Modelovací hmota Marsclay

^[1]Německá firma Staedtler je v profesním světě designérů a modelářů známá jako výrobce průmyslových modelovacích hmot, které se používají například při výrobě karosérií nových automobilů. V dřívější době se pro tyto účely používal jíl. Dnes vstoupila do hry chemie a její kouzla – a s ní i průmyslové plastelíny, nebo chcete-li hlíny, modelíny či obecněji modelovací hmoty. Jde o to, že čeština bohatá na synonyma dokáže vyjádřit německé „Industrieplastilin“ několika výrazy, v užším i širším smyslu slova. Pro účely tohoto článku, který je navíc zaměřen na popis jen jednoho z výrobků firmy – STAEDTLER® Marsclay medium – budu používat výrazu modelovací hmota (resp. hmota). Popisovaný produkt je oceňován modeláři a designéry v celém světě a je považovaná za výrobek „No. 1“. Je záslužné, že na našem trhu jej nabízí česká firma ELCHEMCo¹⁾.

Technický popis a užití

  STAEDTLER® Marsclay se vyrábí ve třech variantách s označením Medium, Light a Profile Clay. Podle firemních materiálů²⁾ si většina zákazníků oblíbila verzi Medium. Tato verze modelovací hmoty má hnědou barvu a dodává se ve dvou válečcích (o průměru asi 65 mm) v jednom baleních o hmotnosti 2,3 kg. Nejvhodnější „pracovní“ teplota³⁾ je okolo 20° – 25° C. Nejlépe se zpracovává při teplotách vyšších, zhruba mezi 55° – 60° C. Doporučená skladovací teplota je mezi -10° až 50° C, max. do 60° C (pozor na tepelné záření, třeba od slunce), přičemž doba skladování není stanovena. Výrobce tvrdí, že dokonce i po letech s ní lze stále pracovat. Marsclay lze tvarovat v rukách nebo obrábět strojně. Je o 42 % lehčí než jíl.
  Marsclay je vyrobena z vosků, oleje, plniva a pigmentů, chemicky je neutrální, bez zápachu, neobsahuje žádné dráždící nebo jiné zdraví škodlivé látky pro lidský organizmus. Může se s ní tedy pracovat v rukou bez rukavic. Při zahřátí je velice tvárná, ani při rozhnětení na tenkou vrstvičku se netrhá na okrajích. Při zchladnutí je dostatečné (středně) tvrdá. Je nerozpustná ve vodě, částečně rozpustná v organických rozpouštědlech. Jak bylo ovšem naším testem zjištěno, reaguje na některé látky obsažené v separátoru pro silikonové pryskyřice (viz dále). Její specifická hmotnost je 1,45 g/cm³.
  Nejenom v automobilovém průmyslu však nachází Marsclay uplatnění. Na chuť jí přišla řada dalších designérů či průmyslových modelářů, ale i výtvarníků, sochařů, medailéristů aj. umělců. Myslím, že ji za svou přijmou i železniční modeláři. Já už jsem to zkusil a mám k této zajímavé hmotě převážně jen slova chvály.

Zkušenosti dovozce

  Modelovací hmota Marsclay je speciální profesionální „modelína“ pro výrobu forem a modelů. Vynikající a konstantní kvalita hmoty Marsclay je celosvětově oceňována.

Popis
  Jelikož modelovací hmota je velmi vazká, nepraská a nestárne, udrží tvar i na jemně vytvarovaných okrajích, tak umožňuje modelování i velmi přesných detailů. Modelovací hmota má navíc velmi dobrou adhesi k podkladovým materiálům, jakými mohou být dřevo, kov, styrodur aj. pěněné i nepěněné syntetické hmoty. Je prakticky bez zápachu. Nevysychá a nesmršťuje se a je ji možné na model přidávat dokonce i po letech.

Zpracování
  Coby materiál sloužící jako master (maketa) pro další zpracování odléváním, je ideální, když má „pracovní“ teplotu mezi 15° až 25° C. Lépe se však zpracovává, když získá teplotu vyšší, až 60° C. Toho lze v průmyslových podmínkách docílit například v sušárně. Ohřátí (resp. prohřátí) dodávaných originálních válečků o hmotnosti 2,3 kg může trvat 4 až 6 hodin.
  V domácích podmínkách lze hmotu Marsclay ohřát třeba v elektrické troubě, malá množství mohou být ohřívána v horké vodě. Při teplotě okolo 60° C se stává měkkou a vláčnou, teplota však nesmí překročit 70° C (dojde k rozkladu). Po zchladnutí na teplotu okolo 25° C udržuje vymodelovaný tvar. Modelovací hmota může být bez nebezpečí degradace opakovaně zpracovávána, tedy i ohřívána na teplotu 55 – 60° C. Jak už je uvedeno, horko či přímé sluneční záření mohou zapříčinit změknutí povrchu a event. poničení vytvořeného tvaru či reliéfu.
  Pokud jsou zhotoveny z modelovací hmoty díly, k jejich spojení dojde po ohřátí stykových ploch dílů, tedy zásadně bez lepidla, mj. i kvůli event. budoucímu opakovanému použití hmoty. Ke spojení dílů dojde po ochlazení. Když je nutné vytvořit master (maketu) velké tloušťky, provádí se to vrstvením hmoty. Jednotlivé vrstvy se kladou postupně na sebe s překrytím. Je nutné dbát na to, aby povrch obou vrstvených materiálů byl suchý a čistý. První vrstva musí být tenká a musí být nanášena tak energicky, aby pod materiálem nezůstávaly vzduchové bubliny, které by se později mohly v materiálu objevit. Na teplý materiál mohou být postupně přidávány další vrstvy. Povrch může být zdrsněn pro lepší zakotvení následující vrstvy.
  Když má modelovací hmota „pracovní“ teplotu, lze ji upravovat („obrábět“) ručně, nebo strojně. Designéři to dělají soupravami kovových škrabek a pružných ocelových stěrek.⁴⁾ Plocha lze vyleštit bavlněným hadrem a vodou.
  Na opravu či úpravu tvaru (povrchu) vymodelovaného předmětu stačí i malé množství hmoty. Pokud se provádí oprava (úprava) nějakého detailu, tak se zdrsněná plocha v místě opravy ohřeje fénem a přidá se malé množství rovněž ohřáté hmoty. Při úpravách hmotnějších modelů je doporučeno pro získání optimální adhese předehřátí základní vrstvy.
  Vyrobený master (maketa) může sloužit jako podklad pro formu ze sádry či silikonu. Před zalitím vymodelovaného předmětu (masteru) do silikonu či sádry je nutné jej separovat šelakem⁵⁾. POZOR: Nejsou vhodné chemické separátory, které reagují s materiálem modelovací hmoty a ve výsledku master i formu zničí.

Test – popis a výsledky 

  K testu jsem obdržel kousek modelovací hmoty Marsclay o hmotnosti 58 g velikosti 65 x 35 mm tvaru půlměsíce, výšky 15 – 20 mm. Zkoumal jsem ji při pokojové teplotě. Barva vzorku je hnědá až hnědo-fialová. Dá se usuzovat, že vzorek byl oddělen z originálního balení hmoty a ze vzniklého dílu byla ještě odlomena menší část. Uvnitř půlměsíce je na lomu struktura vzdáleně podobná sloupcovému čediči, avšak v mikro-provedení. Na povrchu je hmota měkká, snadno se do ní tvarují rýhy či zápichy nehtem či nástrojem, celkově je však značně tuhá (nejde ohýbat, tvarovat, kroutit…).
  Po odlomení malého množství vel. cca 20 x 15 x 10 mm je plocha lomu nepravidelně tvarovaná. Hnětením mezi prsty lze po několika minutách vytvořit kuličku, resp. jakýkoliv jiný tvar, na podložce lze tlakem prstů vytvořit i tenkou „placku“, která se netrhá ani po vymačkání okraje na tloušťku pod 1 mm. Hnětení jde ztuha do doby, než hmota přijme teplotu těla, pak je hnětení snazší (zcela jiná práce s ní je po zahřátí na teplotu okolo 50° C – viz dále).
  Když se při hnětení hmota roztrhne na dva díly a tyto se znovu prohnětou, naprosto dokonale splynou. Povrch přijímá jakýkoliv tvar vytvořený prsty nebo nástrojem. Přijímá i daktyloskopický otisk prstu, ale zřejmě proto, že hmota je při této měkké konzistenci mírně lepivá, při makroskopickém pozorování jsou některé části papilár odtrženy. Stejný efekt nastane, i když se pořídí otisk třeba lesklého kovového nástroje – při odtrhování povrchové vrstvičky (kolmo od povrchu) se na povrchu hmoty vytvoří jemná obtížně definovatelná struktura, nikoliv však hladký povrch. Ten lze docílit smykem navlhčeného kovového nástroje (špachtličky) po povrchu hmoty. Když hmota vychladne na „pracovní“ teplotu, lze ji vyleštit měkkým hadříkem, kterým se s jemným přítlakem přetírá povrch. Vhodné je opatrné navlhčení povrchu (slinou).
  Bude záležet na tom, jak má vypadat povrch budoucího odlitku. Pokud má imitovat kámen, cihlu, beton apod., není třeba se s povrchem hmoty leštit. Jestliže ale má přestavovat kov či jinou velmi rovnou plochu, vyleštění povrchu hmoty může být vítáno.
  Jelikož jsem před testem dostal informaci, že materiál teplem měkne, zkusil jsem kousek testovaného vzorku nahřál v mikrovlnné troubě (nastaveno 350° C, 30 vt.). Protože jsem nevěděl, nenastane-li náhodou efekt podobný výbuchu vejce :-), ohřev jsem provedl pod víkem. Nic zvláštního se nestalo, hmota krásně změkla a dala se snadno tvarovat. Tyto vlastnosti pominuly po vychladnutí.

Praktická zkouška
  Napadlo mne, že zkusím z hmoty Marsclay vyrobit matrici obyčejného propustku pod železniční tratí. Za vzor mi posloužily mostky z trati Posázavského pacifiku⁶⁾. Hmotu jsem tvaroval, jako bych pracoval s obyčejnou českou plastelínou. A neviděl jsem v tom rozdíl, snad jen v tom, že jsem si vždycky musel nový kousek hmoty Marsclay jít ohřát do mikrovlnky, aby se mi lépe pracovalo. Problém nastal v okamžiku, když jsem potřeboval jednotlivé díly spojit. Lepit jsem nechtěl (mohl bych hmotu kontaminovat cizorodou látkou) a tak jsem použil horkovzdušný fén (na pájení) nastavený na nejnižší teplotu (i tak jsem se samozřejmě několikrát spálil horkým vzduchem), kterým jsem opatrně ohřál stykové plochy dílů. Nejspíš nezkušenost a neznalost, kolik tepla hmota vydrží, nicméně nebyla to snadná práce. Nezdálo se mi totiž, že by plochy „srostly“ a tak jsem spáry z obou stran špachtličkou a párátkem zatemoval uzoučkými proužky hmoty. Propustek se jakž takž podařil. V tomto okamžiku by se opravdu mohlo zdát, že není až tak velký rozdíl mezi modelováním s obyčejnou plastelínou a hmotou Marsclay.
  Nejspíš jsem ale nyní nespravedlivý k hmotě Marsclay:-). Samozřejmě, obyčejná plastelína z papírnictví a Marsclay není jedno a totéž. O tom není třeba diskutovat. To by ani nemělo cenu tento příspěvek psát. Znám ale na druhé jedno modelářské doporučení, že když má jít o jednorázovou záležitost (neopakovaný master pro formu) je možné předmět (master) vytvarovat z obyčejné plastelíny a tuto dát před odléváním zmrazit do mrazničky. Pokud odlévací hmota při tvrdnutí nevytváří výraznější teplo, je to v pořádku, forma se zpravidla podaří; pokud se ale při tuhnutí vyvíjí teplo (viz např. dentakryl), může se master teplem zbortit – a v tom je nejspíš ten zásadní rozdíl. Marsclay takové teplo vydrží bez deformace! Jenže, je zde ještě jedno a ne nepodstatné hledisko. Zatímco obyčejná plastelína stojí pár desítek korun, modelovací hmota Marsclay (pravda o hmotnosti 2,3 kg, ale jinak nelze koupit!) přijde na cca 400 Kč.⁷⁾

Chyba v aplikaci separátoru
  Chybami se člověk učí, aneb po bitvě je každý generál!
  Nadšen výsledkem práce na propustku jsem sáhl po novém separačním spreji zakoupeném v ELCHEMCo (a doporučeném odborníky pro separaci všech silikonových, polyuretanových, akrylátových, polyesterových či dalších odlévacích hmot) a výtvor jsem stříknul několika málo vrstvami separátoru, aby do rána pěkně zaschnul. Byl jsem rozhodnut master zalít rovněž doporučeným silikonovým kaučukem ZA 00.
  I stalo se tak, jak jsem naplánoval. Jenže, už když jsem pozoroval, zda-li kaučuk tvrdne (je pěkně čirý, takže jsem viděl na master), tušil jsem, že se děje něco nesprávného. U stěn nádobky byl kaučuk krásně čirý, u masteru začal matnět. Inu, počkal jsem 24 hodin a dal šanci kaučuku vytvrdnout. Sice vytvrdnul, ale nikoliv na styku s propustkem vytvořeným z hmoty Marsclay. Tam asi došlo k nějaké chemické reakci, kterou spustil separátor. Silikon zde nevytvrdnul ani po několika dnech a vrstva několik milimetrů silná připomíná sliz, který produkují slimáci. Odporné!. Sliz nejde setřít ani z masteru, takže jsem kus „nezničitelné“ hmoty nakonec hodil do popelnice.
  Teprve když mi odborníci z ELCHEMCo dodatečně sdělili, že mají stejnou zkušenost, a že proto separují šelakem, věci dostaly správný spád. Master byl zalit – tentokrát o stupeň hutnějším silikonovým kaučukem ZA4LT Red, který má rovněž velmi vysokou elasticitu (jako ZA 00); datalist k němu uvádí, že poskytuje prodloužení až 500 %!! No, ale o této a dalších výrobcích nabízených firmou ELCHEMCo zase až příště.

Závěr

  Mohu konstatovat, že pro železniční modeláře je modelovací hmota STAEDTLER® Marsclay výtečný prostředek, se kterým lze zhotovit 3D maketu nějakého menšího předmětu – tj. masteru pro pořízení formy metodou odlévání do silikonového kaučuku a možná i některých pryskyřic. Zvláště účelná bude hmota v případech, kdy se mají určité předměty „klonovat“ odléváním (portály tunelů či propustků, malé skalní stěny, nástupiště, panely, dlažby, zpevňovací kamenné a cihlové stěny, odvodňovací žlaby, skruže ručních vodních pump, betonové poklopy, betonové sloupky a ploty, jímky, fekální ohrady u kravínů a vepřínů atd. Hmota se velmi snadno tvaruje po té, co se zahřeje na teplotu okolo 50° C. Při této teplotě nepálí do prstů a dobře se s ní pracuje. Samozřejmě, čím menší množství hmoty se zpracovává, tím rychleji vychladne; pak se stává opět tuhá a obtížně zpracovatelná. Prohřívání hmoty je ale vhodné dělat najednou v celém objemu (jako vhodná se ukázala mikrovlnná trouba), nikoliv bodově (fénem) – pokud naopak nejde o „slepení“ dvou dílu hmoty. Hmota přijímá a udržuje tvar vytvořený prsty nebo nástroji. Při tzv. „pracovní“ teplotě udržuje tvar trvale.  Po odlití formy může být předmět (master) archivován a zřejmě po dlouhá léta nedojde ke změně tvaru a konzistence hmoty, bude-li uskladněn doporučeným způsobem.  

___________________________________

1) ELCHEMCo spol. s r. o. – dodavatel CHEMICKÝCH PŘÍPRAVKŮ A KONSTRUKČNÍCH MATERIÁLŮ PRO ELEKTRONIKU A PRŮMYSL; držitel certifikátu ČSN EN ISO 9001:2001; 102 21 Praha 10-Hostivař, Pražská 16, tel. 281017459, 281017470, fax 281017469; http://www.elchemco.cz/uvod/
2) Steadter, SRN. In: http://www.staedtler.com.my/Marsclay_eng.Staedtler ^[2]
3) Pracovní teplotou se pro účely tohoto článku myslí nikoliv teplota, při které je hmota nejlépe zpracovatelná, ale naopak teplota „klidová“, tedy kdy je hmota nejstabilnější a tudíž připravená pro další zamýšlené postupy, třeba odlití silikonové formy
4) Viz např. firemní flash. In: http://www.staedtler.de/Marsclay.Staedtler#Tab-product-tab-2  ^[3]
5) Šelak je přírodní živice, získávaná z výměšků červce lakového (Tachardia lacca). Vyskytuje se v Assamských lesích (Indie) a v Thajsku. Červ pomocí tohoto sekretu chrání své larvy před nepříznivými vlivy okolí. Šelak se používá na lakování už od 18. století. Vzdoruje kyselinám, ale v zásadách se rozkládá. Rozpouští se zejm. v lihu. Působením UV záření (světla) tvrdne, v naředěném stavu se proto musí uchovávat v tmavých nádobách. Jeho bod varu je asi 80 – 120° C. Díky svým vynikajícím vlastnostem se šelak používá zejm. při povrchové úpravě dřeva (šelakové politury) nebo restaurování nábytku. Šelakem nalakované dřevo má vynikající vzhled. Šelak ale našel i další uplatnění, např. od roku 1950 se užíval k výrobě gramofonových desek. Používá se i jako emulgátor v potravinářském průmyslu (s označením E904). Je několik druhů šelaku – zlato-oranžový (TN – obsahuje víc vosku), tmavočervený (tzv. rubínový šelak – obsahuje málo vosku), pravý indický šlak (ABTN), bílý (bělený) šelak (tzv. copový šelak – uchovává se ve formě copů ve vodě, aby nereagoval se vzduchem a zachoval si bílou barvu) – získávaný přidáním chlóru, který šelak zbavuje vosku (používá se k leštění světlých dřev jako je javor, lípa aj.). Šelak se získává v přírodě. Výměšky červce jsou citrónově žluté až tmavočervené barvy, na vzduchu zasychají. Zaschlá živice se z větviček fíkovníků odloupává v podobě plástů či tyčinek. Surový šelak se přetaví a zbaví nečistot, nalije se na pružné plechy nebo válce, po ztvrdnutí se odlupuje ve formě šupinek. Jeho zabarvení indikuje obsah vosku; největší obsah vosku má jasně žlutý šelak, nejmenší obsah má naopak červený, tzv. rubínový šelak. Syntetickou náhradou šelaku je acetyldehydová živice. Viz Wikipedia.cz. In: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C5%A0elak ^[4]
Díky vosku, který šelak obsahuje, se úspěšně používá i jako separátor při odlévání. Šupinky šelaku je ale nutné dát s předstihem rozpustit do lihu, protože to chvilku trvá. Nenalezl jsem ale přesný receptář (poměr míšení) (pozn. J. H.).
6) Posázavský pacifik. In: http://www.pacifikem.cz/?inc=212_mosty_cer-led_foto ^[5]
7) Podle nezávazného vyjádření firma ELCHEMCo uvažuje o prodeji i menších balení (cca 0,5 kg), což by rozhodně každý modelář uvítal

Autor děkuje Ing. Pavlu Kozelkovi za poskytnutí vzorku a užitečné konzultace
Podklady: Staedtler, SRN; ELCHEMCo, Praha 10.
Foto: Staedtler (1), ELCHEMCo (1), hlav (8)

Obrazová příloha

^[6]

Obr. 1 – Profesionální balení hmoty Marsclay

^[7]

Obr. 2 – Komerční balení hmoty Marsclay (2,3 kg) – dodává ELCHEMCo

^[8]

Obr. 3 – Odřezek hmoty Marsclay poskytnutí k testům

^[9]

Obr. 4 – Makrosnímek lomu materiálu

^[10]

Obr. 5 – Malé množství hmoty Marsclay; po několikaminutovém hnětení se hmota stala dobře tvárnou; bez potíží přijímá vtisky nástrojů

^[11]

Obr.  6 – Model  propustku vymodelovaný z hmoty Marscly (před konečným povrchovým dočištěním)

^[12]

Obr. 7 – Propustek z hmoty Marsclay (vlevo) zalitý do silikonového kaučuku ZA 00 (vpravo je kontrolní odlitek ze sádry). Snímek je pořízen po 24 hodinách tuhnutí kaučuku. V blízkosti distančního špalíčku (vpravo nahoře) je patrné, že mezi mastrem a kaučukem se tvoří bubliny. V těchto místech se vlivem seprátoru vytvořil „sliz“ a hmota se neotiskla do formy…

^[13]

Obr. 8 – Stav po odříznutí vrstvy silikonového kaučuku ZA 00 po cca 3 dnech od zalití. Zatímco kaučuk je dobře vytvrdlý, na styku s hmotou Marsclay, která byla separovaná přípravekm Formula 10, se objevil netuhnoucí „sliz“, který zabránil přijmutí detailů z masteru do formy. Separovat Marsclay je třeba pomocí šelaku!

^[14]

Obr. 9 – Po opakovaných pokusech byla vytvořena forma v silikonovém kaučuku ZA4LT Red. Odlitek propustku je zhotoven z polyuretanu Axon F18

Foto: hlav