竹筍殼材料在家具設(shè)計中應(yīng)用
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摘要：文章旨在利用廢棄竹筍殼材料，提高竹筍殼材料在現(xiàn)代家具中的利用率。文章首先分析了竹筍殼材料的多孔性、吸濕性、吸附性等物理特性，然后分析現(xiàn)代家具的材質(zhì)、肌理、色彩三大設(shè)計要素。從而找到在現(xiàn)代家具中科學(xué)應(yīng)用竹筍殼材料的方法，緩解我國目前資源短缺的現(xiàn)狀，使現(xiàn)代家具更加綠色環(huán)保，努力實現(xiàn)“碳中和”“碳達(dá)標(biāo)”。
關(guān)鍵詞：竹筍殼材料；家具設(shè)計；應(yīng)用
竹筍殼作為一種綠色環(huán)保的廢棄材料，具有特殊的物理特性且易于加工。將其作為一種新材料應(yīng)用于家具當(dāng)中，會給現(xiàn)代家具帶來了新的嘗試。關(guān)明杰等以堿處理后的竹筍殼為原料，酚醛樹脂為膠黏劑，采用熱壓成型的方法制備了竹筍殼復(fù)合材[1]，為竹筍殼板材家具提供了技術(shù)支持；張志威將竹筍殼纖維和淀粉配比混合制作成復(fù)合材料[2]，為竹筍殼材料提供了更多的應(yīng)用方法；李巖等通過優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的高性能化，以及滿足了阻燃、降噪、阻尼等要求，積極推動了其在航空、軌道交通、汽車、建材等領(lǐng)域的應(yīng)用[3]。由此可見，竹筍殼材料的特有性能為各類產(chǎn)品帶來了不同的優(yōu)化設(shè)計，通過研究竹筍殼的物理性能和分析家具設(shè)計的藝術(shù)要素，能夠探究更科學(xué)的家具設(shè)計方法，為現(xiàn)代家具提供新的思路。
1竹筍殼材料概述
竹，自古以來就和人們的生活有著千絲萬縷的聯(lián)系，而竹筍殼卻鮮有人關(guān)注。竹筍殼是竹筍在向上生長時脫落的農(nóng)副產(chǎn)品。目前，筍殼作為農(nóng)林廢棄物，處理方式多為就地掩埋甚至堆放。大量竹筍殼被廢棄，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，亟需解決竹筍殼的回收利用問題。將竹筍殼作為家具應(yīng)用材料，不僅減少了竹筍殼資源的浪費(fèi)，并且提升了竹筍殼材料在家具產(chǎn)品中的應(yīng)用價值，拓展了其應(yīng)用范圍。
2竹筍殼材料的物理特性
2.1多孔性
竹筍殼是由纖維束組成，這些纖維是中空的，構(gòu)成了許多孔隙。同時，在細(xì)胞壁內(nèi)、微纖絲之間也有許多空隙，在細(xì)胞之間還有許多紋孔相通[4]，如圖1所示。由于竹筍殼的多孔性，此類材料具有以下特性：1)回彈性。竹筍殼在結(jié)構(gòu)上的多孔性，使竹筍殼具有良好的力學(xué)回彈性。竹筍殼在承受動載荷和沖擊載荷時，即便是受力超過了竹筍殼所能承受的范圍，也能吸收相當(dāng)部分能量，使得竹筍殼只是造成較大的形變而不斷裂。竹筍殼纖維呈縱向排布，在縱向受力時易撕裂。因此，在使用材料時設(shè)計師可以根據(jù)這種紋理的縱橫排列將其合理的運(yùn)用到家具結(jié)構(gòu)中。2)硬度較小。在顯微鏡下，竹筍殼表面與內(nèi)部孔隙較多，這種特性讓材料便于機(jī)械加工和化學(xué)處理。如染色、固色、水解、竹筍殼改性處理等。3)密度較小。在顯微鏡下的纖維束中，每束中有20—30根單纖維，這些由果膠粘接起來的纖維束形成一個有彈性的纖維網(wǎng)，單根纖維寬度在5—15μm，其單絲締合體的表面形態(tài)呈現(xiàn)大量溝槽裂縫和凹凸不平的特征[5]。這些大量的溝槽裂縫充分證明了這種材料輕量化的特性，竹筍殼材料的輕質(zhì)化特性使其材料自身的物理重量與石材、金屬等有非常明顯的優(yōu)勢。因此，竹筍殼材料家具在運(yùn)輸和安裝過程中都會更加方便快捷。
2.2吸濕性
竹筍殼材料有著良好的吸濕性。干縮和濕脹是竹筍殼材料固有的性質(zhì)，這種性質(zhì)會導(dǎo)致竹筍殼制品的尺寸不穩(wěn)定，隨著環(huán)境溫度和空氣濕度的變化，材料會出現(xiàn)變形、翹曲和開裂等缺陷。因此，在應(yīng)用時應(yīng)先經(jīng)過化學(xué)處理及其他辦法來減少和克服其本身材質(zhì)的缺陷。
2.3吸附性
吸附性是指多孔性材料吸收周圍其他物質(zhì)，如液體、氣體等性能。竹筍殼的多孔性和吸濕性都證明了其單位質(zhì)量的表面積是很大的。因此，竹筍殼材料是屬于有高吸附性的材料，對于其他物質(zhì)的吸附量是很大的，有利于對竹筍殼的化學(xué)處理。竹筍殼的吸附性在家具的中應(yīng)用主要是對膠液和涂料的吸附。膠黏劑分子中的極性基團(tuán)和涂料極易與竹筍殼表面的極性基團(tuán)形成物理吸附。因此，竹筍殼吸附性強(qiáng)，易于粘合、涂料加工、改色等操作。
3竹筍殼材料在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用思路
3.1竹筍殼材質(zhì)在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用
竹筍殼是一種天然的植物材料，選擇此類材料應(yīng)用于家具中便有天然材料的兩面性。其優(yōu)勢是綠色環(huán)保、材料可持續(xù)；其劣勢是會受到天然屬性的制約和影響。比如直接利用竹筍殼原材料時會容易受溫度、濕度的影響產(chǎn)生變色、變形等。因此，直接應(yīng)用竹筍殼原材料時，應(yīng)該注意材料使用場景的溫度、濕度變化不能過大。應(yīng)用于家具材料時，應(yīng)經(jīng)過化學(xué)處理，變成防蟲蛀、防腐蝕的材料。并且設(shè)計者和生產(chǎn)者應(yīng)該將竹筍殼材料與其他材料進(jìn)行結(jié)合設(shè)計。發(fā)揮各種材料之間的特性互補(bǔ)，揚(yáng)長避短。這樣應(yīng)用材料才能既保持材料的天然屬性，又能滿足家具材料的功能需求。
3.2竹筍殼肌理在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用
肌理是構(gòu)成家具工藝美感的重要因素與表現(xiàn)形式。家具材質(zhì)肌理的處理，一般從以下兩個方面考慮：一是材料具有的天然肌理感，比如竹筍殼內(nèi)外表面的肌理和質(zhì)感不同，內(nèi)部有光澤且有防水功能，外部表面具有磨砂質(zhì)感且有竹制紋理；二是指同一種材料經(jīng)過不同的加工處理，可以得到不同的肌理質(zhì)感。竹筍殼纖維復(fù)合板材，纖維較細(xì)，能給人更加細(xì)膩的感覺。竹筍殼板材將竹筍殼裁制成大小不一的形狀壓制成統(tǒng)一規(guī)格的板材。層疊的竹筍殼，長短交錯形成了特有的紋理，具有裝飾作用。
3.3竹筍殼色彩在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用
色彩是設(shè)計中重要的構(gòu)成之一。對于具有天然良好色澤的竹筍殼材料，應(yīng)保持其本色。如在世界享有盛名的明式家具，能充分表現(xiàn)出材料本身的自然色澤和紋理美。在不考慮染色的情況下，竹筍殼經(jīng)過干燥、去黃后大多呈現(xiàn)出天然的黃褐色。在經(jīng)過不同的高溫炭化處理后會呈現(xiàn)不同程度的褐色。這些色彩為設(shè)計師提供了基本的自然色系，也可以從中尋找出許多變化，滿足設(shè)計需求。對于竹筍殼復(fù)合材料，色彩效果較差時，也可通過天然染料進(jìn)行人工著色，以獲取新穎的色彩效果。
4竹筍殼材料在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用方式
4.1竹筍殼原材應(yīng)用
自然脫落的竹筍殼，在清洗、曬干后便可直接使用。在平時的生活中，已經(jīng)有很多使用的案例，如竹筍殼被用于手工制作鞋底、一次性拖鞋、筍殼雕刻畫等。其中的筍殼畫是以竹筍殼為畫布原料，經(jīng)烘干炭化，在不同溫度下熨燙，形成不同的顏色，再經(jīng)過剪切、粘合、雕刻，制成生動的花、鳥、風(fēng)景等。此類應(yīng)用屬于民間手工藝，雖無法批量生產(chǎn)但可運(yùn)用在家具裝飾中，傳承其民間工藝，也為家居空間增添了天然裝飾。同時又具有竹的天然芳香氣息，能使人找到回歸自然的感覺。
4.2竹筍殼板材應(yīng)用
竹筍殼定向刨花板是一種新型刨花板。其中表面層是條狀較薄的刨花，中間層是更細(xì)小的刨花，表面層與板材縱橫交錯膠合而成。這種新型刨花板物理性能好，尺寸穩(wěn)定性好，受力強(qiáng)度均勻，有利于進(jìn)行工業(yè)加工。根據(jù)其物理特性，適用于家具中的受力件，如組合家具中的抽屜材料、櫥柜所需的各種板面、桌椅面板、軟體家具中的結(jié)構(gòu)板等。因為材料多層交錯，裝修時也可作為功能性板材，如隔熱板、吸音板、裝飾墻板等。
4.3竹筍殼纖維復(fù)合材料應(yīng)用
竹筍殼纖維是從廢棄筍殼中提取出的新型天然纖維。竹筍殼纖維復(fù)合板材是以筍殼纖維為原料，在研磨處理過后與淀粉和PLA復(fù)合材料或者樹脂混合。通過機(jī)械設(shè)備在金屬的模具中高壓成型，制成不同密度、不同形制的纖維制品。優(yōu)點(diǎn)是成型快、強(qiáng)度高、綠色環(huán)保、可降解，而且有較好的保溫、隔熱、隔音效果。
4.4多種材料混合應(yīng)用
將竹筍殼材料和其他常用材料搭配使用更能創(chuàng)造出合理且多元化的家具。在造型受限的產(chǎn)品中可以以竹材為基本材料，用其他材料來代替某部件，如木材、金屬、塑料、陶瓷、玻璃、織物、皮革、紙材、橡膠、石材等材料，可以彌補(bǔ)竹材料加工和材料性質(zhì)的缺陷。設(shè)計方法上以竹材為主體與原產(chǎn)品原有的塑料、金屬等結(jié)合，在細(xì)節(jié)上配以皮革、織物類材質(zhì)，能突出產(chǎn)品的質(zhì)感與親和力，讓產(chǎn)品富有情感[6]。筍殼系列燈具如圖2所示，主體材料由竹筍殼構(gòu)成，圓環(huán)內(nèi)部是可更換的筍殼畫，金屬材料鑲邊裝飾，多種材料結(jié)合層次豐富。
5總結(jié)
竹筍殼材料代表著一種廢棄材料向新型環(huán)保材料發(fā)展的方向，在材料物理特性的研究引導(dǎo)下進(jìn)行筍殼材料應(yīng)用設(shè)計具有可行性和前瞻性?？偟膩碚f，筍殼材料作為一個較為新型的材料，其特性還在不斷開發(fā)研究當(dāng)中，市場前景較為廣闊。因此，應(yīng)用筍殼材料的現(xiàn)代家具設(shè)計，可以為其他植物材料提供樣本，為后續(xù)相關(guān)研究提供理論支持和參考。
作者:吳丹婷 張本俊 單位:四川美術(shù)學(xué)院