CN114559722A - 一种仿真动物皮肤及仿真动物的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿真动物皮肤及仿真动物的制作方法，属于仿真动物模型制作技术领域，本发明提供的仿真动物皮肤为多层结构设计，最表面层(即皮肤第一结构层)设计为低硬度高弹性，使之具有良好的触摸感。不同部位，例如背脊和肚皮，设计为不同硬度和不同的基材颜色；皮肤第一结构层采用特定配方的加成型室温硫化硅橡胶；这种胶硫化时没有低分子生成，具有极低的线收缩率和仿模具纹理性，且能深层固化；同时该胶具有优异的耐候性和耐高低温性，可在‑60～200℃范围内于户外长期使用；本发明可提高如仿真恐龙等仿真动物的制作效率和增加如仿真恐龙等仿真动物皮肤的真实触感。
Description
技术领域
本发明涉及仿真动物模型制作技术领域，具体涉及到一种仿真动物皮肤及仿真动物的制作方法。
背景技术
现有仿真动物的制作工艺流程复杂繁琐，效率极低，费时费力，不便于大规模制作生产。以仿真恐龙制作为例，仿真恐龙制作包括：在钢制骨架上粘贴高密度海绵、修型、烙纹、粘结增强纤维并涂覆硅酮密封胶和上色。目前生产一个脊柱长度10米的仿真恐龙，10名技术工人需要30天的制作时间才能完成，人工成本在仿真动物制作成本中占据50％以上，是制约大规模化生产的主要原因。
仿真动物的制作工艺和材料没有专门的国家规范要求。以仿真恐龙制作为例，现有皮肤材料硅酮密封胶为市售的建筑用脱羧酸型单组份室温硫化胶，无针对仿真恐龙的专用牌号。密封胶还是按现有国家标准《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776～2005的要求在执行，该标准中要求表干时间≤3小时，硬度20～60A，拉伸粘结强度≥0.60MPa(23℃)，浸水后拉伸粘结强度≥0.45MPa，水～紫外光照后拉伸粘结强度≥0.45MPa。该密封胶只适合现有工艺条件，胶的成本高，反应产生的醋酸具有较强的刺激性气味和对金属的腐蚀性。
发明内容
针对上述的不足，本发明的目的是提供一种仿真动物皮肤及仿真动物的制作方法，提高如仿真恐龙等仿真动物的制作效率和增加如仿真恐龙等仿真动物皮肤的真实触感。
为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：
本发明提供一种仿真动物皮肤，包括位于最表面层的皮肤第一结构层和内层的皮肤第二结构层，皮肤第一结构层为加成型室温硫化硅橡胶材料，由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油1～5phr、白炭黑10～20phr、气相二氧化硅3～10phr、抑制剂0～0.1phr和铂催化剂0.5～3phr；皮肤第二结构层为纤维增强的硅胶材料，由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油1～5phr、白炭黑10～20phr、气相二氧化硅3～10phr、抑制剂0～0.1phr、纤维短丝3～8phr和铂催化剂0.5～3phr。
进一步地，皮肤第一结构层优选由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油3phr、白炭黑15phr、气相二氧化硅6phr、抑制剂0.05phr和铂催化剂2phr。
进一步地，皮肤第二结构层优选由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油3phr、白炭黑15phr、气相二氧化硅6phr、抑制剂0.05phr、纤维短丝5phr和铂催化剂2phr。
进一步地，乙烯基硅油为粘度60000～100000mm2/s的端基为乙烯基的二甲基硅油；含氢硅油为含氢量0.5～3％的高含氢硅油，比如0.8％和1.6％，纤维短丝为聚乙烯PE、聚丙烯PP或者涤纶PET的短丝，长度1～2mm，粗细3D；铂催化剂优选为Oshby-Karsted催化剂(铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷)；抑制剂为乙炔基环己醇或丙炔醇。
本发明提供的仿真动物皮肤为多层结构设计，最表面层(即皮肤第一结构层)设计为低硬度高弹性，使之具有良好的触摸感。不同部位，例如背脊和肚皮，设计为不同硬度和不同的基材颜色(预先在基材中添加色粉)；皮肤第一结构层采用特定配方的加成型室温硫化硅橡胶；这种胶硫化时没有低分子生成，具有极低的线收缩率和仿模具纹理性，且能深层固化；同时该胶具有优异的耐候性和耐高低温性，可在-60～200℃范围内于户外长期使用；另外可以通过采用不同粘度的乙烯基硅油和不同含氢量的氢化硅油，再添加不同含量的补强填料(如白炭黑、气相二氧化硅等)来调节材料的硬度和弹性，可在20A～60A范围内进行硬度调节，适应性极强；里层(即皮肤第二结构层)设计为具有较高强度的结构层，起到支撑和形状保持作用，并具有较高的撕裂强度和硬度，以及较高的热变形温度，不易变形。因此，本发明仿真动物皮肤的表层既有良好的流动性以增加仿模具纹理性，有一定的触变性防止厚度差异过大；同时有不同的硬度以适应不同部位的触感要求；内层要具有一定的力学强度以起到支撑和形状保持作用。
本发明还提供上述仿真动物皮肤的制备方法，包括以下步骤：
S1、皮肤第一结构层用加成型室温硫化硅橡胶的制备，具体过程如下：
S1.1：将占1/3～1/2乙烯基硅油总用量的乙烯基硅油、占1/3～1/2白炭黑总用量的白炭黑、占1/3～1/2气相二氧化硅总用量的气相二氧化硅和催化剂进行混合，制得组分A；
S1.2：将剩余的乙烯基硅油、剩余的白炭黑、剩余的气相二氧化硅、抑制剂和含氢硅油混合，制得组分B；
S1.3：将S1.1所得的组分A和S1.2所得的组分B采用RIM(反应注射成型)工艺进行混合，然后浇注或者采用压缩空气喷涂在磨具表面，制得仿真动物皮肤的皮肤第一结构层；
S2、皮肤第二结构层用纤维增强的硅胶的制备，具体过程如下：
S2.1：将占1/3～1/2乙烯基硅油总用量的乙烯基硅油、占1/3～1/2白炭黑总用量的白炭黑、占1/3～1/2气相二氧化硅总用量的气相二氧化硅和催化剂进行混合，制得组分A’；
S2.2：将剩余的乙烯基硅油、剩余的白炭黑、剩余的气相二氧化硅、抑制剂和含氢硅油混合，制得组分B’；
S2.3：将S2.1所得的组分A’和S2.2所得的组分B’置于容器内按质量比1:1进行搅拌混合并手工快速涂刷在皮肤第二结构层上，在快速涂刷皮肤过程中粘撒纤维短丝，制得仿真动物皮肤的皮肤第二结构层，即可。
进一步地，S1.3的RIM(反应注射成型)工艺进行混合中组分A和组分B在混炼头按照质量比1:1混合，然后浇注或者采用压缩空气喷涂在磨具表面。
进一步地，组分A、组分A’、组分B或组分B’的具体制作方法，包括：先将乙烯基硅油、含氢硅油和气相二氧化硅加入搅拌机中搅拌0.5小时，再将混合后的原料转入捏合机中，并加入剩余其他组分原料，预混半小时，然后升温至140～165℃，常压混炼1.5～3小时，接着在抽真空状态下继续混炼1.5～3小时，就得到具有良好分散和界面结合的组分A、组分A’、组分B或组分B’。
本发明还提供一种仿真动物的制作方法，包括：
S1.1：按照上述仿真动物皮肤的制作方法在不同预制模具中制备仿真动物皮肤，得到若干个仿真动物皮肤层模块；
S1.2：将S1.1所得的仿真动物皮肤层模块铺敷在预先装配完成并带有辅助机电设施的钢结构骨架上，每个仿真动物皮肤层模块之间采用线缝合或者胶结方式连接，修整，上色，调试，即可。
进一步地，仿真动物皮肤层模块的数量可根据仿真动物的大小进行决定，采用不同数量的皮肤模块组合。比如小型的(10米以下)可以左右对半开两模，大型的(10米以上)可多块开模。
本发明中提供的仿真动物的制作方法具有制作效率高、提高仿真动物皮肤真实触感强等优点，工艺与方式适合于大规模、批量化生产各种仿真动物及其它仿真动物；以生产一个脊柱长度10米的仿真恐龙为例，5名技术工人仅要15天的制作时间就能完成。
需要说明的是，1、phr意为每100份(以质量计)橡胶添加的份数；2、本发明中若无特殊限定或具体说明的操作步骤及参数，如上色、调试等步骤和辅助机电设施等部件，可按照本领域常规技术方法进行或采用本领域常规部件。
附图说明
图1为本发明中加成型室温硫化硅橡胶配制的工艺流程图；
图2为本发明中仿真动物制作的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本例提供一种脊柱长度10米的仿真恐龙的制作方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
S1、皮肤第一结构层用加成型室温硫化硅橡胶的制备，具体过程如下：
S1.1：将占1/2乙烯基硅油总用量的乙烯基硅油、占1/2白炭黑总用量的白炭黑、占1/2气相二氧化硅总用量的气相二氧化硅和催化剂进行混合，制得组分A；
S1.2：将剩余的乙烯基硅油、剩余的白炭黑、剩余的气相二氧化硅、抑制剂和含氢硅油混合，制得组分B；
S1.3：将S1.1所得的组分A和S1.2所得的组分B采用RIM(反应注射成型)工艺进行混合，然后浇注或者采用压缩空气喷涂在磨具表面，在混炼头按照质量比1:1混合，然后浇注或者采用压缩空气喷涂在在不同预制模具表面，制得仿真动物皮肤的皮肤第一结构层；
S2、皮肤第二结构层用纤维增强的硅胶的制备，具体过程如下：
S2.1：将占1/2乙烯基硅油总用量的乙烯基硅油、占1/2白炭黑总用量的白炭黑、占1/2气相二氧化硅总用量的气相二氧化硅和催化剂进行混合，制得组分A’；
S2.2：将剩余的乙烯基硅油、剩余的白炭黑、剩余的气相二氧化硅、抑制剂和含氢硅油混合，制得组分B’；
S2.3：将S2.1所得的组分A’和S2.2所得的组分B’置于容器内按质量比1:1进行搅拌混合并手工快速涂刷在皮肤第二结构层上，在快速涂刷皮肤过程中粘撒纤维短丝，制得仿真动物皮肤的皮肤第二结构层，即可；
其中，皮肤第一结构层由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油3phr、白炭黑15phr、气相二氧化硅6phr、抑制剂0.05phr和铂催化剂2phr；皮肤第二结构层优选由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油3phr、白炭黑15phr、气相二氧化硅6phr、抑制剂0.05phr、纤维短丝5phr和铂催化剂2phr；乙烯基硅油为粘度60000～100000mm2/s的端基为乙烯基的二甲基硅油；含氢硅油为含氢量0.5～3％的高含氢硅油，比如0.8％和1.6％，纤维短丝为聚丙烯PP短丝，长度1mm，粗细3D；铂催化剂优选为Oshby-Karsted催化剂(铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷)；抑制剂为乙炔基环己醇；
组分A、组分A’、组分B或组分B’的具体制作方法，包括：先将乙烯基硅油、含氢硅油和气相二氧化硅加入搅拌机中搅拌0.5小时，再将混合后的原料转入捏合机中，并加入剩余其他组分原料，预混半小时，然后升温至150℃，常压混炼2小时，接着在抽真空状态下继续混炼2小时，就得到具有良好分散和界面结合的组分A、组分A’、组分B或组分B’；
S3、按照上述仿真动物皮肤的制作方法在不同预制模具中制备仿真动物皮肤，得到若干个仿真动物皮肤层模块；再将仿真动物皮肤层模块铺敷在预先装配完成并带有辅助机电设施的钢结构骨架上，每个仿真动物皮肤层模块之间采用线缝合或者胶结方式连接，修整，上色，调试，即可。
本例中所得仿真恐龙皮肤具有优异的耐候性和耐高低温性，可在-60～200℃范围内于户外长期使用，且仿真恐龙皮肤的真实触感及纹理性佳；同时，整个仿真恐龙制作过程通过5名技术工人仅要15天的制作时间就能完成。
对比例1
本例在实施例1的基础上，仅将仿真动物皮肤制作过程中的乙烯基硅油调整为羟丙基硅油，其余步骤及参数均相同；本例所得仿真恐龙皮肤的耐候性和耐高低温性良好，仅可在-30～150℃范围内于户外长期使用，且仿真恐龙皮肤的真实触感及纹理性良好。
对比例2
本例在实施例1的基础上，仅将仿真动物皮肤制作过程中的乙烯基硅油用量调整为80phr，白炭黑用量调整为25phr，其余步骤及参数均相同；本例所得仿真恐龙皮肤的耐候性和耐高低温性一般，仅可在-10～120℃范围内于户外长期使用，且仿真恐龙皮肤的真实触感及纹理性一般。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种仿真动物皮肤，其特征在于，包括位于最表面层的皮肤第一结构层和内层的皮肤第二结构层，所述皮肤第一结构层为加成型室温硫化硅橡胶材料，由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油1～5phr、白炭黑10～20phr、气相二氧化硅3～10phr、抑制剂0～0.1phr和铂催化剂0.5～3phr；所述皮肤第二结构层为纤维增强的硅胶材料，由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油1～5phr、白炭黑10～20phr、气相二氧化硅3～10phr、抑制剂0～0.1phr、纤维短丝3～8phr和铂催化剂0.5～3phr。
2.如权利要求1所述的仿真动物皮肤，其特征在于，所述皮肤第一结构层由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油3phr、白炭黑15phr、气相二氧化硅6phr、抑制剂0.05phr和铂催化剂2phr；所述皮肤第二结构层由以下原料组成：乙烯基硅油100phr、含氢硅油3phr、白炭黑15phr、气相二氧化硅6phr、抑制剂0.05phr、纤维短丝5phr和铂催化剂2phr。
3.如权利要求1或2所述的仿真动物皮肤，其特征在于，所述乙烯基硅油为粘度60000～100000mm2/s的端基为乙烯基的二甲基硅油；所述含氢硅油为含氢量0.5～3％的高含氢硅油；所述纤维短丝为聚乙烯、聚丙烯或者涤纶的短丝，长度1mm。
4.如权利要求1或2所述的仿真动物皮肤，其特征在于，所述所述铂催化剂为铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；所述抑制剂为乙炔基环己醇或丙炔醇。
5.如权利要求1～4任一项所述的仿真动物皮肤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、皮肤第一结构层用加成型室温硫化硅橡胶的制备，具体过程如下：
S1.1：将占1/3～1/2乙烯基硅油总用量的乙烯基硅油、占1/3～1/2白炭黑总用量的白炭黑、占1/3～1/2气相二氧化硅总用量的气相二氧化硅和催化剂进行混合，制得组分A；
S1.2：将剩余的乙烯基硅油、剩余的白炭黑、剩余的气相二氧化硅、抑制剂和含氢硅油混合，制得组分B；
S1.3：将S1.1所得的组分A和S1.2所得的组分B采用RIM工艺进行混合，然后浇注或者采用压缩空气喷涂在磨具表面，制得仿真动物皮肤的皮肤第一结构层；
S2、皮肤第二结构层用纤维增强的硅胶的制备，具体过程如下：
S2.1：将占1/3～1/2乙烯基硅油总用量的乙烯基硅油、占1/3～1/2白炭黑总用量的白炭黑、占1/3～1/2气相二氧化硅总用量的气相二氧化硅和催化剂进行混合，制得组分A’；
S2.2：将剩余的乙烯基硅油、剩余的白炭黑、剩余的气相二氧化硅、抑制剂和含氢硅油混合，制得组分B’；
S2.3：将S2.1所得的组分A’和S2.2所得的组分B’置于容器内按质量比1:1进行搅拌混合并手工快速涂刷在皮肤第二结构层上，在快速涂刷皮肤过程中粘撒纤维短丝，制得仿真动物皮肤的皮肤第二结构层，即可。
6.如权利要求5所述的仿真动物皮肤的制备方法，其特征在于，所述采用RIM工艺进行混合时组分A和组分B在混炼头按照质量比1:1混合，然后浇注或者采用压缩空气喷涂在磨具表面。
7.如权利要求5所述的仿真动物皮肤的制备方法，其特征在于，所述组分A、组分A’、组分B或组分B’的具体制作方法，包括：先将乙烯基硅油、含氢硅油和气相二氧化硅加入搅拌机中搅拌0.5小时，再将混合后的原料转入捏合机中，并加入剩余其他组分原料，预混半小时，然后升温至140～165℃，常压混炼1.5～3小时，接着在抽真空状态下继续混炼1.5～3小时，就得到具有良好分散和界面结合的组分A、组分A’、组分B或组分B’。
8.一种仿真动物的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.1：按照权利要求5～7任一项所述的仿真动物皮肤的制作方法在不同预制模具中制备仿真动物皮肤，得到若干个仿真动物皮肤层模块；
S1.2：将S1.1所得的仿真动物皮肤层模块铺敷在预先装配完成并带有辅助机电设施的钢结构骨架上，每个仿真动物皮肤层模块之间采用线缝合或者胶结方式连接，修整，上色，调试，即可。
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