亚克力材料及其在家具设计中的应用

2013-08-30王所玲WangSuoling

家具与室内装饰 2013年5期

■王所玲 Wang Suoling

(山东工艺美术学院，山东济南 250014)

亚克力，俗称有机玻璃，在化学领域是指聚甲基丙烯酸甲酯，简写PMMA，是以丙烯酸及其脂类聚合而得到的聚合物，是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料[1]。早在二战期间，亚克力因其优异的强韧性和透光性，首先被应用于飞机的挡风玻璃、坦克司机的视野镜。20世纪60年代，进入建筑设计师、产品设计师的视野并被广泛应用于民用产品的各个领域，如：家具、文具、工艺品、装饰品、广告招牌以及建材行业、机械仪表行业、医学、光学等行业[2]。

1 亚克力材料的性能特点

1.1 物理性能

亚克力相对属于轻质材料，密度为1.19-1.20，约为普通玻璃的一半，金属铝（属于轻金属）的43%；具有较好的耐燃性，不会自燃并可自熄；具有优良的电绝缘性，是无线电仪表业非常适用的高频绝缘材料，内部可以安装各种电器设备；具有良好的透光性，透光率可达92%以上，比常用透光材料（如普通玻璃）高10%以上，而且具有水晶般的质感和光泽，还可以在原材料配制时加入化学颜料制成各种颜色、多种效果的亚克力产品，或是加入“铝酸锶、铕、镝”等夜光材料制成夜光有机玻璃，在受光十分钟后可以在暗处连续发光十小时以上；同时，作为一种化学材料，亚克力还具有不怕潮、不怕水、不发霉、不生菌等特点。

1.2 化学性能

亚克力具有较强的耐化学药品性，对普通的酸碱盐、简单的醚类、脂肪、油类、芳族水合物等都较为稳定[3]；耐高温性能较好，在1 00℃以下的环境中能够保持稳定，不易变形；并具有极佳的耐候性，即使在室外也不怕风吹雨淋太阳晒。

1.3 机械性能

亚克力，作为一种典型的线型高聚物，呈现状态和相应的机械性能受温度影响加大，在常温下，具有较强的硬度，较好的抗拉、抗压、抗弯、抗冲击等机械性能，耐磨性接近于铝材，能够满足普通工业产品的力学需要。其中，抗冲击性能，是普通玻璃的十六倍，几乎没有断裂的危险。

1.4 加工工艺性

1.4.1 成型工艺

亚克力在工业生产中常用的成型工艺有浇铸、注塑、挤出、热成型等。

浇铸成型主要用于亚克力板材、棒材等型材的成型，成型后的制品需要进行后处理才能加以使用。浇铸成型的亚克力板材具有较强的刚度、强度以及优异的抗化学药品等性能，在颜色体系和表面纹理效果方面有无可比拟的灵活性。

注塑成型以悬浮聚合所制得的颗粒料为原料，在普通的柱塞式或螺杆式注塑机上进行成型。需要注意的是，由于亚克力颗粒的流动性较差，注塑系统的流动阻力要小，浇口宜采用尺寸较大些的侧浇口，模腔、流道表面要光滑，成型后需要进行后处理以消除内应力。

挤出成型是将悬浮聚合生产的亚克力颗粒料通过挤压的形式制成亚克力板材、棒材、管材、片材等。挤出成型制成的亚克力制品分子量偏低，机械性能偏弱，耐热性、耐溶剂性低，但这种工艺生产效率高，产品柔性高，有利于折弯和热成型加工。

热成型是将亚克力板材或片材制成各种尺寸形状制品的成型方式。其工艺过程大致是，先将亚克力板材或片材裁切成一定尺寸的坯料，然后把坯料夹紧在模具框架上，加热使其软化，再加压使其紧贴模具型面，得到与型面相同的形状，冷却定型后修整边缘即得制品。家具制品中常用的加压方式为抽真空牵伸或对带有型面的凸模直接加压。

1.4.2 二次加工

亚克力材料在制成型材后，还需要通过二次加工，以得到所需要的尺寸形状、连接孔径等。由于亚克力材料具有良好的物理、化学和力学性能，可以像很多家具中常用材料那样进行锯、刨、铣、钻、磨、雕刻等切削加工，或是根据需要用万能胶、环氧树脂类、氯仿等粘接剂进行粘接。

1.4.3 表面处理与艺术装饰

亚克力材料工艺适应能力强，具有良好的可装饰性，在设计中常用到的表面处理和艺术装饰方法有网版印刷、彩色蚀刻、雕刻上色等。有时，为了达到一定的立体装饰效果，在浇铸过程中可以加入一些装饰性物品，如鲜花、树叶、果实，甚至是昆虫等，制成装饰效果逼真、极具欣赏价值的亚克力工艺品[4]。如希诺·库鲁马塔1988年受卡古东京设计周展览要求而设计的布兰奇小姐椅(Miss Blanche)（图1），就是在丙烯酸树脂浇铸过程中将仿制的玫瑰花瓣放入其中而制成了这款精美而别具一格的椅子。

2 亚克力材料在家具设计中的应用

■图1 布兰奇小姐椅(Miss Blanche)

■图2 泡泡椅（Bubble Chair）

■图3-5 王所玲设计的一套亚克力系列座椅（已获得国家外观设计专利）

■图6 李良杰设计名为“冲”亚克力休闲椅

第一块亚克力板材是德国罗门哈斯（Rohm & Haas）公司于1920年生产的，在家具方面的最早使用出现在1941年的德国。当时，德国一家工艺品的设计师在设计饰品时突发感想，如果能用亚克力做家具那肯定是件很完美的事，于是设计了一款亚克力为基材的茶几，并在三天后把茶几制作了出来，和他原来预想的一样，外观完美只是结构有欠缺，至此亚克力家具诞生了。亚克力家具的真正发展始于上世纪90年代，到了21世纪更是获得了部分设计师的青睐。

亚克力材料虽然以其优异的性能给家具业带来了新的生命力，但在我国国内，由于生产亚克力的厂家技术相对落后、工艺设计相对不成熟、生产效率较低等，造成亚克力产品价格偏高、性能较差，设计和工艺所引起的包装运输成本较高等问题。目前，亚克力家具在西方一些发达国家的家具占有率高达35%，而在我国仅占所有家具的9%左右，产品范围相对比较窄，仅在茶几、花几、休闲椅、展示架/柜等方面有所开发使用。同时，材料性能和工艺有待提高，使用形式有待设计拓展。

3 亚克力材料在家具设计中的应用案例剖析

3.1 泡泡椅

泡泡椅（Bubble Chair）（图2），埃罗·阿尼奥（Eero Aarnio）1968年作品，是继他的球椅（Ball Chair）后的又一惊世之作。灵感来自坐在球椅里同样可以享受在自然光下轻松阅读的想法，于是，就有了把球椅变成透明的，让光线从各个角度能够透入的设想。而唯一能够实现这一设想的可用材料就是亚克力，因为这种材料具有高度的透光性，受热后能够被吹成像肥皂泡一样的形状[5]。经过多次实验，一张超乎想象的椅子诞生了，不锈钢链将半圆形的亚克力壳体悬挂起来，像空中的大泡泡，于是命名为泡泡椅。

3.2 亚克力座椅系列

本人因为热衷于家具材料与工艺的研究，对亚克力这种材料的性能特征、造型特征、工艺特点等都有一定的把握。在教学过程中为了向同学们展示亚克力材料丰富的色彩，水晶般的质感，良好的加工工艺性等材料特点，设计了一套亚克力系列座椅，并获得了国家外观设计专利。见图3[6]、图4[7]和图5[8]。

3.3 “冲”亚克力休闲椅

“冲”亚克力休闲椅（图6），是山东工艺美术学院05届专科毕业生李良杰的一款设计。当时在上《家具材料与工艺》课程时，这位学生就对亚克力材料及一些亚克力产品表现了极大的兴趣，毕业设计时直奔亚克力材料为主题，设计了一系列亚克力家具，并选取其中一款较具代表性而较易实现的设计做出了成品，根据最初设想命名为“冲”亚克力休闲椅。

这款座椅的主体部分仅有两个部件，靠背和后腿支撑是一块板，座面和后腿支撑是另一块板，这两块板间用八个螺钉螺母为结构连接，根据强度要求选用了8mm厚的亚克力板材，工艺设计也很简单，选料、切割、热弯、打孔、修整、组装。软包部分是为了增加不同季节与人体接触的舒适度而增设的，并在亚克力座面板和靠背板上打孔穿绳固定。

制作方面，结合济南当地企业情况，“冲”亚克力座椅选择了济南市一家小型的做媒体广告的作坊式企业制作。首先，选用了8mm厚的透明的亚克力材料，按照设计尺寸裁好两块透明亚克力板件。为了实现弯曲效果、保证弯曲角度，用木方搭了三组骨架作模具，中间为钢管。然后将亚克力板件需要折弯的部位放到亚克力热弯机加温器的加热槽上，烤软至能轻松用手折动时，放到模具上去折弯并保持折弯的状态，冷却后定型。根据结构设计的需要在相应位置打孔，然后对打孔处和边角部分进行修整打磨，用螺钉螺母把两块板件固定安装。最后，再根据需要把软包部分绑在亚克力板块上。