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日本多摩美术大学CMTEL研究室「树脂成型」课程介绍

若谷设计

05-03

日本学术研究 日本设计类大学课程 材料

为寻找适合制作物的材料以及想法突破口,多摩美2007年设立了CMTEL研究室,对Color(颜色)、Material(材料)、Trend(倾向)进行Exploration(调查)。

研究室收集的除了木材、金属、塑料、布等材料外,还包括了材料制造商开发的最先端的材料和技术。CMTEL与制造商合作开展了各种讲习会和共同研究。

本文前篇为你介绍的是多摩美术大学CMTEL研究室在日新树脂株式会社的协助下进行的几乎每年都会开展的「树脂成型」课程。树脂成型需要依赖硅胶模具,所以后篇为你介绍的是「硅胶模具制作」。

前篇:「树脂成型」课程

/讲义:「树脂的性质和使用方法」,先让大家对树脂有个基本的认识。

/实验:「往聚氨酯树脂里加水」。聚氨酯树脂的特点之一就是容易受湿气和水分的影响。那么,往其中加水后会发生怎样的现象呢?

往聚氨酯树脂里加水,搅拌,几十秒后会产生大量的塑料泡沫并最终固化下来。左图为正常固化,右图为加水后的固化。

由于受到水的影响,聚氨酯树脂最终形成了具有多穴气泡的硬化物。这样的现象称为“硬化不良”。故而,在使用聚氨酯树脂时,应该避免雨天等多湿的情况,选择湿度较低的天气作业。

/实际操作「使用树脂」

实验结束后,在工作人员的指导下进行实际操作,制造多摩美图标的指环。

1.模具的准备

这次CMTEL用的是由两半组成的硅胶材质的割型模具。

将硅胶模具内部清理干净后喷涂离型剂。离型剂的作用在于,防止树脂与模具固着在一起,让硬化物顺利地从模具中取出。

为了更好地固定模具,防止注入树脂时液体从缝隙中渗出来,用胶带缠绕其四周。

2.计量

这个是树脂使用上非常重要的计量工序。这次使用的聚氨酯树脂由主剂和硬化剂两种液体以1:1的比例混合而成。混合后,液体会一边发热并一边硬化下来。

混合的比例不同会得到不同的树脂,所以这次聚氨酯树脂的制作必须严格地按照1:1的比例进行。

3.搅拌

将硬化剂加入主剂中后搅拌约20秒(硬化大概是从加入硬化剂的90秒开始)。搅拌的方法是画‘の’字地快速搅拌,如果搅拌得不够充分,会出现部分不能固化等硬化不良的情况。

4.注入

搅拌结束后,将混合液快速地注入硅胶模具中。

如果过了20秒还未注入完成,树脂会不断硬化而出现图中的情况。同时,由于不断硬化,树脂的粘度变高,其中掺杂的空气无法渗出,而使得最终成品中混杂大量的气泡。故而,必须快速地完成注入工作。

注入完成后,静置10~15分钟等其硬化。当硬化开始时,液体颜色会像左图一样不断变浅。完全硬化的时间需要24小时。

5.脱型

由于硅胶材质有较好地延展性,所以在脱型时,你可以不断地扭动硅胶以取出戒指。

6.完成

将戒指多余的部分剪除。

用锉刀打磨切断面。

后篇:「硅胶模具制作」

1.道具

无缝硅胶、硬化剂、计量勺、搅拌棒、计量器、苯乙烯板、油粘土、毛刷、离型剂、胶棒、胶枪。

2.方型模具制作

硅胶是液体状的,所以需要制作一个容器承载它,不让它漏出来。这里是用胶枪制作一个方盒。

方盒的大小根据实际想要制作的原型而定。图中方盒的尺寸较原型长宽高都大30mm为:125x95x110mm,原型的尺寸为:95x65x80mm。

3.原型准备

这里准备是用3D打印机制作的辣椒形态的模型。但其表面非常粗糙,可先用锉刀进行表面打磨。

由于硅胶能渗入微细空间中,所以原型表面处理效果将直接影响到最终成品。图中的处理方式是,在凹陷的部分填上灰泥,然后表面吹付上粉状涂料,以得到一个较为光滑的原型。

4.将原型埋在粘土中

如图,将原型放置在方盒的中央,其下半部分埋入粘土中。

原型与方盒之间需留一定的空隙。用铅笔等工具在其四周戳上四个孔,这四个孔有限位的作用,防止之后注入树脂时,模型出现移位的情况。

5.计量与搅拌

无缝硅胶:硬化剂=100:5,这里硅胶使用500g,硬化剂为25g。

将硅胶和硬化剂混合后用搅拌棒充分地进行搅拌,搅拌得不充分会造成硬化不良。罐子的四周和底部都要搅拌起来。

6.注入硅胶(第一次)

将硅胶缓缓地注入方盒中。注入得过急可能会混杂一些的空气,从而导致硬化后出现空穴。

注入完成后,适当地晃动方盒,让里面的气泡跑出来。然后静置15小时,待其硬化。硅胶在高温高湿的情况下硬化得较快,可根据当时的环境适当地缩短硬化时间。

7.硅胶模具1/2完成

硅胶完全硬化后,破解方盒,取出1/2的硅胶模型。

慎重地剥离粘土。因为要进行第二次硅胶的注入,出于之后精度的考虑,这里剥离粘土时不要将原型拨动。因为一旦拨动原型,原型与下面1/2的硅胶模型势必会产生空隙,从而影响之后操作的精度。

8.涂离型剂

进行硅胶第二次注入操作时,新注入的硅胶会和之前的硅胶粘合在一起。为了分离二者,需要在中间层涂上离型剂。涂上离它的部分会形成薄薄的一层膜,以便分离两层硅胶。

避开原型,只在硅胶表面涂上离型剂。

9.注入硅胶(第二次)

再次将原型用塑料板围起来。

将剩下的一半的硅胶缓缓地注入其中。等15小时待其硬化。

10.分离

剥离塑料板,分离两半的硅胶,取出原型。

11.注入口制作

用刀在‘辣椒’的底部制作注入口。

为什么选择在‘辣椒’的底部做注入口,理由有两个。一是就目前的形态而言,底部更利于气体的排除。如上图左,注入口在‘辣椒’的杆子上时,气体会聚集在辣椒内部无法排除。而如图右,气体能沿着其底部的曲线顺利地排出。

理由二是,在树脂硬化后,切除多余注入的部分时,切割与打磨痕迹会留在辣椒的下方,从而不会影响视觉效果。

合起来后见一个注入孔。

硅胶模型制作完成。

试做。

得到的复制品。

▽ 信息来源:

日本多摩美术大学CMTEL研究室 :http://www.tamabi.ac.jp/mc/cmtel/index.htm

▽编者语:

树脂成型工艺是目前若谷在研究的一块,这里把它详细的些过程借助CMTEL的研究介绍给了大家,希望对大家能有所帮助。

如果你也有高校的研究项目想要分享,欢迎联系我们。

▽推荐阅读:

^探究材料的更多可能性-「Experimental Creations」项目(日本)

若谷热衷于关注材料,发现材料,探究材料。by 主编 立风

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