна глина, которая легко поддается измятию пальцами и не пристает к ним. Таким же образом готовят бывшую в употреблении глину.
Чтобы придать большую пластичность и предохранить от быстрого высыхания, в глины добавляют олифу (0,5 кг олифы на 1 кг глины) или касторовое или хлопковое масло (до 0,2 от ее массы). Быстрое высыхание можно предотвратить добавлением в воду хлористого кальция (2...3% от массы глины). Подготовленную глину хранят в глинохранилище накрытой мокрой тканью.
Пластилин - искусственный пластичный материал, используемый для лепки мелких орнаментированных моделей. По сравнению с глиной главным преимуществом пластилина является то, что он не сохнет и сохраняет пластичность, необходимую для лепки.
Пластилин приготовляют из натурального воска и наполнителей (свиного сала, скипидара, картофельной муки, сухой краски). Сначала на небольшом огне в водяной бане расплавляют смесь воска, сала и скипидара, а затем, непрерывно перемешивая, добавляют картофельную муку и краску. Применяют также и восково-глиняный пластилин, приготовляемый из глины, минерального воска (озокерита), петролатума или тавота и сухой краски. В настоящее время налажен заводской выпуск пластилина, поэтому мастеру нет необходимости готовить его самому.
Лепить из пластилина несколько труднее, чем из глины, так как он тверже. Чтобы пластилин сделать мягче и пластичнее, его следует хорошо размять в руках.
Миниатюрные лепные детали и скульптуру можно делать и из чистого воска, работая все время подогретой стекой.
Клей применяют для снятия форм с моделей. Употребляют мездровый (столярный) клей и технический желатин. Технический желатин получают из костей и кожевенного сырья, мездровый клей - из кожи.
Формы из желатина прочнее и точнее передают орнаментировку модели, чем из клея, позволяют получать в них большее число готовых изделий и дольше служат.
Перед употреблением желатин (клей) замачивают в холодной чистой воде до полного набухания (желатин - 10...20 мин, клей - 7-24 ч). Не рекомендуется использовать для замачивания дубовые емкости, так как в них образуется дубильная кислота, вредно влияющая на клеевую массу. Когда пластинки размягчатся, их выкладывают на сетку для проветривания в течение 40-60 мин.
После удаления излишней влаги желатин (клей) варят в клееварке в течение 1,5 ч после закипания воды. При плавлении температура клеевой массы должна быть не выше 80°С. При более высокой температуре масса пузырится и становится неоднородной. Горячую клеевую массу применять нельзя, так как она может пристать к модели, поэтому ей дают остыть до 35-45°С. Для повышения эластичности и прочности получаемых форм в клеевую массу рекомендуется добавлять глицерин (на 1 кг сухого желатина или мездрового клея 500 г глицерина), а чтобы предотвратить загнивание форм - антисептик (фенол или пенто-хлорфенол из расчета 3...5 г на 1 кг сухого желатина или клея). Для повышения прочности желатино-клеевые формы (в дальнейшем мы их будем называть клеевые) дубят водным раствором алюмокалиевых квасцов: в 1 л воды комнатной температуры растворяют 120 г сухих квасцов. Водный раствор квасцов должен быть бесцветным и не давать осадка. Вместо квасцов можно использовать 30...40%-ный раствор формалина.
Использованные формы, пришедшие в негодность, режут на мелкие куски, очищают от примесей и вновь расплавляют для получения новых форм. При переплавке добавляют соответствующее количество воды, иначе клей не будет обладать необходимой текучестью.
Формопласт - один из видов пластмассы, получаемый из смеси искусственных смол и пластификатора, - также применяют для изготовления форм. Он представляет собой темно-желтую плотную студенистую массу, внешне напоминающую резину. Температура размягчения формопласта должна быть 55-60°С, температура плавления - 135-140, температура текучести, при которой формопласт превращается в массу, способную течь непрерывной струей, - 125°С. Он должен начинать застывать при охлаждении до 100-110°С. В расплавленном и застывшем состоянии формопласт не должен прилипать к поверхности (например, гипса, бетона, металла). При отрицательных температурах формопласт становится хрупким, но при подогревании восстанавливает свои свойства.
В лепную мастерскую формопласт поступает разрезанным на мелкие куски размером 2...3 см. Расплавляют его в толстостенной алюминиевой емкости (в железных емкостях формопласт разлагается и пригорает), которую ставят в масляную баню (масло или технический глицерин). Масляную баню нагревают на плите с вытяжным шкафом. Во избежание пригорания формопласт непрерывно перемешивают. Вместо масляной бани емкость с формопластом можно ставить в таз с прогретым песком. Водяную баню не применяют, так как температура плавления формопласта 135-140°С, что выше температуры кипения воды. Во время плавки следят, чтобы температура формопласта не поднималась выше 130°С, при более высокой температуре он начинает разлагаться. При разложении формопласт выделяет пары хлористого водорода - резко пахнущего и вредного газа, сама масса чернеет, теряет эластичность и становится непригодной для работы.
Расплавленный формопласт снимают с плиты, дают отстояться 10-15 мин, чтобы вышли пузырьки воздуха, и приступают к наливке форм.
Смазки. Назначение смазок - создание тонкой жировой пленки, которая способствует легкому разъединению двух разных слоев гипса или отделяет модель от формы. Для лепных работ, как правило, применяют жировые смазки из смеси стеарина с керосином: стеарин расплавляют в водяной бане, не доводя его до кипения, затем расплавленный стеарин (в водяной бане) снимают с огня и постепенно вливают в него керосин, перемешивая смесь до тех пор, пока растворившийся стеарин не соединится с керосином. В целях противопожарной безопасности нельзя вливать керосин в сосуд, находящийся вблизи огня. Охлажденная смесь загустевает до консистенции вазелина и принимает беловатый цвет. На 1 кг стеарина - 2,5 л керосина. Можно 2,5 л керосина заменить смесью из 0,75 л минерального масла и 0,75 л керосина. Не рекомендуется применять смазку с большим содержанием керосина, так как он разъедает клей.
Кроме жировых в качестве смазок используют березовый щелок (отвар золы от сжигания березовых дров), технический вазелин, мыльную пену, эмульсии минерального масла.
Для повышения водонепроницаемости модели и формы покрывают спиртовым шеллаковым лаком, для приготовления которого в 1 л денатурированного спирта добавляют 20 г сухого шеллака (натуральной смолы, которую выделяют молодые побеги некоторых растений). Смесь слегка подогревают в водяной бане до растворения шеллака. При использовании шеллаковый лак должен иметь комнатную температуру.
Взамен шеллакового спиртового лака применяют смазку на основе водоэмульсионной краски - эмульсии НВА-421 (1 часть эмульсии, 4 части воды). Эта смазка представляет собой вязко-текучую массу, она химически инертна к гипсу и бетону, светостойка, не токсична, образует эластичную пленку. Смазку наносят тонким слоем на форму (сухую или сырую), выдерживают около 2-3 мин, затем снимают излишки сухой кистью. Через 30-60 мин наносят второй слой. Расход смазки 80-100 г на 1м2 поверхности.
Материалы для армирования. Арматура увеличивает прочность изделий и предохраняет их от деформаций. Арматуру по возможности располагают в тех местах изделий, где возникают растягивающие усилия.
В качестве арматуры применяют медную оцинкованную и железную проволоку, стальные стержни квадратного или круглого сечения, дрань, сетчатые ткани, волокнистые материалы (например, пеньку, паклю). Выбор вида арматуры зависит от размеров изделия, их назначения, вида и характера. Металлическую арматуру во избежание коррозии предварительно покрывают лаком и располагают на расстоянии не ближе 15 мм от поверхности изделия. При армировании стремятся сократить расход арматуры и рационально ее распределить.
Папье-маше - пластичная масса, получаемая из бумаги с добавлением клеящих веществ и наполнителя (например, мел, глина, известь). Для приготовления массы используют макулатуру. Глянцевые и промасленные сорта бумаги использовать не рекомендуется.
Мелко измельченную бумагу кипятят в течение 2-4 ч до образования однородной массы, затем протирают через мелкое сито и смешивают с клеящим веществом. В полученную жидкость добавляют наполнитель. Все хорошо перемешивают до густоты теста и пропускают через мясорубку. Примерная рецептура: 9 л воды, 8 кг клея, 1,2 кг бумаги, 37 кг мела. Выход готовой массы папье-маше из этого количества около 50 кг.
Из папье-маше формуют разнообразные бытовые и художественные изделия, поверхность которых затем обрабатывают (окраской, лакированием, росписью).
Мастика. Лепные украшения из мастики прочны, красивы, по цвету напоминают кость. Готовят ее из смеси воды, столярного клея, бумаги, канифоли, олифы и мела. В клееварке растворяют столярный клей в воде (на 6 л воды 1,2 кг столярного клея), 200 г бумаги заливают кипятком. Хорошо размокшую бумагу тщательно перетирают, полученную массу насухо отжимают и кладут в клееварку и, не снимая клееварку с огня, все тщательно размешивают. Затем постепенно всыпают 500 г мела. Для прочности в мастику добавляют 100 г канифоли, растворенной в 300 г горячей олифы. В результате получают клейкую массу консистенции жидкой сметаны.
После этого на верстак насыпают нужное для работы на день количество мела и перемешивают его с теплой клейкой массой, добавляя немного олифы, и месят, как тесто. Готовую мастику завертывают в сырую тряпку.