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”“碳達標”。
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，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，在細胞壁內(nèi)、微纖絲之間也有許多空隙，在細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和涂料極易與竹筍殼表面的極性基團形成物理吸附。因此，竹筍殼吸附性強，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行結(jié)合設(shè)計。發(fā)揮各種材料之間的特性互補，揚長避短。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，能給人更加細膩的感覺。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，受力強度均勻，有利于進行工業(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)點是成型快、強度高、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)下進行筍殼材料應(yīng)用設(shè)計具有可行性和前瞻性。總的來說，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