木塑復合材料在現代家具中的應用研究

高靜靜，陳 墨，孫大志

(淮北職業技術學院 工藝美術系，安徽 淮北 235000)

木塑復合材料在現代家具中的應用研究

高靜靜，陳 墨，孫大志

(淮北職業技術學院 工藝美術系，安徽 淮北 235000)

基于木塑復合材料的性能，分析了木塑復合材料應用于現代家具的設計原則、設計工藝及其在現代家具設計中的應用現狀與前景。

木塑復合材料；木塑家具；設計原則；設計工藝

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

1 木塑材料的特性

材料是家具設計的物質基礎。丹麥現代家具設計大師凱拉·克林特認為：“將材料的特性發揮到最大限度，是任何完美設計的第一原則。”[2]因此，在家具設計過程中，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穩定性。木塑材料相較于木質材料來說，壽命長，耐水耐腐蝕，具有極強的穩定性。④可調整性。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低碳環保性。木塑材料最大的優點就是可以將廢棄物品進行分解后再回收利用，實現了資源的有效再生和合理利用。

2 木塑材料應用于現代家具的設計原則

木塑材料應用于現代家具設計，基于材料本身的特性，結合物理力學原理、循環再生機制等因素，應遵循以下基本設計原則。

2.1 注重綠色環保

林業資源的過度開發利用，使人類生存環境急劇惡化，環境保護早已成為各行各業在發展中必須兼顧的重要問題。隨著人們環保意識的不斷增強，選用綠色、節能、可持續的新型材料是發展的必然趨勢。

2.1.1 木塑材料的原料選擇要保證綠色環保

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。比如有油漆殘留的家具廢料或已經腐爛的原材料等，對這些不符合環保要求的廢料要進行特殊工藝處理，待達到環保標準后方可用于木塑材料生產，從而從根源上保證木塑材料的綠色環保性。

2.1.2 木塑材料的加工配方要保證綠色環保

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保性。應同時兼顧單一木塑材料的環保標準及組合再加工后的環保標準等。例如：每張E1級大芯板是符合環保標準的，但是，如果在10 m2的室內空間中存放30張大芯板，那么這個空間環境就可能不符合環保標準了。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到環保要求。

2.1.3 木塑材料的回收利用要保證綠色環保

合格的木塑材料可循環再利用，不含甲醛等有毒有害物質。提高木塑材料廢棄產品的再生利用率，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。在這一環節中，應首先考慮待回收家具碎片能否達到環保原材料要求，如果不達標，則需要特殊工藝處理。另外，在產品設計階段就應優化拆卸序列系統，減少用膠量，提高環保度。

2.2 規劃構件尺度

木塑型材及構件要根據家具的結構類型需要進行具體設計。基于材料性能，木塑材料可應用于框架式、板式、注塑式、折疊及拆裝式等結構類型的家具設計。在設計中，應結合人體工學尺度及造型要求，對木塑材料進行構件尺度規劃。

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，并據此設計型材尺度。②板式家具是對板式木塑型材進行拼裝并承受荷載。因此，對于木塑板式型材的厚度及寬度設計要根據荷載的要求而確定。如設計5 mm，10 mm，15 mm，18 mm，25 mm，30 mm等厚度的木塑板型材，在寬度上可根據家具的常用寬度進行切割，盡量減少切割操作的次數，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行構件或連接，以達到組裝、折合或疊合的家具需求。其構件可以為金屬、塑料及隼等，也可設計生產相應的木塑構件。④特型、異型家具需要專門根據家具或構件造型的特點，設計出木塑材料成型模具，澆鑄出滿足尺度要求的木塑產品，如仿古家具的異型構件等。

2.3 突出經濟實用

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費用低，可以實現完全的回收再利用，因此在成本上比實木擁有很大的優勢。另外，木塑材料可根據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，在滿足結構強度的前提下，可通過模具設計來節省成本，降低價位。

木塑材料的紋理色彩設計，是根據家具的紋理及色彩所需，在木塑材料的配方里調入相應的色彩，在成型之后進行覆膜、模壓紋理及油漆飾面等實現的。在光澤度上可處理成亞光或亮光效果，在紋理上可進行模壓仿木質或其他形態的紋理。雖然這種設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涵，體現了家具設計的文化功能，因而能夠提升木塑家具的升值空間。總的來說，木塑家具設計應發揮價格優勢，注重提高性價比，根據實際使用需要，選擇相應的制作工藝，合理設計木塑材料，以降低成本，提高木塑家具的市場競爭力。

3 木塑材料應用于現代家具的設計工藝

家具設計是在對任務書的理解、材料的選擇、結構方式的確定的基礎上完成的造型設計，各種要素間矛盾的發現、協調、解決等，最后都要通過設計方案的確定得以完結。設計方案的確定是設計過程的結束，也是加工程序的開始[3]。

3.1 依據家具定位規劃木塑材料的設計方向

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

①使用功能上，根據家具定位確定木塑材料的設計方向。如室內空間所使用的床、柜、桌椅、茶幾等家具，室外空間的景觀設施等，在進行木塑材料設計時應充分考慮材料特性和設計需要，合理規劃設計方向。②主要用材上，可在根據家具定位的基礎上體現多樣性，并不一定單一使用木塑材料，可根據實際設計需要，結合使用金屬材質、木材質、玻璃材質、塑料材質、皮質布藝等材質。③主要結構上，木塑材料要依據不同的家具結構類型規劃設計。如：根據板式結構的組合制造方式，確定木塑材料設計方向必須為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造型風格主要體現在家具樣式上，分為現代簡約樣式、仿古造型樣式和異型樣式等。在進行風格造型時要考慮木塑材料的工藝承載性能。

3.2 依據木塑材料特性匹配家具的造型設計

造型設計是千變萬化的，而變化的首要基礎是材料特性。每種材料都蘊含獨特的設計情感，分別體現在它們的形態、質地、顏色上。在木塑家具的造型設計中，要勇于突破原有的材料認識，要依據木塑材料的特性，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]，從而生產出板材及異形型材，以匹配木塑家具的造型設計需求。

木塑材料板材利用直線擠出成型技術加工，表面平滑精細，不需要打磨拋光，可根據需要進行油漆飾面，亦可進行覆膜處理，生產出的各種色彩的基材，不僅具有天然木材的質感和木質紋理，而且防水防潮，環保無污染。通過化學改性處理，還可改變其物理特性，生產出尺寸、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，取代現代訂制組合家具中的生態板。并且，同一種木塑板材可根據家具設計的造型設計而組合制作。

木塑型材通過注射成型或者模壓成型，在加工過程中，可減少木質填料的用量以增加熔體的流動性，達到完全充模，生產出具有一定風格的異形構件。設計的模具不同，生產出的造型亦有變化，無論是中式的家具裝飾構件，還是歐式的造型構件，加以標準化的設計以及后期裝配組合，均能進一步利用木塑材料的各種優良特性，批量生產出造型豐富的型材，滿足大部分中式以及歐式家具的造型要求。

3.3 依據家具外觀要求細化木塑材料的工藝處理

木塑材料會因溫度變化而發生輕微變形，當材料發生變形時，不僅會影響產品外觀的形制，而且還會影響使用。現在使用較多的處理方法是利用油漆和覆膜進行空氣隔離，以阻止材料吸濕，預防材料走形，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，或者通過結構的調整來增加強度。在面積較大的部件上，可在紋樣或顏色上進行裝飾處理，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。木塑材料在生產過程中未達到的技術要求，可以通過二次加工來彌補。

木塑型材受生產工藝的影響，一直以直線擠出為主，比較適用于建筑裝飾，如若將木塑材料應用于家具產品，就要改進木塑型材，使其能進行彎曲造型。一些企業參照金屬彎管的加工制作方法，對木塑材料進行初步試驗，依據彎曲的角度設置，選擇將熱砂填充在木塑模具內，尋找變形的溫度數值，并調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確性，再經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，進一步推廣木塑材料在家具中的應用。

圖1 木塑型材的彎曲造型

4 木塑材料在現代家具設計中的應用現狀與前景

上世紀80年代，美國開始對木塑材料進行產業化推廣，從最開始用作改性塑料，逐步發展成為自成體系的獨特的新型材料。我國木塑材料的應用起步較晚，2005年時從事木塑材料制造的企業還不多。2006年木塑材料在北京奧運會場館建設中大量使用，這對于年輕的中國木塑產業發揮了很大的推動作用。以此次重大工程為轉折，木塑產業進行了較大調整，新工藝、新技術普遍被運用。但就當前的應用現狀來說，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。

以往我國的室內和室外家具設計在選材上大部分都是采用防腐木。近年來，由于環境不斷惡化，國家實施可持續發展戰略，大力提倡節能環保。而另一方面，隨著家具產業的不斷擴大，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、日常維護繁瑣等一系列問題。而且，相對于防腐木等傳統材料來說，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的紋理和色彩。基于上述優點，木塑材料應用于家具設計制造的前景廣闊。因此木塑材料已被列入高技術產業化新材料，在國家的支持和推動下，其研究工作成為重點保護和扶持項目，相信將來木塑材料在家具設計領域的應用會越來越廣泛。

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

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

[3] 陳力，許雁翎.家具設計[M].武漢：武漢出版社，2011：65.

[4] 李鳳崧.家具設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2002：105.

[5] 趙勁松.木塑制品生產工藝及配方[M].北京：化學工業出版社，2011：245.

(責任編校：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