镀铝瓦楞纸板制备概念家具设计

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1真空磁控溅射及镀铝瓦楞纸板制备

1.1真空磁控溅射镀铝技术及方法

Al膜的制备方法依据成膜原理有3种：

（1）化学气相沉积法是某一固体表面发生气态物质化学反应而生成固态沉积物过程的方法；

（2）溶胶凝胶法是化合物或氧化物的固化，是金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶和热处理生成的方法；

（3）物理气相沉积法是基体表面沉积膜通过蒸发和溅射等使涂层材料气化的成膜方法。镀膜方法不同镀铝的效果也不同，每种方法本身又有若干种方法。磁控溅射沉积技术是低温高速的溅射方法，相对于蒸发法其优点是构成物体的个体物质容易掌控，且镀膜涂层细腻均匀，与基材体结合力强，适合材料表面薄膜生产。磁控溅射法有微波-ECR等离子体增强磁控溅射、交流反应磁控溅射、射频磁控溅射、直流反应磁控溅射和脉冲磁控溅射等，这都是由磁控溅射采用不同的离子源决定的。这里采用物理气相沉积法中的磁控溅射沉积方法，磁控溅射沉积技术通常使用的靶材为纯铝，溅射时铝靶被Ar离子轰击，这是由于通过电离Ar气并引入正交电磁场的结果，溅射出Al离子沉积到基体材料表面制备出高阻隔纳米Al膜新材料。实验观察，沉积物在基材表面运动成核或成膜只有保持较高的能量才能实现，因此，溅射是最终将基材表面原子激发出来的复杂过程，是在离子与基材表面原子碰撞过程中发生能量与动量转移的结果。

1.2镀铝瓦楞纸板制备各项必备条件

镀铝瓦楞纸板制备前实验要先选择其面纸材料，对镀铝瓦楞纸板技术要求和制备后的防护层进行处理。

1）纸基的选择。运用直流磁控溅射工艺制备纸基镀Al膜，进而制备镀铝瓦楞纸板，因此在选择镀铝膜的基材时，要综合各种因素，选择的基材要充分满足镀Al膜的质量要求。目前，较为广泛地将PET，PA，PP等塑料基材用作磁控溅射制备Al膜，实验采用的基材为纸基镀铝膜。直流磁控溅射是“低温”溅射相对二次溅射的方法，由于纸基材料的表面吸附能力弱且粗糙度高，与塑料薄膜基材比较Al膜沉积相对困难，本实验选择高强度特种纸，因高强度特种纸与Al具有较好的亲和力。为制备满足使用需要的各种规格的镀铝瓦楞纸板，对高强度特种纸纸基材料进行选择时，相对稳定的物理特性参数是各种纸基材料研究的重点，同时还要考虑提高纸基材料肌理感和质感的视觉效果。依据试验测试高强度特种纸纸基材料的物理性能，这里选择各种高强度特种纸作为纸基材料，其质量为120g～250g不等，选用纯木浆作为原材料，其表面纹理和图案不同，纸面纤维均匀、伸缩小、强度高、物理性能良好。

2）镀铝瓦楞纸板结构及材料技术要求。瓦楞纸板的结构是由面纸、里纸、芯纸和加工成波形的瓦楞纸通过黏合而成的。瓦楞纸板根据瓦楞波纹的形状、纸板的层数和瓦楞种类的不同大致分为3类[4]。由于构成瓦楞纸板的瓦楞波形分为U形、V形及UV形，楞型有A，B，C，E及其复合楞，其中复合楞AB，BC，BBC兼备了各单楞的优点。为了提高瓦楞纸板的强度，选择UV形多层复合楞瓦楞纸板为主要材料，使镀铝瓦楞纸板家具符合家具的类型、大小及主体框架结构等实用特性。同时，对瓦楞纸原纸的物理性能，如破裂强度、基重、环压强度、抗张强度、撕裂强度、防水性能等都有一定的要求。瓦楞纸板材料符合规定要求是铝纸复合的关键，也是能否取得镀铝瓦楞纸板家具新材料的关键所在。镀Al膜表面进行SiOx防护层处理。制备镀铝瓦楞纸板采取直接镀铝方法，其高阻隔性纳米铝薄膜新型材料是利用真空磁控溅射镀铝技术所获得的。必须提高铝膜表面的耐磨性、阻燃性和可擦洗性等，改变Al膜本身耐磨性较低的状况，从而改善瓦楞纸板的性能，因此这里采用和Al膜相同的工艺方法，对瓦楞纸板Al膜面纸进行Si靶二次磁控溅射。将SiOx沉积在Al膜表面并进行保护层处理，镀SiOx提高瓦楞纸板Al膜的物理性质和Al膜面纸质量，同时使其仍然保留银灰色Al膜色彩。实验采用射频磁控溅射将SiOx沉积在Al膜表面，以提高Al膜的耐磨擦性，从而获得高质量的镀铝瓦楞纸板材料。

2镀铝瓦楞纸板家具的商业化应用

2.1镀铝瓦楞纸板家具特点

镀铝瓦楞纸板家具以其鲜明的特点受到人们的喜爱。首先，镀铝瓦楞纸板所用原料和辅助材料都是无毒、无气味的，有效避免了如人造板家具中甲醛等有毒气体的挥发。镀铝瓦楞纸板家具其原材料有极少的铝材料，容易处理，瓦楞纸板可降解和循环利用。其次，镀铝瓦楞纸板材料表面韧性好、耐折。和木质家具比起来，优越的阻隔性使其表面无龟裂现象。第三，镀铝瓦楞纸板具有防止家具氧化及防水、防潮等特点，镀铝防止其受潮和吸水，有效地改善了镀铝瓦楞纸板材料的物理性能，比涂饰保护漆的普通纸板家具表面具有更好的防潮耐水性。第四，镀铝瓦楞纸板材料的金属光泽及肌理效果本身就具有装饰性，镀铝时可根据不同家具的需要，将其表面加工成各种式样图案，或各具特色的镂花使家具更加宜人。

2.2镀铝瓦楞纸板在概念家具设计中的应用

不同学者对概念家具设计有不同的解释，但常见的观点是强调新的设计理念和新材料的使用，主张在设计家具时注重生产的可行性并采用先进技术，产品使用安全，造型美观，经济合理。现代家具设计中的概念家具的魅力就在于，设计师根据当时特定的物质技术条件与时尚审美的需求，对某种家具提出概念或设想，并转化为实际产品投入市场，这不仅推动了新技术、新材料与新工艺的进步，还缩短了家具更新周期。狭义的概念家具设计是对新的家具设计潮流，即对现代主义家具设计的研究，其设计是个性化的，新思维和新风格集中运用，设计产品从结构、材料、功能、装饰、技术等对艺术拓展和产品开发有重要作用，体现后现代主义设计流派新的设计风格。广义的概念家具设计是以探求个性化开发和新风格组合，以及新的理念为目的，其创新性和探索性为以后的家具设计提供有益参考。概念家具设计是创新的材料设计、别致的造型设计、时尚的理念设计和多功能互动性设计等，因此涉及到设计外延的不断扩大，设计内涵的不断延伸，设计的立体表达中交叉融合了社会学、历史学、经济学、工程学、工艺学和美学等学科。无论是概念家具还是实用家具，均可使用镀铝瓦楞纸板进行设计与开发，生产的家具产品首先要具有良好的使用性，然后是时尚、耐用等其他需要。由于镀铝瓦楞纸板的材料特性，其家具开发可广泛应用于易更换、价格低、重量轻、便于回收的中小型轻便家具，如钟表、灯饰、凳子及小型书架等，适合用于时尚新颖的家居家具，如餐桌、茶几、电视柜、椅子等，也可用于较厚重的现代家具，如橱柜、书柜、立柜大型板式家具及轻巧绿色能够重复利用的办公家具，如文件柜、办公桌椅、书立、档案盒等，还可用于承重性较强、结构简单的大型家具，如展示柜、工作台，大型运动场馆使用的媒体桌和服务台等，以及探索开发美观、实用、环保性强的儿童家具、休闲家具等，或者用于承载较大质量的家具支撑底座，模块或零部件等，还可根据不同群体和对象研制其他家具产品，满足不同的消费需要。

2.3镀铝瓦楞纸板概念家具设计

根据家具设计意图，对所获得的镀铝瓦楞纸板材料进行分切和加工，可将其制备成各种中小型轻便镀铝瓦楞纸板家具产品。折叠结构形式、层叠结构形式、插接结构形式和组合结构形式及其工艺方法是镀铝瓦楞纸板概念家具设计的常用形式[13-15]。同时使用不同的镀铝瓦楞纸板制作家具时，应根据家具特性确定其成形工艺，构思结构和进行不同的造型设计。镀铝瓦楞纸板是由多层纸板复合而成的，如使用三层板制作家具，家具设计及加工工艺可根据特定需要，对镀铝瓦楞纸板进行模切标准压痕后通过折叠来实现，如镀铝瓦楞纸板插接结的构凳子和桌子见图1-2，采取折叠结构形式，将镀铝瓦楞纸板面材模切成按照设计意图事先设定好的造型，通过折叠构成立体形态家具。

3镀铝瓦楞纸板概念家具拓展设计

3.1概念家具拓展设计创意思路

随着科技的发展，创新材料和设计已成为各国研发的主题，设计师力图采用不同类型的材料进行创新设计，富有想象力的设计构思会形成具有生命力的家具。按此思路使用镀铝瓦楞纸板作为新型材料，采用模块化家具组合的设计方法，应用于镀铝瓦楞纸板概念家具设计。组合家具是由标准零部件或若干个标准化模块组合而成的，家具的整体功能可划分为若干个子功能，整体功能通过不同的模块或零部件组合来实现，现代家具特别是板式家具的模块化结构，拆装灵活，用途多样，容易组合。模块化组合家具可通过灵活切换模块转换功能，产生各种不同的使用方法或衍生新型家具来满足需求差异，其制作过程应注意标准化、组合化、通用性等特征。组合模块家具的种类众多，如桌凳、茶几、床等，家具的形态变得更加丰富多样，功能性也得到更大程度的拓展。

3.2镀铝瓦楞纸板与其他材料的组合设计

镀铝瓦楞纸板制作的标准模块，根据使用需要，配合其他材料，如设计镀铝瓦楞纸板模块组合餐桌，这种设计充分发挥两种不同材料的优势互补作用，餐桌上部分桌面使用玻璃材料，餐桌下部分底座采用镀铝瓦楞纸板模块。玻璃面材具有坚硬、光滑、耐磨、耐烫、容易清洗的特点，镀铝瓦楞纸板塑造成各种所需形状模块的底座，具有较强的支撑作用。另外可根据设计餐桌面板大小自行决定底座标准模块配置的多少。餐桌面板材质、形状和规格可依据消费者需要，利用造型要素交合法提取造型要素，灵活派生多种设计方案。家具模块化设计的实践方法，可开发研制新功能模块与部分通用模块形成新家具，可用通用模块和接口结构组合成新家具，可通过部分通用模块改型形成新家具，可以以通用为主与部分专用模块构成新家具，还可采用如木材、塑料、金属、玻璃等不同质地的材料进行模块组合成形。

3.3模块化的应用组合

模块化是设计模块作为标准化、通用化的零部件灵活组成多种新家具的设计方法。以镀铝瓦楞纸板制作的标准模块，还可按对家具不同使用价值的需求，来制作不同种类和规格的镀铝瓦楞纸板的标准化模块，并配合其他材料设计制作中小型家具。根据设计意图，结合镀铝瓦楞纸板制作的标准模块，可选用层叠结构形式的镀铝瓦楞板模块，组合形成茶几、长条桌等家具。利用镀铝瓦楞纸板制作的标准模块为主要造型材料，结合多种其他材料，创造性地设计多种变化造型。选用镀铝瓦楞纸板和其他材料共同构成概念家具时，可充分利用两种材料各自的优势特点进行设计，推进镀铝瓦楞纸板新材料的应用。可将其应用于制备各种中小型轻便纸板家具产品中。

4结语

依据节约资源、绿色生产和设计的理念，采用直流磁控溅射镀铝技术制备镀铝瓦楞纸板，并对其进行概念家具的设计、开发与拓展研究，从而对时尚新颖的镀铝瓦楞纸板概念家具进行批量生产，推进其市场化应用。通过开发多种镀铝瓦楞纸板产品，有效地促进新技术、新材料研究的推广和应用，引导并改善社会生产和消费结构，满足需求并获取市场赋予的经济效益最大化。

作者：周颐 周威 单位：东北农业大学 哈尔滨商业大学