■杨春晔，苏艳炜，苏晓毅，吴章康 Yang Chunye & Su Yanwei & Su XiaoYi & Wu Zhangkang

(西南林业大学材料科学与工程学院，云南昆明 650224）

社会迅速发展，城市家具市场为了遵循国家提出的保护环境政策，将木塑复合材料作为生产制造城市家具的主要材料。现阶段，木塑城市家具还处于发展阶段，生产商为了满足现阶段木塑市场的大量需求，还需要根据现状投入大量的研究，用于完善目前的木塑城市家具产品。选用木塑亭子、木塑花箱和木塑垃圾桶三类主要木塑产品作为研究目标，如何将这三类木塑产品的材料、结构、造型在能够灵活运用与结合的前提下，又可以使木塑城市家具遵循美学设计，呈现出一个城市独特的文化，便是个值得探究和讨论的课题。

1 木塑城市家具的特点

木塑复合材料是以木屑、竹屑、麦秸、谷糠、椰壳、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料。木塑复合材料最大的特色和优势是原料资源化，制备可塑化，产品生态化，应用经济化和再生循环化[1]（图1）。

依据城市家具中的分类体系，将城市家具分为管理系统、交通系统、辅助系统和美化系统[2]。木塑材料主要应用于这四类城市家具系统中的各类设施里。木塑材料在满足城市木塑家具使用功能需求的同时，也应该满足美学设计的需求。木塑城市家具是高度还原天然木材料的纹理与色彩，在此基础上使用木塑复合材料制作而成，它突破了实木家具和板式家具因原材料性能差异而引起的限制，使传统家具的造型和风格变得多样化。

2 木塑城市家具构件及连接的分类与应用

社会的发展使木塑材料的应用逐步广泛，尽管木塑制品样式多样化，但它们内部都是由多种零件，按照一定的结构形式组成部件，再由部件组装成所需的产品。L型和T型构件是一种常见的结构形式，中国在该方面的研究较多，常用于户外家具及包装框架结构[3]。相关试验表明，L型共面与T型共面的螺钉接合强度基本一致，使用时可根据木塑框架结构的设计需要进行合理选择[4]。

在木塑制品中常有的连接结构形式有焊接结构、钉接结构、胶合结构、拼接结构、搭接结构、榫接结构、框架角部结构和箱框结构等。现阶段，应用于木塑材料的连接方式主要为焊接、钉接和胶合三种连接方式。

2.1 焊接结构

把焊接引入木塑的连接方式中，可以快速将木塑复合材料进行连接，并在焊接后处理简便，制品外表美观，焊接均匀。但是，焊接存在一定的问题，焊接之后的木塑城市家具不可拆卸，不利于后期更换和修理连接件，更不利于对木塑城市家具的日常保养。

■图1 木塑复合材料

■图2 木塑材料的花箱

2.2 机械连接结构

也叫钉接结构，连接方式中最基础、最简单的一种，通常是指螺钉、螺栓和铆钉等紧固件将两种分离型材或零件连接成一个复杂零件或部件的过程[5]。钉接材料分为金属钉与非金属钉[6]。机械连接结构的连接强度高，密封性能好，但此连接方式里的钉子易破坏材料、拆卸不方便、制孔精度高、暴露在外部的金属钉会出现锈蚀和老化等现象，极大缩短木塑城市家具的使用寿命。

2.3 胶合结构

指单纯用胶黏剂将木塑材料进行接合。其优点为胶黏剂制作成本低，对木塑材料小材大用、短料长用、劣材优用，对木塑材料进行最大程度的利用，但其剥离强度低，在湿热、温度变化或冲击情况下寿命不长，容易损坏。要解决胶接问题，应解决木塑复合材料的表面处理，胶接材料的表面处理是整个胶接过程中最重要的工序之一，也是胶接成功与失败的关键之一[7]。

3 木塑花箱、亭子和新型环保垃圾箱构件及连接的现状

3.1 木塑花箱的构件及连接方式

中国木塑花箱的连接方式主要为机械连接。将钢钉钉入箱体，固定木塑板材，接合成箱框体。其他木塑板条通过榫卯结构进行拼接，然后与木塑箱框体进行组装（图2）。

3.2 木塑亭子的构件及连接方式

中国木塑亭子的连接方式主要为机械连接。主要依靠钢铁结构架与金属连接件进行连接，钢铁结构架用于整个木塑亭子的初步搭建，木塑板材包裹于钢铁结构架外部，金属连接件将木塑板材进行接合，组合成木塑亭子，然而金属连接件大多暴露在外部（图3）。

3.3 木塑新型环保垃圾箱的构件及连接方式

中国新型环保垃圾箱的连接方式主要为机械连接。金属连接件与钢铁结构架相结合，对木塑板材进行接合，钢管用焊接方式组合成钢铁结构架，合页与自攻螺钉连接件用于垃圾箱门的连接，L型金属连接件用于垃圾箱体木塑板材之间的组合连接（图4）。

4 木塑花箱、亭子和新型环保垃圾箱构件及连接存在的问题和解决建议

中国的木塑城市家具由于多数都设计安置在露天环境里，所以需要考虑到它的易损因素，并方便日后木塑城市家具的维修。不论采用何种木塑材料，都需要考虑其耐久性和易损性，同时要求讲究施工安装工艺，但其构件及连接方式对整个木塑城市家具产品起到最根本性影响。木塑花箱、亭子和新型环保垃圾箱的构件及连接方式主要存在的问题有以下几点。

4.1 木塑花箱构件及连接方式存在的问题

因木塑花箱中装有土壤和植被，遇水易膨胀，木塑花箱的外部易变形开裂，金属连接件多暴露于花箱外部，受外部多种因素的影响易造成生锈和腐蚀等现象。日常生活中的木塑花箱因使用年代较长导致产品破损垮塌、连接件丢失和腐蚀，导致木塑板材断裂甚至丢失，严重影响产品使用寿命和环境美观效果。

木塑花箱使用的构件及连接件样式单一，不能够满足木塑花箱多变造型的设计要求，导致木塑花箱外观局限于方体和少量的柱体，市场上无任何球体和异形造型的木塑花箱。连接件样式的多样性是决定木塑花箱造型多样变化的根本因素，多元化造型的木塑花箱才能让其更易被大众接受。

4.2 木塑亭子构件及连接方式存在的问题

木塑复合材料连接方式主要有机械连接、胶接连接和焊接，其中机械连接或胶接是最好的连接方式。机械连接主要指金属连接件和榫卯连接，胶接连接主要是靠胶黏剂进行连接，焊接是一种以加热、高温或者高压的方式进行连接[8]。但日常生活中的木塑亭子仅使用机械连接，缺少胶接连接和焊接方式，多种连接方式相结合才能满足木塑亭子外观造型的多样变化。

4.3 木塑新型环保垃圾箱

木塑新型垃圾箱的连接件样式单一，不能满足垃圾箱多种造型样式的变化，垃圾箱造型多为方体，少有柱体，无异形造型。其连接件小而复杂，对连接件精准度要求极高，生锈被腐蚀的连接件，使垃圾箱的箱门不能完全闭合，箱体变形使内箱外漏，影响人们的使用，降低了环卫工人清理垃圾的效率，工人后期不方便对垃圾箱进行维修与保养。

4.4 木塑花箱、亭子和新型环保垃圾箱欠缺对构件及连接的人性化需求满足

木塑城市家具的构件及连接方式在很大程度上并未真正从人的需求上考虑。为组装不同造型的木塑城市家具，需购入不同样式和不同价格的构件及连接件，极大增加了木塑产品的生产成本[9]。不合理的构件设计不利于后期工人对木塑城市家具的组装，降低了工人的装配效率。木塑城市家具中使用大量的构件，无形中增加产品的生产成本，降低木塑城市家具的性价比[10]。

■图3 木塑材料的亭子

■图4 木塑材料的垃圾箱

4.5 木塑花箱、亭子和新型环保垃圾箱存在问题地解决建议

通过研究，针对木塑花箱存在的问题提出改进建议，增加木塑花箱构件及连接方式的多样性，避免因单一连接方式而导致的材料破损问题，同时也能满足木塑花箱多变造型的需求[11]。针对木塑亭子存在的问题提出改进建议，尽量隐藏连接件，使其不暴露在外界环境下，减轻连接件的腐蚀程度；减少连接件的种类与数量，将一类连接件进行多种使用，利于日常保养与维修[12-13]。针对木塑新型环保垃圾箱存在的问题提出改进建议，提高连接件的精准度，使其在日后的使用中减少因连接件错位而导致箱体难开合的情况，并尽量隐藏连接件和对暴露在外的连接件进行喷漆处理，减轻连接件被腐蚀的程度[14]。

5 结语

随着科技的发展和社会的进步，木塑城市家具构件及连接方式也不断更新，接合强度与科学性进一步得到提高。未来将高科技与木塑城市家具构件及连接方式相结合，使其更趋于人性化和规模化，木塑城市家具的连接组装效率与家具结构强度都将得到提高，将推动我国木塑城市家具业的发展。

合理的材料选择与生产工艺，细分整体和局部的关系，了解生产线的生产能力，安装现场的固定条件，后期更改或运输破损等要素都是需要掌握的知识与技能。一个新产品的开发是一个循序渐进、不断筛选的过程，是一个团队智慧的结晶，更是一个价值的体现。可依据木塑城市家具连接件改良开创一套简化版结构设计体系，将其运用于木塑城市家具结构设计中，在兼具人文性与趣味性的同时，保证结构强度，为木塑城市家具设计提供灵感。

在未来，国家对环保的大力提倡，促使木塑城市家具产业迅猛发展，木塑城市家具的连接件也因此拥有更大的改进空间，中国的木塑城市家具产业将迎来一个质的飞跃。