木塑復(fù)合材料在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用研究

高靜靜，陳 墨，孫大志

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工藝美術(shù)系，安徽 淮北 235000)

木塑復(fù)合材料在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用研究

高靜靜，陳 墨，孫大志

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工藝美術(shù)系，安徽 淮北 235000)

基于木塑復(fù)合材料的性能，分析了木塑復(fù)合材料應(yīng)用于現(xiàn)代家具的設(shè)計原則、設(shè)計工藝及其在現(xiàn)代家具設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景。

木塑復(fù)合材料；木塑家具；設(shè)計原則；設(shè)計工藝

木塑復(fù)合材料(WPC)是由纖維素纖維和工業(yè)級聚合物(如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等)的混合物制成的[1]。木塑復(fù)合材料(以下簡稱木塑材料)的基礎(chǔ)成分是高密度聚乙烯和木質(zhì)纖維。在國外設(shè)計領(lǐng)域，木塑材料已經(jīng)得到廣泛重視。相對于國外，我國對于木塑材料的研究還處于初級階段，將木塑材料應(yīng)用于家具設(shè)計方面還有待深入研究和實踐。

1 木塑材料的特性

材料是家具設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)。丹麥現(xiàn)代家具設(shè)計大師凱拉·克林特認(rèn)為：“將材料的特性發(fā)揮到最大限度，是任何完美設(shè)計的第一原則?！盵2]因此，在家具設(shè)計過程中，必須首先把握材料的性能。

木塑材料作為一種新型材料，從生產(chǎn)與成型工藝上看，兼具了木材和塑料的特性：①可加工性。木塑材料機械性能好，可加工性強。②高強度性。木塑材料具備和塑料一樣好的彈性，而硬度卻比塑料高。③穩(wěn)定性。木塑材料相較于木質(zhì)材料來說，壽命長，耐水耐腐蝕，具有極強的穩(wěn)定性。④可調(diào)整性。木塑材料的特性是可以改變的，在材料中加入助劑，其密度和強度就會發(fā)生很大變化，可以提高防止老化、避免靜電、阻隔燃燒等性能。⑤原料來源的多元性。生產(chǎn)木塑材料的原料是多元化的，主要來源為高密度聚乙烯或聚丙烯等塑料原料和木粉、木纖維等木質(zhì)原料，還可以采用大量廢棄塑料制品、粉碎的木制品、廢棄木塊、秸稈等作為原材料。⑥低碳環(huán)保性。木塑材料最大的優(yōu)點就是可以將廢棄物品進(jìn)行分解后再回收利用，實現(xiàn)了資源的有效再生和合理利用。

2 木塑材料應(yīng)用于現(xiàn)代家具的設(shè)計原則

木塑材料應(yīng)用于現(xiàn)代家具設(shè)計，基于材料本身的特性，結(jié)合物理力學(xué)原理、循環(huán)再生機制等因素，應(yīng)遵循以下基本設(shè)計原則。

2.1 注重綠色環(huán)保

林業(yè)資源的過度開發(fā)利用，使人類生存環(huán)境急劇惡化，環(huán)境保護(hù)早已成為各行各業(yè)在發(fā)展中必須兼顧的重要問題。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，選用綠色、節(jié)能、可持續(xù)的新型材料是發(fā)展的必然趨勢。

2.1.1 木塑材料的原料選擇要保證綠色環(huán)保

木塑材料的原料有木屑、鋸末、秸稈等。在這些原料中，有些可能是受過污染的，或含有較重的甲醛、苯等有害物質(zhì)。比如有油漆殘留的家具廢料或已經(jīng)腐爛的原材料等，對這些不符合環(huán)保要求的廢料要進(jìn)行特殊工藝處理，待達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)后方可用于木塑材料生產(chǎn)，從而從根源上保證木塑材料的綠色環(huán)保性。

2.1.2 木塑材料的加工配方要保證綠色環(huán)保

在木塑材料的加工配方中，各原材料及各類添加劑的使用量配置要保證環(huán)保性。應(yīng)同時兼顧單一木塑材料的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及組合再加工后的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)等。例如：每張E1級大芯板是符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的，但是，如果在10 m2的室內(nèi)空間中存放30張大芯板，那么這個空間環(huán)境就可能不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)了。因此，在木塑材料原始配方上，要把握材料配比，這樣在制成木塑家具后才能保證達(dá)到環(huán)保要求。

2.1.3 木塑材料的回收利用要保證綠色環(huán)保

合格的木塑材料可循環(huán)再利用，不含甲醛等有毒有害物質(zhì)。提高木塑材料廢棄產(chǎn)品的再生利用率，避免在組裝和廢棄過程中造成二次污染，可減少資源消耗和浪費。在這一環(huán)節(jié)中，應(yīng)首先考慮待回收家具碎片能否達(dá)到環(huán)保原材料要求，如果不達(dá)標(biāo)，則需要特殊工藝處理。另外，在產(chǎn)品設(shè)計階段就應(yīng)優(yōu)化拆卸序列系統(tǒng)，減少用膠量，提高環(huán)保度。

2.2 規(guī)劃構(gòu)件尺度

木塑型材及構(gòu)件要根據(jù)家具的結(jié)構(gòu)類型需要進(jìn)行具體設(shè)計?；诓牧闲阅?，木塑材料可應(yīng)用于框架式、板式、注塑式、折疊及拆裝式等結(jié)構(gòu)類型的家具設(shè)計。在設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合人體工學(xué)尺度及造型要求，對木塑材料進(jìn)行構(gòu)件尺度規(guī)劃。

①在框架式家具中，主要框架是家具受力體系的主體，必須考慮木塑型材在整個家具中的承受荷載，以及家具使用過程中的疊加荷載，并據(jù)此設(shè)計型材尺度。②板式家具是對板式木塑型材進(jìn)行拼裝并承受荷載。因此，對于木塑板式型材的厚度及寬度設(shè)計要根據(jù)荷載的要求而確定。如設(shè)計5 mm，10 mm，15 mm，18 mm，25 mm，30 mm等厚度的木塑板型材，在寬度上可根據(jù)家具的常用寬度進(jìn)行切割，盡量減少切割操作的次數(shù)，避免二次加工對木塑板材外形的損傷。③折疊及拆裝式家具是在原有板式型材上按照尺度需要進(jìn)行構(gòu)件或連接，以達(dá)到組裝、折合或疊合的家具需求。其構(gòu)件可以為金屬、塑料及隼等，也可設(shè)計生產(chǎn)相應(yīng)的木塑構(gòu)件。④特型、異型家具需要專門根據(jù)家具或構(gòu)件造型的特點，設(shè)計出木塑材料成型模具，澆鑄出滿足尺度要求的木塑產(chǎn)品，如仿古家具的異型構(gòu)件等。

2.3 突出經(jīng)濟實用

木塑材料可以制作出紋理、顏色、觸感都和實木家具極其相似的家具，而且由于木塑材料后期維護(hù)費用低，可以實現(xiàn)完全的回收再利用，因此在成本上比實木擁有很大的優(yōu)勢。另外，木塑材料可根據(jù)家具實際使用需要而確定型材的選配，以做到物盡其用，避免浪費。例如：擠出中空型材和實心型材，其價位相差較大，在滿足結(jié)構(gòu)強度的前提下，可通過模具設(shè)計來節(jié)省成本，降低價位。

木塑材料的紋理色彩設(shè)計，是根據(jù)家具的紋理及色彩所需，在木塑材料的配方里調(diào)入相應(yīng)的色彩，在成型之后進(jìn)行覆膜、模壓紋理及油漆飾面等實現(xiàn)的。在光澤度上可處理成亞光或亮光效果，在紋理上可進(jìn)行模壓仿木質(zhì)或其他形態(tài)的紋理。雖然這種設(shè)計會使成本有所提高，但除了滿足家具使用基本的功能需求外，更多地融入了人文內(nèi)涵，體現(xiàn)了家具設(shè)計的文化功能，因而能夠提升木塑家具的升值空間?？偟膩碚f，木塑家具設(shè)計應(yīng)發(fā)揮價格優(yōu)勢，注重提高性價比，根據(jù)實際使用需要，選擇相應(yīng)的制作工藝，合理設(shè)計木塑材料，以降低成本，提高木塑家具的市場競爭力。

3 木塑材料應(yīng)用于現(xiàn)代家具的設(shè)計工藝

家具設(shè)計是在對任務(wù)書的理解、材料的選擇、結(jié)構(gòu)方式的確定的基礎(chǔ)上完成的造型設(shè)計，各種要素間矛盾的發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)、解決等，最后都要通過設(shè)計方案的確定得以完結(jié)。設(shè)計方案的確定是設(shè)計過程的結(jié)束，也是加工程序的開始[3]。

3.1 依據(jù)家具定位規(guī)劃木塑材料的設(shè)計方向

所謂設(shè)計定位是指綜合了使用功能、主要用材、主要結(jié)構(gòu)、基本尺度和大體造型風(fēng)格而形成的設(shè)計方向[4]。木塑家具的定位分為室內(nèi)家具和室外家具兩類。在用于室內(nèi)家具設(shè)計時，木塑材料在配方上要注意防腐性、抗菌性要求，用于室外家具設(shè)計時則應(yīng)重點考慮防潮耐候性。

①使用功能上，根據(jù)家具定位確定木塑材料的設(shè)計方向。如室內(nèi)空間所使用的床、柜、桌椅、茶幾等家具，室外空間的景觀設(shè)施等，在進(jìn)行木塑材料設(shè)計時應(yīng)充分考慮材料特性和設(shè)計需要，合理規(guī)劃設(shè)計方向。②主要用材上，可在根據(jù)家具定位的基礎(chǔ)上體現(xiàn)多樣性，并不一定單一使用木塑材料，可根據(jù)實際設(shè)計需要，結(jié)合使用金屬材質(zhì)、木材質(zhì)、玻璃材質(zhì)、塑料材質(zhì)、皮質(zhì)布藝等材質(zhì)。③主要結(jié)構(gòu)上，木塑材料要依據(jù)不同的家具結(jié)構(gòu)類型規(guī)劃設(shè)計。如：根據(jù)板式結(jié)構(gòu)的組合制造方式，確定木塑材料設(shè)計方向必須為L型、U型、一字型的木塑型材。④基本尺度上，不同使用場合及功能的家具對尺度的要求是不相同的。如兒童家具和成人家具在木塑構(gòu)件尺度上的要求是不同的。再如辦公桌椅和休閑桌椅，在其臺面尺度和彎曲舒適度上要求也會有所不同。⑤造型風(fēng)格主要體現(xiàn)在家具樣式上，分為現(xiàn)代簡約樣式、仿古造型樣式和異型樣式等。在進(jìn)行風(fēng)格造型時要考慮木塑材料的工藝承載性能。

3.2 依據(jù)木塑材料特性匹配家具的造型設(shè)計

造型設(shè)計是千變?nèi)f化的，而變化的首要基礎(chǔ)是材料特性。每種材料都蘊含獨特的設(shè)計情感，分別體現(xiàn)在它們的形態(tài)、質(zhì)地、顏色上。在木塑家具的造型設(shè)計中，要勇于突破原有的材料認(rèn)識，要依據(jù)木塑材料的特性，也要挖掘材料的潛在性能。比如，“對于加工方法，并不局限于擠出加工，也可用注塑、壓制等加工工藝”[5]，從而生產(chǎn)出板材及異形型材，以匹配木塑家具的造型設(shè)計需求。

木塑材料板材利用直線擠出成型技術(shù)加工，表面平滑精細(xì)，不需要打磨拋光，可根據(jù)需要進(jìn)行油漆飾面，亦可進(jìn)行覆膜處理，生產(chǎn)出的各種色彩的基材，不僅具有天然木材的質(zhì)感和木質(zhì)紋理，而且防水防潮，環(huán)保無污染。通過化學(xué)改性處理，還可改變其物理特性，生產(chǎn)出尺寸、外形和特性符合具體要求的型材，能夠廣泛用于家具的裝飾面板，取代現(xiàn)代訂制組合家具中的生態(tài)板。并且，同一種木塑板材可根據(jù)家具設(shè)計的造型設(shè)計而組合制作。

木塑型材通過注射成型或者模壓成型，在加工過程中，可減少木質(zhì)填料的用量以增加熔體的流動性，達(dá)到完全充模，生產(chǎn)出具有一定風(fēng)格的異形構(gòu)件。設(shè)計的模具不同，生產(chǎn)出的造型亦有變化，無論是中式的家具裝飾構(gòu)件，還是歐式的造型構(gòu)件，加以標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計以及后期裝配組合，均能進(jìn)一步利用木塑材料的各種優(yōu)良特性，批量生產(chǎn)出造型豐富的型材，滿足大部分中式以及歐式家具的造型要求。

3.3 依據(jù)家具外觀要求細(xì)化木塑材料的工藝處理

木塑材料會因溫度變化而發(fā)生輕微變形，當(dāng)材料發(fā)生變形時，不僅會影響產(chǎn)品外觀的形制，而且還會影響使用?，F(xiàn)在使用較多的處理方法是利用油漆和覆膜進(jìn)行空氣隔離，以阻止材料吸濕，預(yù)防材料走形，但是效果并不是很好，這就需要通過后期的裝飾來遮掩變形，或者通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整來增加強度。在面積較大的部件上，可在紋樣或顏色上進(jìn)行裝飾處理，使用的手法除了拼切、雕刻、鑲嵌外，還可以利用印刷、油墨、模壓等工藝。木塑材料在生產(chǎn)過程中未達(dá)到的技術(shù)要求，可以通過二次加工來彌補。

木塑型材受生產(chǎn)工藝的影響，一直以直線擠出為主，比較適用于建筑裝飾，如若將木塑材料應(yīng)用于家具產(chǎn)品，就要改進(jìn)木塑型材，使其能進(jìn)行彎曲造型。一些企業(yè)參照金屬彎管的加工制作方法，對木塑材料進(jìn)行初步試驗，依據(jù)彎曲的角度設(shè)置，選擇將熱砂填充在木塑模具內(nèi)，尋找變形的溫度數(shù)值，并調(diào)整彎曲角度得出最佳彎曲溫度。通過多次型材遞增試驗確定試驗的準(zhǔn)確性，再經(jīng)過不同型材對比測試分析，可以很好地控制不同木塑型材的彎曲造型(參見圖1)，這一工藝有利于拓展家具的形態(tài)，進(jìn)一步推廣木塑材料在家具中的應(yīng)用。

圖1 木塑型材的彎曲造型

4 木塑材料在現(xiàn)代家具設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

上世紀(jì)80年代，美國開始對木塑材料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣，從最開始用作改性塑料，逐步發(fā)展成為自成體系的獨特的新型材料。我國木塑材料的應(yīng)用起步較晚，2005年時從事木塑材料制造的企業(yè)還不多。2006年木塑材料在北京奧運會場館建設(shè)中大量使用，這對于年輕的中國木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)揮了很大的推動作用。以此次重大工程為轉(zhuǎn)折，木塑產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了較大調(diào)整，新工藝、新技術(shù)普遍被運用。但就當(dāng)前的應(yīng)用現(xiàn)狀來說，使用范圍仍然較小，也不夠深入，這也許是木塑材料自身的特性使然。

以往我國的室內(nèi)和室外家具設(shè)計在選材上大部分都是采用防腐木。近年來，由于環(huán)境不斷惡化，國家實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力提倡節(jié)能環(huán)保。而另一方面，隨著家具產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，木材的需求量正與日俱增。這種背景下，木塑材料的應(yīng)用恰逢其時，不僅可以減少有害氣體的排放，防止森林、原油、煤等資源的大量耗費，還可以解決油漆污染、日常維護(hù)繁瑣等一系列問題。而且，相對于防腐木等傳統(tǒng)材料來說，木塑材料具有成本低廉，防腐防潮，耐候性好，耐阻燃，防蟲蛀，易于彎曲造型，可以利用五金件鏈接等特性以及獨有的酷似天然木質(zhì)的紋理和色彩?；谏鲜鰞?yōu)點，木塑材料應(yīng)用于家具設(shè)計制造的前景廣闊。因此木塑材料已被列入高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化新材料，在國家的支持和推動下，其研究工作成為重點保護(hù)和扶持項目，相信將來木塑材料在家具設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越廣泛。

[1] Anatole A Klyosov.木塑復(fù)合材料[M].王宏偉，宋永明，高華，譯.北京：科學(xué)出版社，2010：9.

[2] 彭亮，胡景初.家具設(shè)計與工藝[M].北京：高等教育出版社，2005：46.

[3] 陳力，許雁翎.家具設(shè)計[M].武漢：武漢出版社，2011：65.

[4] 李鳳崧.家具設(shè)計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：105.

[5] 趙勁松.木塑制品生產(chǎn)工藝及配方[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：245.

(責(zé)任編校：白麗娟)

Application of Wood-Plastic Composites in Modern Furniture

GAO Jing-jing， CHEN Mo， SUN Da-zhi

(Department of Arts and Crafts， Huaibei Vocational and Technical College， Huaibei 235000， China)

The authors of this paper， based on the performance of wood-plastic composites， analyze the design principles of the application of wood-plastic composite material in modern furniture， design skills and its status and prospect of their application in modern furniture design.

wood-plastic composite；wood-plastic furniture；characteristics；design principle；design skill

TS664.02

A

1672-349X(2015)03-0106-03

10.16160/j.cnki.tsxyxb.2015.03.032