金屬連接件在竹產(chǎn)品上的應(yīng)用研究

鄭天揚 陸雄民 陳國東 王軍

摘要：文章針對竹材特性和型材分類進行調(diào)研分析，并對當前市面上的金屬連接件進行分析，對現(xiàn)有竹制品上的金屬連接件進行思考、總結(jié)，最后確定了金屬連接件在竹制品的應(yīng)用是時代發(fā)展的必然方向。

關(guān)鍵詞：竹制品;金屬連接件;材料特性

中圖分類號：J505

文獻標識碼：A

文章編號：1005-5312 （2020） 03-0163-03

一、竹制品概述

（一）竹材構(gòu)造與材質(zhì)分析

竹子屬被子植物亞門單子葉植物綱禾本目禾本科竹亞科，由地下莖、竹稈、竹枝和竹葉組成，一般所說的竹材指的是竹稈部分，是竹子利用價值最大的部分。竹材直徑小，尖削度較大，節(jié)間中空，竹壁厚度不均，一般為上薄下厚。

竹壁由外向里可以分為竹青、竹肉、竹黃三部分。竹青表面光滑，多呈青黃色，維管束小而密，因此纖維含量較多，質(zhì)地堅硬且韌性較強;竹肉位于竹青與竹黃之間，是一種木質(zhì)結(jié)構(gòu);竹黃分布于最內(nèi)側(cè)，因呈淡黃色而得名，維管束少，因此質(zhì)地疏松脆弱。

由上述所提竹材的構(gòu)造，決定了竹材的性能：竹材密度較小，多為0. 5-0. 8g/cm3之間。在這范圍內(nèi)，密度較大的竹材硬度較大，強度高;密度較小的竹材則柔軟性更好，更易塑形。①竹材作為有機物質(zhì)的產(chǎn)物，內(nèi)部存在大量孔隙，竹子在生長過程中會在孔隙中保留大量水分，因此在利用竹材的過程中，竹材孔隙中的水分會蒸發(fā)，進而發(fā)生竹材的干縮，這是竹材干縮性的體現(xiàn)。一般來說，維管束分布密度大的地方，其干縮程度也大，反之干縮程度小。但是相對木材而言，竹材的干縮率更低。干燥后的竹材吸水性很強，在吸水后，竹材在各個方向會出現(xiàn)不同程度的膨脹，其強度也會有一定程度的下降。

竹材的好壞不僅受到竹種、竹齡的影響，還會受到降水和氣溫等條件的影響。另外由于竹子屬有機物質(zhì)，難免會產(chǎn)生蟲蛀、開裂、腐朽等問題。但竹材加工性能優(yōu)良，其抗拉、抗壓等強度都遠超過一般的針葉樹材，甚至可以和高密度的闊葉樹材相媲美。除此之外，竹材還具有良好的韌性、彈性與耐磨性，加上其生長周期短、可再生利用等特性，是優(yōu)良家具、裝飾用材。

（二）型材分析

在當今國內(nèi)外的竹制產(chǎn)業(yè)中，竹型材種類多樣，應(yīng)用廣泛，其中以竹集成材、竹單板、竹膠合板和重組竹最為常見，竹整張與竹復(fù)合板作為新型竹型材也有少量應(yīng)用。

竹集成材是目前竹制產(chǎn)業(yè)中最為常用的竹型材，具有幅面大、耐磨損等特點，多采用等寬的竹片排布拼壓而成，按品種可分為碳化竹拼板材、本色竹拼板材和斑馬紋竹拼板材等，其連接方式多為平壓板與側(cè)壓板。平壓板紋路清晰，板面平整，但承受力較小，易發(fā)生垂直竹纖維方向的變形，只適用于承重需求較小的竹制品上。側(cè)壓板紋理扭曲，缺乏美觀性，但承重性能良好，應(yīng)用范圍更廣。②

竹單板一般可分為薄竹板和竹皮兩類。竹皮由于本身具有的柔軟特性，可以不做任何處理進行彎曲，但竹皮本身的韌性較弱，彎曲程度有限，因此往往在竹皮表面加上一層無紡布來加以支撐，進而提高它的韌性。薄竹板的韌性更弱，常在高溫條件下加以軟化之后，才能借助定型摸具進行彎曲定型。

竹膠合板是在竹單板的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的，由多層竹單板膠合而成，其彎曲工序一般采用按序加熱竹單板，待冷卻固定之后再進行膠合。

重組竹具有高密度、高硬度、不易腐蝕等特點，多應(yīng)用于承重要求較高的場合或中大型建筑，是一種新型竹型材。

竹整張在制造過程中保留了竹材本身的紋路，可較清晰的體現(xiàn)出來，因此具有良好的觀賞性。且竹整張在生產(chǎn)開發(fā)過程中所浪費的材料較少，是一種十分環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新型材料。

二、金屬連接件分析

五金連接件可以將各種材料部件組裝在一起，形成一體，具有結(jié)構(gòu)簡潔，接合牢固，拆裝及更換便利，利于實現(xiàn)標準化設(shè)計等特點，符合竹材資源的有效利用和高效生產(chǎn)的要求。

五金連接件種類眾多，可按照用途將其分類為功能五金與裝飾五金兩大類，其中又以功能五金為大類。以下只選取現(xiàn)代型材上應(yīng)用較為廣泛的一系列五金件進行分析。

偏心連接件種類較多，可分為一字型、異角度、直角型。其中一字型又可細分為三合一型、二合一型與快裝式。三合一偏心連接件由偏心體、吊緊螺釘以及預(yù)埋螺母組成，安裝時不需要直接與板材相接合，而是利用預(yù)埋螺母與板材的接合達到強度固定的目的，且其拆裝次數(shù)也并不受限制，被廣泛應(yīng)用于竹集成材家具生產(chǎn)中。③

杯狀暗鉸鏈屬于活動連接五金件，主要由鉸杯、鉸連桿、鉸臂以及底座組成。在成品中，可分為鉸鏈本體和底座兩部分。杯狀暗鉸鏈種類繁多，竹集成材板式家具中，用直角型暗鉸鏈為多，但也存在異角度鉸鏈，可根據(jù)承載重量不同、角度不同進行選擇。

倒刺螺母利用尼龍等工程塑料在壓力下會變形而不破壞的性質(zhì)，由筒內(nèi)擰入螺釘，套筒發(fā)生徑向膨脹，使得其加以固定在基材中。其中尼龍倒刺最為常用。④

角碼連接一般采用螺釘加以輔助，其接合強度很高，但是由于角碼在安裝上會暴露在外，在一定程度上會影響竹制家具的美觀性。另外由于采用螺釘加固，因此家具可拆裝，但不能多次拆裝，會影響產(chǎn)品的穩(wěn)固性和安全性。

五金連接件種類眾多，且同一種連接件又有不同種規(guī)格型號區(qū)分，適應(yīng)了在工業(yè)化生產(chǎn)水平高度發(fā)展的社會。

三、金屬連接件在竹產(chǎn)品上的應(yīng)用

隨著生產(chǎn)一體化和流水線的發(fā)展，傳統(tǒng)連接方式嚴重限制了竹制品的生產(chǎn)發(fā)展，因此在現(xiàn)代竹制品中，也開始使用金屬連接件代替?zhèn)鹘y(tǒng)連接部件。經(jīng)過生產(chǎn)及使用實踐表明，五金連接件不僅可以對竹制品進行更有效的加固，而且可以進一步促進其生產(chǎn)一體化、可拆裝化。

受傳統(tǒng)因素影響，竹制品專用連接五金件較少，主要由木制品生產(chǎn)借鑒而來。

因此基于生產(chǎn)標準化的竹制品連接件的研究與開發(fā)刻不容緩。結(jié)合現(xiàn)代工藝生產(chǎn)以及竹制品部件特點，應(yīng)滿足下列要求：

1.工業(yè)社會高效生產(chǎn)和標準化是投入使用的衡量戒尺之一。竹產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模受此影響較大，以至不能更大范圍發(fā)展，因此竹制品連接件應(yīng)基于生產(chǎn)標準化，以便于竹制品的生產(chǎn)加工以及后續(xù)零部件更換。

楠竹小茶幾是一塊多層竹平壓板加工生產(chǎn)而來，柜腿紋路縱橫差異明顯，是竹材拼接的體現(xiàn)特征之一，但在桌面上保留了部分傳統(tǒng)的榫卯特征，是傳統(tǒng)與現(xiàn)代文化差異的碰撞與融合。此外的主要連接件為基于生產(chǎn)標準化的304不銹鋼螺絲。茶幾安裝金屬零件簡單規(guī)范，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，又便利了后續(xù)零部件的購買與更換，順應(yīng)了時代發(fā)展的趨勢。

2.金屬件應(yīng)保證結(jié)構(gòu)強度，使竹制品各部件的連接能夠牢固可靠，確保產(chǎn)品的使用安全并增長其使用壽命。

此楠竹斗柜可根據(jù)所需，選擇長短柜腿，自由排列組合，富含靈活性。是竹集成材通過裁切、打磨等工藝加工而成，產(chǎn)品表面呈現(xiàn)明顯的等寬竹片排列，紋路清晰平整，是竹平壓板的體現(xiàn)，使得該產(chǎn)品作為基礎(chǔ)收納仍然具有較好的觀賞性。設(shè)計師在產(chǎn)品的安裝上簡化了流程，提前在高柜腿內(nèi)嵌入螺釘，并與柜底的螺紋相適，不僅可以促使產(chǎn)品包裝的扁平化，還便利了運輸攜帶，滿足消費者的自主安裝心理。并且斗柜的底部增加了五金底座和螺釘進行加固強化，在保證金屬件結(jié)構(gòu)強度，確保產(chǎn)品的使用安全的同時，又增長了產(chǎn)品的使用壽命。

3.在生產(chǎn)標準化的條件下，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，可多次拆卸，使得消費者在購買使用時能夠自主安裝使用，提高裝配效率。

此衣帽架的零部件共有10個，但在拆分包裝下所占用的空間較少，便于運輸。產(chǎn)品的整個結(jié)構(gòu)較為簡單，可多次拆卸，提高了消費者的自主安裝積極性。衣帽架在加工工藝上細致光滑，部分采用匠人切割，手工打磨上漆的手法，保留一定手作感，但在開孔安裝上保證了生產(chǎn)的標準化，只要將相互連接的兩個零件開孔對應(yīng)，用內(nèi)六角螺絲加以固定即可。設(shè)計師在分體上還引用了金屬感較強的鋁管進行側(cè)竿的連接，不僅進一步促進了產(chǎn)品的拆卸安裝，銀白與竹原色的撞色還有別樣的雅致。

4.在上述條件得以滿足的同時，應(yīng)盡量保持連接的美觀，實用性與美觀性并存，以達到結(jié)構(gòu)和美觀兼顧的效果，使竹制產(chǎn)品和諧統(tǒng)一。

PIY的NUDE衣帽架選材廣泛，其中之一選用的是竹集成材。設(shè)計師沈文蛟在設(shè)計時借鑒了魯班鎖的結(jié)構(gòu)，并成功把它運用到了衣帽架的連接上。NUDE衣帽架風格為極少主義，采用三長三短的竹材，加上竹材內(nèi)螺絲進行加固，從整體來看卻毫無金屬連接件的痕跡，達到了實用與美觀的高度結(jié)合，獲得了紅點至尊獎。

四、結(jié)語

我國在竹材利用上歷史悠久，已成為國家的一張名片。但是由于竹材的構(gòu)造與特性，加上結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為原始，生產(chǎn)效率低，品種單調(diào)等，已無法滿足現(xiàn)代社會發(fā)展情況。因此竹制品生產(chǎn)急需開發(fā)基于生產(chǎn)標準化的竹制品連接件，以達到提高生產(chǎn)效率，迎合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。

當前市面上五金連接件種類繁多，又可以細分為不同的規(guī)格和型號，這些不同規(guī)格和型號往往有不同和創(chuàng)新之處，說明五金件創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿^大，有利于基于生產(chǎn)標準化的竹制品連接件的研究開發(fā)。

現(xiàn)代竹材生產(chǎn)制作多立足于竹材本身的優(yōu)良特性與多樣化的加工方式，可根據(jù)實際情況取其所需，利用不同型材的特點與所呈現(xiàn)出的不同紋路，提高不同竹制品生產(chǎn)的可能性。在此基礎(chǔ)上研究開發(fā)五金連接件，可以碰撞出更多的設(shè)計思維，進一步促進竹制產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

金屬連接件在竹制品的應(yīng)用是時代發(fā)展的必然方向。

★基金項目：浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）項目（項目編號：2019R412015）。

注釋：

①李吉慶.新型竹集成材家具的研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2005：9-14.

②陳玫瓊，現(xiàn)代竹型材產(chǎn)品的設(shè)計特征分析[J].INDUSTRIALDESIGN工業(yè)設(shè)計，2019 （01）：98-99

③關(guān)惠元，現(xiàn)代家具結(jié)構(gòu)講座第四講：板式家具結(jié)構(gòu)——五金連接件及應(yīng)用[J].家具，2007 （04）.

④聶文杰，竹集成材椅類家具五金連接的研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2004：28-30.