亞克力材料及其在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

■王所玲 Wang Suoling

(山東工藝美術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南 250014)

亞克力，俗稱(chēng)有機(jī)玻璃，在化學(xué)領(lǐng)域是指聚甲基丙烯酸甲酯，簡(jiǎn)寫(xiě)PMMA，是以丙烯酸及其脂類(lèi)聚合而得到的聚合物，是一種具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料[1]。早在二戰(zhàn)期間，亞克力因其優(yōu)異的強(qiáng)韌性和透光性，首先被應(yīng)用于飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃、坦克司機(jī)的視野鏡。20世紀(jì)60年代，進(jìn)入建筑設(shè)計(jì)師、產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的視野并被廣泛應(yīng)用于民用產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域，如：家具、文具、工藝品、裝飾品、廣告招牌以及建材行業(yè)、機(jī)械儀表行業(yè)、醫(yī)學(xué)、光學(xué)等行業(yè)[2]。

1 亞克力材料的性能特點(diǎn)

1.1 物理性能

亞克力相對(duì)屬于輕質(zhì)材料，密度為1.19-1.20，約為普通玻璃的一半，金屬鋁（屬于輕金屬）的43%；具有較好的耐燃性，不會(huì)自燃并可自熄；具有優(yōu)良的電絕緣性，是無(wú)線(xiàn)電儀表業(yè)非常適用的高頻絕緣材料，內(nèi)部可以安裝各種電器設(shè)備；具有良好的透光性，透光率可達(dá)92%以上，比常用透光材料（如普通玻璃）高10%以上，而且具有水晶般的質(zhì)感和光澤，還可以在原材料配制時(shí)加入化學(xué)顏料制成各種顏色、多種效果的亞克力產(chǎn)品，或是加入“鋁酸鍶、銪、鏑”等夜光材料制成夜光有機(jī)玻璃，在受光十分鐘后可以在暗處連續(xù)發(fā)光十小時(shí)以上；同時(shí)，作為一種化學(xué)材料，亞克力還具有不怕潮、不怕水、不發(fā)霉、不生菌等特點(diǎn)。

1.2 化學(xué)性能

亞克力具有較強(qiáng)的耐化學(xué)藥品性，對(duì)普通的酸堿鹽、簡(jiǎn)單的醚類(lèi)、脂肪、油類(lèi)、芳族水合物等都較為穩(wěn)定[3]；耐高溫性能較好，在1 00℃以下的環(huán)境中能夠保持穩(wěn)定，不易變形；并具有極佳的耐候性，即使在室外也不怕風(fēng)吹雨淋太陽(yáng)曬。

1.3 機(jī)械性能

亞克力，作為一種典型的線(xiàn)型高聚物，呈現(xiàn)狀態(tài)和相應(yīng)的機(jī)械性能受溫度影響加大，在常溫下，具有較強(qiáng)的硬度，較好的抗拉、抗壓、抗彎、抗沖擊等機(jī)械性能，耐磨性接近于鋁材，能夠滿(mǎn)足普通工業(yè)產(chǎn)品的力學(xué)需要。其中，抗沖擊性能，是普通玻璃的十六倍，幾乎沒(méi)有斷裂的危險(xiǎn)。

1.4 加工工藝性

1.4.1 成型工藝

亞克力在工業(yè)生產(chǎn)中常用的成型工藝有澆鑄、注塑、擠出、熱成型等。

澆鑄成型主要用于亞克力板材、棒材等型材的成型，成型后的制品需要進(jìn)行后處理才能加以使用。澆鑄成型的亞克力板材具有較強(qiáng)的剛度、強(qiáng)度以及優(yōu)異的抗化學(xué)藥品等性能，在顏色體系和表面紋理效果方面有無(wú)可比擬的靈活性。

注塑成型以懸浮聚合所制得的顆粒料為原料，在普通的柱塞式或螺桿式注塑機(jī)上進(jìn)行成型。需要注意的是，由于亞克力顆粒的流動(dòng)性較差，注塑系統(tǒng)的流動(dòng)阻力要小，澆口宜采用尺寸較大些的側(cè)澆口，模腔、流道表面要光滑，成型后需要進(jìn)行后處理以消除內(nèi)應(yīng)力。

擠出成型是將懸浮聚合生產(chǎn)的亞克力顆粒料通過(guò)擠壓的形式制成亞克力板材、棒材、管材、片材等。擠出成型制成的亞克力制品分子量偏低，機(jī)械性能偏弱，耐熱性、耐溶劑性低，但這種工藝生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品柔性高，有利于折彎和熱成型加工。

熱成型是將亞克力板材或片材制成各種尺寸形狀制品的成型方式。其工藝過(guò)程大致是，先將亞克力板材或片材裁切成一定尺寸的坯料，然后把坯料夾緊在模具框架上，加熱使其軟化，再加壓使其緊貼模具型面，得到與型面相同的形狀，冷卻定型后修整邊緣即得制品。家具制品中常用的加壓方式為抽真空牽伸或?qū)в行兔娴耐鼓Ｖ苯蛹訅骸?/p>

1.4.2 二次加工

亞克力材料在制成型材后，還需要通過(guò)二次加工，以得到所需要的尺寸形狀、連接孔徑等。由于亞克力材料具有良好的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，可以像很多家具中常用材料那樣進(jìn)行鋸、刨、銑、鉆、磨、雕刻等切削加工，或是根據(jù)需要用萬(wàn)能膠、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、氯仿等粘接劑進(jìn)行粘接。

1.4.3 表面處理與藝術(shù)裝飾

亞克力材料工藝適應(yīng)能力強(qiáng)，具有良好的可裝飾性，在設(shè)計(jì)中常用到的表面處理和藝術(shù)裝飾方法有網(wǎng)版印刷、彩色蝕刻、雕刻上色等。有時(shí)，為了達(dá)到一定的立體裝飾效果，在澆鑄過(guò)程中可以加入一些裝飾性物品，如鮮花、樹(shù)葉、果實(shí)，甚至是昆蟲(chóng)等，制成裝飾效果逼真、極具欣賞價(jià)值的亞克力工藝品[4]。如希諾·庫(kù)魯馬塔1988年受卡古東京設(shè)計(jì)周展覽要求而設(shè)計(jì)的布蘭奇小姐椅(Miss Blanche)（圖1），就是在丙烯酸樹(shù)脂澆鑄過(guò)程中將仿制的玫瑰花瓣放入其中而制成了這款精美而別具一格的椅子。

2 亞克力材料在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

■圖1 布蘭奇小姐椅(Miss Blanche)

■圖2 泡泡椅（Bubble Chair）

■圖3-5 王所玲設(shè)計(jì)的一套亞克力系列座椅（已獲得國(guó)家外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利）

■圖6 李良杰設(shè)計(jì)名為“沖”亞克力休閑椅

第一塊亞克力板材是德國(guó)羅門(mén)哈斯（Rohm & Haas）公司于1920年生產(chǎn)的，在家具方面的最早使用出現(xiàn)在1941年的德國(guó)。當(dāng)時(shí)，德國(guó)一家工藝品的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)飾品時(shí)突發(fā)感想，如果能用亞克力做家具那肯定是件很完美的事，于是設(shè)計(jì)了一款亞克力為基材的茶幾，并在三天后把茶幾制作了出來(lái)，和他原來(lái)預(yù)想的一樣，外觀完美只是結(jié)構(gòu)有欠缺，至此亞克力家具誕生了。亞克力家具的真正發(fā)展始于上世紀(jì)90年代，到了21世紀(jì)更是獲得了部分設(shè)計(jì)師的青睞。

亞克力材料雖然以其優(yōu)異的性能給家具業(yè)帶來(lái)了新的生命力，但在我國(guó)國(guó)內(nèi)，由于生產(chǎn)亞克力的廠家技術(shù)相對(duì)落后、工藝設(shè)計(jì)相對(duì)不成熟、生產(chǎn)效率較低等，造成亞克力產(chǎn)品價(jià)格偏高、性能較差，設(shè)計(jì)和工藝所引起的包裝運(yùn)輸成本較高等問(wèn)題。目前，亞克力家具在西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家的家具占有率高達(dá)35%，而在我國(guó)僅占所有家具的9%左右，產(chǎn)品范圍相對(duì)比較窄，僅在茶幾、花幾、休閑椅、展示架/柜等方面有所開(kāi)發(fā)使用。同時(shí)，材料性能和工藝有待提高，使用形式有待設(shè)計(jì)拓展。

3 亞克力材料在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例剖析

3.1 泡泡椅

泡泡椅（Bubble Chair）（圖2），埃羅·阿尼奧（Eero Aarnio）1968年作品，是繼他的球椅（Ball Chair）后的又一驚世之作。靈感來(lái)自坐在球椅里同樣可以享受在自然光下輕松閱讀的想法，于是，就有了把球椅變成透明的，讓光線(xiàn)從各個(gè)角度能夠透入的設(shè)想。而唯一能夠?qū)崿F(xiàn)這一設(shè)想的可用材料就是亞克力，因?yàn)檫@種材料具有高度的透光性，受熱后能夠被吹成像肥皂泡一樣的形狀[5]。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，一張超乎想象的椅子誕生了，不銹鋼鏈將半圓形的亞克力殼體懸掛起來(lái)，像空中的大泡泡，于是命名為泡泡椅。

3.2 亞克力座椅系列

本人因?yàn)闊嶂杂诩揖卟牧吓c工藝的研究，對(duì)亞克力這種材料的性能特征、造型特征、工藝特點(diǎn)等都有一定的把握。在教學(xué)過(guò)程中為了向同學(xué)們展示亞克力材料豐富的色彩，水晶般的質(zhì)感，良好的加工工藝性等材料特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套亞克力系列座椅，并獲得了國(guó)家外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利。見(jiàn)圖3[6]、圖4[7]和圖5[8]。

3.3 “沖”亞克力休閑椅

“沖”亞克力休閑椅（圖6），是山東工藝美術(shù)學(xué)院05屆專(zhuān)科畢業(yè)生李良杰的一款設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)在上《家具材料與工藝》課程時(shí)，這位學(xué)生就對(duì)亞克力材料及一些亞克力產(chǎn)品表現(xiàn)了極大的興趣，畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)直奔亞克力材料為主題，設(shè)計(jì)了一系列亞克力家具，并選取其中一款較具代表性而較易實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)做出了成品，根據(jù)最初設(shè)想命名為“沖”亞克力休閑椅。

這款座椅的主體部分僅有兩個(gè)部件，靠背和后腿支撐是一塊板，座面和后腿支撐是另一塊板，這兩塊板間用八個(gè)螺釘螺母為結(jié)構(gòu)連接，根據(jù)強(qiáng)度要求選用了8mm厚的亞克力板材，工藝設(shè)計(jì)也很簡(jiǎn)單，選料、切割、熱彎、打孔、修整、組裝。軟包部分是為了增加不同季節(jié)與人體接觸的舒適度而增設(shè)的，并在亞克力座面板和靠背板上打孔穿繩固定。

制作方面，結(jié)合濟(jì)南當(dāng)?shù)仄髽I(yè)情況，“沖”亞克力座椅選擇了濟(jì)南市一家小型的做媒體廣告的作坊式企業(yè)制作。首先，選用了8mm厚的透明的亞克力材料，按照設(shè)計(jì)尺寸裁好兩塊透明亞克力板件。為了實(shí)現(xiàn)彎曲效果、保證彎曲角度，用木方搭了三組骨架作模具，中間為鋼管。然后將亞克力板件需要折彎的部位放到亞克力熱彎?rùn)C(jī)加溫器的加熱槽上，烤軟至能輕松用手折動(dòng)時(shí)，放到模具上去折彎并保持折彎的狀態(tài)，冷卻后定型。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要在相應(yīng)位置打孔，然后對(duì)打孔處和邊角部分進(jìn)行修整打磨，用螺釘螺母把兩塊板件固定安裝。最后，再根據(jù)需要把軟包部分綁在亞克力板塊上。

4 小結(jié)

亞克力材料在其優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上，以其豐富的色彩、有機(jī)的造型為家具設(shè)計(jì)業(yè)帶來(lái)新的設(shè)計(jì)和市場(chǎng)，本文拋磚引玉，希望引起更多有志人士對(duì)亞克力材料進(jìn)行更為深入的研究和應(yīng)用，使亞克力材料在家具業(yè)得當(dāng)繁榮和長(zhǎng)足的發(fā)展。

[1]薛坤，王所玲，黃永健.非木質(zhì)家具制造工藝[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2012.

[2]李江寧.亞克力與亞克力家具[J]，家具與室內(nèi)裝飾，2006,(3):37.

[3]吳巖.新型建筑物有機(jī)玻璃屋面采光材料[J].沈陽(yáng)化工，1999，28(1):40-42.

[4]孫洪友，有機(jī)玻璃飾品制作工藝[J].鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)科技，1999,(1)：46.

[5]Fang Hai.EERO AARNIO[M].Nanjing:Southeast University Press,2004.

[6]王所玲.座椅[P].中國(guó)ZL2012305320385,2013.01.09.

[7]王所玲.椅子[P].中國(guó)ZL2012305320370,2013.01.09.

[8]王所玲.亞克力座椅[P].中國(guó)ZL201230532039X,2013.03.27.