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对纸浆模塑家具制件研制与开发的探讨
类别:原辅材料 | 录入者:FidChina | 发布时间:2010-03-16 [4075]

The Development of Paper Pulp Compression Molding Components for Furniture

■江尔德1 于 伸2 李德华3 Jiang Erde1 Yu Shen2 & Li Dehua3
(1.2 东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040;
3.日照职业技术学院艺术学院,山东日照 276826)

摘 要:纸浆模塑制品已有很久的历史,很早就是纸制品的一个分子。纸浆模塑成型制品的材质轻盈,韧性强,不怕受潮,有防水、防虫、防腐、防霉、不脆化等优点。通过设计模塑成型家具制件的形式要素——造型、装饰、材料等的变化,实现产品的人性化设计、绿色设计是我们研制和开发模塑成型家具制件的目标与原则。
关键词:纸浆模塑;家具设计;生产工艺
中图分类号:TS664 文献标识码:A 文章编号:1006-8260(2008)03-0014-02
Abstract: The paper pulp compression molding product had the very long history, very early is a paper product member. The paper pulp compression molding formation product material quality is lithe, tough, does not fear the moisture, has the waterproofing, the insect proofing, the anticorrosion, the mold proofing, does not embrittle and so on the merits. Through the design compression molding formation furniture component form essential factor 棗 modelling, the decoration, the material and so on the change, the realization product user friendly design, green design is we develops with the development compression molding formation furniture component goal and the principle.
KeyWords:Paper pulp; Furniture design; Production craft

材料是家具造型的物质基础,以其自身的科学性、外观性、经济性,能动的为造型服务。尊重材料的固有性质,合理选用材料是家具造型设计的重要任务之一。
纸浆模塑成型家具制件的原料主要为植物纤维,其表面具有天然木材的物理性能及其触感。将植物纤维原材料通过一定的生产工艺,可使生产的家具模塑制件具有多元化的表面肌理和质感。家具材质肌理的美感及触觉设计在家具设计中占着重要地位。纸质材料特别是由植物纤维制造的模塑成型家具对环境无污染,又可回收利用。纸浆模塑成型家具制件具有材质轻盈,韧性强,不怕受潮,有防水、防虫、防腐、防霉、不脆化等优点。当今在纸浆模塑成型制件的表面处理、造型原则、加工方法等方面的研究颇为少见;在家具制造领域的应用更极为少见。这种“以纸代木”的新技术——纸浆模塑成型家具制件的生产,具有独特的性能和良好的发展前景。

1 纸浆模塑成型家具制件研制与开发的意义与现状
1.1纸浆模塑成型家具制件研制与开发意义
(1) 满足对家具多元化的需求
多元文化结构的需求使现代家具风格多变,从而使家具结构与装饰构件更加趋向合理性提出了新的要求。纸浆模塑成型家具制件的新生产工艺减少了价值链整体,降低了下游的生产费用。家具纸浆模塑基础制件的生产以及独特的专门技术,使之成为对抗外部竞争者的有力屏障。
(2)绿色设计的要求。
纸浆模塑成型家具制件其生产的原料来源广阔、无污染,具有商业有效性。产品材料的人性化设计对于当今绿色设计和环保设计具有十分重要的意义。对于今天的家具生产企业,选择可以在循环利用、便于加工处理的家具材料显得十分重要。
(3)实现家具标准化而不失人性化。
家具标准化是一切大规模精益生产和柔性制造的基础;是构建适应性企业策略中的一个重要组成部分。纸浆模塑成型家具构件通过降低成本,创造最大化利润。在实现纸浆模塑成型家具构件标准化生产的前提下,使纸制家具加工制造实现机械化、自动化和协作化,符合家具生产的发展趋势。
1.2 国内外纸浆模塑成型制品研制与开发的现状
国际:在一些发达国家,纸浆模塑工业已有八十多年的历史。目前,法国、美国、日本、加拿大、冰岛、英国、丹麦、新加坡、荷兰等国的纸浆模塑业都已具备了相当的规模。在美国,纸浆模塑材料用纸基本上是废纸,从l989年开始,美国约有600家工厂生产纸浆、纸和纸板以及相关制品,其中有200家基本上全是利用废纸作为原料,另外300家在生产过程中50%采用废纸。纸浆模塑制品的巨大需求量,已使它成为回收纸张的第三大消费行业。其生产的产品在家具上的应用已有了开发研制与生产。
国内:纸浆模塑制品已有很久的历史,纸浆模塑材料市场正在迅猛发展,到2002年,国内已形成珠江三角洲、长江三角洲和北京、天津、大连地区三个纸浆模塑技术发展中心。目前国内纸浆模塑成型制品主要应用产品包装行业,在其他领域的应用还没有有效的拓展。我国的纸浆模塑生产工艺、设备,在某些性能指标上已达到世界先进水平。在家具行业有所涉及的只是停留在纸板家具制造,其支撑材料是瓦楞纸,与纸浆模塑成型材料有本质上的区别。


1.3 纸浆模塑成型家具与以往纸板材质家具的区别
纸浆模塑家具并非是当今流行的纸板家具的附属品。纸浆模塑家具生产工艺要求与纸板家具有很大的区别。纸浆模塑家具制件材料的来源主要是废纸浆。纸浆经过施胶、成型、烘干等过程制造出相应的制件产品。其生产工艺比较复杂,对不同性能的家具模塑成型制件有不同的生产工艺要求。
1.3.1纸浆模塑成型家具的形成方式
(1)按工艺要求直接模塑生成某种简易家具;
(2)对模塑成型的制件进行简易组装,使之达到某一的家具功能要求。 

2 纸浆模塑成型家具制件的优越性
(1)具有明显的环保优势和耐用性;
(2)原料来源广,造价低。它主要使用废纸或草本植物纤维浆,如:芦苇、蔗渣、麦草、稻草、衰草、棉秸等,在我国相对易得,造价低廉;
(3)强度大,可塑性能好,销路高、成本低、质量一致、互换性好、可批量生产等特点;
(4)质量轻,回收费用低,废弃后可自然降解或回收利用的特点,,具有很强的防水性;
(5)制件设计标准化、模块化,此材料家具构件表面涂饰便捷;

(6)纸浆模塑家具制件的工艺流程以废纸浆为原料;
(7)工艺技术简练实用,生产过程中基本无污染,符合清洁生产的要求,另外其生产线各工序中除系统管理对人为元素要求较高外,其余熟练技术经过短期培训便能掌握运用。再加上其设备的国产化程度很高,有利于该项目摧广。这对于迅速开发纸浆模塑家具来说也是一个必不可少的条件。生产过程中对家具构件进行防水加工,并巧妙地利用力学原理,使制成后的模塑家具具有足够的强度。

3 纸浆模塑成型家具制件的关键技术
3.1工艺流程拟定 
(1) 废纸分选→水力碎浆→浆料净化→配料(根据功能要求施胶)→浓度调配→制品成型→脱水→干燥→家具制件成品
(2) 纸浆模塑家具制品的成型主要有两大关键技术。一是,浆料制备和浆料湿部化等特性的优化。二是,成型模具的合理设计(广泛采用计算机辅助设计)。
3.2 对纤维原料的要求
(1)纤维本身的强度;
(2)结合键的分布;
(3)纤维集合的表面积;
(4)纤维与纤维之间的结合强度。
3.3成型方法
(1)普通模制法。主要用于外形及内部尺寸要求不是很高的家具制件生产。
(2)精度模制法。其生产的家具模制件更加致密、平滑,尺寸、形状更加准确。
(3)压缩空气成型法。主要用于外形结构复杂且致密性要求高的纸质家具制件。
(4)采用压力干燥技术。直接热压成型,不需要烘箱,能源消耗低;机器自动化程度非常高,完全自动化,节省能源和劳力。(此技术国外较先进)。
3.4干燥
纸浆模塑家具制件成型后即可进行干燥工序。为了降低干燥成本,在人工干燥前采用日晒或风干的方法。有三种干燥方式:
(1)湿模坯在鼓轮上干燥(机上干燥);
(2)成型后另用干燥箱(机外干燥);
(3)两者结合的干燥方式。
3.5模具的设计要求
在纸浆模塑家具制件成型中,模具是一种技术含量较高的模具。其设计的质量直接关系到模塑制件的品质和质量,对此应引起足够重视。
(1)力求模具精确、合理、适用。根据家具模塑制件应用的领域、制件在家具的部位、或者具有镶嵌功能的模塑制件尺寸、规格要求,进行模具设计。
(2)根据家具制件的功能要求进行模具设计。如:制件产品的密度、强度、刚度、均匀度,以及家具产品的光洁度、毛刺、飞边、压花、压字等不同要求。
(3)模具设计要符合家具制件批量生产的要求。 采用模具生产的模塑家具制件,绝大部分应具有批量大、销路高、成本低、质量一致、互换性好等特点。
具备了上述必要的设计条件后,设计人员必须认真研究家具制件图纸的成型工艺。家具产品成型工艺性的好坏,直接影响到模具设计的成败。

4 纸浆模塑制件在室内与家具上的开发应用

依据模具可以生产出由纸浆模塑生成的家具制件
(1) 座椅上的背板、橱门上的装饰图案、桌子望板的装饰制件;
(2) 家居用品及各种门板、隔板、楞状衬板、护角、隔音墙板;
(3) 组合家具的标准构件;
(4) 室内与家具用装饰边条;
(5) 临时简易住所,儿童活动空间。

5 纸浆模塑成型制件在板式家具表面装饰上的突破
在板式家具表面进行模塑成型装饰构件的镶嵌,很好的解决了板式家具表面缺少装饰的缺憾。模塑制件在板式家具的应用可以增强板式家具凸起变化,突起部分可以塑造出不同板式家具的风格样式,同时可以追随一些历史上的家具风格样式,丰富了装饰上的题材变化。
5.1在板式家具上镶嵌模塑装饰构件的镶嵌方法
(1)铁钉结合: ①明钉结合;②暗钉结合;③扎钉结合。
(2)连接件结合:①直角式倒刺次螺母结合;②直角是连接件结合;③偏心连接件结合;④膨胀螺母与螺钉结合;
(3)胶粘剂结合。

6 结论
纸浆模塑家具制件材质轻盈,它的设计巧妙地利用了力学原理,使之具有足够的强度和韧性,这就解决了日常用纸不堪重负的致命弱点。经过纸塑制件组装成型的家具,硬度虽比实木家具硬度低,但因其重量轻而更具安全性,价格也比金属、木质家具便宜得多。纸浆模塑家具加工制造易实现机械化、自动化和协作化,符合家具生产的发展趋势,利于保护森林资源和减少废弃物的处理量,属于“可持续开发”的环保产品。这些都为纸浆模塑家具的发展提供了广阔的前景。纸浆模塑家具的生产尚有很大的发展空间,有很多的技术领域需要研究开发。例如:模塑制件的强度、干燥的方法、模具的研制开发等。 (责任编辑:北 方)
  
参考文献:
[1]陈港,唐晋平,张宏伟, 现代纸容器[M].北京:化学工业出版.2002.
[2]赵光庆, 木工基本技术[M].北京:金盾出版社.2004.
[3]刘志峰、刘光复.绿色设计[M].北京:机械工业出版社.1999.
[4] 谭国民.纸包装材料与制品[M].北京:化学工业出版社.2002.
[5] 车大军,王洪阁,纸材料在造型设计领域的应用[J].纸和造纸.2003.3.

 
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