摘要：高性能结构材料是在高新技术推动下发展起来的一类新材料,是国民经济现代化的物质基础之一。近几年中国ABS工程材料市场的需求潜力巨大,尤其是在汽车、电子通讯、建筑业等诸多工业设计行业的飞速发展对ABS工程材料市场进行显着的推动。文章对ABS材料在工业设计中的应用进行研究。
关键词：ABS材料; 工业设计; 高性能; 应用;
1 ABS材料特性
1.1 物料性能
ABS材料具有很强的抗冲击性,同时具备优越的化学稳定性,成型之后尺寸稳定不易变形,材料表面抗划性良好,具有防潮、耐磨及耐腐蚀的特性能够兼容多种环境,在建材行业充当十分理想的材料;材料具有一定透光性,相对于同样透明度的亚克力材料而言具有更优越的韧性;ABS材料三种原料均为环保化学物质,无毒无味同时与电气绝缘,使用安全且相对环保。
1.2 成型性能
ABS材料成型前无定形,表现为中等流动性,且容易吸湿,需要在成形前进行充分干燥;物料成型过程中适宜取高料温,但应控制温度低于270℃以免材料温度过高分解。对于精度较高的塑件取50～60℃的模温较为适宜,对于高光泽、耐热塑件取60～80℃的模温;采用高模温、高料温及改变水位等方法提高原材料流动性,用以解决夹水纹;材料冷却速度较快,应选择粗、短的模具浇注系统设置较大浇口,同时设置冷料穴;料温对于ABS塑件的品质影响较大,料温多低会使ABS塑件表面失去光泽造成缺料同时视觉上呈现银丝乱纹的现象,料温过高会使塑件溢边变色起泡,内部出现银丝暗条;模温过低将会提高材料抗冲击强度、收缩率以及伸长率,但同时会降低其抗张强度、抗弯强度以及抗压强度;材料成型后收缩率降低表现为塑件特征,温度持续过高会导致熔融开裂产生应力集中破坏塑件结构。故成型过程中应严格把控每一步条件,成型后及时对材料进行退火处理。
1.3 环境性能
ABS材料不受无机盐、水以及多种酸碱的影响,适用于常见复杂环境中,但可溶于醛类、酮类以及氯代烃中,接触植物油、冰乙酸等液体式时会遭受侵蚀并产生应力开裂。ABS材料的耐候性较差,受到紫外暗光长期作用易发生降解,长期暴露在室外风化会大大降低其冲击强度。
2 ABS材料在工业设计领域的应用
2.1 ABS材料的应用分类
ABS材料的种类随着技术的发展不断增多,同时涉及了较为广泛的应用范围。一般情况下,ABS材料的主要应用可以划分为2个部分,分别为工程塑料方面和3D打印方面。
ABS材料是一种重要的工程塑料合金,基于其优良的物料性能广泛应用于汽车、电子电气、办公、建材和通讯设备等领域。ABS工程材料是作为3D打印的主要材料之一,ABS材料之所以能实现3D打印,是其特性决定,ABS塑料有耐热性、抗冲击性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良、制品尺寸稳定等特点,完美兼容了3D打印材料对于强度、耐热性、耐冲击性、抗老化性及硬度均优的要求。
2.2 ABS材料在工业设计领域的应用
从工业设计中分析ABS材料的应用会有更具体的表现。工业设计在狭义层面讲上就是指产品设计,就是通过自然界与人之间的交互,生产某些设备工具等的需求所做出的响应[2]。而广义层面上讲工业设计就不单单意味着产品设计,还包含其他层面的设计,比如环境艺术设计、视觉传达设计、生活用品设计、设备仪器设计、交通工具设计、家具设计等。同时,这些设计理念也包含着产品设计[3]。
通过对ABS材料在工业设计中的具体应用研究,在工业设计中进行材料分类可以化分为以下三个方面:
2.2.1 汽车产业
汽车产业较多零部件均是采用ABS合金或ABS材料制造的,如上汽大众桑塔纳轿车,每辆车都要使用11公斤的ABS材料,ABS材料用量位居汽车排行榜第三。据统计我国2000年汽车产业所用ABS材料重达3.5万吨。轿车的仪表盘使用PC/ABS作骨架,仪表盘表面再覆以PVC/BOVC/ABS薄膜,日用轿车为提高档次感在汽车室内装饰方面具有多种设计,这就对材料性能具有较高要求,既要满足强度需要同时易于开模成型以达到设计效果,车内手套箱、饰柱、仪表前盖等均采用ABS材料。
2.2.2 商务设备及其内置部件
基于ABS材料具有易成型和高光泽的特性,常用于设计商务用品使其具备高端的外观和良好的手感,如SIM卡、电子产品外壳、电器产品、电话机外壳、传真机、存储器外壳以及计算机等等都大量使用ABS材料制作其零部件。
2.2.3 家用电器
ABS材质产品普遍具有的良好光泽以及对产品多种形态的完美兼容,使其在家电行业也占据着广泛市场,小家电如家用音响、传真机、VCD中大量采用ABS为制作原料,大型家用设备如洗衣机、吸尘器、微波炉及吹风机内外部件中都采用了较多ABS材质的零件。
3 ABS材料应用于工业设计中的特点
ABS材料广泛应用于工业设计领域,定会有其作为主要材料的优势,以此区别ABS材料同普通传统材料的性能差异,不同的ABS材料的性能是不一样的,但是将其运用到工业设计中有着相似的功能[4]。
3.1 流动性良好
ABS材料具有良好的流动特性,这对于形态百变的工业产品设计来讲非常可贵,这一性能可以充分满足工业设计中对视觉传达设计的各种要求,比如对汽车前格栅、中控台装潢及外观修饰等外观要求苛刻的产品制造非常容易满足。“尖叫设计XNormann Copenhagen”联名款Geo保温壶凭借其独特的矩形、圆形、三角形廓型设计斩获2013年德国红点设计奖,其主体部分全部采用ABS材料制成,从外观即可感受到这款水壶的精致程度,每个廓形都在诠释极致,正式因为ABS材料有较好的流动性,易加工成型、易着色喷涂的特性,使得其能够在外观造型和色彩传达上实现高级感的体现。
3.2 强度抗冲击性优异
作为汽车防护用具的材料,ABS材料在同类型材料中较为出色的抗冲击性满足了防护用具对抗冲击性能的要求。“FORTUNER”外置ABS后备箱后护板,汽车护板的规格要求以及结构设计对于其防护作用的发挥起到至关重要的影响,这款后护板即是全部采用ABS材料制成并通过固体胶粘结方式与汽车相匹配,为车辆后备箱抵抗使用过程中受到的冲击。一款适用于19款斯巴鲁森林人的挡泥板同上述护板一样,全部采用ABS材质,挡泥板相比于护板在汽车使用过程中会遭受到更大程度的冲击,而且为保持挡泥板安装贴合更加稳固,其参数设计要极大贴近于原车参数,ABS材料同时兼容了这两项要求。
3.3 易着色、上色
色彩构成是色彩体系内部的相互作用,即设计人员通过对用户群体的定位,基于用户对于色彩的感知和体验,运用多种科学方式对色彩进行化学分析处理,促使设计产品中复杂的色彩体系可以直接转化为产品设计理念的基本要素,并同时在品质和整体效果层次的变化情况充分融合[5]。ABS着色可用液态着色法、干粉着色法、母料着色法及混炼着色法,大多采用母料着色法[6],与传统着色法相比母料着色法具有以下几点优势:
(1)一站式加工工艺,有效避免在造粒着色过程中对塑料加热过程的影响,一定程度上保护材料;
(2)最大程度简化了塑料制品生产工艺;
(3)节省了大量电能,色母的使用非常简单,只需按规定的配比与树脂颗粒混合,手工拌和即可实现材料着色[7]。
ABS材料简易环保的着色工艺以及出众的色彩可靠性使得工业设计产品的色彩设计元素能够完美呈现。宜家IKEA PS 2014创意吊灯凭借拉索式开关和极具科幻色彩的可变形恒星式灯体荣获国际设计竞赛红点设计大奖,灯体扁平外壳部分采用金属漆处理后的ABS材料,针对于这款产品的表面光滑度以及开启时灯光反射形成的色彩效果,外表的ABS材质都给予它充分的表现。
4 结语
综上所述,ABS材料在工业设计领域凭借其良好的抗冲击性、高强度、高流动性、耐久性以及易着色的特性拥有着诸多广泛的用途[8],随着社会主义市场经济的飞速发展,市场竞争越来越大,各行各业针对于产品行为层次和反思层次的设计会越加严苛,这也促使产品的综合品质需要在市场具有显着优势,工业领域对于材料的要求和需求也呈现出增长趋势,市场竞争压力下会催生材料工业飞速发展,会有更优质的ABS材料不断问世,紧随工业设计的发展步伐,呈现出更多完美的工业设计作品[9]。
参考文献
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