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改性木材用于实木家具的构造特征与创新设计
来源:    发布时间: 2017-10-11 14:28   934 次浏览   大小:  16px  14px  12px
    中国人对于木材的情感非常深厚,五行中木属东方,是一切生命之源,中国人用木材做建筑、家具,用木的品德喻人;江南人家女儿出生时,在院子里种一株香樟树,待女儿出嫁时,家人将树砍断做成两只箱子并放入丝绸,取名“
    中国人对于木材的情感非常深厚,五行中木属东方,是一切生命之源,中国人用木材做建筑、家具,用木的品德喻人;江南人家女儿出生时,在院子里种一株香樟树,待女儿出嫁时,家人将树砍断做成两只箱子并放入丝绸,取名“两厢厮守”。《唐宋传奇》中,红拂女初遇李靖,顿生倾慕之心,写下“丝萝非独生,愿托乔木”自剖心迹。中国古人住在木建筑中,居在木家具上,往生后寄托在木棺里,将一生托于乔木。中国人对木材尤其是硬木的情感延续至今,人工速生材的出现从根本上改变了人们对木材的直观感觉和体验。通过一系列改性技术对速生林木进行物理、化学处理,使得原本材质疏松易开裂变形和不耐腐蚀的速生林木材,摆脱干缩湿胀大、尺寸稳定性差、易变色、不耐腐、不耐磨等缺陷,同时赋予木材某些特殊的功能,这对于满足社会经济和行业可持续发展的需求都具有积极意义。然而木材改性技术需要解决的是:人类心理层面对改性木材的观感。怎样通过设计使改性木材与人之间产生共鸣,使人们能够认同并愿意尝试用改性木材制造的实木家具,是需要面对并解决的课题。
    1 重庆实木家具改性木材实木家具发展现状
    1.1 国内速生林木材改性发展现状
    当前,国外主要木材输出国已经限制原木出口,且我国的优质林木资源日趋减少,国家已经出台“全面扩大天然林保护实施范围,全面停止天然林商业性采伐”这一重大措施,这将会对行业的木材供应产生较大影响,导致我国优质大径级木材严重短缺,当下应充分挖掘人工林木材资源。杨树作为我国重要的速生人工林树种,因其疏松轻软、易变形及装饰性差的天然材质,较难应用于实木家具等高附加值产品的生产中。近年来,对于杨木改性技术的研究,有效地提高了速生杨木的材质性能,可以部分替代常用阔叶材的使用,破解了天然木材资源不足的难题。木材改性的研究始于20世纪30年代,可分为通过改变木材化学性质的主动改性和未改变木材化学性质的被动改性等。木材改性方法的分类见表1[1]。
    1.1.1 重庆实木家具热改性
    木材的热改性也称为炭化处理,是指用160℃~230℃的过热蒸汽对木材进行长时间热解处理得到的木材,其尺寸稳定性高,颜色内外一致,防潮性强,耐腐和耐候性能较高,环保安全,易于保存[2]。但随着热处理温度的增高,会使木材的颜色逐渐变深,因此,对于不同的处理工艺以及不同木材的热处理,它的使用场合也不一样。根据需要,可以用于室外的户外家具或木制品,也可用于室内家具、墙板、地板、木门或浴室卫生间家具等。
    1.1.2 重庆实木家具乙酰化改性
    乙酰化改性是通过乙酰剂对木材进行处理。乙酰化木材具有稳定均匀、耐腐、热延展性低等优点。由于乙酰化木材成本较高,主要用于制作高附加值产品[2]。有研究表明:杨木等人工速生林木材经过乙酰化处理后,木材的热塑性提高,尺寸稳定性增强,漆膜附着力无显著变化,但胶合强度有所下降,因此建议对乙酰化木材进一步进行压缩处理,以提升其密度和表面硬度等性能,满足家具,特别是厨卫用家具材料的要求[2]。
    1.1.3 重庆实木家具浸渍改性
    浸渍改性是工业化较为成熟的改性方法之一,在我国的研究起步较早。浸渍木的尺寸稳定性好,硬度相对增加,通过不同树脂的浸渍能得到不同程度的性能改善[2],但如果使用脲醛树脂浸渍木材会存在诸如释放甲醛污染环境的问题。近年来,在室内外家具与建筑用材中木材改性工业化较为成功的是糠基化改性[1]。糖醇是一种可再生的资源,可从水解生物质废弃物如玉米棒子中获得糖醛,从而制备出糖醇,而糖醇是小分子浸渍剂的主要原料,用浸渍剂处理木材,使木材细胞壁中的糖醇混合液固化,之后调节木材中的含水率,并进行铣削等后加工[3]。较高程度高糠基化的木材能获得很大的材料特性提升:材质的耐腐蚀性和尺寸稳定性明显增加,材质硬度明显增强,抗弯强度,抗弯弹性模量和横纹抗压强度都有增大。糠基化的发展瓶颈在于,其设备投资较低,但加工成本及加工复杂程度较高,目前在欧洲和美国应用较为广泛。除此之外,我国木材加工行业已经开始尝试用无机化学物质来对杨木进行浸渍处理,既能提高材性,也不产生污染。
    浸渍与热改性处理相结合的改性木材性能优于单一的浸渍改性材或热处理改性材,但是,在已达到家具局部部件或整体强度要求的前提下,没有必要对改性材料的结构性能做到尽善尽美,造成不必要的成本耗费。
    1.1.4 压缩改性
    使用特定方法使木材软化或塑化后,经过加热加压处理便可制得高密度、高强度的压缩木材。这种材质均匀、物化性能优良的材料不仅可以代替普通硬质木,甚至可以达到高档阔叶树材的效果。此外,木材的压密化和热改性联合改性的方法实用价值较高,适用于速生人工材的改性,经过联合改性过程,材料的表面密度增幅较大,与气干材相比,其抗弯强度,抗弯弹性模量和横纹抗压强度都有增大。通过对速生人工材用途如室内实木家具、室外实木家具、实木地板等的分析,调整合理的木材压缩率,以减少材积损失,并减少挥发性有机物的排放,都是联合改性研究的重点与方向。如杜超、涂登云在改性杨木的制备中,改进了联合改性的工艺流程[4],采用了先高温热处理再密实化压缩的流程,有效回避了压缩木在炭化过程中的回弹变形造成的出材率低的问题。
    1.2 改性木实木家具的设计现状
    2014年上海国际家具展中,作为国内对于竹集成材室内家具的首次设计创新,曲美展出了由竹钢材质制作的“万物”系列家具与家居饰品。而改性木材在国内主要应用在户外家具及地板等领域,尚未应用于室内家具产品中,国外对于改性木材的室内家具产品设计已有探讨先例。日本种植有大量的雪松,其材质太过于松软,无法作为家具用材,飞驒株式会社通过压缩日本雪松,使之更坚硬耐用,从而能够用这样一种速生且本土生长的木材,创作出如月扶手椅,见图1,并批量生产,这把椅子也获得了2014年日本最优设计奖。
    2012年,Kihyun Kim受二战时英国木质蚊式轰炸机的启发,设计制作了只有1.3 kg的巴尔沙椅,见图2,蚊式轰炸机是采用模压胶合成型的巴尔沙木,巴尔沙椅使用的是热压缩改性的巴尔沙木作为椅腿和拉挡,并由硬木单板构成座面和靠背从而获得牢靠的稳定性,其舒适性和紧凑性非常适合于小空间使用。巴尔沙木是世界上最轻的木材,生长速度快,色泽浅,有着柔软温暖的质感,但因为太软无法承重所以从未作为家具用料。http://www.cqyumao.net/