Đá nhân tạo là gì?

Thuật ngữ đá nhân tạo (Man-made stone) được hiểu là các loại đá do con người tạo ra từ bột đá tự nhiên được nghiền nhỏ, mô phỏng hoặc bắt chước các tính chất ưu việt của đá tự nhiên.

Thành phần cơ bản của đá nhân tạo gồm 3 loại nhóm vật liệu:

Cốt liệu (aggregates hay filler): là thành phần chủ yếu tạo nên đá nhân tạo, thường là đá tự nhiên nghiền nhỏ hoặc rất nhỏ ở dạng bột đá
Chất kết dính (binder): phổ biến nhất là các loại keo gốc nhựa hoặc gốc xi măng (nguồn gốc vô cơ)
Chất tạo màu (Color pigment): là các oxit sắt, thường chiếm 1 tỉ lệ rất nhỏ

Theo sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đã có rất nhiều phương pháp để tạo ra đá nhân tạo với các mục đích và ứng dụng khác nhau, các loại phổ biến trên thị trường hiện nay:

Đá nhân tạo gốc thạch anh (Quartz)
Đá marble nhân tạo (Artificial Marble)
Solid Surface
Sintered Stone

Các loại đá nhân tạo sử dụng keo (resin) làm chất kết dính được gọi là Engineered Stone (hay Agglomerate Stone). Sintered Stone không thuộc nhóm này.
Một số loại đá nhân tạo khác nhưng do tính chất không phổ biến trên thị trường nên không được đề cập đến trong tài liệu này: Cast Stone (đá đúc), Cultured Stone…

Các loại đá nhân tạo chính

Đá nhân tạo gốc Thạch anh (Quartz)

Thành phần chủ yếu là khoáng đá thạch anh tự nhiên (có thể thêm bột thủy tinh) dưới dạng bột hoặc hạt cát, thường chiếm khoảng 90-93% về khối lượng (khoảng 66% về thể tích), tỉ lệ này có thể thay đổi đối với các nhà sản xuất khác nhau. Keo gốc nhựa, thường chiếm khoảng 7% khối lượng (34% về thể tích). Thường là keo Epoxy hoặc Polyester. Chất tạo màu và phụ gia, chiếm tỉ trọng rất nhỏ.

Phương pháp sản xuất:

Nguyên vật liệu đầu vào được phối trộn riêng rẽ, sau đó được trộn cùng với keo
Hỗn hợp vật liệu sau khi phối trộn được đổ vào khuôn dạng tấm
Sau đó vật liệu được đưa vào máy rung ép áp suất cao, quá trình này giúp hỗn hợp vật liệu đóng rắn
Tấm sau khi ép được đưa vào buồng sấy làm quá trình đóng rắn hoàn tất
Đá tấm từ các công đoạn trên được đưa vào dây chuyền đánh bóng bề mặt và cắt thành kích thước tiêu chuẩn để ra tấm thành phẩm

Đối với các loại đá Quartz có hoa văn mô phỏng đá marble tự nhiên thì công đoạn tạo hoa văn được làm thủ công bằng khuôn, do đó có mức độ sai khác nhất định giữa tấm khác nhau phụ thuộc vào kỹ năng của người thợ.

Đá Marble nhân tạo (Artificial Marble)

Thành phần tương tự như đá Quartz nhân tạo nhưng thay vì cốt liệu là bột đá vôi, cát nghiền, bột thủy tinh. Keo kết dính thường sử dụng keo UPR (Unsaturated Polyester Resin). Các chất tạo màu vô cơ và có thể thêm các phụ gia khác.

Phương pháp sản xuất về cơ bản được phân thành 2 loại:

Ban đầu bột đá được đúc thành từng khối như đá tự nhiên được khai thác ra (block), sau đó mới xẻ ra thành từng tấm.
Bột đá được cho vào khuôn để sản xuất ra thành từng tấm (slab) có độ dày nhất định.

Dù được sản xuất theo phương pháp nào thì về cơ bản cũng trải qua các bước như sau:

Nguyên vật liệu đầu vào được phối trộn riêng rẽ, sau đó được trộn cùng với keo
Hỗn hợp vật liệu sau khi phối trộn được đổ vào khuôn dạng khối hoặc tấm, tùy theo phương pháp sản xuất
Sau đó vật liệu được đưa vào máy ép áp suất cao, quá trình này giúp hỗn hợp vật liệu đóng rắn
Khối vật liệu sau đó được chuyển vào bãi chứa hoặc kho chứa với thời gian nhất định để đóng rắn hoàn toàn
Đối với đá khối sẽ được xẻ ra thành từng tấm với độ dày mong muốn (như xẻ đá khối marble tự nhiên)
Đá tấm từ các công đoạn trên được đưa vào dây chuyền đánh bóng bề mặt để ra tấm thành phẩm

Do cốt liệu cơ bản là từ đá vôi nên đá marble nhân tạo có độ cứng tương đương như đá Marble, và do thành phần có keo nên marble nhân tạo không bền với nhiệt và tia UV, tuy nhiên độ hút nước thấp hơn so với đá Marble tự nhiên.

Về mặt ứng dụng, đá nhân tạo có những ứng dụng phổ biến sau:

Ứng dụng trong các hạng mục bàn lavabo, các mặt bàn ít tiếp xúc với nhiệt hoặc các đồ vật cứng như bàn trà, kệ, đôn…
Ốp tường trang trí trong nhà.

Đá Marble không nên sử dụng các hạng mục ngoài trời, hoặc làm mặt bàn bếp, lát sàn trong nhà khu vực công cộng.

Solid Surface

Solid Surface là 1 loại đá nhân tạo do hãng DuPont phát minh ra đầu tiên vào năm 1964 và sau này trở nên phổ biến trên toàn thế giới vì những tính năng ưu việt của nó: không mối nối, có thể uốn cong, không thấm, an toàn tiếp xúc với thực phẩm.

Thành phần của Solid Surface bao gồm (tỷ lệ chỉ mang tính tham khảo, mỗi hãng sản xuất khác nhau có công thức riêng của mình):

Cốt liệu: thường là ATH (Aluminum Tryhdrate), 1 loại khoáng tự nhiên giống như bột đá, được dẫn xuất từ Bauxite nhôm (dùng để chiết xuất lấy nhôm), chiếm ~55-66% (thể tích)
Chất kết dính: Thường là keo Acrylic (Polymethyl Methacrylate – PMMA) hoặc Polyester, chiếm ~34-45%
Chất tạo màu và phụ gia: chiếm ~4%
Tùy theo mục đích về thẩm mỹ mà các hãng có thể cho thêm các thành phần khác như hạt đá hoặc thủy tinh để tạo ra các hiệu ứng và bề mặt theo nhu cầu.

Kích thước và độ dày

Solid Surface thường được sản xuất thành dạng tấm có độ dày 12 mm, ngoài ra có thể có các độ dày khác như 6mm, 9mm hay 19mm tùy theo nhu cầu cụ thể. Kích thước tấm tiêu chuẩn: 760×3650 mm
Các sản phẩm được đúc sẵn bằng Solid Surface ngày cũng trở nên phổ biến với nhiều mẫu mã phong phú và phức tạp như: chậu rửa, lavabo, bồn tắm,…

Sự khác nhau giữa Solid Surface dùng keo Polyester và Acrylic

Polyester

Ưu điểm: (1) Chi phí thấp, (2) Độ bóng cao, (3) Đa dạng về màu sắc
Nhược điểm: (1) Khó xử lý đẹp mối ghép (để nhìn không thấy mối nối), (2) Giòn, dễ gãy hơn trong quá trình sản xuất, vận chuyển

Acrylic

Ưu điểm: (1) Bền hơn, (2) Dễ gia công tạo hình với các hình khối phức tạp, đặc biệt đối với các loại cần gia công nhiệt, (3) Xử lý mối nối đẹp hơn (nhìn khó thấy vết ghép), (4) Bền màu hơn với hóa chất và tia UV
Nhược điểm: (1) Chi phí sản xuất cao, (2) Độ bóng thấp hơn

Ngày nay, do các đặc tính ưu việt của Acrylic nên nó dần chiếm tỉ lệ áp đảo lên tới 80% các loại sản phẩm trên thị trường, và nhiều hãng đang sử dụng Polyester cũng đang có kế hoạch chuyển đổi sang sử dụng Acrylic.

Modified Acrylic

Để giảm chi phí sản xuất, người ta có thể trộn thêm keo Polyester (Unsaturated Polyester – UPR) cùng với keo Acrylic. Chi phí sản xuất nhờ vậy mà có thể giảm được từ 40-50%. Ngoài ra, đối với nhiều hãng sản xuất giá rẻ (thường từ Trung Quốc), có thể trộn thêm bột đá vôi thay vì khoáng nhôm với 1 tỉ lệ nhất định có thể lên đến 50% để giảm giá thành, điều này làm cho sản phẩm không còn độ cứng, độ bền và khả năng chống thấm như đặc tính ban đầu của nó.

Quy trình sản xuất cơ bản gồm các bước như sau:

Bột đá từ khoáng nhôm được trộn cùng với keo và chất tạo màu
Hỗn hợp được rót vào khuôn sau đó rồi được sấy tới nhiệt độ từ 60~100o C
Vật liệu sau khi sấy được cắt thành từng tấm
Các tấm này sẽ tiếp tục được chuyển sang khâu mài bề mặt để tạo ra tấm thành phẩm

Các thương hiệu nổi tiếng trên thị trường: Corian, Montelli của DuPont, Lotte Staron (trước đây thuộc Samsung), Avonite, LG Hi-MACS, Hanex, Krion, Tristone.

Đá nung kết (Sintered Stone)

Một số thuật ngữ khác để chỉ loại vật liệu tương tự này là Ultracompact Surface, Pyrolithic Stone.

Thành phần cấu tạo:

Fenspat (feldspar): là khoáng đá granite hay thạch anh tự nhiên mang lại độ cứng và chịu lực chính cho vật liệu. Thường được dùng để sản xuất gốm sứ và thiết bị vệ sinh. Nó được tạo thành khi khi macma kết tinh. Độ cứng Mohs từ 6 – 6.5.
Thủy tinh: mang lại khả năng trơ đối với hóa chất.
Đất sét là chất kết dính vật liệu thành 1 khối đặc chắc.
Chất tạo màu mang lại các hiệu ứng thẩm mỹ cho vật liệu.

Quy trình sản xuất (Sintering Process):

Nguyên liệu trước khi sản xuất được kiểm tra chất lượng và độ phù hợp. Các loại nguyên liệu khác nhau được chứa đựng 1 cách tách biệt để tránh bị xâm nhập chéo
Các loại vật liệu được vận chuyển bằng băng chuyền qua các phễu hoặc hệ thống làm sạch phức tạp.
Các nguyên liệu được phối trộn với nhau theo công thức nhất định và được kiểm soát chính xác và nghiêm ngặt
Nguyên liệu sau phối trộn được đưa vào khuôn và qua hệ thống rung ép với áp suất rất lớn, có thể lên đến 400 bar
Sau đó nguyên liệu được chuyển sang quá trình nung với hệ thống kiểm soát nhiệt độ phức tạp với nhiệt độ lên đến 1200o C, trong khoảng thời gian ~2 giờ đồng hồ (quá trình nung tới trước điểm tới hạn nóng chảy của vật liệu, để không làm biến dạng hình thù vật liệu)
Vật liệu sau khi nung (đã được làm nguội) sẽ được xử lý bề mặt tạo hiệu quả thẩm mỹ theo ý muốn
Sản phẩm sau đó được kiểm tra phân loại và đóng gói

Quá trình nung kết mô phỏng lại sự hình thành tự nhiên của đá núi lửa, được thúc đẩy một cách nhanh hơn bởi con người. Nhiệt độ và áp suất cao sẽ loại bỏ được các lỗ rỗng giữa các phần tử cũng như tạo ra liên kết mới thành 1 khối đặc chắc. Chất lượng của vật liệu thô đặc biệt quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Nguồn: Internet