老年家具材料的选择与应用探析

张 健，赵柳絮，姜飞宇，卞陈程，王鸿飞，华 伟，林 琳

(1.2.4.6.7.北华大学理学院，吉林 132013；3.北华大学吉林省木质材料科学与工程重点实验室，吉林 132013）

近年来，人口老龄化已成为全球不可避免的趋势和不可逆转的社会事实。（图1）所示，截至2020年初我国老龄人口已达2.5亿，占全国总人口的18.1%。作为人口大国，中国在应对全球老龄化问题中扮演着重要角色。中央和各地方政府已颁布一系列法律法规及相关配套政策来支持养老事业、养老行业、养老产业。

在我国，近九成的老人采用居家的方式安度晚年，因此良好的家居环境能显著提升老年人的生活质量。相对于年轻人而言，老年人的行为能力、身体机能和认知能力存在一定程度退化，而这些变化也正是设计老年家具的核心依据。基于上述认知，结合现阶段市场热门的家具材料，本文选取具有老年家具应用前景的轻质材料、抗菌材料和无醛材料进行分析，为老年家具设计提供参考和思路。

1. 轻质材料

由于老年人的肢体力量和运动能力随着年龄增长而逐年下降，老年家具应满足质量轻、便于移动的特点，因此选用轻质材料作为老年家具用材是可行的尝试。目前具有应用前景的轻质材料包括：碳纤维复合材料、蜂窝板、铝合金型材、速生材等。

碳纤维复合材料是由有机纤维经热处理转化而成的含碳量高于90%的高性能无机纤维，具有密度小，强度大、抗腐蚀、抗蠕变、抗高温等特点。其力学性能十分优异，密度仅为钛合金的30%，钢材20%，抗拉强度为3500 MPa，抗拉弹性模量为33000 MPa,，是钢材的8倍。由于碳纤维复合材料特有的材性，可用其制备强度大质量轻的构件，为家具设计提供了无限的可能性[1]。

蜂窝板是由上下表板和中间蜂窝状纸芯夹层黏合而成，包括框架式蜂窝板、无框式蜂窝板、热塑性塑料芯层蜂窝芯板等。与刨花板、密度板等传统板材相比，蜂窝状纸芯不但造价更低，且具有质轻、环保、吸音、厚度范围广、幅面范围大等优点[2]。但是，蜂窝板特殊的结构形式无法与传统的封边方式和五金配件匹配，因此封边技术的更新和五金配件的研发是无框式蜂窝板得以广泛应用的关键所在。颐迈（IMA）、爱格（Egger）和海蒂诗（Hettich）是目前研发无框式蜂窝板的三家领军企业，合作研发了适用于无框式蜂窝板的板材加工设备、板材生产工艺和五金配件，为蜂窝板在家具领域的应用提供了更多解决方案。

铝合金型材是一种质量轻、强度高、加工性能好地新型家具用材，同时我国也是世界上最大的铝型材生产基地和消费市场，铝型材在我国有着广阔的发展前景和上升空间[3]。铝合金型材具有防潮、防火、防腐、隔热、生产周期短、易于工业化生产的优点，因此铝型材家具应用范围广、结构造型多样，是极具发展潜力的家具材料。

速生材是指生长快、成材早、轮伐期短的树木品种。我国人工速生林种植面积世界第一，产量达7000万m3/a。速生材具有密度低、材质软、颜色浅、纹理直、结构均匀的特点，以其为原材料制作实木家具可有效减轻家具重量。然而速生材力学性能和尺寸稳定性能较差，因此需要对其进行改性处理，克服自身缺陷，才能达到家具用材所需的性能要求[4]。

2 抗菌材料

细菌性及病毒性感染是危害全球公共健康的重要问题，也是威胁老年群体生命安全的重大隐患。2003年的SARS病毒、2005年的H5N1禽流感病毒、2009年的H1N1流感病毒、2012年的MERS病毒所引起的全球性传染病都给人类造成了巨大的经济损失和人员伤亡。2020年初新型冠状病毒（COVID-19）引起的重症肺炎，再一次掀起了全球性流行病潮。截至2020年8月10日，全球新冠肺炎累计确诊病例数突破2000万例，累计死亡病例超过70万例，亚洲开发银行（ADB）预估新冠肺炎疫情对全球经济造成的损失在5.8万亿至8.8万亿美元。值得注意的是，老年人群更易受到病毒感染且致死率更高，以美国为例，老年人死亡病例占总死亡病例的40%，因此，研发具有抗菌杀菌功能的家具材料必将是未来老年家具发展的新趋势。

2.1 抗菌木质材料

抗菌木质材料的种类繁多，性能各异，按照加入的抗菌剂种类分为三类：有机系抗菌木质材料、无机系抗菌木质材料和天然生物系抗菌木质材料。其中天然生物系抗菌木质材料因具有安全环保的特点，是极具潜力的老年家具材料。天然生物系抗菌木质材料是利用植物源、动物源或微生物源所具有的天然抗菌物质对实木或人造板进行处理，从而使木质材料兼备抗菌功能和对人畜无公害的效果。常见的天然抗菌剂包括树皮、根茎叶、果实、种子等提取物、心材提取物、中药活性成分等[5]。

图1 中国老年人口趋势

2.2 抗菌塑料

塑料家具因其颜色丰富、轻巧便携、抗污耐磨、风格多样的特点在现阶段生活中得到广泛地应用和发展。由于塑料具有防水抗污的特性，所以塑料家具常被用于潮湿或肮脏的环境，在此类环境中使用容易产生结露现象，有利于微生物生长，从而影响材料性能并危害使用者健康[6]。在塑料中加入抗菌剂能够赋予塑料抗菌性能，可以有效解决微生物带来的安全隐患。目前市场是以PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PP（聚丙烯）和ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）为基体的抗菌功能塑料应用范围最广，添加抗菌剂的工艺包括熔融共混法、涂布法、流延法等[7]。

2.3 抗菌织物

在居室环境中，软体家具、窗帘、床上用品等均以织物为基材，此类物品与人体直接接触，因此使用抗菌织物代替普通织物能显著提高老人的生活品质和生命安全[8]。目前抗菌织物的生产方法主要有三种：一是将抗菌剂加入纺丝原液，制成抗菌纤维，进而制成抗菌纺织品；二是在纺织品的后整理过程中加入抗菌整理剂，制成抗菌纺织品；三是先将抗菌整理剂加入纺丝原料中制备成具有抗菌性能的纤维，同时在织物后整理过程中加入抗菌剂制成抗菌织物[9]。值得注意的是，选取的抗菌剂需要具有广谱抗菌性、抗菌耐久性、耐洗涤性和热压烫性。

3 无醛人造板

甲醛是室内环境污染的重要来源之一，2017年世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，将甲醛列为一类致癌物。目前人造板胶黏剂以“三醛胶”（脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂）应用最为广泛，而这些胶黏剂都以甲醛为主要合成原料。随着人们环保意识的提高，无醛人造板逐渐受到人们的关注。目前市场上已初步产业化的无醛人造板所使用的胶黏剂包括大豆蛋白基胶黏剂、淀粉基胶黏剂、异氰酸酯类胶黏剂、热塑性树脂胶黏剂等[10]。

4 负氧离子材料

负氧离子在自然界中广泛存在，它是空气在强射线或高压作用下被电离，产生的自由电子被氧气所捕获而形成的，在自然环境中，闪电、暴雨、瀑布都能使空气电离形成负氧离子。研究表明，负氧离子能提高睡眠质量、缓解紧张易怒的情绪、增加愉悦感和警觉性、促进伤口愈合和疤痕修复，因此负氧离子也被称为“自然疗养因子”。根据世界卫生组织的规定，当空气中的负氧离子浓度超过1000～1500 ions/cm3时被认为是新鲜的空气。而在城市室内环境中，负氧离子含量为40～50ions/cm3，远远低于新鲜空气的水平[11]。

许多天然矿石、无机氧化物和稀土复合盐等都能够产生负氧离子，同时具有环保无潜在危害的特点。目前商业化的矿石负氧离子催化剂主要有五种：电气石、奇冰石、蛋白石、古代海底矿物层、奇才石，将这些石材加工后用于室内装饰材料，能有效增加室内负氧离子含量。与此同时，越来越多的研究人员探索利用光触媒材料所激发的电子使空气中的水分子电离产生负氧离子，而木材和人造板作为多孔材料是光触媒良好的载体，因此负氧离子木质材料成为了研究热点。TiO2/Cu2O膜覆木材在紫外线的照射下具有释放负氧离子的功能，Ag/WO3纳米颗粒对负氧离子的产生也有促进作用，Ag/WO3木板在60min 的可见光照射后负氧离子的浓度能达到1660 ions/cm3[12-14]。

5 结语

随着老年人口占比的增加和国家对养老产业的重视，提高老龄人群生活质量是全社会需要共同面对的问题。老年家具产品的研发不仅要深入研究高龄群体的身体机能特征，还要将新兴技术和材料引入产品设计中。随着老年家具市场的日益扩大，老年家具产品必将展现出细分和深化的态势，本文针对老年家具材料的思考也将具有其现实意义和实用价值。