基于刨切薄竹的产品创新设计的现状、问题与发展方向

王 军，钱金英，陈国东，陈思宇，章卫钢

(1.浙江农林大学工程学院，浙江省木材科学与技术重点实验室，浙江 杭州 311300；2.杭州电子科技大学 数字媒体与艺术设计学院，浙江 杭州 310037)

刨切薄竹是竹材资源精、深加工的一种新型材料，具有优良的物理性能和视觉特性。应用刨切薄竹进行产品的设计创新是对竹材资源的高效利用，是“以竹胜木”[1-2]理念的切实表现。然而目前中国对刨切薄竹的研究基本上集中在制造工艺、材质改性等方面，而在产品的创新设计应用方面的研究也较少。市场中的刨切薄竹产品存在种类稀少、缺乏设计、产业化程度不高、品牌辨识度不清等问题。因此对刨切薄竹进行创新设计研究，挖掘刨切薄竹在美学和材料性能上的的设计潜力，开发出各种的高附加值竹材新产品，对实现竹产业的可持续发展与转型升级，具有重要社会意义和经济价值。

1 刨切薄竹产品创新设计

刨切薄竹是将竹片经过一系列加工处理，胶合成竹方，软化刨切成各种厚度的薄竹片[3]，也被称作刨切竹单板、竹刨切片、竹皮(俗称)。近年来随着重组竹生产技术的成熟，也出现了重组竹刨切单板。

刨切薄竹不仅保留了竹子柔和质朴的色泽与纹理、兼具竹子浓郁的人文情怀和低碳环保的特点，还可经过碳化、漂白、染色、防腐和阻燃处理来改良竹材性能，增加竹材视觉观赏性[4]。刨切薄竹还具有轻、薄、柔、透、韧等优良的物理性质，与普通竹材人造板如竹胶合板、竹集成材、重组竹等相比具有优良的造型可塑性，在产品的设计创新以及产业化应用方面拥有巨大的潜力。

刨切薄竹产品创新设计即是在产品设计开发中，以刨切薄竹为主要材料，合理利用刨切薄竹视觉、触觉特性和优良的物理特性，围绕产品文化内涵、消费者的审美、情感体验等因素，通过艺术设计的方法，进行形态、结构、功能的产品创新设计。

2 刨切薄竹及产品设计研究现状

2.1 刨切薄竹材料工艺研究现状

刨切薄竹最初是代替珍贵薄木而出现的，目前国内外对刨切薄竹的科学研究主要有：刨切薄竹生产制造工艺方面的研究[5-7]、刨切薄竹漂白及染色方面的研究[8-11]、刨切薄竹在人造板贴面领域方面的研究[12-15]等方面。上述研究对提升刨切薄竹的材料性能、工艺水平以及在薄竹贴面领域做出过有益贡献，但在产品设计创新应用方面的研究则寥寥无几。

2.2 基于刨切薄竹的产品创新设计研究现状

通过对知网、万方等文献数据库检索发现，国内围绕原竹、竹集成材、重组竹等在产品创新设计领域中的研究较多[16-24]，这些研究分别从不同角度对竹材产品的创新设计提出了有益的探索，但针对刨切薄竹产品应用领域的研究文献很少，近5 a仅有2篇相关的文献，其中胡思亮等[25]，从宏观的角度探讨了刨切薄竹在产品中的应用及方向，但是没有给出具体的设计方法。刘青春等[26]从薄竹的视觉、触觉、力学特性和透光性等几个角度对其设计表现力进行了初步的分析。

图1 刨切薄竹后续加工的4种应用形式Fig.1 Four application forms for subsequent processing of sliced bamboo

2.3 刨切薄竹后续加工的4种应用形式

刨切薄竹后续加工的应用形式从结构上分主要有4种：薄竹饰面板、薄竹胶合板、薄竹复合圆管、薄竹编织板。其外部形态如图1所示。这4种形式分别具有不同的特点和性能，如表1所示为4种形式的刨切薄竹的主要参数、特点和用途。

2.3.1薄竹饰面板 薄竹饰面板是将刨切薄竹经(拼宽接长)、修补、砂光等工序，背面粘贴1层无纺布或纸，可直接用于人造板、地板等产品的贴面装饰材料。薄竹饰面板厚度一般在 0.15～1.5 mm之间，其中厚度小于0.5 mm的被称为微薄竹[3]。薄竹饰面板强度高，柔韧性好且不易破损，可以直接搬运和运输[6]，广泛用于家具、装饰装修领域。目前薄竹饰面板常用规格为2 500 mm×430 mm。薄竹饰面板轻薄且透光，韧性好，目前多应用于饰面人造板、家具、灯罩、名片、书签等产品。

2.3.2薄竹胶合板 薄竹胶合板又称为竹皮复合板，一般采用厚度0.3～1.5 mm厚度的竹皮单板多层纵横交错胶压而成，具有良好强度和韧性，不易开裂变形。目前薄竹胶合板常规厚度为0.6～9 mm，板材常规尺寸为2 440 mm×1 220 mm，多应用于包装盒、工艺品、家居用品、时尚电子产品等。

2.3.3薄竹复合圆管 薄竹复合圆管采用厚度仅0.3～1 mm厚度的竹皮多层纵横的结构加工而成，具有良好的抗压强度和韧性，又具有一定的防水性。与传统的原竹筒或实竹铣出来的竹筒相比，薄竹复合圆管具有标准化的尺寸且不易变形开裂、不易霉变和虫蛀的优点。薄竹复合圆管的壁厚为1.5～5 mm,直径从40～600 mm,长度可达1 220 mm。薄竹复合圆管的形状有圆形、椭圆或异形，多应用于杯子外壳、茶叶和酒包装、眼镜盒、收纳桶、米桶等。

2.3.4薄竹编织板 薄竹编织板是将刨切薄竹经过高精度切割机切成一条条的窄条，再由传统的编制方法编织成不同的花纹，再辅以涂胶后压机压制而成。编制纹理主要有十字纹编织，人字纹编织，斜纹编织。常用规格有2 440 mm×1 220 mm×1.0 mm/0.6 mm。

表1 刨切薄竹后续加工四种形式的主要参数、特点和用途Tab.1 Main parameters, characteristics and uses of the four application forms for subsequent processing of the sliced bamboo

图2 马德里巴拉哈斯机场天花板Fig.2 The ceiling of Barajas International Airport made of sliced bamboo

图3 山东省会文化艺术中心大剧院内饰Fig.3 The interior decoration of the Shandong Provincial Capital Culture and Art Center Grand Theatre made of sliced bamboo

图4 宝马汽车竹质内饰Fig.4 The bamboo interior decoration of the BMW car

2.4 刨切薄竹产品市场应用现状

目前在装饰贴面领域中薄竹饰面板应用最广，被大批量应用在刨花板、密度板等各种人造板材以及家居、室内装修的表面贴面装饰中，用以获得优良的竹材质感和视觉效果并提高人造板的物理力学性能[15]。如在大型工程领域中，建筑师Richard Rogers和Antonio Lamela设计的被誉为全球最大竹工程项目的西班牙马德里巴拉哈斯机场天花板工程，如图2所示，采用了3层薄竹胶合板制作的长条竹片完成，不仅兼具优秀的视觉效果和力学性能，而且防火等级达到欧洲最高标准M1级；法国建筑设计大师Paul Andreu设计的山东省会文化艺术中心大剧院内饰部分，如图3所示，大面积使用了符合防火等级标准的薄竹与铝复合板材料，体现出“中国特色”和“环保理念”，不仅美观，还起到减重和吸声降噪的作用，是艺术、技术和文化的完美结合的优秀作品。宝马X5、X6汽车内饰采用高精度薄竹饰面板代替胡桃木等珍贵木材资源，如图4所示，体现了宝马汽车清洁能源、环保可持续的理念。

在工业产品领域中，薄竹饰面板、薄竹胶合板、薄竹复合圆管应用较多，市场上的产品大多为灯罩、名片、明信片、书签、书籍、笔记本、茶具外套、自行车车架、眼镜盒等产品。此外还有竹保温杯、竹收纳桶、竹眼镜盒、包装盒、灯具、音箱外壳、手机保护壳、大学录取通知书等，如图5所示。

经过市场调查，收集了市面上30类共75款应用刨切薄竹制作的产品，并分别从产品类别、款式、材料和工艺方面对其进行了归纳，如表2所示。

如表2所示，在30类产品共75个款式的刨切薄竹产品中，运用薄竹饰面板的产品有1类2款，约占总品种数的3%；运用平面薄竹胶合板的产品共12类39款，约占总品种数的53%；应用薄竹复合圆管的产品共9类18款，约占总数的24%， 运用曲面薄竹胶合板的产品共8类共15款产品，约占总数的20%。以上数据显示：目前市面上刨切薄竹产品的应用主要以薄竹胶合板和薄竹复合圆管为主，其中平面类薄竹胶合板产品应用最广，其次是薄竹圆管类产品，第三为曲面薄竹胶合板产品，薄竹饰面板在产品应用中较少，且聚集在灯具方面。如图6所示。

图5 刨切薄竹后续加工产品Fig.5 Subsequent processing products of the sliced bamboo

序号No.产品类别Product category款式Pattern材料Material成型工艺Forming process1灯罩2薄竹饰面板(曲面)激光切割/折弯小计2件2名片13明信片94书签95录取通知书16书籍17文件夹1薄竹胶合板(平面)激光切割/平面打印8记事本封面59扇子110杯垫311手机支架312尺子413计算器外壳1小计39件序号No.产品类别Product category款式Pattern材料Material成型工艺Forming process14保温杯外壳615不锈钢杯外壳116陶瓷杯外壳217音响外壳218眼镜盒1薄竹复合圆管19收纳盒220运动鞋包装盒121宠物骨灰盒222风铃1小计18件模压/激光切割/雕刻23手机保护壳224ipad保护壳125灯罩226果盘2薄竹胶合板(曲面)27托盘228纸巾盒329笔筒230行李箱2小计15件合计75件

图6 刨切薄竹产品材料运用饼状图Fig.6 Proportion of the sliced bamboo product utilization

图7 平面类刨切薄竹产品种类饼状图Fig.7 Pie chart of the sliced bamboo product category

在占百分比最大的平面类薄竹胶合板产品中，书签、明信片、记事本封面、杯垫和手机架这5类产品最多，如图7所示。其次在薄竹圆筒的产品中，保温杯外壳产品款式最多，有6款；在曲面类薄竹胶合板的产品中，各类产品的款式数量相差不大，平均在2款左右，其中纸巾盒有3个款式的产品。

综上所述，从材质的种类上来看，市面现有的刨切薄竹产品绝大多数由平面类、曲面类薄竹胶合板以及薄竹复合圆管构成，其中平面类刨切薄竹产品占比最大，其次是薄竹复合圆管，薄竹饰面板产品较少。编织竹皮则主要应用在在贴皮装饰方面，而在工业产品上的应用则基本上为0。从产品的类型上来看，主要集中在文具、生活用品以及部分电子产品，且品类并不丰富，因此需要加强产品的创新设计与研发，通过设计创新扩大刨切薄竹在产品中的应用。

3 刨切薄竹设计创新的问题与难点

3.1 制作曲面造型时薄竹选材缺乏严谨的科学数据

刨切薄竹最大的特点是韧性强，可以通过直接弯曲或模压可制成各种弧面、以及双曲面造型，但是刨切薄竹由于胶合层数以及厚度不同，导致其柔韧度和力学强度也有较大的差异，这对于在产品开发中选择适合的刨切薄竹有很大的影响，然而目前解决这一问题的主要方法是依靠工人师傅的加工经验，缺乏严谨的科学试验数据来验证和指导。

3.2 薄竹与不同材料构件之间的装配结构工艺复杂

薄竹在和其他材质如金属、陶瓷、玻璃、织物部件结合时，需要使用不同的连接结构。合理的连接方式不仅仅产品的外观和精致程度有很大的影响，还影响到加工工艺的难易程度。目前比较刨切薄竹的连接方法有榫接 、粘接、铆接等方式，但是不同材质属性不同，与刨切薄竹之间的连接也各有不同，这在具体的产品设计创新中成为一个研究的重点问题。

3.3 竹产品需求与消费观念存在偏差

多年来消费者对竹材产品的认知停留在低廉、粗糙的认识中，这不利于竹类产品的推广。从目前的市场状况来看，竹制产品依然比较小众，这是由于多方面原因[27]引起的，如价格因素、审美因素等。随着时代的进步，消费者生活方式和消费观念已经发生了转变，如何把握消费者的喜好，研究消费者对竹制产品的需求，是刨切薄竹产品创新设计与开发的一项重要的任务。

3.4 工业化程度不高，大批量生产受到制约

刨切薄竹产品在生产加工过程中机械自动化程度不高，手工操作工序的比例仍然较高，甚至有些精细部件的加工需要有较高技艺的老师傅[28]手动来完成，导致生产效率低，薄竹产品大规模生产受到制约，造成产品成本上升，这一方面需要加强刨切薄竹产品生产制造设备的研发，另一方面可结合大规模定制，来解决这一问题，同时还能提升企业的产品创新能力[29]。

4 基于刨切薄竹的产品创新设计发展方向

刨切薄竹产品创新设计应当顺应社会文化、经济、科技发展的形势，在竹文化、工艺传承基础上进行创新，将竹材的物理特性及相应工艺当作创新的物质基础，加以创意，不断推陈出新[30]。

4.1 将传统竹文化与现代创意设计理念相融合

竹子自古以来被赋予了深刻的文化内涵和精神气节，中国传统竹文化在文学、绘画艺术、工艺美术、园林艺术、民俗文化以及宗教的传承与发展中起着重要作用[31]。在刨切薄竹产品的设计创新中，将传统竹文化与当前审美元素相结合，通过现代创意设计的手法表达出来，既能传承竹材谦虚、坚贞、气节、柔韧等深厚底蕴的传统文化，也能够与当前消费者的审美情趣达成一致，从而获得消费者的文化认同感，创造出新的美学体验和商业价值[19]。

4.2 在刨切薄竹产品创新中融入情感化设计

当今社会已经发展为一个以服务和感受为中心的体验式经济社会，人们选择产品的标准由注重产品的实用转化为产品带给消费者的精神满足，即“诗意反应”[32]。因此刨切薄竹产品的创新设计不仅要包含产品的实用功能，而且要满足消费者感性需求的情感诉求，可以通过借助自身色泽和质感、蕴涵的精神文化属性，实现产品的个性化、人性化，注重与消费者的情感沟通与交流，提升竹产品的情感体验，有利于提升刨切薄竹产品的附加值。

4.3 定位于家居、文创、旅游等小产品设计方向

目前由于刨切薄竹材料及产品成型工艺的限制，导致刨切薄竹产品的成本较高，在体形较大的产品上缺乏市场竞争力，于此相反，小型产品的生产过程受到生产工艺的限制比较小，而且更容易发挥其轻、薄、柔、韧、透的特点，因此单件产品的价格往往也能控制在普通消费者接受的范围。比较适合刨切薄竹产品开发的领域有小家居产品、办公文具、收纳用品、旅游纪念品、灯具等产品。

4.4 与其他材质的搭配结合

产品中单纯使用同一种材质容易造成视觉疲劳。将陶瓷、金属、塑料、玻璃、织物等现代材料与刨切薄竹进行搭配，能够突破竹子单一的表现力，凸显竹子的特性和魅力，通过巧妙的设计搭配既可以解决竹产品结构和功能问题，又符合现代审美需求[22]。刨切薄竹与其他材质搭配结合需要注意材质之间的比例以及材料之间的连接工艺问题，以保证产品的美感和结构之间的力学稳定性。

4.5 进一步与高新电子技术相结合

利用刨切薄竹的造型可塑性，可用局部或全部来替代塑料或金属作为产品的外壳材料，将竹材天然质朴特性与现代电子科技相结合，从而营造出一种传统与现代、质朴与时尚碰撞的氛围。刨切薄竹作为产品的外壳，目前已经在音箱、闹钟、手机、台灯、计算器、笔记本电脑等小型电子产品方面具有的成功。

4.6 大规模定制设计的方向转型

大规模定制模式能够有效地使生产成本、生产效率和顾客需求之间达到平衡[33]，目前已经在时尚、家具、消费产品、电子产品等领域发挥了巨大作用。然而目前在刨切薄竹产品的设计生产方面尚无引进案例，大规模定制设计的引入，不仅能解决刨切薄竹产品设计生产中由于工艺问题导致的价格偏高、消费需求相对单一的问题，还能提升消费者满意度，企业的创新能力与市场竞争力。

5 刨切薄竹产品创新设计案例

根据上述总结的设计方向，项目组应用刨切薄竹进行一系列产品设计，现将4件产品设计方案展示如下。

图8 竹制厨房产品设计Fig.8 The bamboo kitchen product design

如图8所示厨房产品设计，三角形的刀架和矩形调料盒充分利用刨切薄竹易弯曲成型的特点，将薄竹胶合板在模具中弯曲成带有光滑圆角的几何形状，然后在形体上进行切割、开槽、打孔，使其具备放置刀具、磨刀器、剪刀，以及陶瓷调料瓶等功能。筷子桶使用薄竹复合圆管作为外壳包裹材料，搭配白色陶瓷质感，将陶瓷内胆包裹其中，起到防潮和美观的作用。这套产品将质朴的竹材纹理和白净光洁的陶瓷质感相结合，形成了视觉和触觉上的对比效果。

如图9所示办公用品设计，由多功能文件夹、笔筒、便签盒、书签和名片组成，主要使用薄竹胶合板与激光雕刻工艺进行制作。其中文件夹和笔筒由刨切薄竹和皮革搭配，并使用皮革作为连接与转轴功能，书签则搭配以柔和的织物流苏作为装饰。皮革、织物与竹材之间不同的质感碰撞出不一样的效果。表面雕刻以中国传统纹样作为装饰，透出文化韵味。

如图10所示竹制灯具设计，利用薄竹饰面板的优良的韧性和半透光的属性，将薄竹弯曲定型成简约圆润的的弧形曲面造型，呈现出竹子的柔美，使用激光雕刻工艺在薄竹片上雕刻出镂空的中国传统花纹装饰，灯具内胆采用羊皮纸桶将灯泡包裹。灯光透过柔和的竹片，洒下斑驳的光影，给人温馨的感受。

如图11所示空气净化器设计，是一件将现代科技与文化相结合的产品。外壳采用薄竹复合卷筒作为主要材质，上盖与底盖采用光洁的黑色塑料材质搭配。竹子外壳上使用激光雕刻与切割工艺，制作出进气口、出气口、开关等孔隙以及表面装饰纹理，内部则装配空气净化器的功能元器件。设计理念来自于《管子·枢言》中 “有气则生，生者以其气”一句，喻意竹子修生养气的文化特质。当清新的空气从竹孔中飘逸而出时，别具一番“禅意”与文化韵味。

图9 竹质办公用品设计Fig.9 The bamboo office product design

图10 竹制灯具设计Fig.10 The bamboo lamp design

图11 竹质空气净化器设计Fig.11 The bamboo air purifier design

6 结论

刨切薄竹作为竹材精加工领域的新材料，拥有独特的美学、文化特性和优良的物理性能，在产品创新设计的开发利用上有巨大的潜力。然而，目前刨切薄竹在产品的创新运用上并不广泛，这主要是由于生产工艺以及消费者观念的限制，导致刨切薄竹产品在产品品类、外观造型和创新研发上限制较大。因此，一方面需要推动竹产业科技创新，提升刨切薄竹产品制造工艺的进化，进而引入大规模定制设计的模式；另一方面需通过加强设计创新，提升文化、美学内涵、融入情感元素，结合高新电子技术，来提升产品附加价值。基于刨切薄竹的产品设计，能够以创新促进技术开发，以市场促进产业发展，从而形成一个良好的循环，最终为消费者、为企业和社会带来良好的效益。