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TRIZ理论在木塑复合家具中的应用

2022-03-18 16:34 作者:天行健六西格玛  | 我要投稿

通过调研发现,市面上的办公家具以实木、人造板为主要材料,目前将木塑复合材料应用于办公家具领域的企业较少。为扩大木塑复合材料在家具领域中的应用范围,以下以木塑复合办公桌的设计流程为例,讨论引入TRIZ理论在木塑复合家具中的应用形式。

1产品规划阶段

木塑复合家具的产品设计阶段属于问题识别的步骤,需要以宏观的角度确立设计方案的方向——包括家具功能、应用方式等。根据39个工程参数,将木塑复合办公桌的设计要求分析后发现,需解决NO.13稳定性、No.22能量的无效损耗、No.23物质的无效损耗、No.34可维修性等技术冲突问题。因此,问题解决的步骤是需要在方案设计、技术设计及施工设计阶段结合实际情况解决技术冲突,最后根据家具加工的难易程度以及制造成本等可行性评估对方案进行概念验证,以选择最佳的解决方案。

2方案设计阶段

在问题识别过程中发现,使用者对办公桌的设计要求包括实用与易用以及可提高工作效率等,因此,在方案设计阶段需要设计师及工程师从系统的角度确定家具的造型,突破目前木塑复合办公桌的设计局限。外观造型则包括色彩、形态及装饰等方面。传统办公桌线条平直,色彩平淡,以营造严肃、紧迫的氛围为主。由于成本有限、设备落后等限制,木塑复合材料以往仅在原料制备过程中添加着色剂以作为主要着色方式,导致木塑复合板材的色彩范围受限。

经市场调查发现,由于木塑复合家具需求的扩大使得该材料染色技术飞速提升,仿木材的色彩在市场上占多数。现国内学者对木塑复合板材的色彩处理上进行了相关研究,等在高温高压条件下,使用分散染料对硫酸酯乙基化改性后的原木粉和聚苯乙烯泡沫塑料进行复合后展开染色研究,发现在分散染料可有效使木塑复合粉产生更明艳的色光,并具有较高的耐水洗牢度。使用黑胡桃等3种不同树种的薄木进行贴面处理,发现使用特种木塑专用胶可获得较高的表面胶合强度,且贴片处理效果最优。因此,为解决木塑复合材料着色过程中存在的No.13稳定性和No.29制造精度的技术冲突,结合整体分离原理,可通过对原料进行染色处理以及对板材进行薄木贴片处理可增强其表面色彩丰富度和实木感,提高木塑复合办公家具的美观度。

3技术设计阶段

在技术设计阶段,需要解决家具的连接问题,为解决No.11应力/压强、No.13稳定性、No.30作用于对象的外部有害因素等技术冲突,可根据条件分离的原理,采用#5组合法、#40复合材料法原理,复合两种或两种以上的连接方式以弥补各种连接方式的缺陷。如,木塑复合办公桌的板材连接设计上采用胶接与钉连接复合的方式,可以有效克服胶接可靠性差的缺点,并提高接头的强度以及复合材料的稳定性。

4施工设计阶段

木塑复合家具的施工设计阶段是指加工、制造等工艺设计过程。办公家具作为与人接触较为密切的一类家具,其设计的首要原则即是环保、绿色。木塑复合板材是家具制造中必不可少的基本型材,木塑复合家具能否大力发展主要取决于企业是否具备完善的制备木塑复合板材的技术。

木塑复合型材的成型过程是将原料置于挤出机中,经过一定的温度、剪切和挤压作用后,使受热熔融的热塑性塑料和其他组分混合、塑化,再进行挤压、模压、注塑成型等方式制造而成的。在问题识别过程中发现,存在木塑复合板材挤出过程所需的原料量较大、挤出成型的板材宽度有限且密度较大、热压成型制备的材料原料分散性较差等问题。因此,木塑复合型材在成型过程中存在的挤出困难、板材裁剪浪费等问题使得木塑复合家具的发展受到一定的限制,进而导致木塑复合板材在办公家具行业难以打开市场。为解决No.23物质的无效损耗、No.33可操作性等技术冲突问题,现在已有国内学者发现,木塑复合板材的加工方式可利用#17多维法原理,使木塑复合型材的成型过程可从单一挤出成型向复合共挤、包裹共挤方向发展。共挤的实质是将两种或两种以上的原料通过同一个机头挤出后,最终成型为具有核壳结构或多层结构的聚合物复合型材。节约能源材料是办公家具的重要设计原则之一,近年来木塑共挤技术在木塑制品中应用广泛,提高了木塑复合板材在办公家具领域发展的可能性。


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