基于轻质立式瓦楞夹芯复合纸板的临时性家具设计

张海婷 郝景新* 吴新凤 于利亚 戴学鹏 李伟光

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.深圳朗晖展示有限公司，广东 深圳 518000；3.湖南巨迪家居有限公司，湖南 长沙 410016；4.中国林业科学院木材工业研究所，北京 100091）

纸基家具具有可回收、再循环和再利用的环保属性。随着绿色理念的深入人心[1]，纸基家具的发展颇受关注。综合国内外纸家具研究发展状况可以发现，国外对纸基家具的研究早期多从视觉时尚、视觉艺术的角度，后逐渐注重对其实用性及持续价值的研究[2]，并提出形式与功能统一的设计原则，且将设计与生产优势相融合。国外纸基家具的研发体系较为成熟，在家具市场上占有一定份额[3]。目前国内学者对于纸基家具的研究主要还停留在理论阶段，产品与市场的衔接及其推广路径尚不完善，发展受到限制。近年来，国内展示展览行业对纸基家具的需求逐渐增大，笔者通过对展示展览行业的深入调研，发现目前临时性展览所用的临时性纸家具通常以立式瓦楞夹芯复合纸板为主要材料，该材料的力学性能优于瓦楞纸板、蜂窝复合纸板，在临时性家具中应用立式瓦楞夹芯复合纸板拥有很大的市场。

1 立式瓦楞夹芯复合纸板材料属性

不同于传统的卧式排列，立式瓦楞夹芯复合纸板通过翻转90°后形成立式瓦楞芯层[4]，再通过上下覆面组成“工”字梁（如图1所示），具有较强的平压性能和抗弯性能，可应用于建筑、运输包装、纸质家具、广告展览等行业。立式瓦楞夹芯复合纸板材料具有轻质高强、成本低、可回收、表面装饰效果优异等特点。

图1 立式瓦楞夹芯复合纸板Fig.1 Vertical corrugated sandwich composite board

1.1 轻质高强

立式瓦楞夹芯复合纸板的密度约为0.1 g/cm3，其弯曲强度、弯曲刚度、平压强度、剪切强度、侧压强度、戳穿强度等力学性能高于蜂窝纸板，在微孔小壁的瓦楞纸芯家具行业中具有广泛的应用前景[5-6]。立式瓦楞夹芯复合纸板兼有瓦楞纸板和蜂窝纸板的结构特点，将两者的优点组合联用，可应用于包装类、装饰类产品，显示出较强的技术优势和市场竞争力[7]。

1.2 成本低、可回收

立式瓦楞夹芯复合纸板的生产只需在原有瓦楞纸板设备上设置立式排料装置，生产效率高。此外，瓦楞夹芯复合纸板质量轻、抗压、抗撕裂、耐戳穿、缓冲性能好、易加工成型、印刷性好，同时还能循环再生利用[8]，对环境无危害。

1.3 表面装饰效果优异

当覆面材料为白卡纸时，可对其进行喷绘印刷。而当覆面材料为牛皮纸时，其颜色与木材色泽相近[9]，在视觉上可以模仿木制家具。此外，纸板表面还可以进行防水贴面处理或贴绒布处理，相比于其他材质的家具，其贴面优势明显。

2 立式瓦楞夹芯复合纸板家具结构设计

家具产品的强度与材料属性、材料与连接件间的连接强度密切相关。纸基家具的结构设计直接关系到家具产品的强度[10-11]。立式瓦楞夹芯复合纸板家具结构设计可以借鉴木质家具的插接结构，采用螺丝固定。

2.1 立式瓦楞夹芯复合纸板家具本体连接结构

表1 立式瓦楞夹芯复合纸板家具本体连接结构Tab.1 Connection structure of vertical corrugated composite board furniture body

2.2 立式瓦楞夹芯复合纸板家具连接件结构

表2 立式瓦楞夹芯复合纸板家具连接件结构Tab.2 Connection structure of vertical corrugated composite board furniture

3 V形槽封边与成型一体化工艺

立式瓦楞夹芯复合纸板在切割后会有芯层暴露在外，存在美观性差、无法封边遮盖等问题，因此常与瓦楞纸板及其他材料组合使用。在纸基家具设计阶段，应结合材料特性和相关技术创新工艺结构，使家具产品的设计更加合理，使产品质量得到提升[15]，同时还应遵循低成本、减量化原则，降低人工和生产成本，减少运输与装配成本。

纸基家具的封边通常依靠人工，封边效率低且不美观。结合纸基家具工厂的实际生产情况，利用纸基家具易于切割的优势，本文提出一种V形槽折叠封边的加工技术。

如图2所示，在立式瓦楞夹芯复合纸板上切割两个相邻的V形槽可以实现180°折叠，V切轨迹之间的关系为：D=2H，其中D为V刀间距，H为立式瓦楞夹芯复合纸板的形式厚度。V切角度为95°，设置修正值为5°，V刀留底厚度为2 mm，以确保最底层材料不被切割。切割后取出多余纤维，再将板件对折后粘合，进行一体化成型。在实际生产中,不同厚度、不同覆面材料、颜色的板件可不必再使用封边胶带, 减少了工序,。从产品美观性角度，可凸显板件的一体化，视觉效果更好。

图2 V形槽间距与切割示例Fig.2 V-shaped groove spacing and cutting examples

图3 产品成型图Fig.3 Product forming diagram

4 临时性家具设计实践

4.1 临时性家具应用市场需求

1) 临时展览

会展行业蓬勃发展，其特点为周期短，展览时间在3～30 d之间[16]。对临时性家具的要求为轻质、方便搬运、易于快速组装。

2 )大型赛事活动

大型赛事活动时间一般在10～50 d之间[17-18]，对于临时性家具的制作要求为生产周期短、快速组装、轻质高强、易于大批量运输、物流成本低，且对环境污染小，可回收。例如，2021年东京冬奥会为运动员提供的临时性纸床，在奥运会结束后全部回收。

4.2 临时性家具设计原则

4.2.1 减少基材用量

对临时性家具采取轻量化设计，在减轻家具整体重量的同时，减少基材的使用量，从而降低生产制造成本。在设计阶段，可以通过结构优化设计，与其他材质的合理搭配，例如，与纸方管等的配合使用，使立式瓦楞夹芯复合板发挥出更大的优势。此外，可使用模切排料软件对图案进行优化，减少材料的消耗量，降低制造成本。

4.2.2 增强可调节性

临时性家具应设计为可拆装结构。通过合理的结构设计与结合形式，提高家具部件安装、重组与拆卸的灵活性。拆装方式应符合用户使用习惯，避免误装。

4.2.3 方便运输和移动

对临时性家具进行轻量化、减量化设计，使其易于搬动和组合使用。由于临时性家具通常会被高频次搬动、转换，在设计中应充分考虑搬运移动的便捷程度，实现单元部件之间的自由拆卸和组装[19]。同时，应采取平板化包装，降低运输成本，节省空间。

4.2.4 轻巧简洁

利用轻重感的视觉效应进行设计。临时性纸基家具的设计应避免廉价感，减少芯层暴露。巧妙利用折叠方法，使整体外观形态具有质感。轻巧简洁的设计风格更符合现代人的审美需求[20]。

4.2.5 经济实用

由于临时性家具只是被临时使用，因此用户更希望能买到经济实用，性价比高的产品。对此，应从家具材料、结构、工艺等方面综合考虑，以降低产品成本[21]。目前，纸基家具的生产过程多依靠人工，未来应采用自动化加工，以减少人工成本，进一步降低临时家具的价格。

4.3 设计实践

选取置物架进行设计实践。临时性场合使用的置物架一般对灵活性要求较高。竹、木、人造板等制作的置物架及开放性柜类家具产品体积质量较大，在高频次的场所转换过程中不易搬运、组装耗时、装配难度大。因此，从分解角度对置物架进行设计，使其结构上保持独立，组合后又可形成一体。设计中遵循美学原则，变化与统一、均衡与稳定相结合。利用纸方管、方通连接件作为可控的通用化模块，用户可以根据自身需求对置物架进行组装使用。通过“分解”与“组合”实现产品的多样化组合，以满足不同用户的复杂性需求。由于模块化设计与零部件的通用性[22-23]，可以对置物架的高度、宽度进行调整。还可将置物架设计为转折式架类产品，在转折点继续延伸纸管，使其在宽度或高度方向上自由扩展。

在实际使用中，置物架底板、侧板、背板可根据实际使用需求放置，在成型加工时，可通过V切工艺对各个板件进行设计，融入一体化设计理念。如图4～6所示，需要侧板时，放入模块2；若同时需要侧板和背板时，则将模块2转向与模块1共同使用。当需要对局部模块更改与折叠时，利用复合纸板折叠的优势实现置物架的反复拆卸和组装。

图4 置物架效果图Fig.4 Shelf rendering

图5 置物架拆分图Fig.5 Shelf disassembly diagram

图6 置物架安装Fig.6 Shelf installation

4.3.1 置物架效果图

4.3.2 置物架模块生产

使用10 mm厚度的立式瓦楞夹芯纸板进行切割制作，图7中标记区域为生产时的涂胶区域，涂胶后将纸板折叠粘合。

图7 置物架模块生产与平板包装Fig.7 Shelf module production and flat packaging

4.3.3 置物架实物展示

图8 置物架实物展示Fig.8 Physical display of shelves

5 结语

在当今绿色、生态经济和低碳经济的时代背景下[24]，纸基家具作为一种结构简单、经济适用、安全舒适且富有人文情怀的绿色家具将得到长足发展。在家具设计中充分体现“低碳化”原则已成为发展趋势[25-35]。纸基家具在“人—家具—环境”协调匹配的基础上呈现个性化特点,同时无需油漆处理，在生产与使用过程中对人体健康和环境无危害。立式瓦楞夹芯复合纸板轻质高强，将其应用于家具领域，通过合理的设计可制成多样化造型和审美风格的纸基家具。由于其个性化、功能性、创新性和环保性等特点，在易搭建、低成本、多功用的临时性场合中具有很大发展优势。