UV滴胶模拟水立体形态的工艺及其在设计中的应用

何采奕，刘灿明，王云仪，莫宇

UV滴胶模拟水立体形态的工艺及其在设计中的应用

何采奕，刘灿明*，王云仪，莫宇

（东华大学，上海 200051）

从材料创新角度出发，利用UV滴胶与水质感的相似性，模拟水的立体形态和色彩，探索UV滴胶模拟水形态的工艺技巧和设计应用。复习文献并借助实验熟悉UV滴胶的材料特性，采用滴胶自由造型的方式，分别加入色精、粉末与织物对水的形态进行实验模拟，根据实验效果，探讨UV滴胶在设计中的应用途径和方式。实验采用的UV滴胶自由造型方式能够模拟水的形态；在滴胶造型过程中加入色精与粉末，可模拟水的色彩；在UV滴胶模拟水的形态（如波浪和冰柱）、肌理（如水泡和水波）和色彩的基础上，获得滴胶与织物结合的5种方式，滴胶定型褶裥面料或镂空面料、条状面料、片状面料、碎屑状面料填入滴胶。UV滴胶在以水为主题的设计中呈现出立体、新颖的视觉效果，拓展了新型材料在设计中的应用，可为相关设计提供创新思路和工艺参考。

UV滴胶；设计应用；水；模拟

水拥有丰富的文化内涵，是设计中传承悠久的表现主题之一。目前，学术界对水主题的表现形式主要集中在传统水纹方面，以水的平面化图案、纹样为主要研究对象，而水的立体化表现的研究与设计仍在探索创新中。设计发展需要新材料的出现，材料直接影响设计的表述，设计师对材料的选择与创新应用是一种互相推动的行为[1]。近年来，一些设计师采用与水的质感类似的新型材料，诸如环氧树脂、塑料、有机玻璃等来表现“水”的主题，实现更具冲击力的立体视觉效果。UV滴胶具有良好的水感效果，便于立体造型，本文将水的立体形态与质感表达作为设计与研究的目标，突出表现水的立体视觉效果，探索UV滴胶模拟水形态的工艺技术方法及应用于设计的可能性。

1 水的文化内涵与表现形式

水是自然之物，与人的生存息息相关，人类很早就对水产生了认知，我国出土的原始社会陶器上即已出现水纹装饰[2]。随着社会发展，水的概念由物质上升到精神层面。农耕时代以来的原始宗教，将自然界中水的神秘力量和水神作为崇拜对象，基本内涵是水生万物、水神司雨水，以祈求风调雨顺[3]。道家思想创始人老子在《道德经》中有“上善若水，水善利万物而不争”之句，表示善良之人，品行如水，能泽万物而不图回报。中国古代哲学家将水视为万物形成及相互关系的5种元素之一，水的循环往复、生生不息已成为生命的象征[4]。无论是早期对水图腾的敬畏或是后来对水文化的崇敬，水的精神内涵延续至今，是表达民族旨趣的重要元素之一[3]。

水纹样是水形态平面化的表现，其背后有着丰富的人文背景，既体现了古人对自然的观察结果，也蕴含古今传承的哲学观念[5]。水纹作为我国最早出现的纹样之一，从抽象古朴到舒展清晰，各个时期的水纹都有时代的特征[6]。起始于原始社会的水纹，发展于商周，鼎盛于明清，表达着“富、贵、寿、喜”的吉祥寓意，常被用作工艺品、家具、建筑、服饰的图案装饰[7]。各朝各代的代表性水纹包括史前波状纹、商周圆涡纹、秦汉流云纹、唐宋元时期的波涛纹及明清的海水江崖纹等[5]。新疆出土的唐代鞋履，其表面就有平面化鳞状水波纹图案[8]。唐代以后，织物中水纹演变为曲水纹、落花流水纹与海水江崖纹，其中海水江崖纹作为明清官服纹样，亦是皇家服饰上不可或缺的构成部分，各种形态的水纹，或用作表达特定的理念，或作为文化传承的符号，已成为我国悠久历史文化的重要图案标志[9]，部分水纹图案见图1。

图1 部分水纹装饰图案

2 UV滴胶的原理与介绍

水主题在纹样方面已有丰富的表现形式，为实现非平面图案的效果，选用质感与水相似的UV硬胶滴胶作为研究材料，探索其模仿水立体形态和色彩的工艺技术，丰富设计中水主题的表现形式。滴胶的常用制作材料包括两类：AB胶或UV胶。AB胶是两液混合硬化胶，又名水晶滴胶，由A胶与B胶即环氧树脂和固化剂组成，一般用于工业生产[10]。UV胶又名无影胶，是通过紫外线照射固化的胶水，1960年被国外期刊首次报道后，UV胶作为一种新型材料被广泛应用于高科技产品、电子部件及日用品领域[11]。早期滴胶的制作材料仅有AB胶，有软性胶和硬性胶两种类型[12]。近年来，UV胶也发展为滴胶制作的材料，亦有软胶与硬胶之分，滴胶通常也会作为AB胶和UV胶的代称。滴胶的硬胶和软胶成品差异大，硬胶制品质硬，不易变形，较尖锐，光泽感强，具有晶莹剔透且耐水的特点；软胶制品具有一定弹性，外观与橡胶相似，可以切割，光泽感弱。随着滴胶的问世，经过几十年发展，UV胶和AB胶已从工业原料发展到服饰品、艺术品、标本制作等领域。

未固化的UV胶和AB胶在外观上无差异，均为无色透明的胶水，两者最明显的差别在于固化方式，UV胶是紫外线固化胶水，固化时需使用紫外线光源（例如紫外线光疗仪、紫外线手电筒、阳光等）进行照射。UV胶的固化耗时较少，通常只需要几分钟。AB胶固化方法是将A胶和B胶按一定重量比（3∶1）或体积比（1∶1或2.5∶1）混合后静置，待其发生化学反应至固化[13]。AB胶易受调胶比例、环境和温度的影响，固化时间通常几个小时至十几个小时[14]。因此，相较于AB胶，UV滴胶具有固化容易、操作简便、塑形快速的特点。

3 UV滴胶呈现“水立体形态”的工艺研究

基于上文对滴胶特性的分析，选用固化快速、易于造型的UV硬胶（以下简称滴胶）作为研究材料，分别对水的立体形态和色彩两个方面进行模拟实验，模拟实践路径见图2。

图2 UV滴胶的设计实践路径

3.1 UV滴胶对水形态的模拟

水通常具有晶莹、透亮、轻盈、纯净的特点，UV滴胶透亮的质感与水的质感相似。通过实验设计结合文献可知，水的形态模拟方法可分为模具造型和自由造型两类。模具造型是滴胶造型的常见方式，简单快速，只需购买或制作所需形状的硅胶模具即可，容易实现量产。不足之处是模具造型的成品效果呆板，较为粗糙，对比图3a所示自然界中变化丰富的水波，图3b的模具水波缺少精细度与随机性。

图3 自然水波与模具造型拟水的对比

滴胶的塑造除了使用模具，还可借助其他辅助材料进行自由造型。辅助材料通常选用比滴胶黏度低且紫外线能够穿透的塑料、硅胶等。模拟冰柱需使用透明的薄塑料纸辅助，将塑料纸卷成漏斗形，倒入UV滴胶，紫外线灯照射3～5 min，使其凝固，样品见图4b，呈现出晶莹剔透且尖锐的特点，与图4a自然界的冰柱形态一致；模拟水的瞬时流动则借助塑料瓶，翻转倒入滴胶的塑料瓶，迅速用紫外线灯照射，滴胶在自然流动的过程中逐渐固化，分离两者后，滴胶成品将保持自然流动的瞬时形态（见图4c～d）。

滴胶自由造型亦可模拟水的各种肌理，根据图5a的气泡肌理与图5c的水波肌理进行模拟实验。气泡肌理系空气存留于滴胶中形成，将滴胶倒在两层塑料纸中间挤压，灌入空气，滴胶产生大小不一的气泡，或在滴胶倒出容器前摇晃容器，使空气混入滴胶。固化有空气混入的滴胶，可将气泡作为肌理封存于滴胶中，见图5b；水波肌理的实现同样需要塑料纸辅助，将塑料纸折出随机褶皱，平铺于桌面上倒入滴胶，上下翻转，滴胶自由流动扩散，紫外线照射凝固，分离滴胶片与塑料纸，滴胶样品肌理波纹起伏、波光粼粼，见图5d。

自由造型制作的滴胶成品形状随意、不规则、不对称，成品表面受辅助工具及材料的影响，形成变化万千的形态或肌理，可模拟流水亦可模拟坚冰，能模拟水波也能模拟海浪，有极高的可塑性。UV滴胶快速固化的特点，还能模拟水的多种瞬时状态，具有宽泛的设计创作空间。

图4 自由造型模拟水的形态

图5 自由造型模拟水的肌理

3.2 UV滴胶对水色彩的模拟

受环境影响，江河、湖泊、冰川、海洋等水形态呈现出不同的色彩特征，主要包括无色、蓝、绿、白等颜色，对滴胶着色或加入其他有色物质可模拟自然界中水的色彩。

1）色精着色。色精是金属络合染料，也称透明染料，色彩品类多，着色操作简单，是滴胶的基础着色方法。着色时，将色精滴入透明滴胶中搅拌均匀，固化的样品色彩分布统一、匀称。还可将透明的滴胶倒出后加入色精，用勺子对其搅拌，样品色彩分布不均，会保留搅拌产生的随机纹理，色精着色的滴胶样品还原了溪水的色彩效果（见图6a～b）。

图6 UV滴胶对水色彩的模拟

2）粉末着色。加入有色粉末，与水在自然界中受环境或杂质影响而显色的原理一致。本文尝试了金粉和夜光粉两种着色物质。金粉自身有光泽，色彩纯度高，加入滴胶后色彩效果明显，模拟出水面的闪光（见图6c～d）；但如投料过量，则会导致滴胶透明度下降。因此，在添加的过程中，需要随时评价金粉分布的美观性，不同品质的金粉，在质感与色彩方面存在差异，直接影响滴胶成品的色泽。

夜光粉与金粉效果相反，将夜光粉不均匀地抖落在滴胶上进行搅拌，会直接降低滴胶的透明度和光泽，固化的成品效果如同云雾的混沌和朦胧（见图6e～f）。夜光粉还有变色特性，加入夜光粉的滴胶成品颜色会随着光线的变化而变化，在阳光下变色效果见图6g。

4 UV滴胶与纺织面料结合的工艺研究

质感是材料主观设计特性的重要组成部分，人的知觉从材料表面特征获得信息，这种信息影响消费者的主观体验，多种质感组合应用能够产生内涵更丰富的复合质感，利于形成不同寻常的设计效果[15]。为了获取更新颖的视觉效果，将滴胶与纺织面料结合，探索UV滴胶的更多使用途径。本研究根据水的形态特点，选择既能模拟水的轻盈、又能模拟冰的坚硬且可塑性强的纱类面料，包括雪纺、欧根纱、网纱共3类纺织材料与滴胶结合，进行效果实验。结果显示，采用以下两种方法可获得满意的水模拟效果：一是以面料为主体，通过滴胶固定面料瞬间产生的褶皱堆积、镂空等肌理；二是以滴胶为主体，将条状、片状、碎屑状面料填充其中。

4.1 面料为主、滴胶为辅的结合

1）褶裥面料的定型。压褶欧根纱和压褶网纱质感差异大，分别实验两者与滴胶结合的视觉效果。首先压褶欧根纱质地较软，褶裥整齐，线性效果明显，制作时将滴胶均匀附着于欧根纱表面，定型此时面料的起伏及褶皱状态，紫外线照射凝固，样品达到水流的瞬间效果（见图7a～b）；压褶网纱的褶裥蓬松，质地较硬，制作时将滴胶呈扇形倒在塑料纸上，将压褶的网纱按滴胶的扇形轮廓放置，在网纱上随机洒落滴胶辅助定型，滴胶固化后的网纱呈现扩散状态，修剪网纱边缘得到最终样品效果，模拟水花飞溅的状态（见图7c～d）。

2）镂空面料的定型。自然界中的冰裂有随机分割的线状特征如图7e，因此选择线条清晰的镂空面料进行水纹模拟实验。将面料放置于塑料纸上，倒入滴胶，滴胶在面料的空隙中扩散，紫外线固化后，滴胶分布随机，样品（见图7f）呈现不规则的反光，面料与滴胶形成质感对比。不足之处是，此款镂空面料的纹路线条变化少，精细度仍待提升。

图7 面料为主、滴胶为辅的结合方式

上述两类实验显示：滴胶与压褶欧根纱的结合可模拟出瞬间的水流，滴胶中流线状的面料，有更强的层次感；压褶网纱可模拟飞溅的水花、海浪等形态，硬质网纱固定后，起伏的立体效果明显；镂空面料自身线条突出，适合模拟冰裂状态，但镂空面料的精细程度会直接影响成品外观。可见，以面料为主、滴胶为辅的组合方法，旨在定型面料瞬时的肌理，此方法有利于保持面料的完整性。

4.2 滴胶为主、面料为辅的结合

1）条线性面料分散填充。如图8a所示，流动的水具有线条感，轻快奔涌，晶莹透亮，围绕此特点，选择轻薄柔软的雪纺来模拟水的流动之势。首先将大量滴胶均匀地倒在有褶皱的塑料纸上，由于水的流动是线性有方向的，剪成条状的雪纺按同一走向放置于滴胶上，再用另一片有褶皱的塑料纸盖住混有雪纺的滴胶，挤压两片塑料纸，促使滴胶厚度分布均匀。封印在滴胶里的条线形雪纺面料展现流水效果（见图8b），色彩轻薄透亮，成品表面光滑，挤压产生的气泡丰富了模拟的真实性。

2）片状面料聚集填充。将滴胶作为主体，剪成片状的网纱混入其中，是网纱与滴胶结合的另一种方式。在一片塑料纸上倒入适量滴胶，剪成不规则的小片网纱随机散落于滴胶上，呈团状聚集分布。网纱添加足量后，倒入适量滴胶，覆盖塑料纸，均匀挤压。样品见图8d，充满光泽感，封存在滴胶中的网纱碎屑展现的朦胧状态与层次多变的色彩，与含有杂质的冰层效果一致（见图8c）。

3）碎屑面料多层填充。自然界中部分色彩斑斓的水或飘落的雪，均呈零散的状态，单体间形态各异，将多种纱类面料剪成随机的碎屑进行多层填充。制作时，在适量滴胶上，分层叠加碎纱，每加入一层碎屑，即用少量滴胶固定，可随意添加碎面料的次数和种类。由于加入面料的种类、大小、色彩不同，成品层次感极其丰富，例如，深色欧根纱与浅色网纱共叠加4次，反复用滴胶定型，再现了水的神秘与清冽（见图8e、f）。

图8 滴胶为主、面料为辅的结合方式

在滴胶为主、面料为辅的实验中，填充面料的种类和形态起着关键作用，条状、片状、碎屑状的面料分别模拟流水、冰层、海洋。滴胶与不同色彩、不同质感的纺织面料结合，丰富多变的外观很好地模拟了水的各种形态与色彩，是滴胶与面料结合的一种新尝试。

5 基于UV滴胶的设计应用

材料是产品形态设计中不可或缺的要素，材料的创新在德国包豪斯时期就形成了初步的架构与体系，包豪斯工艺车间的实践模式强调对色彩、材料、肌理的深入了解，客观发掘材料潜在的应用形式[16]。UV滴胶受辅助材料、造型方式、色彩填充物等因素的影响，其不同的组合方式展示出水的不同立体形态，视觉效果新颖。UV胶种类较多，化学成分与配方影响胶的品质，品质优良的UV胶耐黄化、无毒，成品稳定耐用。UV胶的成形无需加热，可避免因高温产生的风险，能和塑料、皮革等多种材料结合，绿色环保，无有害物质残留，对环境污染小[17]。UV胶的特性促使该材料在医疗用品、工艺品、电子产品的使用率逐年增高[18]。在文创产品与服饰方面融入UV滴胶进行设计实践，丰富以水为主题的设计表现形式。

在文创产品中，分析与水具有关联性的产品类型，选择杯垫、书签及休闲包作为设计对象。杯垫见图9，以填入雪纺与欧根纱的滴胶作为主体，选用图8b和图7b的样品，流线状的面料模拟水的流动之势，滴胶质感如水般澄澈，增加了杯垫与饮水过程之间的联系，可使饮水者产生联想，提升饮水过程中的视觉体验。滴胶书签见图10，模拟水的肌理与色彩，从左到右依次表现水面、冰裂与深海，选用样品见图7b、f和图8d。书籍是知识的海洋，当读者阅读书籍时，使用拟水的书签，凸显知识、海洋、书籍、书签之间的关联性，既美观又实用。结合了织物的滴胶亦适用于文创包袋，图11是设计两款简约时尚休闲包，分别用PVC材质和牛仔面料搭配冰川造型的滴胶，选用图6b和图8f滴胶样品，表达水主题在饰品中的时尚创新。

图9 流水滴胶杯垫

图10 滴胶书签

图11 滴胶装饰休闲包

在服装设计与制作中，滴胶融入服装制作的过程见图12。参照服装效果见图12a制作出与效果图轮廓一致的深色滴胶作为底托，选用图7b和图8b、d的滴胶样品，搭配适量的浅色压褶网纱与镂空面料的亮色滴胶样品（见图5b和7b），再层叠衔接图12b中多个深浅不一的滴胶样品，模拟类似海浪、冰川等事物的意象。由此制成的整体块面（见图12c）作为服装的视觉中心，直观明确地表现“水”的设计主题：在质感上，滴胶的光泽感与水的质感契合；在色彩上，纺织面料的融入，使服装既有统一的色彩，又有丰富的层次变化；在面料选择上，纱类面料的蓬松轻盈与滴胶的光泽硬质和谐搭配，在质感对比的同时又能起到相辅相成的作用，成衣见图13。

图12 根据效果图进行滴胶片的制作

图13 服装设计成品及细节展示

6 结语

水承载着丰富的文化内涵，是设计中经久不衰的表现主题。从材料角度出发，实验UV滴胶对水的自然形态、色彩及质感进行模拟与工艺归纳：使用辅助材料（塑料纸、塑料瓶、铝丝、胶皮等）造型，直接定格滴胶随机产生的形态或肌理，模拟水的瞬时状态；使用色精或粉末（金粉、金箔纸等）上色，模拟水丰富的色彩；使用滴胶与纺织面料结合产生新的肌理，滴胶自身的光泽与纺织面料形成质感的碰撞，模拟出更多水的立体状态。拓展了水主题在文创产品、服饰品设计中的表现形式，丰富了“水”的表现方法，为以水为主题的设计研究、UV滴胶技术工艺、UV滴胶在文创产品和服饰中的使用，提供了新的材料和方法，具有应用开发前景，可供设计师或相关从业者参考。

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Process of Using UV Resin to Simulate the Stereoscopic Forms of Water and Its Application in Design

HE Caiyi, LIU Canming*, WANG Yunyi, MO Yu

(Donghua University, Shanghai 200051, China)

The work aims to simulate the stereoscopic form and color of water by using the similarities in UV resin and water from the innovative perspective of materials and explore the techniques of using UV resin to simulate the form of water and the application of UV resin in design. UV resin characteristics were familiarized through literature review and pre-experiments. By using the method of free modeling, color essence, powder and fabric were added respectively to simulate the stereoscopic form of water. Based on the experimental results, the application of UV resin in design was discussed. The free modeling method of UV resin used in the experiment could simulate the form of water, and in this process, the color of water could be further simulated if color essence and powder were added. On the basis of using UV resin to simulate the water form (such as waves and icicles), texture element (such as blisters and water waves) and color, five different combinations of UV resin and textile were obtained: pleated textile shaped by UV resin or hollow fabric shaped by UV resin, strip fabric, flake fabric and chip fabric filled with UV resin. The UV resin exhibits a three-dimensional and innovative visual effect in design with water as the theme, thereby expanding the application of UV resin in design and offering novel ideas and process skills for related design.

UV resin; design application; water; simulation

TB472

A

1001-3563(2024)04-0218-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.04.023

2023-09-21

深圳市太空科技南方研究院科研计划项目（zx201607000016）