В данной статье рассказывается о практическом опыте создания 100 литрового сампа и 430-ти литрового аквариума норвежским программистом, а вместе с тем, и любителем природы, Йоном Олавом Бьерндалом (Jon Olav Bjørndal).

В начале 2006 года Йон Олав, после своего последнего проекта 2003 года, вновь захотел построить аквариум. Целью являлось не создание очень объемной конструкции, а проверка наработок, на основе которых можно делать высококачественные фанерные аквариумы и, в частности, однотонный экземпляр, запланированный на весну 2007 года.

У читателя может возникнуть вопрос, зачем тратить целый год на разработку 1000 литровой емкости, когда за те же деньги её можно приобрести в магазине. На него Йон Олав отвечает следующим образом: «Постройка аквариумов является моим увлечением. Я люблю опробовать новые технологии. Зная о желании многих людей иметь большой аквариум, стараюсь им в этом помочь. Собственное изготовление емкости объемом свыше 1000 литров обходится намного дешевле и для многих людей является единственным вариантом. Я пытаюсь продемонстрировать, что в данном деле нет необходимости использовать дорогостоящую смолу (эпоксидная смола). Вы можете использовать гораздо более дешевые полиэфиры, которые десятилетиями находят применение в кораблестроении. Надеюсь, что данная статья поможет воплотить их мечты в реальность!»

Он трескается без стеклоткани

Первым вопросом, который возникает при использовании фанеры, является вопрос её изоляции. Существуют различные технологии, все из которых, однако, сводятся к покрытию фанеры каким-либо пластиком. В одном можно быть уверенным, одного только окрашивания недостаточно, и, неважно, насколько устойчиво красочное покрытие. Среди любителей, надежным материалом, с помощью которого получаются хорошие аквариумы, является эпоксидная смола, армированная стеклотканью. Но возникает проблема мучительной дороговизны смолы, нуждающейся в более дорогом армирующем наполнителе. Таким образом, Йон Олав решил вместо эпоксидки использовать полиэфирную смолу. Позднее, он узнал, что необходимо также покрывать внешнюю сторону фанеры, потому что в течение длительного времени она страдает от вмятин, оставленных острыми предметами. Так как даже небольшое отверстие с внешней стороны может привести в негодность аквариум, без внешнего стекловолоконного покрытия он не может называться высококачественным. Дешевизна материала натолкнула Йона Олава на мысль о нанесении не одного, а двух слоев. В конечном счете, получился не фанерный, а стекловолоконный аквариум с фанерным остовом. Подобная слоистая конструкция очень популярна в кораблестроении.

Слои

При создании большой емкости одной из основных задач является получение достаточно устойчивого корпуса. Популярным решением выступает использование «сэндвич» конструкции. Идея очень проста: 2 слоя тонкого композиционного материала и один толстый слой мягкого основного материала, расположенного по середине. В результате получаются толстые устойчивые стенки. Необходимость в основном материале обусловлена стремлением увеличить толщину с минимальным приростом массы и стоимости. Толщина придает устойчивость, которая так важна в строительстве кораблей и аквариумов. Для получения жесткой конструкции Йон Олав использовал армированную полиэфирную смолу на внешней стороне стенок. Таким образом, дерево выполняет функцию материала-наполнителя в пластиковом ламинате.

Преимущества «сэндвич» композитных емкостей:

1. Диапазон цен выгодно коррелирует с размером емкости. Можно сделать дешевый аквариум любого размера. Аргументы типа «невозможно построить фанерный аквариум крупнее этого» являются всего лишь нелепыми выдумками людей, которые не захотели поразмыслить на этот счет;

2. Очень крепкая надежная конструкция. Стеклянное дно является слабым местом, поэтому в данном типе аквариумов необходимо избегать его;

3. Свобода проектирования. Форма емкости зависит от предпочтений хозяина. Её можно сделать выше уровня воды, чтобы избежать испарения соли и повышенной влажности. Материал позволяет сверлить аквариум и делать отверстия в любом его месте. Можно сделать огромную комнату за стеклянным окном, либо комнату с глубоким песчаным ложем (deep sand bed), предназначенную для фильтрации.

Недостатки:

1. Много работы по время строительства. Занимает много времени. Нуждается в аккуратном планировании и использовании множества различных материалов. Во время постройки будут мешать опилки, шлифовальная пыль и токсичные газы.

2. Не выгоден для маленького аквариума. Простейшие емкости из кварцевого или акрилового стекла выигрывают при рассмотрении небольших объемов.

Строительство

Данный процесс включает 4 этапа:

1. Плотничное дело. Постройка фанерного корпуса;

2. Ламинирование. Укладка стеклоткани в полиэфирную смолу;

3. Обработка поверхности. Шлифовка, полировка и окрашивание;

4. Работа по стеклу. Вставка листа.

Требования, выдвигаемые перед началом работы

Создание аквариума по данной технологии требует недель, если не месяцев. На свою 430 литровую емкость Йон Олав потратил несколько месяцев. В данном случае большое значение имеет площадь рабочего пространства. Оно должно быть сухим, хорошо освещаться и очень хорошо проветриваться.

В своей рабочей комнате, как и везде в доме, Йон Олав установил осушитель воздуха. Этот недорогой аппарат очищает воздух и поддерживает постоянную влажность. Другой причиной, которая обуславливает необходимость влагопоглотителя, является специфические свойства самой фанеры. Как известно, изменение влажности вызывает изменение формы дерева. Во избежание этого, необходимо полностью изолировать его толстым слоем влагостойкого пластика. Перед и в течение нанесения изолирующего покрытия дерево должно быть очень сухим, а влажность постоянной. Хотя для высушивания можно использовать обогреватель, влагопоглотитель эффективнее и экономичнее в плане расхода электроэнергии. Во время нанесения полиэфира его испарения впитываются влагой, поэтому лучше выполнять эту работу в сухом помещении. Не смотря на то, что сухость является важным аспектом, она не критична, и не стоит беспокоиться, если добиться её не удается.

Создание короба

На иллюстрации слева изображены вмятины, с которыми можно использовать лист (илл. © Йон Олав Бьерндал)

Постройка фанерного корпуса кажется приятным и незамысловатым занятием, которое, в действительности, таит многочисленные ловушки для новичка. Корпус должен быть точно рассчитанным. Все края должны быть ровными, углы составлять 90 градусов, а длины точными. В противном случае, стороны нельзя будет подогнать друг к другу, и в получившейся дряхлой конструкции клей окажется бесполезным. Не говоря уже о том, что внешний вид коробки будет просто ужасным. В данном вопросе Йон Олав считает важным отметить следующие аспекты:

1. Толщина листов фанеры не соответствует указанной при покупке. То есть 15 мм толщины лист, в действительности, имеет отличную от 15 мм толщину, которую необходимо дополнительно измерить;

2. Заводские углы листов фанеры необязательно будут выполнены под 90 градусов;

3. Полученные при заводской обработке стороны листов фанеры необязательно прямые;

4. Плоскость доски необязательно ровная. Во время измерений необходимо использовать хорошую металлическую линейку, а листы обрезать дисковой (циркулярной) пилой;

5. Для получения точной длины сторон достаточно обычной измерительной ленты хорошего качества;

6. Требуется точный плотничий угольник.

Инструменты

1. Пылесос;

2. Циркулярная пила;

3. Ножовочная пила;

4. Поверочная линейка;

5. Направляющая;

6. Рулетка;

7. Плотничий угольник;

8. Скобы;

9. Карандаш;

10. Наждачная бумага;

11. Дрель со сверлами и насадками для завинчивания;

12. Фрезерная машина (необязательно).

Материалы

1. Фанера;

2. Шурупы;

3. Древесный клей.

Основной задачей при изготовлении коробки является соблюдение правильных углов и длин сторон, и прямых краев. Точность должна быть выверена до миллиметра. Нельзя использовать дешевый угольник. В противном случае, не получится измерить углы точно, материал будет испорчен, коробка не сложится ровно, и деньги, соответственно, будут потрачены впустую. Не стоит доверять заводским углам под 90 градусов. Их необходимо измерять и делать заново.

В качестве направляющей для пилы к листу крепят поверочную линейку. Требуется определенная аккуратность во время измерения и сообразительность, чтобы резать точно по правой стороне от линии разметки карандаша.

После окончания резки листы подгоняют друг к другу на столе и скрепляют скобами (иллюстрация справа. © Йон Олав Бьерндал). Необходимо быть уверенным в том, что все части находятся в правильном положении относительно друг друга.

Затем высверливаются отверстия под шурупы, на всю их длину. Вначале, используется дрель малого диаметра.

Отверстия для зенковки проделывается сверлом большего диаметра. После этого, листы разъединяют, обмазывают столярным клеем и скрепляют вместе шурупами.

Замазка отверстий

Это небольшой, но важный этап перед началом ламинирования. Полученные от шурупов углубления необходимо замазать. Для этих целей Йон Олав использует автомобильную полиэфирную шпатлевку, которая дешева и совместима с полиэфирной смолой.

Очень важно обмазать каждый внутренний угол аквариума. Стеклоткань должна ложиться на скругленные участки, не сгибаясь в острые углы. Это можно делать с помощью небольшого пластмассового диска, прикрепленного к палочке. Лучше всего использовать плоскую палочку от мороженного со скругленными концами. Количество автомобильной шпатлевки не должно быть слишком большое, чтобы не запачкаться при работе с ней. Работать со шпатлевкой сложно, потому что исключается возможность расчета количества отвердителя, однако с практикой становится проще. После замазывания необходимо отшкурить все лишнее.

На иллюстрации свинченный аквариум (сверху), палочка для замазки швов и замазанные отверстия для зенковки (снизу) (илл. © Йон Олав Бьерндал)

Необязательно делать идеально ровную поверхность над отверстиями, потому что позднее они заполнятся полиэфирной смолой.

Для округления внешних углов или вырезания направляющей для стекла полезно иметь фрезерную машинку, но необязательно. Йон Олав решил округлять углы верхней части для повышения прочности и снижения количества кусочков стеклоткани.

Ламинирование

Инструменты и оборудование

1. Маска с угольным фильтром;

2. Резиновые перчатки для работы с растворителем;

3. Ацетон и другие растворители;

4. Много бумаги и тряпок для очистки;

5. Алюминиевый валик;

6. Шприц для отмера отвердителя;

7. Колпачок для отмера смолы;

8. Пластиковые контейнеры для смешивания смолы и очистки оборудования;

9. Недорогая малярная кисть из естественной щетины, устойчивая к действию растворителей;

10. Мохеровый валик, устойчивый к действию растворителей;

11. Бутылка с винтообразной крышкой для хранения валика;

12. Большие острые ножницы;

13. Нож;

14. Полотна пилы по металлу;

15. Напильник;

16. Наждачная бумага.

Материалы

1. Полиэфирная смола и отвердитель;

2. Дешевая стеклоткань.

Полиэфирная смола

Наиболее дешевая полиэфирная смола имеет более упорядоченную структуру и включает, так называемый, орто-полиэстер. Если на упаковке ничего не указано, то это именно та смола, которую получит покупатель. Полиэфирная смола отличается от эпоксидной тем, что в ней заранее смешаны два активных компонента. Отвердитель, сам по себе, не является вторым компонентом, он лишь ускоряет реакцию между ними. Кроме того, его содержание в смеси, по большому счету, не важно. В нормальной смоле доля отвердителя может варьировать от 1/100 до 1/50. Меньшее его содержание замедляет процесс затвердевания. Считается, что более медленное затвердевание делает слоистую структуру более прочной, так как твердеющий полиэфир немного мягче и менее ломкий.

Данное обстоятельство, вероятно, покажется странным читателю. Йон Олав объяснил это следующим образом: «Другие виды смол включают изо-полиэстеры, виниловые эфиры и эпоксидную смолу. Они являются новыми, более высокотехнологичными смолами. Основным свойством, которое делает их лучше, выступает эластичность. Обычный орто-полиэстер настолько ломок, что при изгибе более 1,5% трескается. Таким образом, когда слоистая конструкция из него подвергается воздействию высокого давления, полиэфир трескается задолго до разрушения стекла. В данном случае можно использовать только 1/3 от прочности стекла. Новые смолы более эластичны и соответствуют полной прочности стекла. Эпоксидная смола обладает также другим свойством, великолепной адгезией, что делает её наилучшей в группе.»

В процессе затвердевания полиэфирная смола выделяет токсичный стирол. Этот зловонный газ отравляет воздух в комнате, поэтому во время работы обязательно следует одевать маску с угольным фильтром. Кроме того, необходима хорошая вентиляция помещения. Если ламинирование производится в жилом доме, следует держать двери закрытыми, а окна открытыми. Летом хорошей идеей будет работа на улице. Растворитель, используемый для очистки, также очень токсичен. На руках должны быть всегда надеты перчатки. Игнорирование этого приведет к аллергической реакции кожи.

Первый этап ламинирования заключается в обрезании стеклоткани. Для этих целей можно использовать большие ножницы. Куски нельзя сгибать по острым углам. Таким образом, каждый участок поверхности должен покрываться отдельным куском ткани. Работа проходит быстрее, если удается за один раз покрыть большую площадь, поэтому скругленные углы ускоряют ламинирование. Когда стеклоткань готова, смешивают полиэфирную смолу. На 300 г/м² и 450 г/м² ткани уходит 1 л/м² смолы. Смешивание и покрытие проходит одновременно. Для нанесения полиэфирной смолы можно использовать валик, либо кисть. Валиком работать намного быстрее и проще, однако его сложно очищать. Кисть дешевле и годится для небольших поверхностей, потому что может использоваться вторично. После того как смола смешана, её наносят на голую поверхность аквариума. Затем накладывается стеклоткань, на которую вновь наносится смола. После этого, по всей поверхности проходят несколько раз валиком, вперед и назад. Работа валиком очень важна, потому что гарантирует пропитывание стеклоткани смолой, придавливание её к фанере и стравливание пузырьков воздуха. После того, как закончен первый слой, необходимо нанести второй. Если первый слой располагается в сложной позиции, например, в вертикальном положении, необходимо подождать, пока полиэфир станет липким. Можно подождать и полного затвердевания, однако перед нанесением второго слоя потребуется грубая шлифовка поверхности крупнозернистой наждачной бумагой (60 grit), работа пылесосом и очистка поверхности растворителем.

Очистка инструментов

Йон Олав выкидывает валик в мусорку после использования. Кисти можно очищать следующим образом: кисть протирают тряпкой. Наливают в чашку немного растворителя и 50 раз придавливают кисть ко дну. При этом её постоянно изгибают и поворачивают. Затем вновь протирают тряпкой и повторяют процедуру с новой порцией растворителя. После этого кисть становится достаточно чистой. Также можно просто выдерживать кисть в сосуде с растворителем перед повторным использованием. Однако в данном случае требуется герметичный сосуд, либо растворитель, который испаряется медленнее, чем ацетон. Алюминиевый валик может очищаться подобным способом. Его разбирают, а подвижную часть помещают в бутылку с растворителем.

Заделывание краев

Каждый кусок стеклоткани оканчивается острыми углами. Если углы стеклоткани вытягиваются по краям, создавая жесткие острые гребни ламината, их необходимо удалить. для этих целей Йон Олав использует полотно от ножовки по металлу. После обрезания можно дополнительно пройтись наждачной бумагой.

На иллюстрации скругленные углы аквариума, обрезание лишней стеклоткани (сверху), аквариум после нанесения двух слоев стеклоткани с полиэфирной смолой, зачистка наждачной бумагой (снизу) (илл. © Йон Олав Бьерндал).

Обработка поверхности

После ламинирования аквариум технически готов к финальному нанесению покрытия. Необходимо помнить, что полиэфирная смола не является абсолютно водонепроницаемой и требует дополнительного покрытия эпоксидной краской. Для этого внутреннюю поверхность аквариума зачищают шкуркой (60 grit) и наносят три слоя эпоксидной краски. Получается прочная, но не очень красивая поверхность. Эпоксидная краска используется для окрашивания и защиты поверхности от УФ-излучения.

Внешняя поверхность

Работа с внешним слоем затратила у Йона Олова много времени, но в итоге получилось очень крепкое покрытие. Вначале он отшлифовал поверхность плоскошлифовальной ручной машиной. Затем нанес слой автомобильной шпатлевки и вновь отшлифовал наждачной бумагой. Повторяя процедуру нанесения и шлифовки, Йон Олав добился того, что поверхность стала такой же гладкой, как попка младенца. Наконец, на неё были нанесены два слоя полиуретанового корабельного лака. Для получения красивого гладкого покрытия он работал поролоновой кистью. Конечно, для окрашивания внешней поверхности можно пользоваться любыми красками для внутреннего применения и более дешевыми и простыми способами. Окрашивание из пульвилизатора с использованием двух полиуретановых корабельных лаков является наиболее профессиональным, затратным и, вероятно, даст очень гладкое покрытие. Более простые и дешевые способы оказываются намного менее долговечными. Таким образом, это всего лишь вопрос компромисса между качеством и стоимостью.

Занимаясь окрашиванием с помощью двух лаков, Йон Олав вначале впал в замешательство. Он не мог получить гладкое покрытие, не смотря на то, что поверхность была идеальная. Использование поролонового валика дало частичный неидеальный результат. Возможно, негативный эффект оказала работа 500 Вт лампы. Лучше всего получалось покрытие в местах, в которые вносилось много лака, где он наплывал и выравнивался. Однако для этого, конечно, требуется разбавлять лак и иметь горизонтальную поверхность.

Стекло

Хотя методы вставки стекла в аквариум подобного типа освещены во многих других источниках, Йон Олав представил короткую версию. Во-первых, если возможно, необходимо перевернуть аквариум так, чтобы его фронтальная часть находилась снизу (иллюстрация справа. © Йон Олав Бьерндал). Емкость следует приподнять относительно стола для удаления излишек силикона со стекла. Перед началом очистки окончательное красочное покрытие должно полностью высохнуть. Данная процедура чрезвычайно сложная, когда силикон затвердевает. Места контакта силикона с эпоксидной краской аккуратно отшкуривают силикон. Аккуратно очищают каркас и стекло растворителем.

По краям корпуса наносят одиночную прямую полоску силикона. Его не должно быть слишком много или слишком мало. Хуже, если будет слишком мало. Желательно, чтобы она была одинаковой толщины на всем протяжении, но ничего страшного, если получилось не идеально. Нельзя вносить дополнительные небольшие куски силикона на полосу. Любые попытки её исправления лишь создадут пузыри в изолирующем слое и грязные области в тех частях, где их обнаружение затруднено.

Утапливают стекло в силикон. Он оказывается достаточно липким, чтобы удерживать стекло, поэтому нет необходимости в дополнительных прокладках. Затем внимательно проверяют изолирующий слой и слегка поддавливают руками на стекло для его глубокого вхождения. Можно видеть все области, где линия шва обрывается. Не стоит прикладывать слишком высокое давление. Изолирующий слой необязательно должен иметь одинаковую ширину на всем протяжении. Необходимо просто убедиться, что нет областей с его отсутствием. Затем вдоль края стекла наносят второй (необязательный) слой силикона и разглаживают его пальцем.

После этих несложных манипуляций начинается настоящая работа по вставке стекла, удаление излишек силикона. Лучше делать её до момента, когда он застыл. Процесс начинается соскабливанием, а заканчивается очисткой растворителем. Это очень кропотливое занятие, и работник будет рад, если на первом этапе он использовал не слишком много силикона, либо не нанес его близко к краю стекла так, что значительная его часть вылезла наружу.

Двойное остекление

В качестве эксперимента Йон Олав сделал двойное остекление для использования аквариума с холодной водой (система против выпотевания стекол). Получившаяся система работала плохо, однако он смог сделать некоторые выводы.

Идея состояла в установке второго стекла на удалении от первого. Через два мелких отверстия, которые затыкались эпоксидным клеем, между ними можно было закачивать сухой воздух. Забор сухого воздуха осуществлялся компрессором. После проведения теста было обнаружено, что воздух между панелями абсолютно сухой.

Первой проблемой являлась очистка стекла. Практически сделать это было невозможно. На листах образовывались жирная пленка, и не важно, какие шаги предпринимались. Оказалось, что во всем виновата 500 Вт лампа. Когда стекло очищалось без освещения ею, можно было добиться хороших результатов. Однако затем во время прочистки сухой тканью начинала скапливаться пыль. Это было связано с возникновением статического электричества. Продувка компрессором за несколько секунд удаляла пыль, оставляя на стекле лишь некоторую часть.

Настоящей неудачей являлся факт того, что при заполнении аквариума холодной водой внутреннее стекло мутнеет. Истинная причина этого неизвестна. Йон Олав предполагает, что в воздух мог ещё содержать много влаги, либо силикон не полностью засох. Во второй раз Йон Олав предполагает использовать эпоксидную смолу и впитывающие влагу материалы между стеклами.

Готовый к использованию фанерный аквариум (илл. © Йон Олав Бьерндал)

——

Автор и оригинальный источник: Jon Olav Bjørndal «Sandwiched Composite Aquariums» https://www.jonolavsakvarium.com/eng_diy/tankbuilding2006/index.html

На сайте автора представлены подробно иллюстрированные материалы, касающиеся создания фанерных аквариумов и некоторых систем для жизнеобеспечения морского аквариума.