回收纸质材料对环保的作用

刘淑娟+李剑晖+周洪辉

摘 要：随着环保观念的盛行，回收废纸逐渐成为家具创新的一种途径。从部分国家废纸回收率的数据统计推算出纸制家具的发展前景，通过进行分析废纸利用途径的实验数据以及回收过程中对废液处理的改进，附以纸制家具装饰方面的末端流程以及结构造型的创新实践，验证了纸制家具近期的可实现性。

关键词：环保；废纸材料；结构创新；外表面处理

[2016年东北林业大学材料科学与工程学院院级创新项目。项目编号：CL201642]

一、回收纸质材料处理

回收废旧材料并进行再利用，不仅会带来优良的经济效益，而且会改善环境整合与资源协调的问题，为了更好地实现节约利用资源，使废旧纸质材料变废为宝，各个国家正在争相研究废旧纸质材料利用的新途径，使其以多种形式物化为贴近人类生产与生活的家具。

根据世界再生利用现状的总结报告，在废旧材料的回收利用方面，纸张的回收率普遍较高。据统计，日本的废纸回收率高达45%，排名位于世界第一，排名位于其二的国家为荷兰，回收率至43%，纸张的回收再利用使得垃圾的排放量降低了40%，由此可见，纸张的回收再利用不但节约了制造工业的成本，而且一定程度上减少了森林的肆意砍伐。

废纸有众多的利用方式，好比制造复合性原料、制造生产包装所用的原料以及构筑房屋所需要的原料以及用于改善农牧业的生产、生产甲烷、生产葡萄糖、提炼废纸中的再生酶、纸浆模塑，等等。在此，简单举两个已被推崇使用的方法。在新加坡等地，人们利用旧报纸、旧书刊杂志等，卷成圆形细长的棍子。在外层附加一层塑胶纸，进行居家用具的制作，在制作的过程中，以各种家具的不同造型以及使用方式为根据，再编卷出不同的图案来增添家具的美观与实用性能。近年来，有一种废纸再生酶已被北欧地区研发，这种酶可将废弃纸张中的墨渍元素进行提炼并从纸浆中分离开来，其具体操作是将纸浆磨碎，在每吨纸浆中注入200～300ml的强碱，使得黑色油墨沉淀并从白纸中分离，此方法适用于任何印刷出版物的制作。

在纸张进行分析的实验过程中，会产生大量的丙酮废液，为了降低其排放量的指标，我们根据强酸的特性，对酸碱中和产生的溶盐废液和盐分沉淀后的废液通过溶盐分馏法进行溶盐分馏和普通分馏。按此方法，溶盐分馏的产品的纯度将高达99.52%，这是回收废纸分析实验过程中废液回收与纯化的一大改进。

在此研究的基础上，购买的回收废纸通过上述方式进行加工处理，最终形成了绿色、生态、可循环使用的简易纸壳，并由此纸壳进行家居造型与结构上的创新创意研究。

二、家具结构与造型的创新

在家具结构方面，研究方向定位在了折叠家具，现有的多功能折叠式家具的结构样式有刚性折叠、柔性折叠等。刚性折叠包括：收启式折叠结构、单一轴心式折叠结构、多折动轴式、多轴心式折叠、组合式结构、螺旋式折叠结构、插接式折叠结构。柔性折叠包括：充气折叠、材料变形实现折叠等。现有的多功能折叠式家具的造型方法：通过对形体有计划地进行叠加、拆分、伸缩、折叠，设计出家具的立体造型。折叠家具是指某个或某些构件能够进行折动，并且呈现出合拢、展开或半展开状态的一种家具形式。

回收纸质材料经过处理后，经由团队成员的设计开发，使家具在具有一定强度的基础上，形成折叠式家具，便于在较为狭小的空间，例如高校寝室等空间内，实现小空间、大利用。

尽管各式各样简便的、豪华的、美观的折叠式家具琳琅满目，国外的设计实例数不胜数，但是对于折叠式家具的理论研究体系相对较少，也没有系统的设计方法基于国外折叠式家具作品及其他领域的设计分析，依据自身理解拓展出若干理论分析体系，通过构建一个理论实践体系在定义、类型、特征等方面对折叠式家具进行解读。家具是一个交叉学科，单从家具领域来看，很难对折叠式家具进行界定和分析，需要从专业的角度出发，结合哲学、建筑学、人性化设计、生态设计、情感化设计、用户体验设计等多角度、多学科的知识，针对折叠式家具在空间中的应用与消费者的购买心理之间的关系展开研究，应尝试总结折叠式家具的设计原则和设计方法，以对面向消费群体的生产企业提供一些可供借鉴的经验和理论知识。

纸浆模塑家具具有良好的疏水性、吸水性和隔热性，生产过程中如若加入特殊的助剂又可以使本產品具有防水、防油、耐高温等特殊性能，而且如果巧妙地利用力学原理和合理安排结构加强筋的设计，成型后的纸浆模塑家具还具有足够的强度和韧性，既可以通过模具单体成型，也可以分体制件，然后通过钉结合、连接件结合与胶粘剂结合等方式复合成型。

针对废旧金属和木材组成的支撑部件进行结构（连接结构等）开发。应用计算机辅助工程分析和有限元分析方法进行家具强度设计与研究、对家具部件进行力学等测试分析得出不同形状、不同强度、不同部分的家具部件；应用计算机设计辅助软件来进行造型、构造设计。由设计图连接组合家具部件并按需要设计新的家具部件，由技术局限、稳定性、舒适度等方面对家具半成品进行改进和新的设计最终制作出实体家具。

结构草图如图1。 实物展开图如图二。

三、表面装饰处理

接下来的步骤是丰富纸制家具给用户带来的外观感受，由此进行其表面的装饰化处理的研究，对纸制家具进行装饰一般是指通过在其表面添加可以附属的图案元素来表达此件家具的风格与情愫，旨在使其视觉上更加美观夺目，添置的色彩、造型、纹饰应与家具的造型和功能相吻合，家具表层的处理方式有覆面、涂饰、镶嵌处理，纸制家具常用的表面装饰方法有以下几种类别：

（一）贴面装饰。提升家具的理化性能方式以PVC薄膜、浸渍纸为主，此种方法旨在增强家具的防潮、防水、防热、防化学原料腐蚀功能，此外丰富了家具表面的纹理特征，带有各地域风情的图腾可作为用户的情感寄托与信仰，使家具富有情绪与表现力。

（二）雕刻装饰。在不破坏纸板表面强度的情况下，雕刻装饰分为平雕和线雕，其技术上的难度在于刻刀在作业面的力度与对原纸板外观的最大限度上的保护。

（三）材料装饰。通过材质的附加与混搭，以不同材质的性格特点来进行不同质感的对比，可汲取每种材质独特的方面，如木材的浑然天成、塑料的有机塑形、金属的前卫时尚和竹制品的古朴幽雅。

以上几种方式中贴面装饰较为简洁快速且功能性强，我们利用pvc薄膜进行贴面装饰，形成了丰富的纹理，符合简约审美。并在材料上结合活性炭，通过镶嵌的方式，使其具有吸附杂质与异味的功能。

四、结语

在本次创新项目的研究中，我们针对回收废纸材料的处理以及家具造型与结构和家具最终效果的表面装饰处理的创新创意研究，最终利用回收废纸。将纸浆磨碎，再往每吨纸浆中注入200～300ml的强碱，使得黑色油墨沉淀并从白纸中分离从而进行杀菌消毒，并在材料中结合活性炭，使得家具健康绿色。在造型结构方面，通过设计图设计以及计算机辅助软件和强度实验测试，使其具备一定的强度，形成可折叠、可拆卸式的家具，可广泛利用于小空间中。

参考文献：

[1]玉化信译.公害与对策——旧废纸回收利用日本占世界第一[J]新疆环境保护，1985，（01）.

[2]金旺.废纸再生新用途[J].天津造纸，2001，（04）.

[3]周雪冰.折叠式多功能家具设计研究[D].中南林业科技大学，2012.

[4]万辉.纸浆模塑家具的设计与研究[D].东北林业大学，2011.

作者简介：

东北林业大学材料科学与工程学院