鍍鋁瓦楞紙板制備概念家具設(shè)計(jì)
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1.1真空磁控濺射鍍鋁技術(shù)及方法
Al膜的制備方法依據(jù)成膜原理有3種：
（1）化學(xué)氣相沉積法是某一固體表面發(fā)生氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而生成固態(tài)沉積物過(guò)程的方法；
（2）溶膠凝膠法是化合物或氧化物的固化，是金屬有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物經(jīng)過(guò)溶液、溶膠、凝膠和熱處理生成的方法；
（3）物理氣相沉積法是基體表面沉積膜通過(guò)蒸發(fā)和濺射等使涂層材料氣化的成膜方法。鍍膜方法不同鍍鋁的效果也不同，每種方法本身又有若干種方法。磁控濺射沉積技術(shù)是低溫高速的濺射方法，相對(duì)于蒸發(fā)法其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)成物體的個(gè)體物質(zhì)容易掌控，且鍍膜涂層細(xì)膩均勻，與基材體結(jié)合力強(qiáng)，適合材料表面薄膜生產(chǎn)。磁控濺射法有微波-ECR等離子體增強(qiáng)磁控濺射、交流反應(yīng)磁控濺射、射頻磁控濺射、直流反應(yīng)磁控濺射和脈沖磁控濺射等，這都是由磁控濺射采用不同的離子源決定的。這里采用物理氣相沉積法中的磁控濺射沉積方法，磁控濺射沉積技術(shù)通常使用的靶材為純鋁，濺射時(shí)鋁靶被Ar離子轟擊，這是由于通過(guò)電離Ar氣并引入正交電磁場(chǎng)的結(jié)果，濺射出Al離子沉積到基體材料表面制備出高阻隔納米Al膜新材料。實(shí)驗(yàn)觀察，沉積物在基材表面運(yùn)動(dòng)成核或成膜只有保持較高的能量才能實(shí)現(xiàn)，因此，濺射是最終將基材表面原子激發(fā)出來(lái)的復(fù)雜過(guò)程，是在離子與基材表面原子碰撞過(guò)程中發(fā)生能量與動(dòng)量轉(zhuǎn)移的結(jié)果。
1.2鍍鋁瓦楞紙板制備各項(xiàng)必備條件
鍍鋁瓦楞紙板制備前實(shí)驗(yàn)要先選擇其面紙材料，對(duì)鍍鋁瓦楞紙板技術(shù)要求和制備后的防護(hù)層進(jìn)行處理。
1）紙基的選擇。運(yùn)用直流磁控濺射工藝制備紙基鍍Al膜，進(jìn)而制備鍍鋁瓦楞紙板，因此在選擇鍍鋁膜的基材時(shí)，要綜合各種因素，選擇的基材要充分滿足鍍Al膜的質(zhì)量要求。目前，較為廣泛地將PET，PA，PP等塑料基材用作磁控濺射制備Al膜，實(shí)驗(yàn)采用的基材為紙基鍍鋁膜。直流磁控濺射是“低溫”濺射相對(duì)二次濺射的方法，由于紙基材料的表面吸附能力弱且粗糙度高，與塑料薄膜基材比較Al膜沉積相對(duì)困難，本實(shí)驗(yàn)選擇高強(qiáng)度特種紙，因高強(qiáng)度特種紙與Al具有較好的親和力。為制備滿足使用需要的各種規(guī)格的鍍鋁瓦楞紙板，對(duì)高強(qiáng)度特種紙紙基材料進(jìn)行選擇時(shí)，相對(duì)穩(wěn)定的物理特性參數(shù)是各種紙基材料研究的重點(diǎn)，同時(shí)還要考慮提高紙基材料肌理感和質(zhì)感的視覺(jué)效果。依據(jù)試驗(yàn)測(cè)試高強(qiáng)度特種紙紙基材料的物理性能，這里選擇各種高強(qiáng)度特種紙作為紙基材料，其質(zhì)量為120g～250g不等，選用純木漿作為原材料，其表面紋理和圖案不同，紙面纖維均勻、伸縮小、強(qiáng)度高、物理性能良好。
2）鍍鋁瓦楞紙板結(jié)構(gòu)及材料技術(shù)要求。瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)是由面紙、里紙、芯紙和加工成波形的瓦楞紙通過(guò)黏合而成的。瓦楞紙板根據(jù)瓦楞波紋的形狀、紙板的層數(shù)和瓦楞種類的不同大致分為3類[4]。由于構(gòu)成瓦楞紙板的瓦楞波形分為U形、V形及UV形，楞型有A，B，C，E及其復(fù)合楞，其中復(fù)合楞AB，BC，BBC兼?zhèn)淞烁鲉卫愕膬?yōu)點(diǎn)。為了提高瓦楞紙板的強(qiáng)度，選擇UV形多層復(fù)合楞瓦楞紙板為主要材料，使鍍鋁瓦楞紙板家具符合家具的類型、大小及主體框架結(jié)構(gòu)等實(shí)用特性。同時(shí)，對(duì)瓦楞紙?jiān)埖奈锢硇阅?，如破裂?qiáng)度、基重、環(huán)壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、防水性能等都有一定的要求。瓦楞紙板材料符合規(guī)定要求是鋁紙復(fù)合的關(guān)鍵，也是能否取得鍍鋁瓦楞紙板家具新材料的關(guān)鍵所在。鍍Al膜表面進(jìn)行SiOx防護(hù)層處理。制備鍍鋁瓦楞紙板采取直接鍍鋁方法，其高阻隔性納米鋁薄膜新型材料是利用真空磁控濺射鍍鋁技術(shù)所獲得的。必須提高鋁膜表面的耐磨性、阻燃性和可擦洗性等，改變Al膜本身耐磨性較低的狀況，從而改善瓦楞紙板的性能，因此這里采用和Al膜相同的工藝方法，對(duì)瓦楞紙板Al膜面紙進(jìn)行Si靶二次磁控濺射。將SiOx沉積在Al膜表面并進(jìn)行保護(hù)層處理，鍍SiOx提高瓦楞紙板Al膜的物理性質(zhì)和Al膜面紙質(zhì)量，同時(shí)使其仍然保留銀灰色Al膜色彩。實(shí)驗(yàn)采用射頻磁控濺射將SiOx沉積在Al膜表面，以提高Al膜的耐磨擦性，從而獲得高質(zhì)量的鍍鋁瓦楞紙板材料。
2鍍鋁瓦楞紙板家具的商業(yè)化應(yīng)用
2.1鍍鋁瓦楞紙板家具特點(diǎn)
鍍鋁瓦楞紙板家具以其鮮明的特點(diǎn)受到人們的喜愛(ài)。首先，鍍鋁瓦楞紙板所用原料和輔助材料都是無(wú)毒、無(wú)氣味的，有效避免了如人造板家具中甲醛等有毒氣體的揮發(fā)。鍍鋁瓦楞紙板家具其原材料有極少的鋁材料，容易處理，瓦楞紙板可降解和循環(huán)利用。其次，鍍鋁瓦楞紙板材料表面韌性好、耐折。和木質(zhì)家具比起來(lái)，優(yōu)越的阻隔性使其表面無(wú)龜裂現(xiàn)象。第三，鍍鋁瓦楞紙板具有防止家具氧化及防水、防潮等特點(diǎn)，鍍鋁防止其受潮和吸水，有效地改善了鍍鋁瓦楞紙板材料的物理性能，比涂飾保護(hù)漆的普通紙板家具表面具有更好的防潮耐水性。第四，鍍鋁瓦楞紙板材料的金屬光澤及肌理效果本身就具有裝飾性，鍍鋁時(shí)可根據(jù)不同家具的需要，將其表面加工成各種式樣圖案，或各具特色的鏤花使家具更加宜人。
2.2鍍鋁瓦楞紙板在概念家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
不同學(xué)者對(duì)概念家具設(shè)計(jì)有不同的解釋，但常見(jiàn)的觀點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)新的設(shè)計(jì)理念和新材料的使用，主張?jiān)谠O(shè)計(jì)家具時(shí)注重生產(chǎn)的可行性并采用先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)品使用安全，造型美觀，經(jīng)濟(jì)合理。現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)中的概念家具的魅力就在于，設(shè)計(jì)師根據(jù)當(dāng)時(shí)特定的物質(zhì)技術(shù)條件與時(shí)尚審美的需求，對(duì)某種家具提出概念或設(shè)想，并轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品投入市場(chǎng)，這不僅推動(dòng)了新技術(shù)、新材料與新工藝的進(jìn)步，還縮短了家具更新周期。狹義的概念家具設(shè)計(jì)是對(duì)新的家具設(shè)計(jì)潮流，即對(duì)現(xiàn)代主義家具設(shè)計(jì)的研究，其設(shè)計(jì)是個(gè)性化的，新思維和新風(fēng)格集中運(yùn)用，設(shè)計(jì)產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)、材料、功能、裝飾、技術(shù)等對(duì)藝術(shù)拓展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有重要作用，體現(xiàn)后現(xiàn)代主義設(shè)計(jì)流派新的設(shè)計(jì)風(fēng)格。廣義的概念家具設(shè)計(jì)是以探求個(gè)性化開(kāi)發(fā)和新風(fēng)格組合，以及新的理念為目的，其創(chuàng)新性和探索性為以后的家具設(shè)計(jì)提供有益參考。概念家具設(shè)計(jì)是創(chuàng)新的材料設(shè)計(jì)、別致的造型設(shè)計(jì)、時(shí)尚的理念設(shè)計(jì)和多功能互動(dòng)性設(shè)計(jì)等，因此涉及到設(shè)計(jì)外延的不斷擴(kuò)大，設(shè)計(jì)內(nèi)涵的不斷延伸，設(shè)計(jì)的立體表達(dá)中交叉融合了社會(huì)學(xué)、歷史學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、工程學(xué)、工藝學(xué)和美學(xué)等學(xué)科。無(wú)論是概念家具還是實(shí)用家具，均可使用鍍鋁瓦楞紙板進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)的家具產(chǎn)品首先要具有良好的使用性，然后是時(shí)尚、耐用等其他需要。由于鍍鋁瓦楞紙板的材料特性，其家具開(kāi)發(fā)可廣泛應(yīng)用于易更換、價(jià)格低、重量輕、便于回收的中小型輕便家具，如鐘表、燈飾、凳子及小型書架等，適合用于時(shí)尚新穎的家居家具，如餐桌、茶幾、電視柜、椅子等，也可用于較厚重的現(xiàn)代家具，如櫥柜、書柜、立柜大型板式家具及輕巧綠色能夠重復(fù)利用的辦公家具，如文件柜、辦公桌椅、書立、檔案盒等，還可用于承重性較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的大型家具，如展示柜、工作臺(tái)，大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館使用的媒體桌和服務(wù)臺(tái)等，以及探索開(kāi)發(fā)美觀、實(shí)用、環(huán)保性強(qiáng)的兒童家具、休閑家具等，或者用于承載較大質(zhì)量的家具支撐底座，模塊或零部件等，還可根據(jù)不同群體和對(duì)象研制其他家具產(chǎn)品，滿足不同的消費(fèi)需要。
2.3鍍鋁瓦楞紙板概念家具設(shè)計(jì)
根據(jù)家具設(shè)計(jì)意圖，對(duì)所獲得的鍍鋁瓦楞紙板材料進(jìn)行分切和加工，可將其制備成各種中小型輕便鍍鋁瓦楞紙板家具產(chǎn)品。折疊結(jié)構(gòu)形式、層疊結(jié)構(gòu)形式、插接結(jié)構(gòu)形式和組合結(jié)構(gòu)形式及其工藝方法是鍍鋁瓦楞紙板概念家具設(shè)計(jì)的常用形式[13-15]。同時(shí)使用不同的鍍鋁瓦楞紙板制作家具時(shí)，應(yīng)根據(jù)家具特性確定其成形工藝，構(gòu)思結(jié)構(gòu)和進(jìn)行不同的造型設(shè)計(jì)。鍍鋁瓦楞紙板是由多層紙板復(fù)合而成的，如使用三層板制作家具，家具設(shè)計(jì)及加工工藝可根據(jù)特定需要，對(duì)鍍鋁瓦楞紙板進(jìn)行模切標(biāo)準(zhǔn)壓痕后通過(guò)折疊來(lái)實(shí)現(xiàn)，如鍍鋁瓦楞紙板插接結(jié)的構(gòu)凳子和桌子見(jiàn)圖1-2，采取折疊結(jié)構(gòu)形式，將鍍鋁瓦楞紙板面材模切成按照設(shè)計(jì)意圖事先設(shè)定好的造型，通過(guò)折疊構(gòu)成立體形態(tài)家具。
3鍍鋁瓦楞紙板概念家具拓展設(shè)計(jì)
3.1概念家具拓展設(shè)計(jì)創(chuàng)意思路
隨著科技的發(fā)展，創(chuàng)新材料和設(shè)計(jì)已成為各國(guó)研發(fā)的主題，設(shè)計(jì)師力圖采用不同類型的材料進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，富有想象力的設(shè)計(jì)構(gòu)思會(huì)形成具有生命力的家具。按此思路使用鍍鋁瓦楞紙板作為新型材料，采用模塊化家具組合的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于鍍鋁瓦楞紙板概念家具設(shè)計(jì)。組合家具是由標(biāo)準(zhǔn)零部件或若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊組合而成的，家具的整體功能可劃分為若干個(gè)子功能，整體功能通過(guò)不同的模塊或零部件組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)代家具特別是板式家具的模塊化結(jié)構(gòu)，拆裝靈活，用途多樣，容易組合。模塊化組合家具可通過(guò)靈活切換模塊轉(zhuǎn)換功能，產(chǎn)生各種不同的使用方法或衍生新型家具來(lái)滿足需求差異，其制作過(guò)程應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、組合化、通用性等特征。組合模塊家具的種類眾多，如桌凳、茶幾、床等，家具的形態(tài)變得更加豐富多樣，功能性也得到更大程度的拓展。
3.2鍍鋁瓦楞紙板與其他材料的組合設(shè)計(jì)
鍍鋁瓦楞紙板制作的標(biāo)準(zhǔn)模塊，根據(jù)使用需要，配合其他材料，如設(shè)計(jì)鍍鋁瓦楞紙板模塊組合餐桌，這種設(shè)計(jì)充分發(fā)揮兩種不同材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用，餐桌上部分桌面使用玻璃材料，餐桌下部分底座采用鍍鋁瓦楞紙板模塊。玻璃面材具有堅(jiān)硬、光滑、耐磨、耐燙、容易清洗的特點(diǎn)，鍍鋁瓦楞紙板塑造成各種所需形狀模塊的底座，具有較強(qiáng)的支撐作用。另外可根據(jù)設(shè)計(jì)餐桌面板大小自行決定底座標(biāo)準(zhǔn)模塊配置的多少。餐桌面板材質(zhì)、形狀和規(guī)格可依據(jù)消費(fèi)者需要，利用造型要素交合法提取造型要素，靈活派生多種設(shè)計(jì)方案。家具模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)踐方法，可開(kāi)發(fā)研制新功能模塊與部分通用模塊形成新家具，可用通用模塊和接口結(jié)構(gòu)組合成新家具，可通過(guò)部分通用模塊改型形成新家具，可以以通用為主與部分專用模塊構(gòu)成新家具，還可采用如木材、塑料、金屬、玻璃等不同質(zhì)地的材料進(jìn)行模塊組合成形。
3.3模塊化的應(yīng)用組合
模塊化是設(shè)計(jì)模塊作為標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的零部件靈活組成多種新家具的設(shè)計(jì)方法。以鍍鋁瓦楞紙板制作的標(biāo)準(zhǔn)模塊，還可按對(duì)家具不同使用價(jià)值的需求，來(lái)制作不同種類和規(guī)格的鍍鋁瓦楞紙板的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，并配合其他材料設(shè)計(jì)制作中小型家具。根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，結(jié)合鍍鋁瓦楞紙板制作的標(biāo)準(zhǔn)模塊，可選用層疊結(jié)構(gòu)形式的鍍鋁瓦楞板模塊，組合形成茶幾、長(zhǎng)條桌等家具。利用鍍鋁瓦楞紙板制作的標(biāo)準(zhǔn)模塊為主要造型材料，結(jié)合多種其他材料，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)多種變化造型。選用鍍鋁瓦楞紙板和其他材料共同構(gòu)成概念家具時(shí)，可充分利用兩種材料各自的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，推進(jìn)鍍鋁瓦楞紙板新材料的應(yīng)用。可將其應(yīng)用于制備各種中小型輕便紙板家具產(chǎn)品中。
4結(jié)語(yǔ)
依據(jù)節(jié)約資源、綠色生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的理念，采用直流磁控濺射鍍鋁技術(shù)制備鍍鋁瓦楞紙板，并對(duì)其進(jìn)行概念家具的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與拓展研究，從而對(duì)時(shí)尚新穎的鍍鋁瓦楞紙板概念家具進(jìn)行批量生產(chǎn)，推進(jìn)其市場(chǎng)化應(yīng)用。通過(guò)開(kāi)發(fā)多種鍍鋁瓦楞紙板產(chǎn)品，有效地促進(jìn)新技術(shù)、新材料研究的推廣和應(yīng)用，引導(dǎo)并改善社會(huì)生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，滿足需求并獲取市場(chǎng)賦予的經(jīng)濟(jì)效益最大化。
作者：周頤 周威 單位：東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 哈爾濱商業(yè)大學(xué)