木塑材料在家具行業的應用前景分析
2016-11-23 8:48:20 點擊
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木塑材料（wood-plastic composite
，WPC）是近年來發展起來的一種新型複合材料
，它質輕
，剛性大
、耐酸堿
、防水防蟲
、環保
，既可以像木材一樣釘
、鑽
、刨
、鋸
、膠合和油漆
，也可像熱塑性塑料一樣成型加工和表麵裝飾印刷
，目前在建築材料
、市政設施
、包裝材料等領域應用十分廣泛
。除了以上優點
，其手感極像木材
，因此我認為其在家具領域的應用極具發展潛力
。但目前木塑材料在家具行業的應用還不多
，導致這一現象的原因是什麽
？本文從材料特性和消費者兩方麵探討這一問題
。
1 木塑材料在家具行業應用的限製因素
1.1 生產方式
目前木塑材料的生產主要采用擠出成型 ，即把木粉和熔融的塑料混合後擠出模孔得到各種型材與板材 ，型材成長率遠遠高於板材 。為了減少原料用量，企業多采用微發泡技術降低材料的密度和通過模具技術在型材中產生細小通孔 。表麵可采用噴漆或油墨印刷技術進行裝飾和保護 ，其中印刷技術不僅可以得到非常逼真的木材 、石材紋理 ，而且由於油墨滲透到材料內部 ，一定範圍內的表麵劃傷不會對外觀產生較大影響 。
木塑材料的生產方式對於家具設計製造有以下限製 ：
（1） 造型自由度低
由於是擠出成型，木塑材料大多數情況下隻能呈現直線狀態 ，幾乎沒有曲線造型和圓滑的轉折 ，因此難以體現出家具應有的親和感和舒適感 ，用於家具生產的造型設計自由度大打折扣 。
從目前的狀況來看 ，用木塑材料開發家具產品可采用的生產方式更接近於板式家具 ，外觀也很類似 ，但成本稍高因而市場競爭力較弱 。所以 ，如果外觀不能具備實木家具的主要特征 ，木塑家具的開發就會受到很大的市場阻力 。
（2） 端麵處理要求高
型材的通孔可以減輕重量 、節約用材 ，是木塑材料使用成本較低的主要原因 。但是 ，型材的端麵部位強度較低 ，易遭受碰撞或局部受力產生破損 ，而家具的受力節點又往往在材料的端部 ，因此需要對其端部進行特殊的處理以增加強度 ，提高了成本和技術難度 ；另外 ，消費者在欣賞家具時對細節的要求較高 ，要求端麵處理不僅考慮受力 ，還必須考慮形式的美觀和變化 、使用過程的清潔和舒適要求 ，這都為木塑材料在家具領域的使用帶來困難 。
（3） 聯結方式有限
目前木塑材料常用的聯結方式是通過企口卡接 ，釘合 、粘結 。企口卡接可以很好的限製材料間兩個維度的活動 ，結構可靠 ，但用途僅限於麵的拚合 ，難以用作支撐結構 ；釘合要求有足夠的鉸釘深度 ，一般需要在中空的型材內部填充木塊 ，生產效率偏低 ；粘結對接觸麵有較高要求 ，生產難以實現自動化 ，膠水可能流到表麵影響美觀 。
1.2 表麵質量
（1）麵平整度是家具質量的一個重要因素 ，無論實木家具還是板式家具對此都要求很高 ，對木塑材料來說 ，這個要求顯得尤為苛刻 。木塑材料從型孔擠出後會因內應力產生局部變形 ，雖然環境濕度的變化對木塑材料產生的影響微乎其微 ，但較大的溫差卻會導致平麵薄板的翹曲變形 。目前用木塑材料製做的辦公隔斷在出口時碰到的難題就是產地和出口國的溫差導致的產品變形 。
（2）木塑材料的表麵硬度低也是影響其在家具行業應用的不利因素 。家具在安裝 、運輸和使用過程都可能會遭到各種衝撞 ，如果家具的表麵硬度低 ，很容易就會產生表麵缺陷 。木塑型材的表麵用鑰匙甚至指甲就能劃出痕跡 ，雖然印刷木紋可以起到掩飾作用 ，但作為家具材料畢竟是一個較大的不足 。
（3）采用印刷麵飾的材料表麵紋理受印刷輥輪直徑限製形成規律性重複 ，大麵積使用時影響其真實感 。有些木材如櫸木的紋理呈點狀分布 ，沒有大的圖案化紋理 ，重複出現後不會有明顯的人工化痕跡 ，而花梨木、酸枝木則有明顯的線狀紋理 ，同樣的紋理重複出現後感覺很不自然 。
1.3 消費價值觀念
現在大多數消費者都認為實木家具比板式家具高檔 ，一方麵是因為板式家具的大批量機械化生產使得其成本下降 ，市場價格遠遠低於實木家具 ，另一方麵 ，由於森林資源危機造成人們對木材的價值判斷提高 ，實木家具的身價也就不斷增長 。另外 ，一些企業為了提高自身的市場身價 ，將名貴木材和能師巧匠的超凡雕刻技藝結合 ，生產出幾套鎮店之寶 ，標出幾十萬的天價 ，引導消費者的價值判斷 。相比之下 ，密度板 、膠合板等人造板材的價值感明顯偏低 ，這種價值觀決定了木塑家具很難以較大的利潤空間擠進家具市場 。沒有較大的利潤 ，新材料是很難進入市場的 。
2 應對方案的提出
2.1 采用二次加工技術和適用塑料 、五金件設計彌補生產技術的不足
（1）木塑型材的彎曲試驗證明木塑型材的單一直線風格可以得到改觀 ，曲線造型和彎折都可以在木塑家具上出現 。試驗方法和過程如下 ：
根據試點企業資料和初步測試 ，確定且變形溫度範圍在155度左右 ，參考金屬彎管工藝和初步試驗 ，確定選用填充熱砂 ，在模具內彎曲的方法 ；根據設計目標確定彎曲半徑和角度範圍 ；根據前階段試驗確定最佳變形溫度 ；根據每次試驗結果調整彎曲技術 ；根據試驗紀錄分析得出結論 。
本次試驗共彎曲型材39次 ，有記錄價值的37次（部分試驗樣本照片附後） 。經過分析得出結論 ：實心材料的最佳變形溫度在攝氏155度左右 ；空心材料的最佳變形溫度在攝氏162度左右 ；90度轉角時的最小彎曲半徑極限 ：JF11020為20mm ，JF7040為40mm；45度轉角時的最小彎曲半徑 ：JF11020為31mm 。
從實驗結果來看，木塑型材用於家具設計和生產的造型自由度和轉角問題可以解決 ，彎曲工藝有利於產生造型特色。
（2）發泡成型技術是試點企業已經成熟運用的生產技術 ，目前用於木塑房門的製造 ，基本原理是在兩塊木塑博板中間充入發泡劑 ，利用發泡劑產生的熱量和壓力使木塑板材緊壓在模具內表麵產生拉伸變形 ，冷卻後自然粘結為整體門板 。這樣生產的門板可以預埋鉸鏈 、拉手 、墊木和電路及鎖具的管道 ，生產效率高 、成本低廉 、具有實木門的外觀品質 。
這項技術稍加改進就可用於生產有預埋件的家具門板、麵板 、整體靠背椅等部件 ，不但成本低 、效率高、便於安裝 ，而且可以利用模具得到不同的浮雕圖案 ，使家具造型和表麵裝飾形式的選擇更多 。
（3）借助專用五金件和塑料件解決木塑型材的封口和聯結問題 。通常鋁合金型材製品是通過著色或電鍍塑料扣件封閉端口的，木塑型材不僅可以借鑒這種方法 ，而且可以利用材料的彈性使扣件與型材結合的更緊密 ，從而起到更整體的視覺效果 。一個較好的例子是木塑裝飾絨的安裝方式 ：裝飾錢上開有一個帶封條的釘槽 ，用釘子固定好裝飾線後再把封條卡在槽上 ，這樣釘孔就不會影響美觀了 。
木塑件專用聯結件設計要考慮以下因素 ：木塑型材內孔尺寸沒有鋁合金型材精確 ，聯結件要有較大的適應性 ；薄壁強度較金屬材料小 ，五金件和木塑型材的固定要有足夠大的接觸麵積 ；利用型材的內腔空間安裝微妙的機構從而實現某些特殊功能 ；利用發泡技術可以把五金件預埋在型材內部 。
2.2 用設計手段提高表麵質量
（1）材料變形輕則影響家具外觀 ，重則影響家具的使用 ，無論實木家具還是板式家具都麵臨這個問題 。目前通常采用油漆或貼麵的方法保持材料內部水分含量的穩定防止變形 ，或在較大麵積的家具部件上用色彩或雕刻紋樣來掩飾變形並起到裝飾作用 。由於木塑材料變形的主要原因是溫度變化所以用油漆隔離的方法無濟於事 ，這就使得表麵裝飾設計成為非常重要的一項工作 。除了雕花 、鑲嵌 、分割 、質感變化等常用表麵裝飾手法外 ，木塑材料還有其獨特的裝飾手法 ，如印刷 、拚接 、模壓等等 。
（2）木塑材料的表麵硬度可以通過塗飾高硬度漆層提高 ，一些企業已經開發出了木塑地板 ，其硬度雖然不能和強化複合地板相比 ，但用作家具表麵卻是不成問題的 。
（3）通過增加印刷輥輪的直徑來解決表麵紋理的重複成本高但效果有限 ，可以考慮用噴墨印刷機取代現有輥印方式 。目前德國愛克發公司生產的噴墨印刷機可以印刷大幅麵海報 、廣告牌及招牌 ，通過技術改進和模仿使之適應板材的表麵印刷能夠使木塑板材的表麵質量大幅提高 。
2.3 選準產品開發方向
按照傳統標準看木塑材料可以得出一個結論 ，即處在實木家具的高品質和板式家具的低價格這個夾縫中的木塑家具很難在客廳和臥室占有一席之地 ，但是木塑材料優良的防水性能決定了它獨特的使用價值 。衛浴裝修風潮和整體廚房的高價位給木塑材料提供了進軍家具市場的契機 ，以衛浴家具為木塑家具開發的突破口是讓消費者認識和接受木塑材料的捷徑 。
戶外家具對材料的耐侯性要求較高 ，木塑材料能夠滿足這一要求 。陽光中的紫外線使大多數塑料製品加速老化 ，但是木塑材料中的木粉能夠有效遮擋紫外線進入材料內部 ，從而使木塑材料可以在戶外有較長的使用時間 。從經濟因素分析 ，木塑材料比木材和金屬材料的生產成本和維護成本都要低 ，因此 ，用它來開發戶外家具很有發展前途 。
結論
在木塑材料的針孔注射成型技術成熟以前 ，二次加工技術是解決單件和小批量家具造型和結構問題的有效手段 ，發泡填充成型技術可用於大批量製做外觀較為複雜的裝飾部件或預埋聯結件生產組合家具的部件 ；通過專用五金件和塑料件設計可以解決型材的封口和聯結問題 ；用模壓 、高硬度漆和噴墨印刷技術能夠提高板材的表麵質量 ；最重要的是選準產品開發方向 ，衛浴家具 、櫥櫃和庭院家具是木塑材料進軍家具市場的突破口 。
1 木塑材料在家具行業應用的限製因素
1.1 生產方式
目前木塑材料的生產主要采用擠出成型 ，即把木粉和熔融的塑料混合後擠出模孔得到各種型材與板材 ，型材成長率遠遠高於板材 。為了減少原料用量，企業多采用微發泡技術降低材料的密度和通過模具技術在型材中產生細小通孔 。表麵可采用噴漆或油墨印刷技術進行裝飾和保護 ，其中印刷技術不僅可以得到非常逼真的木材 、石材紋理 ，而且由於油墨滲透到材料內部 ，一定範圍內的表麵劃傷不會對外觀產生較大影響 。
木塑材料的生產方式對於家具設計製造有以下限製 ：
（1） 造型自由度低
由於是擠出成型，木塑材料大多數情況下隻能呈現直線狀態 ，幾乎沒有曲線造型和圓滑的轉折 ，因此難以體現出家具應有的親和感和舒適感 ，用於家具生產的造型設計自由度大打折扣 。
從目前的狀況來看 ，用木塑材料開發家具產品可采用的生產方式更接近於板式家具 ，外觀也很類似 ，但成本稍高因而市場競爭力較弱 。所以 ，如果外觀不能具備實木家具的主要特征 ，木塑家具的開發就會受到很大的市場阻力 。
（2） 端麵處理要求高
型材的通孔可以減輕重量 、節約用材 ，是木塑材料使用成本較低的主要原因 。但是 ，型材的端麵部位強度較低 ，易遭受碰撞或局部受力產生破損 ，而家具的受力節點又往往在材料的端部 ，因此需要對其端部進行特殊的處理以增加強度 ，提高了成本和技術難度 ；另外 ，消費者在欣賞家具時對細節的要求較高 ，要求端麵處理不僅考慮受力 ，還必須考慮形式的美觀和變化 、使用過程的清潔和舒適要求 ，這都為木塑材料在家具領域的使用帶來困難 。
（3） 聯結方式有限
目前木塑材料常用的聯結方式是通過企口卡接 ，釘合 、粘結 。企口卡接可以很好的限製材料間兩個維度的活動 ，結構可靠 ，但用途僅限於麵的拚合 ，難以用作支撐結構 ；釘合要求有足夠的鉸釘深度 ，一般需要在中空的型材內部填充木塊 ，生產效率偏低 ；粘結對接觸麵有較高要求 ，生產難以實現自動化 ，膠水可能流到表麵影響美觀 。
1.2 表麵質量
（1）麵平整度是家具質量的一個重要因素 ，無論實木家具還是板式家具對此都要求很高 ，對木塑材料來說 ，這個要求顯得尤為苛刻 。木塑材料從型孔擠出後會因內應力產生局部變形 ，雖然環境濕度的變化對木塑材料產生的影響微乎其微 ，但較大的溫差卻會導致平麵薄板的翹曲變形 。目前用木塑材料製做的辦公隔斷在出口時碰到的難題就是產地和出口國的溫差導致的產品變形 。
（2）木塑材料的表麵硬度低也是影響其在家具行業應用的不利因素 。家具在安裝 、運輸和使用過程都可能會遭到各種衝撞 ，如果家具的表麵硬度低 ，很容易就會產生表麵缺陷 。木塑型材的表麵用鑰匙甚至指甲就能劃出痕跡 ，雖然印刷木紋可以起到掩飾作用 ，但作為家具材料畢竟是一個較大的不足 。
（3）采用印刷麵飾的材料表麵紋理受印刷輥輪直徑限製形成規律性重複 ，大麵積使用時影響其真實感 。有些木材如櫸木的紋理呈點狀分布 ，沒有大的圖案化紋理 ，重複出現後不會有明顯的人工化痕跡 ，而花梨木、酸枝木則有明顯的線狀紋理 ，同樣的紋理重複出現後感覺很不自然 。
1.3 消費價值觀念
現在大多數消費者都認為實木家具比板式家具高檔 ，一方麵是因為板式家具的大批量機械化生產使得其成本下降 ，市場價格遠遠低於實木家具 ，另一方麵 ，由於森林資源危機造成人們對木材的價值判斷提高 ，實木家具的身價也就不斷增長 。另外 ，一些企業為了提高自身的市場身價 ，將名貴木材和能師巧匠的超凡雕刻技藝結合 ，生產出幾套鎮店之寶 ，標出幾十萬的天價 ，引導消費者的價值判斷 。相比之下 ，密度板 、膠合板等人造板材的價值感明顯偏低 ，這種價值觀決定了木塑家具很難以較大的利潤空間擠進家具市場 。沒有較大的利潤 ，新材料是很難進入市場的 。
2 應對方案的提出
2.1 采用二次加工技術和適用塑料 、五金件設計彌補生產技術的不足
（1）木塑型材的彎曲試驗證明木塑型材的單一直線風格可以得到改觀 ，曲線造型和彎折都可以在木塑家具上出現 。試驗方法和過程如下 ：
根據試點企業資料和初步測試 ，確定且變形溫度範圍在155度左右 ，參考金屬彎管工藝和初步試驗 ，確定選用填充熱砂 ，在模具內彎曲的方法 ；根據設計目標確定彎曲半徑和角度範圍 ；根據前階段試驗確定最佳變形溫度 ；根據每次試驗結果調整彎曲技術 ；根據試驗紀錄分析得出結論 。
本次試驗共彎曲型材39次 ，有記錄價值的37次（部分試驗樣本照片附後） 。經過分析得出結論 ：實心材料的最佳變形溫度在攝氏155度左右 ；空心材料的最佳變形溫度在攝氏162度左右 ；90度轉角時的最小彎曲半徑極限 ：JF11020為20mm ，JF7040為40mm；45度轉角時的最小彎曲半徑 ：JF11020為31mm 。
從實驗結果來看，木塑型材用於家具設計和生產的造型自由度和轉角問題可以解決 ，彎曲工藝有利於產生造型特色。
（2）發泡成型技術是試點企業已經成熟運用的生產技術 ，目前用於木塑房門的製造 ，基本原理是在兩塊木塑博板中間充入發泡劑 ，利用發泡劑產生的熱量和壓力使木塑板材緊壓在模具內表麵產生拉伸變形 ，冷卻後自然粘結為整體門板 。這樣生產的門板可以預埋鉸鏈 、拉手 、墊木和電路及鎖具的管道 ，生產效率高 、成本低廉 、具有實木門的外觀品質 。
這項技術稍加改進就可用於生產有預埋件的家具門板、麵板 、整體靠背椅等部件 ，不但成本低 、效率高、便於安裝 ，而且可以利用模具得到不同的浮雕圖案 ，使家具造型和表麵裝飾形式的選擇更多 。
（3）借助專用五金件和塑料件解決木塑型材的封口和聯結問題 。通常鋁合金型材製品是通過著色或電鍍塑料扣件封閉端口的，木塑型材不僅可以借鑒這種方法 ，而且可以利用材料的彈性使扣件與型材結合的更緊密 ，從而起到更整體的視覺效果 。一個較好的例子是木塑裝飾絨的安裝方式 ：裝飾錢上開有一個帶封條的釘槽 ，用釘子固定好裝飾線後再把封條卡在槽上 ，這樣釘孔就不會影響美觀了 。
木塑件專用聯結件設計要考慮以下因素 ：木塑型材內孔尺寸沒有鋁合金型材精確 ，聯結件要有較大的適應性 ；薄壁強度較金屬材料小 ，五金件和木塑型材的固定要有足夠大的接觸麵積 ；利用型材的內腔空間安裝微妙的機構從而實現某些特殊功能 ；利用發泡技術可以把五金件預埋在型材內部 。
2.2 用設計手段提高表麵質量
（1）材料變形輕則影響家具外觀 ，重則影響家具的使用 ，無論實木家具還是板式家具都麵臨這個問題 。目前通常采用油漆或貼麵的方法保持材料內部水分含量的穩定防止變形 ，或在較大麵積的家具部件上用色彩或雕刻紋樣來掩飾變形並起到裝飾作用 。由於木塑材料變形的主要原因是溫度變化所以用油漆隔離的方法無濟於事 ，這就使得表麵裝飾設計成為非常重要的一項工作 。除了雕花 、鑲嵌 、分割 、質感變化等常用表麵裝飾手法外 ，木塑材料還有其獨特的裝飾手法 ，如印刷 、拚接 、模壓等等 。
（2）木塑材料的表麵硬度可以通過塗飾高硬度漆層提高 ，一些企業已經開發出了木塑地板 ，其硬度雖然不能和強化複合地板相比 ，但用作家具表麵卻是不成問題的 。
（3）通過增加印刷輥輪的直徑來解決表麵紋理的重複成本高但效果有限 ，可以考慮用噴墨印刷機取代現有輥印方式 。目前德國愛克發公司生產的噴墨印刷機可以印刷大幅麵海報 、廣告牌及招牌 ，通過技術改進和模仿使之適應板材的表麵印刷能夠使木塑板材的表麵質量大幅提高 。
2.3 選準產品開發方向
按照傳統標準看木塑材料可以得出一個結論 ，即處在實木家具的高品質和板式家具的低價格這個夾縫中的木塑家具很難在客廳和臥室占有一席之地 ，但是木塑材料優良的防水性能決定了它獨特的使用價值 。衛浴裝修風潮和整體廚房的高價位給木塑材料提供了進軍家具市場的契機 ，以衛浴家具為木塑家具開發的突破口是讓消費者認識和接受木塑材料的捷徑 。
戶外家具對材料的耐侯性要求較高 ，木塑材料能夠滿足這一要求 。陽光中的紫外線使大多數塑料製品加速老化 ，但是木塑材料中的木粉能夠有效遮擋紫外線進入材料內部 ，從而使木塑材料可以在戶外有較長的使用時間 。從經濟因素分析 ，木塑材料比木材和金屬材料的生產成本和維護成本都要低 ，因此 ，用它來開發戶外家具很有發展前途 。
結論
在木塑材料的針孔注射成型技術成熟以前 ，二次加工技術是解決單件和小批量家具造型和結構問題的有效手段 ，發泡填充成型技術可用於大批量製做外觀較為複雜的裝飾部件或預埋聯結件生產組合家具的部件 ；通過專用五金件和塑料件設計可以解決型材的封口和聯結問題 ；用模壓 、高硬度漆和噴墨印刷技術能夠提高板材的表麵質量 ；最重要的是選準產品開發方向 ，衛浴家具 、櫥櫃和庭院家具是木塑材料進軍家具市場的突破口 。
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