1、59化 石2023 年 第 1 期材料更迭看模具变迁（上）化石技艺高丽芳自从有了对古脊椎动物与古人类的研究，便有了模型制作工作。模型就像忠实的替身保护与替代着标本，完成着标本所不能完成的任务。模型，可以摆放在科学工作者的案头，任其遥想远古时代脊椎动物的生存演化，兴盛与灭绝，可以陈列在展柜，站上展台，传播知识，向人们展示远古世界里的动物们。它还可以丰富研究材料。一件标本不够大家研究，做上几件模型，大家便可以人手一件。它还可以成为科学工作者及博物馆之间互通有无的礼物。当古脊椎动物受邀出国展览，标本不能走出国门时，模型就派上了用场，其效果毫不逊色。它还可以做为藏品收藏，众所周知北京猿人头盖骨二战时期
2、丢失了，至今下落不明，如果不是当年留下模型，今天我们很难想象北京猿人头盖骨是什么样子。我们在这里讲了模型的这么多用途，那么模型又是怎样做出来的呢？顾名思义，模型就是模与型。模，就是用一定的方法和材料把标本包在其中，这就成了模具，打开模具，取出标本，在模具中填充上材料，再打开模具时，取出来的便是模型。模型制作工作是个即动手又动脑的工作，即要做好模具又要保护好标本，还要适应各种材料。因此，制作模型的工作可不是一件简单的事。初期制作模型时，材料不如现在丰富和先“一标多模”的土家鱼模型60化 石2023 年 第 1 期进，那时只有石膏，无论是模具还是模型全部都使用石膏。由于石膏的特性，决定了石膏模具的
3、复杂，做每一件模具时，拿到标本后都要仔细观察，认真设计，模具从哪里开始，哪里结束，每一块与每一块之间如何衔接，开模时，又如何开启，环环相扣，一点都不能马虎。简单的标本，至少也得六块模具才能完成。若是复杂的标本做模具，那就不是几块或十几块模具所能完成的。那时的模具制作，设计之严谨，结构之复杂，过程之繁琐，不是现在模型人所能想象的。做了这么多年模型，到现在都非常钦佩我们的前辈们，是怎样把骨针这样一件标本做成模具，翻出模型的。看似简单的标本做模具时却不像想象的那么简单，即使模具做好了，是否成功还要看模具打开后是否能组装得上，结构是否严密立住不散。由此可见那个时候的模型工作者是需要付出怎样的智慧和辛勤
4、的劳动。即使是这样，由于材料的特性，费了好大劲儿制作出来的模型也很难尽如人意，翻不到细节的地方，还要人为的修复出来。当硅橡胶和树脂进入到模型制作领域后，硅橡胶的应用极大地简化了模具的制作过程，让繁琐的模具制作工作一下子变得简单方便。而树脂的应用，更是改变了模型的质地，使模型有了强度和韧性。有了这两种模具和模型材料后，我们在享受着新型材料为模型工作带来便利的同时，也暴露出一些想不到的问题。由于对硅橡胶材料的认识还不够充分，还不能充分发挥硅橡胶优质的性能，所以在做模具时虽然有了一些进步，但还是脱离不开石膏模具的模式。过去用石膏翻倒模型时，模型对标本做的不到位时，由于石膏质地较软，可以用工具弥补，把
5、不到位的细节修复出来。现在用树脂做模型，强度和韧性都改变了，再像过去那样，做不到位的地方人为地修复出来，无论是修、刻、磨都无法达到与标本相同的效果。由于当时并没有意识到这是问题，所以也就没有人想从根本上去解决这些问题。20世纪80年代末期，中国和加拿大在考古发掘、模型、装架等各领域展开全面合作。这次合做给了我们一个重新认识材料与技术的机会。此次合作，也使得我们古脊椎所的模型工作者有幸参与其中，让我们的模型工作者开阔了眼界，增长了见识，看到了我们与同行间的差距。而这对今后提升我们所模具模型工作的质量有很大的帮助。加拿大同行在模具模型方面已全面进入玻璃钢状态，而我们的模具还在用石膏做托模，石膏托模
6、既大又沉，尤其对大型标本做模具来说更突显大，沉，笨的弱点。而加拿大同行制作模具的外托模采用的是玻璃钢。玻璃钢做的托模既轻，又薄，韧性又好。比起我们的石膏托模来，实在是无法与之相比。参加中加合作项目的同志回来后，把加拿大同行的先进技术也带了回来，随即我们所的模型工作也展开了对玻璃钢的应用。玻璃钢虽然已经不是新鲜材料，但是对我北京猿人头盖骨模型61化 石2023 年 第 1 期们这些没有接触过玻璃钢材料的人员来说，还是新鲜事物。对于新材料的使用总要有个认识熟悉的过程，在加拿大同行那里不成问题的技术，在我们这里可能就成了问题。过去，我们在使用石膏做托模时，由于所复制的标本种类形态各不相同，所以在涂好
7、硅橡胶后，标本的形态会显露无疑，为了使石膏托模能顺利开启，在做托模之前要做一些小模，以消除凹凸部分对托模产生的影响，过去石膏对石膏不产生矛盾。现在改用玻璃钢做托模，问题就来了，玻璃钢是由树脂与玻璃纤维结合制成的。树脂是以液体状态存在，有着很强的渗透力，由于我们对树脂的这种特性认识不足，仍然在用石膏做小模，虽然为防止树脂的渗透也采取了一些措施，做玻璃钢托模前，在石膏小模的表面贴上锡纸并涂上了黄油，把石膏与硅橡胶间的接缝封上，以隔绝树脂与石膏的接触。当上好玻璃钢托模后，开模时却不是想象的那样，树脂透过玻璃纤维全渗了下去，把石膏小模团团包住与玻璃钢外托模连成一体，石膏小模与玻璃钢托模无法分离，给开模
8、工作带来很大麻烦。为了使玻璃钢能在模具上顺利地得到应用，必须解决小模的材质问题，用什么方法能够托住树脂，让它不再无序渗漏而听从我们的安排。加拿大的同行们在处理小模与玻璃钢之间的关系时，采用的是硅橡胶加蛭石做的小模，硅橡胶是高密度材料有很强的抗渗透性，所以就没有发生玻璃钢托模与小模分不开的情况。而我们还在用石膏做小模，石膏有很强的吸附性，石膏与树脂成了顺应关系而不是对抗，从材料上就不匹配。为了让玻璃钢制模工作能顺利开展下去，找到能与玻璃钢相匹配的适合做小模的材料，参加过中加合作项目的同志借鉴了加方的经验，将海绵剪碎替代蛭石，加到硅橡胶里，将其填充到需要做小模的地方，因为用加了海绵渣的硅橡胶做的小
9、模表面十分粗糙，为了使其表面光滑，小模上面再贴上一层布涂上硅橡胶，硅橡胶凝固后，就可以做玻璃钢托模了。这样总算解决了树脂的渗透及开模时小模与玻璃钢粘连的问题。模具是打开了，但也显现出一些问题，加拿大同行做的小模是与主模能够分开的，打开外托模后先把小模拿掉，再把底模与标本分开。所以底模与标本分离时并不存在问题，而我们做的小模是与主模连在一起的，这样的小模在标本与底模分离时却成了障碍，出现卡模的现象，勉强分开很容易造成标本的损伤。这样的小模明显存在缺陷，怎样保障标本更加安全，让使用玻璃钢的技术更加完善，让制作的小模更符合玻璃钢材料对古脊椎动物模具的要求，还需要我们继续努力。任何事物的成长与进步总需
10、要有个过程，在具体的操作过程中去探索与发现，只要用心总会找到解决问题的办法。功夫不负有心人，那个时候我们正在做武定龙的模具，当我把武定龙的一节椎体挡好橡皮泥，涂好硅橡胶底模后，准备用硅橡胶加海绵渣做小模时，对着涂好硅橡胶的椎体端详了一下，这时一个想法突然跳出脑海，我感觉我找到了解决小模存在缺陷的办法了。我们在上学的时候曾经学过空气占据空间的道理，我们是不是可以把这个道理结合到小模的制作上。在经历了加拿大同行和我们处理小模的方法后，我们发现双方在处理小模时存在着共同之处，无论是哪一方在处理小模时都离不开硅橡胶，这说明硅橡胶就是即能解决树脂渗透，又能弥补小模缺陷的最好材料，如果我们将蛭石海绵渣统统
11、省掉，将硅橡胶与空气结和起来，形成一种新的模具形式 气模，是不是就能解决好树脂的渗透及卡模的问题？想法只是想法，实践才是检验想法最好的办法。我们在前面讲过用海绵渣加硅橡胶做小模时，将搅好硅橡胶的海绵渣填好后，还要在上面贴上一层布，现在省去海绵渣留下布，当我们涂好第三遍硅橡胶底模后，乘其未凝时在需要做小模的部位利用标本与模具形成的间距，直接用布把它们连接起来将布的边缘与硅橡胶底模贴实形成空间，等第三遍硅橡胶凝固后与硅橡胶接触的布就会与硅橡胶底模凝固在一起，然后再在布上涂上硅橡胶，等硅橡胶凝固后，一个以硅62化 石2023 年 第 1 期橡胶为材料，布为桥梁，空气为介质的新型空气小模就诞生了。由于
12、这种气模比较柔软有一定的伸缩性，开模时很轻易就能从标本上脱下来。这种气模完全可以取代用硅橡胶加海绵渣或蛭石所做成的小模，并具有省料，省时操作简便等特点。由于气模具有一定的伸缩性还克服了海绵渣小模坚硬卡模的现象，即起到了小模的作用，同时也起到了阻止树脂渗透的作用，为玻璃钢的使用铺平了道路。任何新生事物的出现都不可能十分完美，有长处也有不足，我们要发扬长处补齐不足。虽然海绵渣小模与空气小模都起到了托住树脂的作用，但都存在着一个共同问题，这两种模都是做在主模上的，不能与主模分离，鉴于化石标本形态不一，而有些标本做好模具后，开模时又必需让小模与主模分开。所以我们要想办法让小模活动起来，让空气小模能与主
13、模分开，要想做到其实也不难，转换一下思路借鉴石膏小模的存在方式，给气模加个底，就能形成一个完整的气模，把我们常用的分离剂运用起来，就能解决小模与主模分离的问题。当我们做好底模后，在需要做小模的地方涂上分离剂，涂分离剂的范围要大于做小模的范围。然后在分离剂的范围之内涂硅橡胶，等第一遍硅橡胶凝固，再涂第二遍硅橡胶后，在所涂的硅橡胶上面贴上布，然后向前面介绍的做气模的方法搭上布涂上硅橡胶即可，这样又创造一个能与主模分离的小气模，有了这种可与主模分离的气模，就可以彻底解决有些模具开模后小模必须与底模分开的问题，再也不用担心因小模的存在而影响整个模具的开启。这样的两种气模只要运用得当，制作模具的过程中所
14、遇到的问题就都能迎刃而解，而且对材料的适应性强，不仅适应玻璃钢材料，对石膏材料也一样适用。我们的模具不仅可以与加拿大同行制作的模具媲美，而且比他们省工省料。同时还克服了石膏小模及海绵渣小模因自重而导致空模状态下硅橡胶内模下坠变形的问题。这两种气模的诞生，为玻璃钢在古脊椎动物模具上的应用，为标本向全方位全模具化的深入发展提供了有力的技术支持。20世纪80年代树脂已进入到模型领域，由于模具技术不能与模型材料同步发展，因此做出来的模型与标本存在一定的差异，即使是修、磨、雕等诸般技艺都使出来，也很难达到模型与标本一致的效果。做好任何事情都要从源头抓起，要想达到模型与标本一致，根本出路在于模具，只有高标准的模具才会有高品质的模型，只有模具落实到标本上，做出的模型才能最真实地还原标本的面貌。要想标本向全方位全模具化发展，就要转换思路改变石膏模具结构意识，树立全新的硅橡胶模具结构意识，重新认识硅橡胶，把它的优良性能最充分利地用起来，让其发挥最大的作用。对于模具模型所遇到的问题，在模具的制做过程中化解，让模具覆盖对标本实现最大化，最大地减少模型成型后的修饰工作。作者单位：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所修、磨、雕等技术所使用的工具
