Ljuddämpad stol för elever i årskurs F – 6
Soundproof chair for pupils in primary school
Sara Storm
Handledare: Helena Ondrus
Ljuddämpad stoL
för eLever i årskurs f - 6
soundproof chair for pupils in primary school
examensarbete av sara storm – 22,5 Hp
produktdesign Ht 2009, vt 2012 – malmö Högskola, Centrum för teknik och samhälle Handledare: Helena ondrus. examinator: Charlotte sörensen
sammanfattning
Uppsatsen är ett examensarbete på 22,5 hp, som kom till på uppdrag av SONO inredningar och Tranås skolmöbler och har utförts av Sara Storm, student på Produktdesignprogrammet vid Malmö högskola, under våren 2012.
Arbetet behandlar klassrummens ljudmiljö i låg- och mellanstadieskolor samt hur elever sitter i sina stolar. Kan en elevstol bidra till en bättre ljudmiljö i klassrum och erbjuda en bra ergonomisk sittkomfort för eleven?
Resultatet blev en stol, där material och konstruktionslösningar reducerar buller och med sin vippfunktion möjliggör ett flexibelt sittande.
abstract
This paper is a thesis work of 22,5 hp, that was made on behalf of SONO
inredningar and Tranås skolmöbler. It was executed by Sara Storm, a student at the program of Product design at Malmö University, during the spring 2012.
The thesis is focused on classroom acoustics in Primary schools but is also looking at how pupils use their chairs while in class. Can a school chair contribute to a better sound environment in class rooms and offer a good ergonomic seating comfort for the pupil?
The result was a chair, where materials and construction techniques reduces noise and with its tilt function allows for a flexible seating.
förord
Till alla som varit hjäpsamma och bidragit så generöst med intresse för arbetet, kunskap, material och tillverkning, tusen tack. Utan ert stöd hade arbetet inte blivit vad det blev.
Jörgen Björkander, uppdragsgivare och kontaktperson på SONO inredningar Carina Bang Laurén, uppdragsgivare och kontaktperson på Tranås skolmöbler Delphine Bard, docent i Teknisk akustik, Lunds tekniska högskola
Kristian Stålne, lärare i Teknisk akustik, Lunds tekniska högskola Ann-Catrin Björnhede, Akustikmiljö
Berit Clark, Camira fabrics
Helena Ondrus, handledare, Malmö högskola
... Sara Storm
4
innehåll
1. inLedning ...6 1.1 projektbeskrivning ...6 1.2 syfte och mål ...7 1.3 avgränsningar ...7 1.4 problemformulering ...7 1.5 målgrupp ...8 1.6 tidsplan...8 1.7 struktur...8 2. metoder förstudie ...92.1 Litteratur- och informationssökning ...9
2.2 observationer ...9 2.2.1 genomförande ...10 2.3 intervjuer ...10 2.3.1 genomförande ...11 2.4 positioneringskarta...11 2.4.1 genomförande ...11 3. resuLtat förstudie ...13
3.1 Litteratur- och informationssökning ...13
3.1.1 Ljud och material ...13
3.1.2 sittande ergonomi ...21 3.2 observationer ...24 3.2.1 Ljud ...24 3.2.2 elevers sittande ...25 3.3 intervjuer ...26 3.3.1 Ljud ...26 3.3.2 stolar ...26 3.4 konkurrentanalys...27 4. anaLys oCH sLutsats av förstudie ...28
5. metod produktutveCkLingsfas ...30
5.1 funktionsanalys ...30
5.2 image board för inspiration ...30
5.3 konceptskisser i 2d ...30
5.4 skissmodeller ...31
5.5 urvalsmatris ...31
5.6 informationssökning ...31
5.7 visualisering i 3d och ritningar ...32
5
6. resuLtat ...33
6.1 funktionsanalys ...33
6.2 inspiration ...33
6.3 konceptskisser och urval ...34
6.4 skisser på förbättringar ...35
6.5 skissfas 2 – funktioner och material ...36
6.6 möte med docent i teknisk akustik ...41
6.7 skissfas 3 – form ...41
6.8 materialval för sits och ryggstöd ...47
6.9 slutlig modell i 3d ...48
6.10 testmodellen: ellen 1.0 ...50
6.11 Ljudtest ...52
7. diskussion oCH sLutsats ...53
referenser ...54
BiLdförteCkning ...56
BiLagor Ämne: ...bilaga: tidsplan ...1
tabell över ljudabsorptionfaktorer för olika material ...2
observationer ...3
intervjuer ...4
konkurrentanalys ...5
funktionsanalys ...6
urvalsmatris – koncept steg 1 ...7
urvalsmatris – koncept steg 2 ...8
mötesanteckningar från möte med docent i tekisk akustik ...9
materialresearch för stoppning av sits ...10
material klädsel ...11
fläcktest av textil för klädsel ...12
konstruktionsritning – Benstativ ...13 konstruktionsritning – Ben ...14 konstruktionsritning – Benfäste/vippfunktion ...15 konstruktionsritning – Bentub ...16 konstruktionsritning – gummidetalj ...17 konstruktionsritning – ryggrör ...18 konstruktionsritning – ryggrörsfäste ...19 konstruktionsritning – ryggstöd ...20 konstruktionsritning – sits ...21
6
1. inLedning
1.1 projektbeskrivning
Inför examensarbetet kontaktades företaget SONO inredningar och Tranås skolmöbler för ett eventuellt uppdrag. Diskussionerna handlade till stor del om problemen med buller i skolmiljö. Det hela resulterade slutligen i ett projekt att utveckla en elevstol med goda ljudegenskaper och god sittkomfort för låg- och mellanstadieskolor.
Dålig ljudmiljö påverkar oss negativt på många sätt, inte minst i vår skolmiljö. Den research som kommer att presenteras visar att bakgrundsljud minskar vår förmåga att uppfatta tal, vår koncentration och prestationsförmåga försämras. Alla dessa faktorer kan påverka vår inlärningsförmåga, därför är det relevant att undersöka vad som kan göras för att minska störande ljud i klassrummen.
Företaget Tranås skolmöbler
Tranås skolmöbler är ett företag med en över 100 år lång tradition inom tillverkning av skolmöbler. Företaget omsätter idag ca 65 miljoner kronor.
Tranås Skolmöbler ingår sedan 12 år i SONO-gruppen med bl. a. Alnäs Möbelfabrik AB, Form o miljö och Kallin & Franzén AB. SONO-gruppen är marknadsledande inom inredningar för offentlig miljö och skolor.
7
1.2 syfte och mål
syftet
var att utveckla en stol som medverkar till en bättre ljudmiljö för både elever och lärare i klassrummet. Stolen skulle dessutom erbjuda god sittkomfort för elever i låg- och mellanstadiet.målet
var att utveckla ett stolkoncept som skulle presenteras i form av en prototyp i full skala, delvis framtagen med hjälp av Sono och Tranås skolmöblers produkt-utvecklingsavdelning.1.3 avgränsningar
Projektet omfattar endast undersökningar i svenska grundskolor, årskurserna F – 6. Ljudmätningar med decibelmätare har valts bort, då tonvikten i undersökningen behandlar den upplevda ljudbilden.
Pedagogiska inriktningar eller barns funktionsnedsättningar liksom ekonomiska aspekter som tillverkningskostnader behandlas inte i projektet utan föreslås utredas separat, med arbetets resultat som underlag.
När det gäller målgrupper har fokus legat på den primära målgruppen, främst elever i låg- och mellanstadiet. Undersökningar av hur produkten påverkar lärare, städpersonal och inköpsansvariga uteblev således. Dock togs hänsyn till städperso-nal genom att produkten inte skulle försvåra arbetet jämfört med dagens skolstolar. Prototypen ska ses som ett underlag för vidare tester och utveckling av framtida produkter.
1.4 problemformulering
Enligt Carina Bang Laurén på Tranås skolmöbler är ljudmiljön i svenska låg- och mellanstadieskolor ett problem för lärare och elever.
Hur kan en elevstol bidra till en bättre ljudmiljö i klassrum och hur kan den erbjuda en bra ergonomisk sittkomfort för eleven?
Vilka är de ljud som upplevs störande, vilka av dessa kan påverkas av stolen och hur bidrar valet av material och konstruktionslösningar till en önskad dämpad effekt av dessa ljud? Hur kan stolen, utöver detta, erbjuda en god sittkomfort för elever med minimal negativ påverkan av ljudbilden?
8
1.5 målgrupp
Den primära målgruppen är användarna, det vill säga elever i årskurserna
F – 6 och lärare som dagligen påverkas av ljud och stolarnas ergonomiska utform-ning. Sekundär målgrupp är inköpsansvariga som beslutar om val av stolar till klassrum. Till viss del ingår även städpersonal i målgruppen då det är viktigt att inte försvåra deras arbete.
1.6 tidsplan
Innan arbetet startade upprättades en tidsplan för att skapa en sturktur och för att se i vilken ordning de olika momenten skulle utföras. Eftersom observationer skulle göras i skolor var det särskilt angeläget att planera in dessa med hänsyn till lovdagar.
Tidsplanen följdes till stor del. Vissa justeringar gjordes dock under arbetets gång, då vissa moment behövde mer tid och andra mindre. Ljudtestet, var inte inplanerat. Idén till detta uppkom vid ett möte under kompletterande research om ljud och material i produktutvecklingsarbetet. (Se tidsplanen i bilaga 1).
1.7 struktur
Alla delar redovisas i den tidsföljd de utförts enligt upprättat tidsschema. Först redovisas förstudien som behandlar ljud och material samt sittandets ergonomi. Studien innefattar informationssökning, litteraturstudier, observationer i skolor och intervjuer med lärare. Därefter redovisas resultatet och en analys av detta.
Efter förstudien redovisas produktutvecklingsprocessen och dess steg som avslutas med resultatet av arbetet och en diskussion samt analys kring detta.
9
2. metoder förstudie
2.1 Litteratur- och informationssökning
Då en stor del av projektet handlar om ljud, hur det påverkar oss och hur material kan påverka ljudbilden, har litteraturstudier gjorts inom dessa områden. Studierna har främst gjorts via publikationer från myndigheter som arbetar för att minska bullret i olika miljöer.
En materialresearch på möbelmässan Stockholm Furniture Fair och en sökning på Internet gjordes för att ta reda på vilka material olika företag saluför som ljudabsorberande material. Eftersom det finns risk att informationen på ett företags hemsida är vinklad till fördel för företagets egna produkter valdes fem företag ut och materialprover beställdes. De fem företagen var Special-Plast AB, NMC, B6 Gruppen, Cabseal och Horda Stans.
En sökning på Internet gjordes också för att se vilka lösningar som används för ljuddämpning och ljudabsorption inom andra segment av marknaden för stolar.
För delen som hanterar barns sittande i skolmiljö har information hämtats från litteratur inom området samt underlag från föreläsning i sittandets ergonomi. I övrigt har dokument om svensk standard för skolmöbler studerats för att undersöka vilka rekommendationer som gäller för mått på möbler anpassade för barn.
2.2 observationer
För att få en bild av hur ljudet i klassrum kan upplevas och för att se hur elever använder sina stolar under lektionstid, gjordes observationsstudier i klassrumsmiljö under lektionstid. För dessa observationer valdes en icke deltagande, ostrukturerad teknik med öppet förhållningssätt.1
Ett öppet förhållningssätt valdes för att avdramatisera det faktum att eleverna och läraren blev iakttagna. Resultatet kan dock även ha påverkats av det öppna förhållningssättet, eftersom de varit medvetna om vad som skulle undersökas och därmed agerat annorlunda.
1 Matyn Denscombe, Forskningshandboken – för småskaliga forskningsprojekt inom samhällsvetenskaperna
10
2.2.1 genomförande
Tre skolor valdes ut. För att få en så övergripande bild som möjligt valdes skolorna utifrån att det skulle finnas representanter från olika kommuner i Skåne län; Malmö kommun, Vellinge kommun och Trelleborgs kommun. Eftersom friskolor och skolor med olika pedagogisk inriktning blivit allt vanligare valdes även representant från dessa. De skolor som slutligen valdes var: Riseberga skola i Malmö som drivs av Malmö kommun, friskolan Skanör/Falsterbo Montessoriskola och Klagstorps skola i Trelleborgs kommun. Observationerna genomfördes under 2012 vid följande tider: Riseberga skola i Malmö den 26 januari kl. 08.30 – 09.50, Skanör/Falsterbo Montessoriskola den 27 januari kl. 09.30 – 11.30 och Klagstorps skola i Trelleborgs kommun den 1 februari kl. 10.00 – 12.00.
Elever och lärare fick kortfattad information om syfte och tillvägagångssätt. Observationerna gjordes från klassrumments bakre del för att minska risken att elevernas intresse skulle flyttas från läraren till observatören.
Noteringar gjordes om rummet som helhet, sittställningar och de ljud som förekom. Klassrummens fysiska miljö fotograferades, men elever och lärare uteslöts från bilderna för att inte störa vid lektionstid och av respekt för den personliga integriteten.
2.3 intervjuer
Separata intervjuer genomfördes med lärare för att dels säkerställa resultatet från observationerna samt fånga upp ytterligare erfarenheter och information.
En kvalitativ, semistrukturerad intervjumetod valdes för att belysa informantens upplevelser.
En semistrukturerad metod ger informanten möjlighet att reflektera och intervjuaren att ställa följdfrågor.2
2 Matyn Denscombe, Forskningshandboken – för småskaliga forskningsprojekt inom samhällsvetenskaperna
11
2.3.1 genomförande
Det fanns planer på tio intervjuer, men då de tre först genomförda intervjuerna uppfyllde syftet genomfördes inte fler. Intervjuerna skulle fungera som stöd för de observationer som gjordes i skolorna. Resultatet bidrog till att definiera problemområden för fortsatt produktutveckling.
En av lärarna som intervjuades ingick i den observation som gjordes på
Klagstorps skola i Trelleborgs kommun. Övriga lärare deltog inte i observationerna, utan söktes upp via personliga kontakter. Informanterna hade ingen personlig relation till intervjuaren. Men en gemensam kontakt kan i viss mån ha påverkat svaren, men det är osäkert hur.
En lärare var placerad på Finningeskolan i Strängnäs och den andra på Montessoriskolan i Luleå.
Intervjuerna hanterade sammanlagt tretton frågor om upplevelser av ljud och elevstolar. En intervju utfördes via personligt möte, den 1 februari och två via telefon, den 2 februari samt den 20 februari 2012.
2.4 produktpositioneringskarta
Positioneringskartor används för att visa avståndet mellan produkter i ett marknads-segment. De kan användas för att finna luckor på marknaden där en ny produkt kan placeras. Kartan kan utformas i flera dimensioner, men ska bestå av minst två, t. ex. pris och kvalitet.3
Metoden erbjuder möjligheten att betona funktionella eller emotionella värden hos produkten. Där det funktionella värdet handlar om det praktiska värdet och det emotionella om det upplevda värdet.4
2.4.1 genomförande
Först bestämdes vilka produktvärden som skulle undersökas. Eftersom projektet handlar om att ta fram en stol med goda ljudegenskaper och bra ergonomi valdes dessa värden.
3 Philip Kotler, Principles of marketing, Harlow, 2011 Pearson Education, 22, 25. 4 Chris Fill, Marketing communications, 2002 Pearson Education Ltd, Edinburgh, 324.
12
5 Jörgen Björkander; Produktutvecklare, SONO-gruppen, Malmö 2012-01-16. Personlig kommunikation. 6 Margareta Nelke: Bevaka din omvärld. Malmö, 2006, Liber, 48.
Information från de företag som Sono och Tranås skolmöbler ser som sina största konkurrenter samlades in. Dessa företag var Lekolar, Frimeko, VS moebel, SIS möbler och Ofinn.5
Information om hur de de olika företagen arbetar med ljuddämpning och sittergonomi i sina elevstolar hämtades från deras egna hemsidor och produkt-kataloger. Det finns därmed stor risk att informationen är vinklad.6
Eftersom deras eget material är ett sätt att visa sin position som företag och därmed hur de vill uppfattas kan det ändå vara till nytta. Däremot säger det inget om vad företagen planerar i framtiden.
Informationen analyserades och två positioneringskartor skapades för att visualisera marknadssegmentet och eventuella luckor. En karta över ljuddämpning och en över flexibelt sittande. Båda utformades i två dimensioner där formspråket stod som den andra dimensionen.
13
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Startande jetplan Fyrverkeri Smärtgräns Rockkonsert Motorsåg Plåtverkstad Trafik Inuti bil Normalt samtal Lågmält samtal Bibliotek Kylskåp Sovrum Lövsus Hörtröskel dB3. resuLtat av förstudie
3.1 Litteratur och informationssökning
3.1.1 Ljud oCH materiaL
Ljud består av tryckförändringar som framkallats av vibrerande föremål som försätter molekyler i svängning.6 Dessa tryckförändringar kan bildas av t. ex.
stämbanden när vi pratar, bildäck som rullar mot vägbana och stolar som skrapar mot golv.8
Frekvens
Frekvens beskriver antal tryckvariationer, det vill säga svängningar, under en sekund och anges i Hetz (Hz).Barn kan höra frekvenser i spannet 20 till 20 000 Hz. Örats känslighet varierar men är störst i området 2 000 – 6 000 Hz.9
Ljudstyrka
Ljudets styrka bestäms av storleken på tryckvariationerna, dvs. ljudtrycket. Ljudtrycksnivån, L, anges i dB. Vi kan normalt uppfatta ljudtryck vid ungefär 0 dB, vid ca 110 dB upplever många obehag och vid ca 130 – 140 dB blir trycket smärtsamt.
De lägsta frekvenserna är svåra att uppfatta för människor, vilket betyder att ljudtrycket måste vara högt för att vi ska kunna höra ljudet. Vid dessa låga frekvenser är vi också känsligare för en ökad ljudstyrka. För en fördubbling av den upplevda ljudstyrkan behövs normalt en höjning med 10 dB, men vid frekvenser under 100 Hz
kan 3 – 5 dB räcka för samma effekt.10 Fig. 1.
Ljudkällor och ljudtrycksnivåer.
7 Arne Gustafsson, Att höra i skolan (Stockholm: Specialpedagogiska skolmyndigheten, 2009), 8.
8 Annika Hellberg, red., Att se, höra och andas i skolan – en handbok om skolans innemiljö, (Stockholm: Arbetarskyddsstyrelsen, 1996), 49. 9 Ibid.
14
Ljudkaraktärer
Ljudets egenskaper beror på det vibrerande föremålet och hur vibrationen uppstod. Olika egenskaper ger olika mönster. Toner bygger på regelundna mönster. Det finns enkla och sammansatta toner. Ljudet från en stämgaffel är ett exempel på en enkel ton, dvs. ett tryckförändringsmönster av enbart en frekvens. Sammansatta toner är mycket vanligare än enkla och har flera olika tryckförändringsmönster som är regelbundna och med egna frekvenser. Brusljud består bara av oregelbundna, slumpmässiga svängningar. Exempel på brusljud är när en stol skrapar mot ett golv. Andra ljudkaraktärer är explosionsljud och sammansatta ljud.11
Talljud
Rörelser i stämband, gom, tunga och läppar skapar tillsammans de sammansatta tryckförändringsmönster som bildar karaktärsljuden toner, brusljud och
explosionsljud. En del av dessa kan påverkas av dämpning och resonans.12
Efterklang
I ett rum reflekteras ljudet av de väggar, golv och tak som finns i rummet, vilket kan förstärka ljudet men också göra att ljudet stannar kvar efter att ljudkällan slutat sända signaler. Detta eko kallas efterklang och ett mått på hur länge ljudet dröjer sig kvar beskrivs som efterklangstid. I ett stort rum med många hårda ytor blir efterklangstiden längre än i mindre
rum med ljudabsorberande material. En lång efterklangstid påverkar vår förmåga att uppfatta tal eftersom de kvarvarande ljuden maskerar efterföljande ljud.13
11 Gustafsson, Att höra i skolan, 12. 12 Ibid, 14.
13 Bengt Johansson, ”Musik och höga ljudnivåer – Praktiska riktlinjer för musik- och underhållningsbranschen”
Stockholm: Arbetsmiljöverket, nr 1, 2009, 24, 25.
Fig. 2. Exempel på hur ljud kan reflekteras och skapa efterklang.
15
Ljud påverkar oss
Buller, eller oönskat ljud, utsätts nästan alla människor för i något avseende, men upplevelsen har en stor individuell spridning. Ljudets volym har såklart stor betydelse för att det ska upplevas som buller, men ljudets karaktär påverkar också. Ett lågfrekvent ljud och ett ljud med få toner upplever vi ofta som mer störande än andra. Hur vi påverkas är olika men det kan röra sig om allt från fysiska skador som hörselnedsättningar, sömnstörningar, svårigheter att uppfatta tal, allmänt obehag och stress som kan leda till allvarliga symtom.
I skolan kan ett högt bakgrundsbuller påverka prestationsförmågan och försämra inlärningsförmågan. Det gäller särskilt barn och personer med annat modersmål, eller hörselnedsättningar.14
Talförståelse
Hur vi uppfattar tal påverkas av talets ljudstyrka, uttal, avstånd och lyssnarens hörsel, men även bakgrundsbuller på grund av dess maskerande effekt. Talets ljudnivå, vid ett avstånd på en meter, ligger på ca. 55 – 65 dB och normalt krävs att talsignalen är 15 dB starkare än bakgrundsljudet. Det innebära att vid ett bakgrundsbuller på 60 dB (normalt samtal) skulle talsignalen behöva höjas till 75 dB för att uppfattas. Ett normalt samtal brukar ligga på ungefär 60 dB (se fig. 1, sid 13). För känsligare grupper krävs en ännu högre talsignal. Av den anledningen bör bakgrundsljudet inte ligga över 30 dB, enligt rekommendation från Socialstyrelsen. En annan effekt som påverkar vår taluppfattning är rummets efterklangstid (behandlades på sid 14).15
Koncentration
Det går åt mer energi för att klara av uppgifter i en bullrig miljö. Man blir trött och därmed sänks också koncentrationen och prestationsförmågan. Ljud med varierande nivå eller karaktär verkar mer distraherande än konstanta. Även ett konstant ljud som är lågfrekvent kan verka tröttande, ett exempel är ljudet från ventilationen.16
14 Jan Sundell, Inneboken – En bok för alla som bryr sig om hälsosam innemiljö. (Trelleborg: Svensk Byggtjänst AB, 2 uppl, 1998) 15 Socialstyrelsen, Miljöhälsorapport 2009 (Västerås: Socialstyrelsen, 2009), 170.
16
Ljuddämpning
När det gäller stolar är det bra att förse trästolar med tassar och stålrörsstolar med droppskor av gummiliknande material. Om golvet har en plastmatta fungerar stolar med kryssfot, eller kryssbensmodell bäst.17
I Lärarförbundets skrift ”Ljud och oljud – en skrift om hur du kan skona din hörsel” rekommenderar man att välja trämöbler, eftersom möbler med stålrörsben för mer oväsen. Ett annat alternativ är att fästa tennisbollar eller som tidigare nämnts, doppskor av gummi på stolens ben, för att minska skrapljud som uppstår när stolen flyttas över golvytan.18
Störande skrapljud från stolar kan reduceras med hela 20 dB om man väljer stolar med pelarstativ och kryssfot istället för den klassiska fyrbensstolen med stålrörsben.19
Effekter av ljuddämpning
Den mätbara effekten av ljudabsorberande åtgärder är inte så stor, men ofta upplever man ljudklimatet som behagligare på grund av att efterklangstiden minskar. Talförståelsen ökar och den tröttande inverkan från bullret minskar.20
Absorbenter
Det finns olika typer av absorbenter. Porösa absorbenter, som t. ex. mineralull, porösa trä-fiberplattor, filt eller tyg. Och resonansabsor-benter som kan bestå av en perforerad träskiva som placerats med distans mot vägg,21
eller under stolsits, som i stolen Akustik I 6141 (fig. 3) från Gärsnäs, designad av Åke Axelsson.22
17 Karolinska univeristetssjukhuset, Råd för en bättre ljudmiljö i våra skolor (Stockholm: Karolinska universitetssjukhuset, 2010), 3. 18 Lärarförbundet, Ljud och oljud, en skrift om hur du kan skona din hörsel (Stockholm: Lärarförbundet, 2009), 8.
19 Gustafsson, Att höra i skolan, 63.
20 Bengt Johansson och Olle Backteman, Buller och bullerbekämpning. 4. uppl. (Solna: Arbetsmiljöverket, 2002), 91. 21 Ibid, 103, 108.
22 Gärsnäs, http://www.garsnas.se (Hämtad 2012- 02-26).
Fig. 3. Stolen Akustik I 6141 designad av Åke Axelsson.
17
Porösa absorbenter
När ljudvågen möter ett poröst material med öppna porer, eller celler, uppstår energiförluster hos ljudvågen när energin omvandlas till värme genom friktion. Mineralull, vissa skumplaster (ej plaster med slutna celler) och textilier är exempel på några material av den här typen. Här spelar också materialets volymvikt och tjocklek en viss roll liksom avstånd från reflekterande yta och ytskikt framför det porösa materialet.23
Absorptionsförmågan
Hur ljudet absorberas påverkas av många faktorer. Frekvensen för det inkommande ljudet, materialets volymvikt, tjocklek, avståndet från reflekterande yta och ytskikt.
Dessa faktorer sammanfattas genom ljudabsorptionsfaktorn (α), som beskriver den energi som absorberas eller passerar. Faktorns storlek ligger mellan ett och noll. Ett betyder att materialet absorberar allt ljud och noll att allt reflekteras.
Absorptionsfaktorer nära noll hittar man hos t. ex. betong, kakel och tegel. Medan mineralull och andra porösa material samt vissa textilier har högsta absorptionsfaktor, dvs. ett. 24
En ytas ljudabsorption är resultatet av ett materials ljudabsorptionsfaktor (α) och ytans storlek (S), enligt formeln A= α • S. Enheten är m2 Sabine (m2S). Det
finns även föremål vars ljudabsorption inte kan beskrivas så enkelt. Dessa kallas för enkelabsorbenter och innefattar bland annat människor och stoppade möbler.25
I bilaga 2 redovisas ljudabsorptionsfaktorer för några föremål och material vid olika frekvenser. Här kan man bl a. se att en vanlig hopfällbar stol av träfanér har en mycket låg absorptionsfaktor i alla frekvenser.
Volymvikt och tjocklek
För exempelvis mineralull ökar ljudabsorptionen med volymvikten till en viss nivå. Efter det fortsätter de lågfrekventa ljuden att absorberas medan en minskning sker för de högfrekventa. Ökar man volymvikten ytterligare minskar absorptionen i alla frekvenser. 26
23 Johansson och Backteman, Buller och bullerbekämpning, 103, 104. 24 Ibid, 80, 81, 82.
25 Ibid, 81. 26 Ibid, 104.
18
27 Johansson och Backteman, Buller och bullerbekämpning, 81. 28 Ibid, 106.
29 Ibid.
Avstånd och ytskikt
Vid placering av ljudabsorberande porösa material talar man om 1/4-våglängds-principen. Det innebär att exempelvis en 5 cm tjock mineralullsskiva placerad med ett avstånd på 5 cm från reflekterande yta, ger samma ljudabsorbering som en med 10 cm tjocklek, monterade direkt mot ytan.28
Täta ytskikt, som färg eller plastfilm stoppar delar av ljudvågen från att komma in i det porösa materialet. Lätta eller tunna plastfolier eller speciell färg kan användas utan att påverka nämnvärt.29
Ljudabsorptionsfaktor (α) Frekvens (Hz) 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 125 250 500 1000 2000 4000 mineralull 10 cm, dikt mot vägg kantställt månghålstegel fönster betong
Fig. 4. Diagrammet visar hur ljudabsorptionsfaktorn påverkas vid olika frekvenser och konstruktionslösningar. Betong påverkas knappt medan mineralull, generellt absorberar ljudet bättre, men särskilt vid frekvenser över 500 Hz. Kurvan för månghålstegel visar på hur oberäkneligt ett material kan vara när det gäller förmågan att absorbera ljud. 27
19
Material på marknaden
Materialprover från fem företag som tillverkar material med olika typer av ljuddämpande egenskaper jämfördes och visade att materialen var ganska lika. Polyether och Polyester var vanligast och gemensamt för dessa material var att de var uppbyggda av öppna eller halvslutna celler.30
Vid en materialresearch på mässan Stockholm Furniture Fair erhölls information om två andra intressanta material med ljudabsorberande egenskaper. Ecolin som består av fibrer från lin och PLA (majsstärkelse) samt EcoSUND som tillverkas av återvunna PET-flaskor. 31, 32 Fig. 11 Återvunnen cellpolyeter. 30 Fig. 10 Cellpolyester - öppna celler. Ytvikt: 30 kg/m.330 Fig. 9 Cellpolyeter - halvslutna celler. 30
30 Material i ljudabsorbenter http://www.hordastans.se/?articleId=49&lang=SE&topId=5.5 (Hämtad 2012-02-26). 31 Ann-Catrin Björkhede, Akustikmiljö. (Stockholm: Nordic Furniture Fair 2012). Personlig kommunikation. 32 Carina Holstensson, Holsten Design. (Stockholm: Nordic Furniture Fair 2012). Personlig kommunikation.
Fig. 8 Polyesterfiber och bikomponentfiber. 30 Fig. 7 Fiber från industritextilspill, polyesterfiber, bikomponentfiber. 30 Fig. 5 Nålfiltpolyester. Används ofta som gnisselskydd. 30 Fig. 6 Återvunnen textil av bomullsfibrer. För ljudabsorbtion. Ett återvinningsbart material.30 Fig. 12
EcoSUND. Ett material av växtfibrer och åter-vunna PET-flaskor från Akustikmiljö. 31
Fig. 13. Ecolin från Holsten Design, bestående av fibrer från lin som formas och fixeras genom tillsatser av PLA (majsstärkelse).32
20
Ljuddämpande lösningar för stolar
Nedan visas några exempel på hur man i stolar arbetar med lösningar för att minska buller. Stolarna i fig. 14, 15 och 16 är försedda med ljuddämpande material under stolsits. Vilka material är oklart i två av fallen, men i stolen MV02 (fig. 16) finns akustikskivan Sund från Akustikmiljö. Stolen Silenci har förutom ljuddämpning under sits även gummi i ryggstödet för att motverka ljud som uppkommer vid slag mot andra material.33, 34, 35
Ett annat exempel på lösning är filtmaterial som formpressas (fig. 17).36
Slutligen har vi varianter på tassar, där filt (fig. 18), eller en kombination av flera olika material (fig. 19.) används för att förhindra ljud från stolskrap. 37, 38
Fig 14. Stolen Silenci. Design: O4i. Producent: DeNord. Rygg av gummi och akustikdämpning under sits. 33
Fig. 15. Stolen Akustik I 6141.
Design: Åke Axelsson. Producent: Gärsnäs. Ljudabsorberande material under sits. 34
Fig. 16. Stolen MV02 Wedding chair. Design: Sjögerén Olsson.
Producent: Möbelverket. 35
Fig. 17. Stolen Boo 048/049
Design: Stefan Borselius. Producent: Blå Station. Formpressad filt. 36
Fig. 18. Filttass till
stolarna Sundo/Kid från Lekolar. Producent:Lekolar. 37
Fig. 19. Silent Socks
Design: Eva Eriksson Design AB. Återförsäljare: Lekolar m fl. Innerhölje av syntetiskt gummi, TPE och ett ytterhölje av valkad ull. 38
33 De Nord, http://www.denord.se (Hämtad 2012-03-01). 34 Gärsnäs, http://www.garsnas.se (Hämtad 2012-02–26).
35 Akustikmiljö, http://www.akustikmiljo.se/design/mobelverket-tillverkar-stolar-med-inbyggd-ljuddampning (Hämtad 2012- 02-26). 36 Bå station, http://www.blastation.se (Hämtad 2012-02-26).
37 Lekolar, http://www.lekolar.se (Hämtad 2012-02-24).
21
Fig. 20. Olika riskfaktorer för ryggproblem bland skolbarn.3.1.2 sittandets ergonomi
Skolmöbler påverkar barnens sittställning och risken för ryggproblem. Forskning har visat att obekväma och onaturliga sittställningar är bidragande orsaker till obehag i muskler och leder. Det är viktigt att redan som barn utveckla en vana för bra sittställning som kan följa en genom livet.39
39 Rani Lueder och Rice, Valerie J. Berg (red.) Ergonomics for children, designing products and places
for toddlers to teens. (New York: Taylor & Francis. 2008), 722, 724.
40 Ibid, 725. Riskfaktorer för ryggproblem bland skolbarn i klassrum Statisk hållning under längre tid Långvarigt arbete vid datorer Obekväma stolar
Viktigt att tänka på vid design av elevstol
Ben och armar är de kroppsdelar som växer mest på de yngre barnen, därför bör man ta hänsyn till deras skiftande behov vad gäller sitthöjd och sittdjup.
Underbenets längd är alltså viktigare än kroppsstorlek för att bestämma stolens dimensioner.
För att minska risken för statiskt sittande är det bra om stolen erbjuder flera olika neutrala sittställningar. Det är också viktigt att förhindra onaturliga och extrema arbetsställningar.
Ländryggens kurvor har inte utvecklats fullt ut förrän i tonåren. Det påverkar hur ryggstödets profil bör utformas.
Behoven skiljer sig mellan pojkar och flickor med samma längd. Flickor som är längre än 120 cm behöver till exempel en djupare och bredare sittyta än pojkar med samma längd. 40
22
På 80-talet föreslog den danske forskaren A.C. Mandal att låga, horisontellt planaskolbord och låga stolar skulle ersättas av bord med justerbar lutning och högre stolar med framåtlutat sittplan. Genom det skulle man undvika framåtböjning av nacke och nedre delen av rygg och ge barnen möjlighet att erhålla en mer neutral arbetsställning. Studier från 90-talet har också visat att denna typ av möbler har fördelar. Det räcker dock inte med att förse elever med ergonomiskt riktiga möbler. Eleverna behöver även få hjälp med instruktioner och justeringar av dessa. 43
Barns kroppsmått skiljer sig även beroende på etnicitet, kön och ålder. För att få fram stolar som fungerar för alla skillnader föreslår en del forskare att designer bör arbeta med ungefär 50 olika dimensioner. Ett mer realistiskt förhållningssätt kan vara att dela in dimensionerna i ett färre antal grupper med storlekar som innefattar ett visst spann av kroppsmått som passar de flesta elever i varje grupp.41
Det är också viktigt att ta hänsyn till blickens riktning när man designar. Både vuxna och barn anpassar sin kroppsställning för att kunna se bättre. Det innebär att man ofta intar en sämre ställning för att kunna se ordentligt, trots att ställningen är obekväm.42
41 Rani Lueder och Rice, Valerie J. Berg (red.) Ergonomics for children, designing products and places for toddlers to teens.
(New York: Taylor & Francis. 2008), Ibid, 735.
42 Ibid, 100. 43 Ibid, 742.
Fig. 21. Beskrivning av hur kroppsställningen anpassas efter vad man tittar på i en sittande ställning.
ANPASSAD KROPPSSTÄLLNING Ansikte nästintill parallellt mot plan arbetsyta Ökad halsförlängning och högre blick
Sätet skjuts fram till främre del av sittyta och huvud kan behöva lutas bakåt
KROPPSLIGA PROBLEM Spänningar och trötthet i övre del av rygg och nacke Spänningar i nacke, skuldror och rygg Inget stöd för ländrygg vilket kan ge ryggproblem SITTSTÄLLNING Framåtlutande vid skrivande Upprätt ställning vid datorarbete Tillbakalutad för att se högt uppställd datorskärm
23
Den bästa sittställningen är den nästa
Att ändra sittställning ofta är bra för alla. Rörelser underlättar hjärtats arbete med att transportera blod och syre ut till de små blodkärlen. Det hjälper våra muskler att slappna av och är bra för diskarnas funktion i ryggraden. En design som möjliggör en varierande sittställning är därför att föredra.
Man brukar dela in sittandet i fyra kategorier; 90-gradig sittställning, stå-sitt ställning, ryttarställning och bakåtlutande sittställning.44
Problemområden
Vanliga områden där smärta och skador kan uppstå vid sittande är nackregionen och ländrygg. Tryck på lårets undersida kan resultera i en försämring av kroppens blodgenomströmmning.45
90° sittställning
Höftled och knäled har en vinkel på 90°. Muskler och ligament dras ut i korsryggen. Resultatet blir att man glider fram i sätet och öppnar upp höftvinkeln.
Ryttarställning
Överkropp i position som stående. Den här sittställningen riskerar att bli en statisk fixerad ställning om inte möjlighet ges att ändra sittställning.
Bakåtlutande sittställning
Stolen tar upp överkroppens tyngd. Viktigt att rygg och nacke avlastas så att halsens muskulatur inte behöver balansera huvudet. Viss fjädring är att rekommendera i de stödjande delarna.
Stå-sitt-ställning
Målet är att närma sigden positionen från stående ställning. För att uppnå rätt ryggprofil krävs att fötter placeras under stolen så att tyngdpunktens lodlinje går genom ryggen som vid stående.
1
2
3
4
44 Charlotte Sörensen, Ergonomi, Möbeldesign och sittandets ergonomi, Malmö Högskola, Föreläsning 2012-01-25. 45 Ibid.
Fig. 22. Beskriver fyra olika sittställningar.
Fig. 23. Beskriver några problemområden vid sittande.
24
3.2 observationer
3.2.1 Ljud
I samtliga klassrum registrerades problem med skrapljud från stolar och störande samtal mellan elever. Andra ljud som upplevdes störande var gnissel från stols-ryggar med sviktande ryggstöd, benen som slår i golvet när stolar vickar, stegljud och saker som tappas eller ställs på golv och bord.
På en skola upplevdes ljud från dörrar som öppnades och sängdes som mycket störande. Eleverna gick dessutom fritt mellan klassrum och korridorer under lek-tionstid.
I övrigt förekom mindre störande ljud från projektor och intilliggande rum. Vissa ljud, som öppnande och stängande av skåpdörrar, ljud från stolsben som slår i bordskiva och bordsben, förekom och var störande men inte långvariga.
Hela observationen redovisas i bilaga 3.
Skrapljud från
stolens tassar. Ljudet av prassel och blixtlås när elever skulle lägga ner och ta ur saker ur sina väskor. Pennor,
vat-tenflaskor och burkar av plast gav ifrån sig ljud när de träffade bordsytan. Stolens metallben slår i bordets och andra stolars metallben. Sorl från samtal mellan elever.
Fig. 24. Det kan finns många källor till störande ljud. Här är ett klassrum på Riseberga skola i Malmö.
25
3.2.2 eLevers sittande
Vid observationerna framkom att eleverna ändrade sittställningar ofta. Långa barn tenderade att glida ner i stolen och intog en halvliggande ställning (11, 12). De mindre barnen satt gärna med benen under sig på stolen (10). Värt att uppmärksam-mas var att ryggstödet sällan användes och att många elever hängde över borden när de skulle skriva och läsa (4, 5, 7, 8, 9). Fotstöd användes ofta men på olika sätt. Ibland med fotens ovansida mot fotstödets underida (7) eller med tåspetsar på stödet (8). Hela observationen redovisas i bilaga 3.
1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. 8. 9. 10. 11. 12.
26
3.3 intervjuer
3.3.1 Ljud
Intervjuer med lärare visade att elevernas inbördes samtal i klassrummet, skrap från stolar, stolar som slår i bord och pennor som rullar på bord upplevs som de mest störande ljuden. Ventilation och projektor upplevs störande av och till, liksom ljud från intilliggande rum. (Se även bilaga 4). Detta bekräftar därmed vad som fram-kom vid observationerna.
3.3.2 stoLarna
När det gäller lärares erfarenheter från stolar framkom att fotstöden behövs men att de många gånger krånglar och att verktyg behövs för att göra inställningarna. Höj- och sänkbara stolar anses dock som en fördel.
Sitsarna upplevs kalla att sitta på och det finns en oro över att elever kan glida av. Stolarna anses också för tunga för barnen att lyfta. Vidare ser man problem med stolar som inte hänger stabilt på borden och riskerar därför att falla ner.
Resultatet från intervjuerna gav viktig information som kompletterar de obser-vationer som gjordes tidigare. Se även bilaga 4.
Fig. 26. Ljud från stolar som skrapar mot golv och slår i andra stolar och bord upplevs som störande tycker lärarna som intervjuades.
27
3.4 konkurrentanalys
Konkurrentanalysen visade att de företag Tranås skolmöbler ser som sina största konkurrenter inte i någon större utsträckning arbetar med ljuddämpning i sina stolar. Det företag som arbetar mest med frågan är Lekolar, men när det gäller just elevstolar handlar det i dagsläget främst om tassar i filt och ull samt att sits tillverkas i Polypropylen (PP). Ben konstrueras fortfarande i stålrör även om några stolar finns med kryssfotslösningar. Samtliga företag som analyserades hade någon stol som erbjuder flexibelt sittande. Läs mer i bilaga 5.
Som en del av analysen sammanställdes positioneringskartor. En för
ljuddämpning och en för flexibelt sittande. Genom dessa positioneringskartor kan man identifiera en stor lucka i marknadssegmentet när det gäller ljuddämpning och formspråk, fig. 27 (A). Tittar man på produkter som erbjuder flexibelt sittande ser bilden annorlunda ut. Här är spridningen av produkter större, fig. 27 (B). Gemensamt för båda är dock att Tranås skolmöbler inte utmärker sig vad gäller unicitet i sina produkters formspråk.
Unikt formspråk
Van
ligt förekommande formsprå k Lj ud dä m pnin g – Ljudd äm pn in g + Unikt formspråk Van
ligt förekommande formsprå k St at is kt si ttan de Flexib elt sit ta nd e
Fig. 27. Positioneringskartan (A) visar på en stor lucka när det gäller produkter med ljuddämpning. Kartan över produkter med funktionen flexibelt sittande (B) visar på en större spridning.
28
4. anaLys oCH sLutsats av förstudie
En god ljudmiljö är viktigt för lärandet, det råder det inget tvivel om. Man kan göra ganska mycket för att minska det störande ljudet genom val av material och konstruktionslösningar.
Ljud påverkas av många parametrar och det är inte alltid enkelt att upptäcka och förstå sammanhangen. Material som till exempel dämpar ljudet bra vid en frekvens, gör det sämre vid en annan, därför är det viktigt att veta hur ett material fungerar i olika frekvenser när man gör sitt val.
En viktig parameter när det gäller att komma tillrätta med bullret är efterklangs-tiden. Kan efterklangstiden minskas upplevs ett rum mer dämpat och därmed ökar förmågan att uppfatta tal.
I den research som genomförts framkom att några konstruktionslösningar och material fungerar bättre än andra när det gäller att minimera ljuduppkomst, som skrapljud från stolar. Exempel på det var kryssfotslösning, att använda trä istället för stål i benkonstruktionen och tassar av filt eller ett gummiliknande material som TPE (termoplastisk elastomer).
Vidare framkom att material av Polyether och Polyester med öppna eller halvslutna celler rekommenderas av många företag för sina ljudabsorberande egenskaper. Andra porösa material med samma egenskaper är EcoSund, tillverkat av växtfibrer och återvunna PET-flaskor samt Ecolin, en blandning av fibrer från lin och PLA (majsstärkelse).
Observationerna och intervjuerna visade att det största problemet i klassrummet, när det gäller ljud, var skrapljud från stolar. Därefter kom ljud från stålbenen som slår i bord samt elevers inbördes samtal.
När det gäller sittandet bör ett flexibelt sittande ses över. Dels är detta viktigt ur ergonomisk synpunkt, dels ur konkurrenssynpunkt.
Vid analys av förstudien framkom några intressanta områden att gå vidare med i arbetet. Det är områden som på ett eller annat sätt är kopplade till stolens material, funktion eller konstruktion.
29
Minimera skrapljud – genom att se över benställning, tassar och vikt Minimera slagljud – från metallben genom att se över material i ben Minimera gnissel – genom att ljuddämpa materialmöten
Underlätta flexibelt sittande – genom form, vinkel på sits och ryggstödets form Skapa en mjuk sittyta – genom stoppning och textilt material
Hålla nere stolens vikt – genom material och konstruktion
Minimera risk att glida av – genom material – se upp för framåtböjning
Konkurrentanalysen visade på en stor lucka i marknadssegmentet elevstolar, när det gäller goda ljudegenskaper. Det var svårare att lokalisera luckor när det gäller stolar som erbjuder ett flexibelt sittande.
Resultaten från förstudien utgör ett bra underlag för utveckling av en elevstol men slutresultatet bör genomgå en ljudtset för att fastställa stolens ljudabsorbtionsfaktor och på så sätt erhålla ett trovärdigt verifikat.
30
5. metoder produktutveCkLingsfas
5.1 funktionsanalys
Funktionsanalys används som metod vid utveckling av befintliga och nya
produkter. Funktioner analyseras och delas upp i huvudfunktion, delfunktioner och stödfunktioner. Huvudfunktionen förklarar produktens huvudsyfte och därmed en egenskap som produkten måste uppfylla. Förutom huvudfunktionen finns ett antal delfunktioner som behövs för att huvudfunktionen ska uppfylllas. Under dessa finns sedan stödfunktioner som kan ses som önskvärda men inte nödvändiga för produktens huvudfunktion. Funktionerna beskrivs i analysen med ett verb och ett substantiv, exempelvis ”medge grepp”.46
5.2 image board för inspiration
Image board är ett sätt att genom bildkollage visualisera det man vill uppnå med sin design. Det kan fungera som en visuellt kravspecifikation och inspirationskälla.47
Detta gjordes för att inspirera och öppna upp för idéer i skissarbetet.
Med problemanalysen som grund gjordes en form- och funktionsresearch, främst genom sökning på internet men också fotograferade objekt från besök på Stockholm Funiture Fair 2012.
5.3 konceptskisser i 2d
För att få en bredd på idéer med olika benställningar som grund, gjordes först enkla skisser för hand med förklarande texter. För att visualisera förbättringar av förslag togs nya, mer detaljerade skisser fram. Skisserna färgsattes med markerpennor och försågs med förklarande texter om material och funktioner.
Senare delades skissandet in i olika steg för att fokusera på dellösningar. Skisserna gjordes i markerteknik, dvs. för hand med speciella färgpennor. Även datorprogrammet Adobe Illustrator användes för att på ett enkelt sätt visualisera former och funktioner.
46 Kenneth Österlin, Design i fokus för produktutveckling: varför ser saker ut som de gör?, 3. utökade uppl., Liber, Malmö,
2010, 42.
31
5.4 skissmodeller
En skissmodell är en modell där man testar olika lösningar genom att använda sig av tre dimensioner.
En mindre modell togs fram för att undersöka lösning för vippfunktion. Senare byggdes även en skissmodell i skala 1:1 för att undersöka de verkliga proportio-nerna för eventuell korrigering av delar.
5.5 urvalsmatris
En matrisutvärdering innebär att idéer utvärderas mot hur väl de uppfyller de krav och önskemål som finns på produkten, genom att idéerna placeras längs matrisens ena sida och kraven längs den andra sidan. Kriterierna som ska uppfyllas kan viktas efter betydelsegrad genom en poängskala.48
Poäng fördelades utifrån hur väl de stämde överens med några av de viktigaste punkterna från analysen av förstudien och funktionsanalysen. Dessa punkter vikta-des i procent från 20% till 40 %. Varje idé betygsattes från 1 – 5. När vikta-dessa värden sedan slogs ihop fick idéerna en poängsats.
De fyra förslagen med högst poäng gick sedan vidare till steg två i urvalsproces-sen. Här användes en variant på metoden PNI, där varje idé bedöms utifrån sina fördelar och nackdelar men även annat intressant som går att bygga vidare på.
För- och nackdelar hos de olika förslagen studerades för att ta reda på alla för- och nackdelar. Dessa summerades sedan och de två förslag med högst pluspoäng valdes därefter ut.
5.6 informationssökning
Svar på frågor som uppkom under projektets gång söktes främst genom informa-tionssökning på Internet där undersökningarna utgick från områden med liknande problemställningar. Vid ett besök på Stockholm Furniture Fair 2012 gjordes research på material med ljudabsorberande egenskaper. Viss information hämtades även från Roy Thompsons bok Manufacturing processes for design professionals.
32
Kontakt togs med Lunds Tekniska Högskola och avdelningen för teknisk akustikför att säkerställa att de val som gjordes var bra ur ljudhänseende.
Alla källor har dock inte ställts mot andra källor, vilket kan innebära en begräns-ning i de materialval som gjorts.
5.7 visualisering i 3d och ritningar
3D-modellering i CAD-programme Solid Works gjordes tidigt för att undersöka detaljer. I ett senare skede användes även programmet för att skapa slutmodell och konstruktionsritningar för tillverkning av prototyp.
5.8 Ljudtest
För att ta reda på ett föremåls förmåga att absorbera omgivande ljud gör man en mätning av absorptionskoefficienten
α
i ett s. k. efterklangsrum.Man undersöker hur lång tid det tar för ljudenergin att minska med 60 dB i olika frekvenser (T60 ). Först görs mätningar utan föremål, sedan görs samma mätning, med föremålet som testen gäller placerat i rummet. Resultatet beräknas sedan enligt formeln .
Mätningarna och beräkningarna utfördes av Kristian Stålne, biträdande universitetslektor i byggnadsmekanik och teknisk akustik, vid institutionen för byggvetenskaper på Lunds Tekniska Högskola och utfärdes i ett efterklangsrum på Lunds Tekniska Högskola den 24 april.
A = A " – A ' = K • V • – ' " 1 T60
(
– 1)
T60 – A " = A ' = V = K =33
6. resuLtat av produktutveCkLingsfas
6.1 funktionsanalys
Som ett led i att effektivisera arbetet sammanställdes en funktionsanalys, där alla krav och önskemål sattes upp i en tabell. Funktionerna klassades som huvudfunk-tion (HF), nödvändigt (N) eller önskvärt (Ö) och sorterades områdesvis under; basfunktioner, ljud, säkerhet, hållbarhet, hygien och identitet.
Huvudfunktionen var att erbjuda sittande och andra nödvändiga funktioner var att minimera träsmak, fallrisk, klämrisk och belastningsskador, följa standard, underlätta städning och flyttning samt förhindra ljudalstring. Vissa önskvärda delar kom också att få en viktig roll i utvecklingen, som innovationshöjd, låg vikt samt att den skulle vara upphängningsbar och upplevas lätt.
Mot funktionsanalysen skulle sedan de olika utvecklingsstegen stämmas av och utvärderas, för att säkerställa att rätt beslut blev fattat och att alla områden sågs över. Funktionsanalysen i sin helhet, bilaga 6.
6.2 inspiration
För att starta upp skissfasen var det vikigt att komma i stämning. Till hjälp fanns ett image board för att inspirera till nya idéer.
34
6.3 konceptskisser
Den första skissfasen resulterade i tolv konceptskisser där stolens fot eller ben fick utgöra grunden i ett försök att komma tillrätta med problem där stolen fungerar som ljudkälla.
Fig. 29. De tolv konceptidéerna.
Höj- och sänkbar genom gängning Justerbart fotstöd i metall Ben i böjd fanér Kryssfot i nylon el PP Justerbart fotstöd i nylon el metall Stålrörsben Fotstöd ? Benen med ljuddämpande material Fotdelen av rör Ben i böjd plåt Höj- och sänkbart fotstöd Svarvade ben av trä skruvas fast i stativ under sits Fotstöd? Benstativ i metall Ben i böjd fanér Stag för att stabilisera ben Fot i exempelvis PP el nylon Metall Plastdetaljer minskar skrapljud Ben av nylon? Hela stolen av böjträ i två delar som sätts ihop i sitsen Fotstöd? Metallstativ höj- och sänkbart Benställning ev. i nylon Träben platta i trä som fästs i stativ under sits
Stålrörsben som går från sits, ildar ett pelarstativ och slutar i fyra sprötliknande fötter med knoppar Höj- och sänkbar Metall Vajrar som stabiliserar Justerbart fotstöd Justerbart fotstöd
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
Urval
Efter den första utvärderingen valdes fyra konceptidéer ut; 3, 5, 7 och 10. Urvalet gjordes i en matris med sex kriterier som skulle bedömas. De vikigaste kriterierna
35
för valet var ljudreducerande egenskaper och möjlighet till flexibelt sittande. Deandra kriterierna var; möjlighet till upphängning, låg vikt, möjlighet till fotstöd och slutligen någon form av innovationshöjd. Hela urvalsprocessen i bilaga 7.
De fyra konceptidéerna med högst poäng analyserades och ett nytt val gjor-des utifrån stolarnas för- och nackdelar. Koncept 7 fick bästa resultat genom sina många fördelar: En intressant benställning som känns unik, att den upplevs lätt, är enkel och relativt billig att tillverka. En nackdel var att ev. fotstöd skulle bli svår-placerat. Koncept 3 valdes också utifrån dess många fördelar: intressant benställ-ning, upphängningsbar, enkel tillverkning och inställbar höjd. Förslaget hade dock några nackdelar som måste ses över; kräver stor yta mot golv, kan upplevas tung och kan bli dyr att tillverka. Hela urvalet redovisas i bilaga 8.
6.4 skisser på förbättringar
Inför möte med representanter från SONO och Tranås skolmöbler vidareutveckla-des de två konceptförslagen. Koncept 3 omarbetavidareutveckla-des och det gjorvidareutveckla-des omfattande förändringar. Foten byttes ut eftersom den krävde stor yta mot golv. Sits och rygg-stöd gjordes om till en enhet och ett justerbart fotrygg-stöd applicerades (fig. 30).
Justerbart fotstöd
Ben och benfäste i trä Stålstativ
Formpressad plywood Sits och ryggstöd i
varm-formad cellpolyeten med smutsavvisande textil
förLag 1
(koncept 3)
Sittstudie av förslag 1. med eventuellt fotstöd.
Fig. 30. Koncept 3 genomgick omfattande förändringar som innebar en ny lättare lösning av fot, sits och ryggstöd gjordes till ett stycke och ett justerbart fotstöd applicerades.
36
I bearbetningen av koncept 7 bevarades uttrycket till största delen, men stolenkompletterades med ett fotstöd (fig. 31).
Urval
I samband med presentationen av koncepten gjordes en utvärdering och det slutliga konceptvalet, tillsammans med representanter för SONO och Tranås skolmöbler.49,50
Viktiga parametrar vid valet var enkelhet, stil, utvecklingsmöjligheter, tillverkning och marknadsintresse, vilket resulterade i att koncept 7 valdes för vidare utveckling. Vid mötet diskuterades vikten av ett flexibelt sittande och hur en sådan lösning skulle kunna se ut. Diskussionen slutade i ett önskemål om en vippfunktion i sitsen.
6.5 skissfas 2 – funktioner och material
Vid detaljbearbetningen av det valda konceptet utarbetades en dyna som skulle täcka både ovansida och undersida av sitsen. Dynan skulle vara utformad i varm-formad cellpolyeten med en textil yta som stansas. Denna lösning visade sig inte vara det bästa alternativet i dagsläget, eftersom storleken begränsas av producentens verktygsyta, 450 x 500 mm 51, då denna variant måste vara minst 700 mm lång för
Fanér
Friktions-dämpning
Träben
Sits och ryggstöd i varmformad cellpolyeten med smutsavvisande textil
Bockat stålrör pulverlack
förLag 2
(koncept 7)
Sittstudie av förslag 1. med eventuellt fotstöd.
Fig. 31. Koncept 7 kompletterades med ett eventuellt justerbart fotstöd, se sittstudie av förslag 1.
49 Jörgen Björkander; Produktutvecklare, SONO-gruppen, Malmö 2012-03-14. Personlig kommunikation. 50 Carina Bang Laurén; Distrikschef, Tranås skolmöbler, Malmö 2012-03-14. Personlig kommunikation.
37
Varmformad ochstansad cellpolyeten med slittålig textil
Fäste för ryggstöd monteras under stolsits
Fäste mellan stolsits och benstativ Stansat hål för ryggstödets fäste
Stolsits i plywood
Fäste mellan stolsits och benstativ
Stolsits i plywood Ljudabsorberande material
Ljudabsorberande material Slittåligt textil
Fig. 32. Exempel med varmformad dyna som går runt hela sitsen. En idé som förkastades efter research om tillverkning.
Fig. 33. Exempel med två separata ljudabsorberande skivor på var sida om sits. Den här idén valdes.
försLag 1
Varmformad dyna av cellpolyeten över och under sits i samma del.
försLag 2
Stoppning av ljudabsorberande material med textilt överdrag.
att täcka hela sitsen. En annan nackdel var att hela dynan måste kasseras när texti-len slitits ut. Nästa idé var att sätta ljudabsorberande material på stolsitsens ovan- och undersida. Dessa skulle kläs med ett slittåligt tyg. Idén är enkel att genomföra och innebär att klädseln lätt kan bytas utan att stoppningen behöver kasseras.
A.
38
Nästa steg i skissprocessen behandlade benstativets infästning och vippfunktioni sätet. För att benstativet skulle kunna hålla sitsen utan att vippa över krävdes en vidareutveckling av originalskissen (fig. 34, A). Det löstes genom att de främre benen förlängdes upp mot sitsen (fig. 34, B).
Nästa del i utvecklingen av benstativet var att finna konstruktionslösningar för en vippfunktion, som en del i att skapa möjligheter för ett mer flexibelt sittande. Målet var att skapa en lutning på ca 5 grader framåt och bakåt (fig. 35). För lutning av tiltbar sits rekommenderas 5 grader, enligt svensk standard.52
Förlängning
Benstativ framsida
Benstativ sida 5 ° lutande sits – 5 ° lutande sits
Sits Ljud-absorbent
A. Fäste mellan benstativ och sits
B. Fjäder för fäste mellan balk och stolens bakre del
Benstativ i perspektiv Balk för fäste av fjäder (B) mot
stolsitsens bakre del
Balk för fäste (A) Benstativets bakre delar förses med gummiknoppar för elasticitet och ljuddämpning
4
8
Fig. 34. De främre benen förlängdes upp mot sitsen för att hindra sitsen att vippa över.
A. B.
Fig. 35. Beskriver konstruktionslösningar för vippfunktion med fjäder.
52 Swedish standards institute, Svensk standard för stolar för skol- och utbildningsmiljö – del 1 funktionsmått (SS-EN 17-1:2006),
39
Fig. 36. En 3D-modell som visar hur benstativet fästs i stolens sits för vippfunktion. Den högra bilden visar undersidan av sitsen med ljudabsorberande material monterat.
Vid utvärdering av vippfunktionen, som gjordes tillsammans med Jörgen Björkan-der på SONO, beslutades att fjäBjörkan-dern skulle bytas ut mot annat material eftersom fjädern kan medföra risk för ljudalstring. Research gjordes inom områden som använder icke metalliska material med höga belastnings- och nötningskrav.
Bilindustrin ställer dessa krav på säkerhetsbälten, där tät väv av nylon eller po-lyester ofta används i detta syfte.53 Polyester har ett mycket starkt fiber som inte töjs
och nylon (polyamid) är ett starkt fiber som tål hård nötning. Nackdelen är att nylon kan töjas något vid fuktiga förhållanden.54
En lösning där vävt band av nylon eller polysester ersatte tidigare lösning med fjäderfäste (fig. 37).
Benstativ sida 5 ° lutande sits – 5 ° lutande sits
Sits
Ljud-absorbent
A. Fäste mellan benstativ och sits
B.
Nylon- el. polyessterband för fäste mellan balk och
stolens bakre del
53 Säkerhetsbälten (2012) http://editorial.autos.msn.com/article.aspx?cp-documentid=434695. (Hämtad 2012-03-23). 54 Materialguiden (2012) http://www.andersj.se/material1.htm. (Hämtad 2012-03-23).
Fig. 37. Beskriver konstruktionslösningen där vävt band av nylon eller polyester ersatt tidigare lösning med fjäder.
40
Förutom fjäderlösningen behövdes även en mer detaljerad lösning för infästningenmellan sits och benstativ ses över. För att lättare förstå problematiken gjordes en funktionsmodell där detta kunde testas (fig. 38). Det gjordes även en materialre-search som visade att Polyeten (PE) med hög slagstyrka och nötningsresistens var ett bra alternativ. Men att ett HDPE, High Desity Polyeten, med en högre densitet, ger ännu bättre mekaniska egenskaper. 55
Kullager var en tänkbar lösning till själva rörelsemomentet för att minimera friktion och därmet risken för ljudalstring, men då de ofta är stora och relativt tunga valdes de bort. Valet föll en PTFE-väv, eller en amidplast som glidyta då SKF även använder glidlager baserade på PTFE-väv (fig. 39). 56, 57
Varianter på konstruktionens form arbetades fram för att hitta lösningar på ben-stativets infästning. Eftersom benben-stativets främre del är en solid del måste infäs-ningen vara öppningsbar eller möjliggöra att benstativet kilas fast (fig. 40). Fästet mellan benstativ och sitsens
främre del. Rotering utmed axel för vippfunktion, framåt – bakåt.
Fästet mellan benstativ och sitsens bakre del
Ljudabsorberande material
Fig. 38. Funktionsmodell sattes upp för att undersöka vippfunktionen.
Fig. 40. Skisser över infästning/vippfunktion. En öppning måste finnas för montering av benställningen.
55 Rob, Thompson: Manufacturing processes for design professionals. (Thames & Hudson: London, 2007), 430. 56 Underhållsfria ledlager (2012) http://evolution.skf.com/sv/underhallsfria-ledlager-i-tx-serien/ (Hämtad 2012-03-26). 57 Glidlager och bussningar, (2012) http://www.mecmove.se/glidlager/(Hämtad 2012-03-26).
Fig. 39. Underhållsfritt glidlager baserad på PTFE-väv. 38
41
6.6 möte med docent i teknisk akustik
Vid möte med Delphine Bard, docent i teknisk akustik vid Lunds tekniska högskola presenterades tankar och idéer om material och funktionslösningar. De olika mate-rialen diskuterades och Delphine ansåg att trä var ett mycket bra val då långa tunna stålrör medför vibrationer som genererar ljud.
Att stolen skulle kläs med poröst ljudabsorberande material istället för skumm-gummi var också en fördel, enligt Delphine.58
Vidare berättade hon att en klädd stol reducerar ljud bra men att ljudabsorptio-nen ökar ytterligare om en människa sitter på stolen. Vilket betyder att när en män-niska sitter på en klädd stol absorberas ljudet både av kroppen och stoppningen. Hon nämnde även linoleum som ett alternativt material till stolsitsens undersida istället för en porös ljudabsorbent.
Mötet avslutades med planer på en ljudtest för att ta reda på stolens ljudabsorbe-rande egenskaper. Mötesanteckningar i bilaga 9.
6.7 skissfas 3 – form
När funktionerna var fastställda gick arbetet över till formstudier av sits och ryggstöd. Här studerades först den svenska standarden med funktionsmått för stolar och bord för skol- och utbildningsmiljö 59, för att fastställa
relevanta grundkrav. Dessa sammanställdes sedan i en måttskiss (fig. 41).
58 Delphine Bard; docent i Teknisk akustik vid institutionen för byggvetenskaper, Lunds tekniska högskola. Möte 2012-03-20. 59 Swedish standards institute, Svensk standard för stolar för skol- och utbildningsmiljö – del 1 funktionsmått (SS-EN 17-1:2006),
(Stockholm: SIS förlag, 1 uppl, 2006).
h6=150 (-10–+20mm) h7= minst 100 mm t4= 340 (sizemark 4) t7= t4 - 30 mm lutning B= 95–110°
b4 (bredd ryggstöd)=210 (sizemark 1) b3= 34 min (sizemark 4) r2= 300 (radie) t4 (340 mm) t7 – 5° + 5° Transverse plane 2 mm h6 (150 mm) (250 mm) r2 300 b3 (340 mm) b 4 (min 210) Ryggstöd ß = 95–110° h6=150 (-10–+20mm) h7= minst 100 mm t4= 340 (sizemark 4) t7= t4 - 30 mm lutning B= 95–110°
b4 (bredd ryggstöd)=210 (sizemark 1) b3= 34 min (sizemark 4) r2= 300 (radie) t4 (340 mm) t7 – 5° + 5° Transverse plane 2 mm h6 (150 mm) (250 mm) r2 300 b3 (340 mm) b 4 (min 210) Ryggstöd ß = 95–110°
Fig. 41. Med svensk standard för stolar för skolmiljö som underlag sammanställdes en måttbeskrivning att utgå ifrån.
42
Enskisstudie över hur rygg och sits skulle ge stöd genomfördes. Målet för studien varatt finna en form som skulle minimera risk för minskat blodgenomflöde genom tryck på lårets undersida och ge ryggen ett bra stöd utan tryck mot ländrygg. Tre av skis-serna valdes ut då de uppfyllde kriterierna bättre än de andra (fig. 42).
En ny skisstudie genomfördes för att undersöka möjligheten till bakåtvänt sittande som ett komplement till vippning av sätet (fig. 43).
110° 95° +5° –5°
4
4
4
8
8
8
8
8
1. För kort i rygg och risk för minskat blodgenomflöde.3. För kort i rygg och hård i ländrygg. Risk för minskat blodgenomflöde.
6. Bra ryggstöd. Risk för tryck mot ländrygg. Bra form på sits. 5. För kort i rygg
och hård i ländrygg. Risk för minskat blodgenomflöde
7. Mycket bra längd, avslut och vinkel på rygg. Bra vinkel i sits. 2. För kort i rygg
och liten ryggvinkel. Risk för minskat blodgenomflöde
8. Bra längd och vinkel i rygg. Bra lutning i sits.
4. För kort i rygg, för stor ryggvinkel, risk för minskat blodgenomflöde.
Skisstudie över hur de tre utvalda profilerna från steg 1 skulle fungera om man väljer att sitta bakvänd i stolen.
Fig. 43 Fig. 42
43
Därefter genomfördes skisstudier över form på ryggstöd, sett framifrån. Kriteriernaför uravlet var att ryggstödet skulle skapa stöd och rörelsefrihet även vid bakåtvänt sittande samt ge ett lätt intryck. Utifrån dessa kriterier valdes förslag 9 (fig 44).
min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm min. 210 mm 150 mm
8
8
8
8
8
8
4
8
8
Fig. 44. Skisstudie av ryggstödets form sett framifrån.
1
4
7
2
5
8
3
6
9
44
Resultaten från de tre tidigare stegen sattes samman till ett stolskal så attben-ställningens vinklar och längd kunde placeras in. Enligt svensk standard delas stolhöjder in i sizemarks 0 – 7. De vanligaste höjderna för Tranås elevstolar ligger i spannet 440 – 580 mm. Max-höjd inom sizemark 7 ligger på 520 mm. Genom att erbjuda ett fotstöd kan stolen göras högre än 520 mm, men fotstöd kan också medföra problem. Det framkom vid observationsstudier och intervjuer som gjorts. (Se kapitel från observationer och intervjuer, sid 25, 26). Då ett inställningsbart fotstöd även kan vara en källa till uppkomst av ljud, fattades beslut om att i första hand fokusera på tre olika höjder av stolen (fig. 45). Det är ett kostnadseffektivt alternativ att erbjuda olika längd på stolsben då det endast kräver ett enkelt tillverk-ningsmoment. Siz emar k 5: 440 mm Siz emar k 6: 460 mm 30° 14° 30° 14° Siz emar k 7: 500 mm 30° 14°
Fig. 45. Skiss över benställningen med en höjd på 440 mm som ligger inom sizemark 5. Efter beslut att utesluta justerbart fotstöd och istället låta benens längd påverka stolens höjd. Enligt SS-EN 17-1:2006 bör sitthöjden för stolen hålla följande mått: Sizemark 5: 420 – 440 mm Sizemark 6: 450 – 470 mm Sizemark 7: 500 – 520 mm
45
Nästa beslutsfas omhandlade mötet mellan rygg och sits. Då benställningens mötenvar trä och metall, fanns en önskan att det skulle speglas även i detta möte. Inspi-rationen kommer från Sean Dixs stol Copine chair (fig. 46).Genom den formstudie som genomfördes (fig. 47) valdes två alternativ som gav det bästa helhetsuttrycket.
Fig. 46. Copine Chair by Sean Dix och Keikko Lee.
Fig. 47. Formstudie i mötet mellan sits och ryggstöd.
