產品創新設計與材料應用研究

趙 寅 （南京林業大學 210037）

吳文爽 （江蘇省林業資源高效加工利用協同創新中心 210037）

一、重組竹的概述

1.國內外研究現狀

八十年代初，南京林業大學張齊生教授帶領團隊在竹材料制備方面展開了深入的研究工作。團隊不僅改良了傳統生產中的竹材的加工，還對竹材加工成板材的工藝流程進行了創新。從對竹篾的處理，軟化到板材熱壓的溫度，壓力以及時間對與竹板材性能的關系都進行了深入研究，取得了竹材重組材加工的核心技術。

同為林業院校的浙江林業科學研究院也積極在探索竹材重組材的科研和應用方面走出了自己獨特的道路。他們重點研究竹材重組材的產業化，在實際生產加工中如何利用竹材重組材的特性去替代瀕危樹種和昂貴樹種材料。

其它竹材重組材的研究也主要集中在東南亞地區，但是研發能力和市場轉化相對較弱。中國和日本不僅有著豐富的竹資源，研發能力也處于國際第一梯隊，而中國本身又有著廣大的市場需求可以進行生產轉化。因此雖然國際上包括發達國家也在研發竹材的應用，但就產研一體化和技術高度來說我國處于相對領先的地位。

2.重組竹特性

（1）重組竹制造工藝簡介

竹材重組材又稱重組竹，是以竹材纖維為基礎經過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度的材料。其中竹篾材料也可以經過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

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，是利用沒有經過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。通過對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，是將竹材單元進行碳化處理后熱壓得到。碳化是讓木材或竹材性能更加穩定的常見手段。通過調整碳化時的溫度，工藝特點，時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致了針對不同的竹材碳化工藝的差異，而在碳化過程中的顏色控制也存在較大的難度，碳化的顏色不會特別均勻。但這種不均勻對于模擬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，因此會有深淺的變化，在熱壓過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感。但是由于內部的纖維混搭，它的紋理較真實木紋顯得過于生硬，而在混搭過程中可能會存在空隙，在后期制作加工的過程中會顯現出來形成凹陷，影響了表面的光潔和視覺美感。

二、家居產品定位

SET分析法

SET分析法是通過研究社會經濟技術的模型。通過對這三者因素的分析得出產品的需求或者發展方向。

影響重組竹家居用品的社會因素：（S=social）

近些年，中華文化振興被提升到了新的高度。 中國文化的外在表現中國元素不僅僅是文化的保持，在新時代的發展下應當結合全球一體化的思想將中西方元素進行巧妙結合，不能狹隘的定義中國元素就是老祖宗留下來的圖案和符號。從這些年新中式家具受到強烈的追捧就能夠看出這一點。從消費者一味追求歐式美式到簡歐風格再到現在的新中式。這其中的變化和社會發展有著必然的聯系。資源匱乏階段人們對需求的滿足是多和復雜，希望通過大量的物質來充實生活。隨著生產力的飛速提高，物質的需求數量呈下降的趨勢，對需求的品質卻在攀升。新中式家居風格開始被消費者所追捧。它從造型到配飾所營造出強烈的中國風格，既有歷史的厚重感也有現代人們所喜好的簡潔。

影響重組竹家居用品的經濟因素：（E=economy）

消費者收入的增加，對家居用品的檔次和品味有了新的要求。各大城市不斷的開設家居用品的專營店，一些國外高端的ALESSI也開始進駐中國，隨著中國新貴的崛起，中國特色和現代風格兼具的設計作品必將收到追捧。經濟的發展使得人們有余力去消費除了生活必需品之外的消費品。一些增加生活體驗和情趣的用品開始進入人們的視野。近些年所提出的消費升級也正是針對現有的產業升級提出的解決策略。這不僅是生產的規劃，也是經濟發展到一定階段人們消費趨勢變化的結果。

影響重組竹家居用品的技術因素：（T=technology）

重組竹改變了傳統的竹材加工模式，將竹材重新膠合形成通用的板材。近些年在全國竹產量比較大的省份和地區都陸續建廠發展這種技術。這里尤以四川和浙江的企業為甚。浙江方圓木業采用本公司自己生產的重組竹替代花梨和酸枝等珍貴木種，幾乎達到以假亂真的地步，成本卻大大降低。如果不考慮保值因素，這種產品具有著相當強的市場競爭力。

南京林業大學的林舉媚就重組竹應用于家具制造的適應性做了相關的研究，表明重組竹刨切、砂光、鉆孔、鋸切、涂飾的加工質量等級均達到優良，具有良好的加工性能，并就重組竹用于明式家具的設計制造做了初步探索。

還有其它的公司和科研機構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設備，所以課題組以室內的家居產品作為設計的目的。而結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計目標。而室內和文化結合比較緊密的就屬辦公用品了。所以最終的設計目標為有中國元素的筆架的設計。

在產品的企劃階段，課題組成員繪制大量草圖，并對眾多設計方案進行分析、比較、優化，并選出有發展潛力的方案進行優化。

方案確定：建筑。

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

在產品形態方面，將中國南方建筑形式馬頭墻的造型融入其中，整體造型簡潔素雅，“新中式”風格，使設計不光具有傳統韻味卻也透著現代氣息。

安徽的民居特色和安徽的特產竹的結合，更符合意圖定位。

在產品色彩上選擇材料所呈現出來的色彩，使用重組竹本身的紋理。

這樣的設計，不但突出了“傳承、創新、綠色”的設計主題，真正做到產品的可持續發展和文化的可持續發展。

經過CNC加工后得到方案的模型圖。產品整體簡潔大方，既有中國古典建筑的亮點也有現代構成特色，紋理上和真實的木材較為接近，自然清新，具有模塊化的組合形式在桌面上不會顯得臃腫乏味，具有較高的藝術價值和實用價值。

三、總結

文章主要討論了材料的特性和產品創新的關系。在產品設計中，材料有自身的優勢和局限性，本文僅就表面紋理和加工進行了初步的探討，來說明重組竹材料在家居產品中應用的可行性。

具體總結如下：重組竹紋理精美，質感堅硬，可用于機器加工，不易變形；重組竹可以利用木工加工設計和CNC機器進行，不需要單獨的設置。但是因為重組竹質地較硬，在選擇鋸片和刀頭的時候盡量選取硬度較高的。單次的切削量不宜過大，否則下料的邊會出現毛刺，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行，但由于它內部的搭接等問題的存在，會有空隙和縱橫分布的紋理，不太適合做精細的雕刻。在放置長時間后，未經涂飾的材料表面會有脫離膠水竹絲的翹曲，需要進行一定的維護。

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