生态材料家居设计的研究

王萍真　齐钦钦　林莉　余婧琳

摘 要 随着人们对生活质量要求的不断提高，人们所居住的环境与实用的家具也面临着更高的要求与挑战。人们希望能享有更舒适、安全、健康且环保的居家生活环境。我们的目的就是在保护环境资源和人体健康的基础上，优化各种材料与设计要素，进行绿色的家居设计。本研究课题首先对家具设计生态设计的现状进行分析，阐明生态家具设计的重要性和必要性。从材料这一主要要素着手，通过对家居市场的调研，了解消费者对家具的需求，浅析当下家具设计中材料应用方面的利弊。探讨生态家具的创新设计，寻求应用聚碳酸酯材料的生态家居设计可行性方案。

关键词 生态材料 家居设计 聚碳酸酯

1 现有现代家具现状的问题分析

1.1 家具的污染问题

在当今生态环境遭到严重破坏的形势下， 世界各国纷纷提出可持续发展的理念来保护人们赖以生存的地球。而家具、裝修和建筑污染则并称是现代室内环境最主要的三大污染。

现代家具设计中的污染往往容易被人们轻视或忽略，殊不知家具污染所带来的除甲醛超标，苯超标等空气污染的问题外，严重时会威胁人的身体健康，引起白血病、血液病、出血性疾病等，这绝不是骇人听闻，而是真实存在的问题。

为了营造健康舒适和绿色的居家环境，解决家具污染是当务之急。生态家居设计是我们每一个设计师都应所着重和努力的方向。

2 生态家具材料的选择

2.1 生态家具设计与材料的联系

在家具设计中，我们除了对结构的选择，对使用功能以及加工工艺的基本要求外， 材料的筛选也是非常重要的，根据各类材料所特有的属性来设计家具产品，已经成为现在家居设计的基本方法之一。材料的性能包括外观、物理力学、化学、加工性能等，它们都可以成为设计产品灵感来源的有力依据。在近几年家具设计的环保性设计中， 通过对“绿色材料”应用来达到“绿色设计”效果很多，这对家具制造及设计业来说尤为重要。

2.2 生态家具设计材料——聚碳酸酯

一百多年前， 美国人发明了酚醛树脂， 开启了塑料的新时代。 随着高分子材料的发展，在今天，又有一种塑料强势登上历史的舞台，那就是聚碳酸酯。

在生态材料应用家居设计方面， 聚碳酸酯有着其自身的特性和优点， 且可重复利用， 是一种环保且性能优良的家居设计新材料。聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，有着良好的的力学、光学、阻燃和耐高温性等，并且是一种透明材料。聚碳酸酯的透光性接近于玻璃，达到90%左右，并且在它具有良好的光学性能的同时还比玻璃轻，不易碎，更易于加工。其次由于聚碳酸酯是刚性和韧性的有机结合体，其力学性能尤其优异。在一般情况下，一种材料如果钢性较为良好相对的韧性就会不足，会很脆。但聚碳酸酯打破了这一既定规律，它既有很好的刚性，也有良好的韧性。 然后相对于其他普通塑料而言，聚碳酸酯又有着优异的防火性能，在不添加任何阻燃剂的情况下，纯度100%的聚碳酸酯就能够通过一定级别的防火测试。这一优异性能使其他塑料产品甘拜下风。

综上所述，作为五大工程塑料之一，聚碳酸酯在诸多领域发展前景广阔。

3 聚碳酸酯与常见家具设计材料

3.1 木材

木材：传统家具的主要材料是木材。木柴很便于加工，这导致了能工巧匠对木材的极尽能事，也创造出了很多不同的传统家具艺术风格。在现代家具的材料选择中，木材和木质材料仍然是首选。

存在的问题：首先我国是个森林覆盖率低的国家， 家具用的硬阔叶材生长周期长， 严重依赖进口， 木材资源的稀缺已成为亟待解决的问题。木材的生长周期已经无法满足人们追求实木的超量使用从而造成对自然环境的破环。其次木制家具虽然经过了干燥处理， 但依然难以在根本上解决木材由于含水率变化所可能造成的湿胀干缩以及随之而来开裂变形问题。

纸板材： 造纸原料以木材最为理想，很难寻找到合适的替代品。麦子、竹子、芦苇等均可作为造纸原料，但通过对造纸的原料供应、产品质量、三废处理和经济效益等多方面的综合分析。可以看出木材具有难以替代的优势。 特别是对于非木材纤维原料制浆废液—黑液的治理，至今尚没有一套完善且高效率的好方法， 工业废水排放已经对江河造成了严重的污染。因此，循环利用废纸资源，是行之有效的重要途径之一。

3.2 金属

金属家具在现在的市场中备受欢迎。并且由于钢铁工业“绿色革命”的兴起和“零能耗”生产工艺的持续推广，金属材料从选用到制作过程以及用后淘汰，给环境带来的伤害都能降到最小，是一种可重复利用的，持续发展的产品资源。

金属材料制成的家具能够防火、防潮、防磁等。防火由于金属家具有着耐高温的特点，自然能让损失降到最小。而在于南方地区，只要温度在12℃～14℃之间，相对湿度在60%以上，霉菌就容易生长，而金属家具防潮的优势能够防止霉菌的生长。其次金属家具产品大多数具有折叠功能，不仅使用起来方便，收缩后还可以节省空间。

但金属材料也有无法忽视的劣势，它的材质决定了它的质感，金属的物理特性决定了钢制家具坚硬冰冷的特点，而这种特点，与人们所中意的家庭营造的温馨的氛围往往背道而驰。因此，金属家具往往因为质感上的原因被人们拒绝，同时金属家具使用时由于质料的天然因素，会产生较大的声响，在颜色上，金属家具最初的色调也过于单一。

3.3 竹材

原生态材料具有自然纹理，竹材也是一样。竹材的生长周期快，其中毛竹、苔竹生长到第六年的时候力学性能为最佳。 相对木材，竹材有着生长周期短、质轻、强度高、韧性好等特点，更加环保的同时产生的经济价值高。作为同样的原生态的材料，竹材也有其特有的性质。在高温高湿度的环境下， 由于不同部位具有不同的胀缩率， 导致竹材在干燥的过程中极其容易产生残次品。在表面处理上也要多下功夫在防霉、防虫、防腐方面。

3.4 传统塑料高分子材料

常用生态化高分子材料如聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）在作为废料处理时，其化学性能及物理性能都依然保持良好，可以被回收再次利用。 通过使用再生循环法或者是化学再生循环法，可以提高材料的循环利用率，使材料更为经济耐用，达到循环利用的效果。这对于环境来说非常友好。

3.5 玻璃

相对来说，聚碳酸酯的加工成型性能好。若同样是进行压制或挤出的加工方式，聚碳酸酯加工完成后的板材重量是普通玻璃的一半左右，对比普通玻璃他在隔热性能上也有显著的提升，冲压强度更高，为普通玻璃的250倍。因此也在玻璃窗，商业橱窗等方面运用广泛。

3.6 新型透明塑料PMMA

有机玻璃透光率达到92%，是目前最优良的高分子透明材料，跟普通玻璃相比透光度更高。有机玻璃还同时具有重量轻、易于加工、机械强度高等优异性能，也决定了它更广泛的应用领域。

亚克力，PC具有阻燃性，耐磨、抗氧化性等特点，更适合用于办公家具材料。而亚克力虽然有很好的光学性，透明度，但表面硬度不高、易擦毛，易开裂，不可重压，所以并不适用作为家具材料。相较而言PC不但具有高度透明性和很好的光学性，而且成形收缩率低、尺寸安定性良好，同时强度高、耐疲劳性好、尺寸稳定，所以是家具材料的不二之选。但现在市场上还是以亚克力的应用较多，而PC还没有被正式重视利用起来。

3.7 现有可利用的生态材料中再利用、再回收类材料

例如将废弃电缆进行编织，网购兴起而造就的大量快递盒再设计，纸浆， 自行车链，废弃锯屑与木材结合设计，水龙头的再利用……诸如此类，被放错位置的资源被统称为可再回收利用的材料。再回收的材料的优势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。在我国光城市里每年被遗弃的家具就有约6000万吨，8500万 m3，并且还没有成熟完善的回收机制， 并存在着回收利用率有限， 回收店铺分布零散，从业人员的职业素质有限，没有标准化管理等问题。所以回收改造这一块商业化程度相对低， 造成再利用的几率相对低。

3.8 与碳酸酯聚的优势

聚碳酸酯加工工艺简单，成型快，可大批量生产，符合当代人们的审美需求。大批量生产可以商业化。聚碳酸酯的可塑性强，相对于木材、竹材等一些常规材料来说，可以有更多丰富的造型变化，在形态的线条流畅性上可以做的更好。由于竹材木材本身的特性，对于环境的湿度和温度有一定的要求。而聚碳酸酯在这一方面就不需要过多的考虑，其对温度湿度的要求低，保养的成本也低。例如ABS树脂、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和玻璃钢都是在制作家具中较常被选中的传统塑料高分子材料。但是这些材料一般用于制作相对低廉的户外家具。 因为在环境的影响下，老化相对快，力学性能有限。聚碳酸酯在物理机械性能上，它的透光率、耐热性、拉伸强度、压缩强度相对于其它五种材料来说都非常出色，占有很大的优势。但 聚碳酸酯的问题就在于国内目前还未完全掌握其生产奥秘中的一些专利技术。

4 聚碳酸酯家具的概述及展望

4.1 聚碳酸酯家具的发展和现状

虽然早在上个世纪50年代聚碳酸酯就实现了工业化生产，但在家具上应用聚碳酸酯是21世纪后才逐渐开始发展起来的。碳酸酯常被用在高档的透明质感的家具设计上，这类家具制品较为注重外观的光润度，因此常常制作出来的成品都是一体成型，时尚和通透感同时具备。近几年从各大国际家具展上各式塑料家居制品的泛滥就可以强烈感受到塑料家具潮流的回归。这些展览颠覆了人们对塑料家具的传统的廉价劣质的印象，顺应这股潮流，塑料家具在材质、设计、造型、价格上都开始走高端发展的道路，这些新透明塑料家具设计简约、制作精良、色彩绚丽，呈现了透明塑料家具的美好前景。

本次调研设计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状塑造了流线型外观触感柔软的同时，也有较好的（下转第158页）（上接第151页）坚固性。产品独特的质感，大大增强了视觉感受。在室内不论是配其他家具或还是单独放置，都可以起到很好的点缀作用。聚碳酸酯有着透明度高、机械性能优越，耐老化性能强、个适用性强和阻燃等优点，所以在塑料家居产品的应用中很广泛。优雅的设计和优良的一体成型制作技术，使得聚碳酸酯家具能够成为高端的透明塑料家具。

4.2 我国的聚碳酸酯家具市场

我国的经济持续飞速发展，人们生活水平稳步提升，住房用地紧张，群众住房需求增加的背景下，人们对家居产品的需求量也稳定上涨，家装市场和家具行业的发展也越来越快速。在这一势头中的消费人群里，年轻人是主力。而聚碳酸酯家具良好的艺术装饰功能，以及时尚通透的造型都十分符合年轻人对家居装修追求新意趣味的审美情趣。所以大多数人倾向于选购聚碳酸酯家居产品。

虽然我国是最早开始聚碳酸酯的研制和工业化生产的国家之一， 但是由于存在着种种例如装置规模小、技术水平落后、产品质量差的问题，直接或间接地导致了国内产品在质量，造型的设计上很难与国外产品竞争。幸运的是2005年以后，很多外资企业例如拜耳、帝人、等公司纷纷开始在中国投资和生产聚碳酸酯，满足了我国对聚碳酸酯的需求，也间接为我国国内设计师对聚碳酸酯家居设计得进一步深入思考提供了技术支援。

目前我国聚碳酸酯家具在生产上还主要是给外国的一些品牌代工， 但随着生产经验的丰富和国内设计师对聚碳酸酯家具设计的重视与在其产品设计的深入， 同时也为了满足了国内客户的大量需求，部分代加工聚碳酸酯的企业也逐渐开始生产自己的聚碳酸酯家具产品，这也导致现在聚碳酸酯家具的市场价格在逐渐接近亚克力。由此我们也可以看出该行业还是有巨大的市场潜力，前景十分值得期待。在此形势下，我们应继续加大与国外大型企的合作，建设大规模聚碳酸酯的生产装置，以解决我国目前聚碳酸酯需求市场里的供需矛盾，填补原料需求的缺口， 确保行业健康稳步发展。

总之，随着聚碳酸酯原料和生产技术的提高，我国的聚碳酸酯大规模生产必将迅速发展，该材料的生产成本会大幅下降， 聚碳酸酯会越来越广泛地运用在家具设计上。由于聚碳酸酯具有明显的加工制造和优越的物理和化学性能，并且聚碳酸酯可回收利用， 是环境友好材料，因此聚碳酸酯是非常有前途的家具材料。

参考文献

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