產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與材料應(yīng)用研究

趙 寅 （南京林業(yè)大學(xué) 210037）

吳文爽 （江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心 210037）

一、重組竹的概述

1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

八十年代初，南京林業(yè)大學(xué)張齊生教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在竹材料制備方面展開(kāi)了深入的研究工作。團(tuán)隊(duì)不僅改良了傳統(tǒng)生產(chǎn)中的竹材的加工，還對(duì)竹材加工成板材的工藝流程進(jìn)行了創(chuàng)新。從對(duì)竹篾的處理，軟化到板材熱壓的溫度，壓力以及時(shí)間對(duì)與竹板材性能的關(guān)系都進(jìn)行了深入研究，取得了竹材重組材加工的核心技術(shù)。

同為林業(yè)院校的浙江林業(yè)科學(xué)研究院也積極在探索竹材重組材的科研和應(yīng)用方面走出了自己獨(dú)特的道路。他們重點(diǎn)研究竹材重組材的產(chǎn)業(yè)化，在實(shí)際生產(chǎn)加工中如何利用竹材重組材的特性去替代瀕危樹(shù)種和昂貴樹(shù)種材料。

其它竹材重組材的研究也主要集中在東南亞地區(qū)，但是研發(fā)能力和市場(chǎng)轉(zhuǎn)化相對(duì)較弱。中國(guó)和日本不僅有著豐富的竹資源，研發(fā)能力也處于國(guó)際第一梯隊(duì)，而中國(guó)本身又有著廣大的市場(chǎng)需求可以進(jìn)行生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。因此雖然國(guó)際上包括發(fā)達(dá)國(guó)家也在研發(fā)竹材的應(yīng)用，但就產(chǎn)研一體化和技術(shù)高度來(lái)說(shuō)我國(guó)處于相對(duì)領(lǐng)先的地位。

2.重組竹特性

（1）重組竹制造工藝簡(jiǎn)介

竹材重組材又稱重組竹，是以竹材纖維為基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)膠合加壓得到的新型材料。具體就是將竹材加工成竹篾，再將竹篾加工成竹絲或纖維，達(dá)到合適的干燥后將制成品放置在模具中施膠、加壓得到的具有較高強(qiáng)度的材料。其中竹篾材料也可以經(jīng)過(guò)染色和其它處理得到不同的顏色和紋理，這也給用竹材模擬木材的色和紋提供了可行性。

（2）種類及特點(diǎn)

竹材重組材的種類可以大致分為三類，本色重組竹，碳化色重組竹，斑馬紋重組竹。（如圖1）

圖1 產(chǎn)品效果圖

本色重組竹的顏色接近竹材本身的顏色，是利用沒(méi)有經(jīng)過(guò)顏色處理的竹材本身制備而成。在熱壓完成后能看到類似木材切面的紋理效果。通過(guò)對(duì)前期竹材原材料的制備方式不同，得到的紋理大小疏密都有差異，這些差異可以模擬不同的木材或者竹材視覺(jué)特性。

碳化色的重組竹顏色介于本色和炭化木材顏色之間，比本色略深，是將竹材單元進(jìn)行碳化處理后熱壓得到。碳化是讓木材或竹材性能更加穩(wěn)定的常見(jiàn)手段。通過(guò)調(diào)整碳化時(shí)的溫度，工藝特點(diǎn)，時(shí)間等能夠形成不同的碳化顏色和特性。而竹材的特殊性也導(dǎo)致了針對(duì)不同的竹材碳化工藝的差異，而在碳化過(guò)程中的顏色控制也存在較大的難度，碳化的顏色不會(huì)特別均勻。但這種不均勻?qū)τ谀M木材竹材表面效果還是有幫助的。

斑馬紋重組竹是將本色和碳化色的竹篾按照一定的比例混合后熱壓而成，因此會(huì)有深淺的變化，在熱壓過(guò)后的表面形成類似于斑馬一樣的紋理。斑馬紋由于其材料制備本身就融合了本色重組竹和碳化色重組竹，紋理不可能一致，相對(duì)于上面兩種其它的紋樣富有一定的變化性。而這種變化性更加使得斑馬紋重組竹在顏色和紋理上更加具有藝術(shù)感。但是由于內(nèi)部的纖維混搭，它的紋理較真實(shí)木紋顯得過(guò)于生硬，而在混搭過(guò)程中可能會(huì)存在空隙，在后期制作加工的過(guò)程中會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)形成凹陷，影響了表面的光潔和視覺(jué)美感。

二、家居產(chǎn)品定位

SET分析法

SET分析法是通過(guò)研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的模型。通過(guò)對(duì)這三者因素的分析得出產(chǎn)品的需求或者發(fā)展方向。

影響重組竹家居用品的社會(huì)因素：（S=social）

近些年，中華文化振興被提升到了新的高度。 中國(guó)文化的外在表現(xiàn)中國(guó)元素不僅僅是文化的保持，在新時(shí)代的發(fā)展下應(yīng)當(dāng)結(jié)合全球一體化的思想將中西方元素進(jìn)行巧妙結(jié)合，不能狹隘的定義中國(guó)元素就是老祖宗留下來(lái)的圖案和符號(hào)。從這些年新中式家具受到強(qiáng)烈的追捧就能夠看出這一點(diǎn)。從消費(fèi)者一味追求歐式美式到簡(jiǎn)歐風(fēng)格再到現(xiàn)在的新中式。這其中的變化和社會(huì)發(fā)展有著必然的聯(lián)系。資源匱乏階段人們對(duì)需求的滿足是多和復(fù)雜，希望通過(guò)大量的物質(zhì)來(lái)充實(shí)生活。隨著生產(chǎn)力的飛速提高，物質(zhì)的需求數(shù)量呈下降的趨勢(shì)，對(duì)需求的品質(zhì)卻在攀升。新中式家居風(fēng)格開(kāi)始被消費(fèi)者所追捧。它從造型到配飾所營(yíng)造出強(qiáng)烈的中國(guó)風(fēng)格，既有歷史的厚重感也有現(xiàn)代人們所喜好的簡(jiǎn)潔。

影響重組竹家居用品的經(jīng)濟(jì)因素：（E=economy）

消費(fèi)者收入的增加，對(duì)家居用品的檔次和品味有了新的要求。各大城市不斷的開(kāi)設(shè)家居用品的專營(yíng)店，一些國(guó)外高端的ALESSI也開(kāi)始進(jìn)駐中國(guó)，隨著中國(guó)新貴的崛起，中國(guó)特色和現(xiàn)代風(fēng)格兼具的設(shè)計(jì)作品必將收到追捧。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們有余力去消費(fèi)除了生活必需品之外的消費(fèi)品。一些增加生活體驗(yàn)和情趣的用品開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。近些年所提出的消費(fèi)升級(jí)也正是針對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)升級(jí)提出的解決策略。這不僅是生產(chǎn)的規(guī)劃，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段人們消費(fèi)趨勢(shì)變化的結(jié)果。

影響重組竹家居用品的技術(shù)因素：（T=technology）

重組竹改變了傳統(tǒng)的竹材加工模式，將竹材重新膠合形成通用的板材。近些年在全國(guó)竹產(chǎn)量比較大的省份和地區(qū)都陸續(xù)建廠發(fā)展這種技術(shù)。這里尤以四川和浙江的企業(yè)為甚。浙江方圓木業(yè)采用本公司自己生產(chǎn)的重組竹替代花梨和酸枝等珍貴木種，幾乎達(dá)到以假亂真的地步，成本卻大大降低。如果不考慮保值因素，這種產(chǎn)品具有著相當(dāng)強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

南京林業(yè)大學(xué)的林舉媚就重組竹應(yīng)用于家具制造的適應(yīng)性做了相關(guān)的研究，表明重組竹刨切、砂光、鉆孔、鋸切、涂飾的加工質(zhì)量等級(jí)均達(dá)到優(yōu)良，具有良好的加工性能，并就重組竹用于明式家具的設(shè)計(jì)制造做了初步探索。

還有其它的公司和科研機(jī)構(gòu)都將重組竹制作成了家居，但是家居用品的制作案例較少。而家居用品的制作多采用小型CNC設(shè)備，所以課題組以室內(nèi)的家居產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)的目的。而結(jié)合材料的特性以及加工等因素，最終選定小件的制品作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。而室內(nèi)和文化結(jié)合比較緊密的就屬辦公用品了。所以最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)為有中國(guó)元素的筆架的設(shè)計(jì)。

在產(chǎn)品的企劃階段，課題組成員繪制大量草圖，并對(duì)眾多設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、比較、優(yōu)化，并選出有發(fā)展?jié)摿Φ姆桨高M(jìn)行優(yōu)化。

方案確定：建筑。

中國(guó)傳統(tǒng)建筑的立面是具有代表性的造型特點(diǎn)，方案從中國(guó)傳統(tǒng)建筑方案漢代宮闕、四合院宅門、牌樓、馬頭墻中進(jìn)行抽象和選擇。其中馬頭墻的方案可以模塊化，可以進(jìn)行拆分，組合，可以固定不止一個(gè)紙卷軸，這樣可以?shī)A住更多的筆尺或名片。

在產(chǎn)品形態(tài)方面，將中國(guó)南方建筑形式馬頭墻的造型融入其中，整體造型簡(jiǎn)潔素雅，“新中式”風(fēng)格，使設(shè)計(jì)不光具有傳統(tǒng)韻味卻也透著現(xiàn)代氣息。

安徽的民居特色和安徽的特產(chǎn)竹的結(jié)合，更符合意圖定位。

在產(chǎn)品色彩上選擇材料所呈現(xiàn)出來(lái)的色彩，使用重組竹本身的紋理。

這樣的設(shè)計(jì)，不但突出了“傳承、創(chuàng)新、綠色”的設(shè)計(jì)主題，真正做到產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展和文化的可持續(xù)發(fā)展。

經(jīng)過(guò)CNC加工后得到方案的模型圖。產(chǎn)品整體簡(jiǎn)潔大方，既有中國(guó)古典建筑的亮點(diǎn)也有現(xiàn)代構(gòu)成特色，紋理上和真實(shí)的木材較為接近，自然清新，具有模塊化的組合形式在桌面上不會(huì)顯得臃腫乏味，具有較高的藝術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

三、總結(jié)

文章主要討論了材料的特性和產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)系。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，材料有自身的優(yōu)勢(shì)和局限性，本文僅就表面紋理和加工進(jìn)行了初步的探討，來(lái)說(shuō)明重組竹材料在家居產(chǎn)品中應(yīng)用的可行性。

具體總結(jié)如下：重組竹紋理精美，質(zhì)感堅(jiān)硬，可用于機(jī)器加工，不易變形；重組竹可以利用木工加工設(shè)計(jì)和CNC機(jī)器進(jìn)行，不需要單獨(dú)的設(shè)置。但是因?yàn)橹亟M竹質(zhì)地較硬，在選擇鋸片和刀頭的時(shí)候盡量選取硬度較高的。單次的切削量不宜過(guò)大，否則下料的邊會(huì)出現(xiàn)毛刺，需要二次打磨或者影響表面效果；較大面積的雕刻可以采用重組竹進(jìn)行，但由于它內(nèi)部的搭接等問(wèn)題的存在，會(huì)有空隙和縱橫分布的紋理，不太適合做精細(xì)的雕刻。在放置長(zhǎng)時(shí)間后，未經(jīng)涂飾的材料表面會(huì)有脫離膠水竹絲的翹曲，需要進(jìn)行一定的維護(hù)。

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