海藻酸鈉生物面料的成型影響因素及造型方法分析

張佳敏,陳曉鵬,嚴(yán)曉燕,尚 婕

(中原工學(xué)院 服裝學(xué)院,河南 鄭州 450007)

生物材料是一種環(huán)保的新材料,可降解、無污染,原料取自大自然中可再生的微生物[1]。生物面料指用生物材料制成,對(duì)環(huán)境友好,具有一定服用性能的面料。生物面料利用自然形成的原料制成并且最終可以在自然中降解,可用于服裝、飾品與包裝等時(shí)尚設(shè)計(jì)領(lǐng)域[2]。海藻酸鈉是褐藻類的海帶和馬尾藻的提取物,屬于生物材料的一種,其來源廣泛、成本低廉,制成生物面料的方法簡(jiǎn)單[3]。現(xiàn)有的生物面料研究大多集中在制備工藝和服用性能方面,在視覺效果變化和設(shè)計(jì)應(yīng)用方面的研究相對(duì)較少;現(xiàn)有的生物面料以平面形式為主,對(duì)立體造型方面的研究相對(duì)薄弱。針對(duì)海藻酸鈉生物面料的特點(diǎn),分析其成型影響因素,探討造型設(shè)計(jì)方法。

1 海藻酸鈉生物面料的特點(diǎn)

1.1 基本特點(diǎn)

海藻酸鈉生物面料成型以后質(zhì)地柔韌,制作者可以通過改變材料成分和配置比例控制其柔軟度、韌性、彈性和堅(jiān)固度,使其達(dá)到需要的效果。海藻酸鈉生物面料的質(zhì)感類似熱塑性聚氨酯(TPU)材料,結(jié)構(gòu)致密,透氣性相對(duì)較差。除此之外還有縫制會(huì)留下針孔、長時(shí)間浸泡水洗會(huì)引起變形等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)限制了生物面料在服裝中的使用范圍,在設(shè)計(jì)應(yīng)用中,應(yīng)針對(duì)其特點(diǎn)或結(jié)合其他材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

海藻酸鈉生物面料具有良好的環(huán)保屬性,是TPU、PVC等不可降解材料的理想替代品,常用于概念化設(shè)計(jì),表達(dá)可持續(xù)發(fā)展的理念。由于具有良好的透明性和造型靈活性,海藻酸鈉生物面料常用于創(chuàng)意設(shè)計(jì),為藝術(shù)性服裝設(shè)計(jì)打開了廣闊的發(fā)揮空間。

1.2 藝術(shù)特點(diǎn)

1.2.1 染色的靈活性

制作生物面料所用的染色劑限制低,可使用染色劑類型較廣,但不同成分、不同狀態(tài)的染色劑以及不同的上色手法都會(huì)對(duì)生物面料最終呈現(xiàn)的色彩效果產(chǎn)生影響。日常生活中我們接觸的兩大類帶有顏色附著性的物質(zhì)有顏料和染料。顏料是一種粉末狀的有色物質(zhì),不溶于水和油,進(jìn)行著色時(shí),要在配置材料階段將其倒入量杯容器中,與其他材料和溶液一同攪拌,雖然不會(huì)分解溶于液體中,但是它會(huì)均勻地分散開來,溶解后有細(xì)微顆粒感,形成的海藻酸鈉面料透明度較低。染料是以分子狀態(tài)或分散狀態(tài)使其他物質(zhì)獲得色澤的化合物,質(zhì)地細(xì)膩,色彩顆粒非常細(xì)微,將其倒進(jìn)液體中,海藻酸鈉面料的染色更勻凈、更透亮[4]。

生物面料的染色可以在材料配置、半凝固和成型后3個(gè)階段進(jìn)行。材料配置階段的海藻酸鈉水溶液與染料攪拌融合獲得的生物面料著色最為均勻,色彩滲透整體材質(zhì),圖1是在該階段用扎染染料混合海藻酸鈉溶液生成面料的色彩效果,具體的細(xì)微效果受染料性質(zhì)影響。倒入模具中等待晾干階段,在未完全凝固的海藻酸鈉膠體中加入染料,會(huì)出現(xiàn)著色不均勻、染色區(qū)域邊緣滲化等現(xiàn)象。利用這一特點(diǎn),可以通過點(diǎn)涂、噴繪等手法創(chuàng)作出無明顯邊線、霧感、漸變的藝術(shù)效果。凝固成型之后的海藻酸鈉面料的染色只能在材料表面進(jìn)行,可以采用印、染、繪等手法進(jìn)行染色或圖案設(shè)計(jì),效果可以靈活控制,但存在染料難以滲透、染色牢度差的問題,一般較少使用。

1.2.2 造型的可塑性

海藻酸鈉溶于水形成液體,隨著水分蒸發(fā)變成黏稠的膠體,完全干燥即可成型。常用的海藻酸鈉生物面料是將其水溶液倒在底部水平的容器中,形成薄層,待干燥后形成膜狀材料。在海藻酸鈉材料成膜的過程中施力或者使用工具可使其產(chǎn)生不同的造型,例如采用底部有肌理、有造型的容器,可以使成型材料具有立體、半立體造型;或者在材料半干狀態(tài)下施加外力和支撐,使其形成非平面的造型,待干燥后其造型能夠在一定程度上固定[5]。結(jié)合材料成分與用量的不同,海藻酸鈉面料晾干成型的效果也會(huì)有所差異。海藻酸鈉材料的可塑性為設(shè)計(jì)師提供了創(chuàng)意設(shè)計(jì)的可能,使其成為藝術(shù)創(chuàng)作的好素材。

1.2.3 質(zhì)感的變化

改變海藻酸鈉水溶液的成分用量、配比和輔助材料,能夠?qū)γ媪腺|(zhì)感有較大影響。同一單位面積的海藻酸鈉溶液量越多,生成的生物面料越厚。從觸感上來說,較薄的生物面料易皺,觸感輕盈,強(qiáng)度較小,質(zhì)感類似于紙張;適中的生物面料有彈性,彎折靈活,能承受一定的拉扯力;較厚的生物面料相對(duì)來說硬挺、彈性小、不易變形。液體生物面料含有大量水分,水分蒸發(fā)后得到固體生物面料,厚度也隨著水分的蒸發(fā)而變小。所以在制作時(shí),要充分考慮到后期固體生物面料厚薄效果,控制好液體狀態(tài)時(shí)的厚度[1]。

從外觀上來說,沒有添加染料的海藻酸鈉面料是透明的,但是由于溶液難以做到高度純凈和均勻,造成面料有雜質(zhì)感。在應(yīng)用中,常添加染料使面料的不透明度降低,從而減少面料的雜質(zhì)感。通過染料濃度的變化可以控制面料的透明度,使其形成從透明到不透明的變化。如圖2所示分別是未加入染料和加入不同濃度的同種染料形成的面料透明度效果。海藻酸鈉具有易著色、得色量高等特點(diǎn),因此能夠得到晶瑩鮮艷的視覺效果。

圖2 不同透明度的海藻酸鈉面料

另外,通過在海藻酸鈉溶液中添加顆粒物、碎片甚至現(xiàn)成物等材料,能夠加強(qiáng)雜質(zhì)效果,使面料形成獨(dú)特的粗糙、自然的質(zhì)感,甚至形成圖案,常用于創(chuàng)意服裝和飾品設(shè)計(jì)中。

1.2.4 可控性與偶發(fā)性的結(jié)合

在海藻酸鈉面料的成型過程中,可采用多種手法進(jìn)行創(chuàng)意圖案和肌理設(shè)計(jì)。

在海藻酸鈉為液體狀態(tài)時(shí),可以通過控制添加物的品種和數(shù)量,達(dá)到所需要的效果。但是,由于液體的流動(dòng)性,在這個(gè)階段進(jìn)行面料設(shè)計(jì)是難以完全掌控添加物的位置和分布的。

在海藻酸鈉液體流動(dòng)性降低或半干的膠體狀態(tài)時(shí),對(duì)其進(jìn)行造型或色彩設(shè)計(jì)的可控性加強(qiáng)。在所需位置添色,使面料形成色彩變化,添加的色料融入局部,可以控制位置和體量。但由于未干狀態(tài)下海藻酸鈉材料具有一定的滲透性,創(chuàng)作者并不能完全精準(zhǔn)控制設(shè)計(jì),就像在生宣上用水墨作畫,形成匠意和天成兼具的自然滲化效果,如圖3所示。通過這種具有不確定性的創(chuàng)作過程,能夠制造出特殊的、獨(dú)一無二的藝術(shù)圖案。

圖3 染料的偶發(fā)性

在海藻酸鈉完全干燥后,可以在其表面進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)作,這個(gè)過程可控性強(qiáng),可以充分發(fā)揮設(shè)計(jì)師的主觀性。

海藻酸鈉面料的設(shè)計(jì)過程是主觀性和偶發(fā)性的結(jié)合,是人工和天然共同作用的結(jié)果。每個(gè)環(huán)節(jié)都能通過改變?nèi)斯ず团及l(fā)因素,促使其形成新穎效果,為創(chuàng)意服裝提供豐富的素材。

2 海藻酸鈉生物面料造型的影響因素

2.1 材料因素

海藻酸鈉生物面料以海藻酸鈉為凝膠劑,除了作為溶解劑的純凈水以外,根據(jù)不同的造型要求,還需輔以不同的材料,如氯化鈉、氯化鈣、甘油等。

2.1.1 純凈水

水是制作生物面料必不可少的材料,主要用來稀釋海藻酸鈉和其他材料,使材料的濃稠度、干濕度等方面達(dá)到制作生物面料的最佳狀態(tài)。在其他材料不變的情況下,水的比例越大,制成的海藻酸鈉溶液會(huì)越稀,越不易晾干,影響干燥后生物面料的質(zhì)感。但若水分占比太小,配置的海藻酸鈉溶液過于黏稠,會(huì)使攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡難以消除,影響生物面料的最終效果。

2.1.2 甘油

甘油(丙三醇)具有潤滑和保濕功能,在制作生物面料時(shí)主要起到加強(qiáng)面料柔韌性的作用,在其他材料不變的情況下,甘油比例越高,形成的生物面料的柔韌度越好。但需要注意,添加過多的甘油會(huì)使面料表面呈潮濕狀態(tài),不易干透。在各組分不同的情況下,適合的甘油比例需要通過實(shí)驗(yàn)(CaCl2)確定。

2.1.3 液態(tài)氯化鈣

液態(tài)的氯化鈣與海藻酸鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后海藻酸鈉溶液表面能夠迅速凝固,加快生物面料的形成。

制作生物面料的基本步驟為:準(zhǔn)備托盤,在托盤表面噴灑液體氯化鈣→倒入靜置過的海藻酸鈉混合溶液,晃動(dòng)使其均勻平整→再次噴灑液體氯化鈣→風(fēng)干晾曬。

完成生物面料的藝術(shù)化處理后,海藻酸鈉溶液可自然晾曬風(fēng)干,但相同量的溶液自然風(fēng)干比使用氯化鈣輔料形成的生物片更薄,強(qiáng)度更小,且時(shí)間相對(duì)較長。為了避免產(chǎn)生霉菌或者其他因素導(dǎo)致的損壞,一般需要將氯化鈣和水以1∶10比例配制,在倒置海藻酸鈉溶液前后噴灑,經(jīng)過鈣離子和鈉離子的置換發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使溶液表面迅速凝固,變得緊密平滑,降低被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)凝膠內(nèi)部仍為液體,還需經(jīng)過晾曬風(fēng)干才可最終形成生物面料,同時(shí)生物面料的面積也隨著水分的蒸發(fā)而變小。

2.2 環(huán)境和工具因素

環(huán)境因素包括室內(nèi)溫度、空氣濕度、日照時(shí)長等。這些因素主要在風(fēng)干晾曬階段起作用,會(huì)影響生物面料的干燥速度,若干燥得過慢會(huì)造成生物片產(chǎn)生菌體,破壞美觀性,如圖4所示。

圖4 產(chǎn)生霉菌的生物面料

工具也能夠影響面料的造型,利用托盤模具可以制作出特定形狀的材料,并且控制生物面料的厚薄。另外,借助烤箱或烘干機(jī)等機(jī)器能夠加快生物面料的成膜速度。

3 海藻酸鈉生物面料的造型方法

3.1 形成面材

目前,海藻酸鈉面料最基本的成型方法是將溶液倒在敞口托盤里,使其平攤形成一薄層,逐漸脫水風(fēng)干、凝固,形成膜狀材料。

在制作面材中,可以采用一定的工具進(jìn)行面料造型變化。例如,改變托盤底面肌理,可以使成膜材料的底層具有與托盤肌理凹凸相反的肌理,如圖5所示,圖(a)是肌理底板,圖(b)為生物面料平鋪在肌理底板上風(fēng)干后形成的面料效果。

在面材成型中,可以采用多種多樣的手段對(duì)面料效果進(jìn)行設(shè)計(jì),制造出具有豐富肌理和形狀的面材,形成生物面料后,還可以利用鏤空雕刻、拼接組合、灼燒撕扯等工藝增加變化。

3.2 形成體材

通過使用模具,可以形成較厚的、具有立體造型的體塊材料。在模具的限制下,生物材料的形狀、厚度可以自行控制。

將海藻酸鈉的膠體溶液附著、填充、包裹在具有立體造型的模具上,能夠形成所需要的立體造型。圖6是學(xué)者制作的一組(bio-bra)生物材料胸衣,利用了生物面料的塑性特點(diǎn),意在通過無鋼圈穿戴和生物面料來解決女性乳房發(fā)育面臨的個(gè)體差異問題。

圖6 生物材料胸衣

利用工具將半干未定型的海藻酸鈉膠體進(jìn)行吊掛、牽拉、支撐,改變受力面積和受力點(diǎn),能夠使其形成具有立體造型的材料。

3.3 形成線材

將海藻酸鈉制成生物紗線,再對(duì)此線材進(jìn)行編織,也是制作生物面料的一種方法。這種方法能夠通過靈活的手工編織產(chǎn)生組織結(jié)構(gòu)變化,但是因?yàn)橹谱鬟^程復(fù)雜,成型面料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、強(qiáng)度較差,目前在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用很少,或僅用于局部設(shè)計(jì)。

海藻酸鈉線材的制作采用濃度較高的溶液,攪勻后倒入有孔的容器,用力擠壓使溶液從孔中噴出,落入氯化鈣溶液中,海藻酸鈉中的鈉離子被鈣離子置換后能夠快速形成海藻酸鈣凝膠,凝膠飽水狀態(tài)是柔軟的透明濕粉條形狀,有一定彈性和韌性。當(dāng)凝膠干燥后,可以用來編織形成面料。線材的粗細(xì)可以通過調(diào)整噴絲孔的口徑來實(shí)現(xiàn)。

3.4 面料再造

在海藻酸鈉面料形成后,可以通過折疊、做皺、拆解、重組、分割、堆積、縫繡等再造手法對(duì)面料進(jìn)行二次設(shè)計(jì)和改造,圖7為海藻酸鈉生物面料的折疊再造塑型。這個(gè)階段的造型方式與傳統(tǒng)面料的再造手法相似,但其成型的效果受制于材料的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中應(yīng)發(fā)揮優(yōu)點(diǎn),回避缺點(diǎn)。一些再造手法需要面料具有某些性能,那么在制作面料時(shí)就需注意通過材料配比和工藝調(diào)整達(dá)到所需的性能,例如,需要有較好的柔韌性,在制作面料時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加甘油的比例,使材料成型后適于塑形。

生物面料的結(jié)構(gòu)非常緊密,在進(jìn)行裁剪時(shí)沒有脫絲、卷邊等現(xiàn)象,可直接進(jìn)行縫紉或造型。同時(shí),面料在縫紉后會(huì)留下針眼,不可逆轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)師在使用生物面料進(jìn)行再設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這一特性,預(yù)先做好規(guī)劃,減少反復(fù)拆線[6]。

4 結(jié)束語

(1)通過控制所需材料的成分、比例,生物面料的柔軟度、厚度、強(qiáng)度等更加符合服飾設(shè)計(jì)的需求。

(2)利用生物面料的可塑性能,在海藻酸鈉溶液的干燥和成型階段,通過對(duì)材料、工具和成型工藝進(jìn)行控制和改變,能夠豐富海藻酸鈉生物面料的視覺效果,甚至直接形成立體化的面料。

(3)對(duì)面料色彩、質(zhì)感、肌理和造型進(jìn)行靈活的調(diào)整,配合面料再造,能夠增強(qiáng)生物面料的表現(xiàn)力。

(4)海藻酸鈉生物面料取材環(huán)保、生產(chǎn)過程無污染、用后可降解,是對(duì)環(huán)境友好的新型面料,為服裝行業(yè)開辟了可持續(xù)發(fā)展道路,也為面料的藝術(shù)創(chuàng)造提供了更多的可能性。