生態(tài)材料家居設計的研究

王萍真　齊欽欽　林莉　余婧琳

摘 要 隨著人們對生活質量要求的不斷提高，人們所居住的環(huán)境與實用的家具也面臨著更高的要求與挑戰(zhàn)。人們希望能享有更舒適、安全、健康且環(huán)保的居家生活環(huán)境。我們的目的就是在保護環(huán)境資源和人體健康的基礎上，優(yōu)化各種材料與設計要素，進行綠色的家居設計。本研究課題首先對家具設計生態(tài)設計的現(xiàn)狀進行分析，闡明生態(tài)家具設計的重要性和必要性。從材料這一主要要素著手，通過對家居市場的調研，了解消費者對家具的需求，淺析當下家具設計中材料應用方面的利弊。探討生態(tài)家具的創(chuàng)新設計，尋求應用聚碳酸酯材料的生態(tài)家居設計可行性方案。

關鍵詞 生態(tài)材料 家居設計 聚碳酸酯

1 現(xiàn)有現(xiàn)代家具現(xiàn)狀的問題分析

1.1 家具的污染問題

在當今生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞的形勢下， 世界各國紛紛提出可持續(xù)發(fā)展的理念來保護人們賴以生存的地球。而家具、裝修和建筑污染則并稱是現(xiàn)代室內環(huán)境最主要的三大污染。

現(xiàn)代家具設計中的污染往往容易被人們輕視或忽略，殊不知家具污染所帶來的除甲醛超標，苯超標等空氣污染的問題外，嚴重時會威脅人的身體健康，引起白血病、血液病、出血性疾病等，這絕不是駭人聽聞，而是真實存在的問題。

為了營造健康舒適和綠色的居家環(huán)境，解決家具污染是當務之急。生態(tài)家居設計是我們每一個設計師都應所著重和努力的方向。

2 生態(tài)家具材料的選擇

2.1 生態(tài)家具設計與材料的聯(lián)系

在家具設計中，我們除了對結構的選擇，對使用功能以及加工工藝的基本要求外， 材料的篩選也是非常重要的，根據(jù)各類材料所特有的屬性來設計家具產品，已經成為現(xiàn)在家居設計的基本方法之一。材料的性能包括外觀、物理力學、化學、加工性能等，它們都可以成為設計產品靈感來源的有力依據(jù)。在近幾年家具設計的環(huán)保性設計中， 通過對“綠色材料”應用來達到“綠色設計”效果很多，這對家具制造及設計業(yè)來說尤為重要。

2.2 生態(tài)家具設計材料——聚碳酸酯

一百多年前， 美國人發(fā)明了酚醛樹脂， 開啟了塑料的新時代。 隨著高分子材料的發(fā)展，在今天，又有一種塑料強勢登上歷史的舞臺，那就是聚碳酸酯。

在生態(tài)材料應用家居設計方面， 聚碳酸酯有著其自身的特性和優(yōu)點， 且可重復利用， 是一種環(huán)保且性能優(yōu)良的家居設計新材料。聚碳酸酯（PC）是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂，有著良好的的力學、光學、阻燃和耐高溫性等，并且是一種透明材料。聚碳酸酯的透光性接近于玻璃，達到90%左右，并且在它具有良好的光學性能的同時還比玻璃輕，不易碎，更易于加工。其次由于聚碳酸酯是剛性和韌性的有機結合體，其力學性能尤其優(yōu)異。在一般情況下，一種材料如果鋼性較為良好相對的韌性就會不足，會很脆。但聚碳酸酯打破了這一既定規(guī)律，它既有很好的剛性，也有良好的韌性。 然后相對于其他普通塑料而言，聚碳酸酯又有著優(yōu)異的防火性能，在不添加任何阻燃劑的情況下，純度100%的聚碳酸酯就能夠通過一定級別的防火測試。這一優(yōu)異性能使其他塑料產品甘拜下風。

綜上所述，作為五大工程塑料之一，聚碳酸酯在諸多領域發(fā)展前景廣闊。

3 聚碳酸酯與常見家具設計材料

3.1 木材

木材：傳統(tǒng)家具的主要材料是木材。木柴很便于加工，這導致了能工巧匠對木材的極盡能事，也創(chuàng)造出了很多不同的傳統(tǒng)家具藝術風格。在現(xiàn)代家具的材料選擇中，木材和木質材料仍然是首選。

存在的問題：首先我國是個森林覆蓋率低的國家， 家具用的硬闊葉材生長周期長， 嚴重依賴進口， 木材資源的稀缺已成為亟待解決的問題。木材的生長周期已經無法滿足人們追求實木的超量使用從而造成對自然環(huán)境的破環(huán)。其次木制家具雖然經過了干燥處理， 但依然難以在根本上解決木材由于含水率變化所可能造成的濕脹干縮以及隨之而來開裂變形問題。

紙板材： 造紙原料以木材最為理想，很難尋找到合適的替代品。麥子、竹子、蘆葦?shù)染勺鳛樵旒堅?，但通過對造紙的原料供應、產品質量、三廢處理和經濟效益等多方面的綜合分析?？梢钥闯瞿静木哂须y以替代的優(yōu)勢。 特別是對于非木材纖維原料制漿廢液—黑液的治理，至今尚沒有一套完善且高效率的好方法， 工業(yè)廢水排放已經對江河造成了嚴重的污染。因此，循環(huán)利用廢紙資源，是行之有效的重要途徑之一。

3.2 金屬

金屬家具在現(xiàn)在的市場中備受歡迎。并且由于鋼鐵工業(yè)“綠色革命”的興起和“零能耗”生產工藝的持續(xù)推廣，金屬材料從選用到制作過程以及用后淘汰，給環(huán)境帶來的傷害都能降到最小，是一種可重復利用的，持續(xù)發(fā)展的產品資源。

金屬材料制成的家具能夠防火、防潮、防磁等。防火由于金屬家具有著耐高溫的特點，自然能讓損失降到最小。而在于南方地區(qū)，只要溫度在12℃～14℃之間，相對濕度在60%以上，霉菌就容易生長，而金屬家具防潮的優(yōu)勢能夠防止霉菌的生長。其次金屬家具產品大多數(shù)具有折疊功能，不僅使用起來方便，收縮后還可以節(jié)省空間。

但金屬材料也有無法忽視的劣勢，它的材質決定了它的質感，金屬的物理特性決定了鋼制家具堅硬冰冷的特點，而這種特點，與人們所中意的家庭營造的溫馨的氛圍往往背道而馳。因此，金屬家具往往因為質感上的原因被人們拒絕，同時金屬家具使用時由于質料的天然因素，會產生較大的聲響，在顏色上，金屬家具最初的色調也過于單一。

3.3 竹材

原生態(tài)材料具有自然紋理，竹材也是一樣。竹材的生長周期快，其中毛竹、苔竹生長到第六年的時候力學性能為最佳。 相對木材，竹材有著生長周期短、質輕、強度高、韌性好等特點，更加環(huán)保的同時產生的經濟價值高。作為同樣的原生態(tài)的材料，竹材也有其特有的性質。在高溫高濕度的環(huán)境下， 由于不同部位具有不同的脹縮率， 導致竹材在干燥的過程中極其容易產生殘次品。在表面處理上也要多下功夫在防霉、防蟲、防腐方面。

3.4 傳統(tǒng)塑料高分子材料

常用生態(tài)化高分子材料如聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）在作為廢料處理時，其化學性能及物理性能都依然保持良好，可以被回收再次利用。 通過使用再生循環(huán)法或者是化學再生循環(huán)法，可以提高材料的循環(huán)利用率，使材料更為經濟耐用，達到循環(huán)利用的效果。這對于環(huán)境來說非常友好。

3.5 玻璃

相對來說，聚碳酸酯的加工成型性能好。若同樣是進行壓制或擠出的加工方式，聚碳酸酯加工完成后的板材重量是普通玻璃的一半左右，對比普通玻璃他在隔熱性能上也有顯著的提升，沖壓強度更高，為普通玻璃的250倍。因此也在玻璃窗，商業(yè)櫥窗等方面運用廣泛。

3.6 新型透明塑料PMMA

有機玻璃透光率達到92%，是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，跟普通玻璃相比透光度更高。有機玻璃還同時具有重量輕、易于加工、機械強度高等優(yōu)異性能，也決定了它更廣泛的應用領域。

亞克力，PC具有阻燃性，耐磨、抗氧化性等特點，更適合用于辦公家具材料。而亞克力雖然有很好的光學性，透明度，但表面硬度不高、易擦毛，易開裂，不可重壓，所以并不適用作為家具材料。相較而言PC不但具有高度透明性和很好的光學性，而且成形收縮率低、尺寸安定性良好，同時強度高、耐疲勞性好、尺寸穩(wěn)定，所以是家具材料的不二之選。但現(xiàn)在市場上還是以亞克力的應用較多，而PC還沒有被正式重視利用起來。

3.7 現(xiàn)有可利用的生態(tài)材料中再利用、再回收類材料

例如將廢棄電纜進行編織，網(wǎng)購興起而造就的大量快遞盒再設計，紙漿， 自行車鏈，廢棄鋸屑與木材結合設計，水龍頭的再利用……諸如此類，被放錯位置的資源被統(tǒng)稱為可再回收利用的材料。再回收的材料的優(yōu)勢在于其原有的性能只下降了小部分， 它可以加以改良后，重新投入使用。在我國光城市里每年被遺棄的家具就有約6000萬噸，8500萬 m3，并且還沒有成熟完善的回收機制， 并存在著回收利用率有限， 回收店鋪分布零散，從業(yè)人員的職業(yè)素質有限，沒有標準化管理等問題。所以回收改造這一塊商業(yè)化程度相對低， 造成再利用的幾率相對低。

3.8 與碳酸酯聚的優(yōu)勢

聚碳酸酯加工工藝簡單，成型快，可大批量生產，符合當代人們的審美需求。大批量生產可以商業(yè)化。聚碳酸酯的可塑性強，相對于木材、竹材等一些常規(guī)材料來說，可以有更多豐富的造型變化，在形態(tài)的線條流暢性上可以做的更好。由于竹材木材本身的特性，對于環(huán)境的濕度和溫度有一定的要求。而聚碳酸酯在這一方面就不需要過多的考慮，其對溫度濕度的要求低，保養(yǎng)的成本也低。例如ABS樹脂、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和玻璃鋼都是在制作家具中較常被選中的傳統(tǒng)塑料高分子材料。但是這些材料一般用于制作相對低廉的戶外家具。 因為在環(huán)境的影響下，老化相對快，力學性能有限。聚碳酸酯在物理機械性能上，它的透光率、耐熱性、拉伸強度、壓縮強度相對于其它五種材料來說都非常出色，占有很大的優(yōu)勢。但 聚碳酸酯的問題就在于國內目前還未完全掌握其生產奧秘中的一些專利技術。

4 聚碳酸酯家具的概述及展望

4.1 聚碳酸酯家具的發(fā)展和現(xiàn)狀

雖然早在上個世紀50年代聚碳酸酯就實現(xiàn)了工業(yè)化生產，但在家具上應用聚碳酸酯是21世紀后才逐漸開始發(fā)展起來的。碳酸酯常被用在高檔的透明質感的家具設計上，這類家具制品較為注重外觀的光潤度，因此常常制作出來的成品都是一體成型，時尚和通透感同時具備。近幾年從各大國際家具展上各式塑料家居制品的泛濫就可以強烈感受到塑料家具潮流的回歸。這些展覽顛覆了人們對塑料家具的傳統(tǒng)的廉價劣質的印象，順應這股潮流，塑料家具在材質、設計、造型、價格上都開始走高端發(fā)展的道路，這些新透明塑料家具設計簡約、制作精良、色彩絢麗，呈現(xiàn)了透明塑料家具的美好前景。

本次調研設計的聚碳酸酯家具方案。主要材料君是由聚碳酸酯塑料塑成。良好的透光性材料以及微微彎曲的形狀塑造了流線型外觀觸感柔軟的同時，也有較好的（下轉第158頁）（上接第151頁）堅固性。產品獨特的質感，大大增強了視覺感受。在室內不論是配其他家具或還是單獨放置，都可以起到很好的點綴作用。聚碳酸酯有著透明度高、機械性能優(yōu)越，耐老化性能強、個適用性強和阻燃等優(yōu)點，所以在塑料家居產品的應用中很廣泛。優(yōu)雅的設計和優(yōu)良的一體成型制作技術，使得聚碳酸酯家具能夠成為高端的透明塑料家具。

4.2 我國的聚碳酸酯家具市場

我國的經濟持續(xù)飛速發(fā)展，人們生活水平穩(wěn)步提升，住房用地緊張，群眾住房需求增加的背景下，人們對家居產品的需求量也穩(wěn)定上漲，家裝市場和家具行業(yè)的發(fā)展也越來越快速。在這一勢頭中的消費人群里，年輕人是主力。而聚碳酸酯家具良好的藝術裝飾功能，以及時尚通透的造型都十分符合年輕人對家居裝修追求新意趣味的審美情趣。所以大多數(shù)人傾向于選購聚碳酸酯家居產品。

雖然我國是最早開始聚碳酸酯的研制和工業(yè)化生產的國家之一， 但是由于存在著種種例如裝置規(guī)模小、技術水平落后、產品質量差的問題，直接或間接地導致了國內產品在質量，造型的設計上很難與國外產品競爭。幸運的是2005年以后，很多外資企業(yè)例如拜耳、帝人、等公司紛紛開始在中國投資和生產聚碳酸酯，滿足了我國對聚碳酸酯的需求，也間接為我國國內設計師對聚碳酸酯家居設計得進一步深入思考提供了技術支援。

目前我國聚碳酸酯家具在生產上還主要是給外國的一些品牌代工， 但隨著生產經驗的豐富和國內設計師對聚碳酸酯家具設計的重視與在其產品設計的深入， 同時也為了滿足了國內客戶的大量需求，部分代加工聚碳酸酯的企業(yè)也逐漸開始生產自己的聚碳酸酯家具產品，這也導致現(xiàn)在聚碳酸酯家具的市場價格在逐漸接近亞克力。由此我們也可以看出該行業(yè)還是有巨大的市場潛力，前景十分值得期待。在此形勢下，我們應繼續(xù)加大與國外大型企的合作，建設大規(guī)模聚碳酸酯的生產裝置，以解決我國目前聚碳酸酯需求市場里的供需矛盾，填補原料需求的缺口， 確保行業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。

總之，隨著聚碳酸酯原料和生產技術的提高，我國的聚碳酸酯大規(guī)模生產必將迅速發(fā)展，該材料的生產成本會大幅下降， 聚碳酸酯會越來越廣泛地運用在家具設計上。由于聚碳酸酯具有明顯的加工制造和優(yōu)越的物理和化學性能，并且聚碳酸酯可回收利用， 是環(huán)境友好材料，因此聚碳酸酯是非常有前途的家具材料。

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