竹筍殼材料在家具設計中應用
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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，然后分析現代家具的材質、肌理、色彩三大設計要素。從而找到在現代家具中科學應用竹筍殼材料的方法，緩解我國目前資源短缺的現狀，使現代家具更加綠色環(huán)保，努力實現“碳中和”“碳達標”。
關鍵詞：竹筍殼材料；家具設計；應用
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用于家具當中，會給現代家具帶來了新的嘗試。關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合材[1]，為竹筍殼板材家具提供了技術支持；張志威將竹筍殼纖維和淀粉配比混合制作成復合材料[2]，為竹筍殼材料提供了更多的應用方法；李巖等通過優(yōu)化設計，實現植物纖維增強復合材料的高性能化，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、建材等領域的應用[3]。由此可見，竹筍殼材料的特有性能為各類產品帶來了不同的優(yōu)化設計，通過研究竹筍殼的物理性能和分析家具設計的藝術要素，能夠探究更科學的家具設計方法，為現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系，而竹筍殼卻鮮有人關注。竹筍殼是竹筍在向上生長時脫落的農副產品。目前，筍殼作為農林廢棄物，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品中的應用價值，拓展了其應用范圍。
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，構成了許多孔隙。同時，在細胞壁內、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。竹筍殼在結構上的多孔性，使竹筍殼具有良好的力學回彈性。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，在使用材料時設計師可以根據這種紋理的縱橫排列將其合理的運用到家具結構中。2)硬度較小。在顯微鏡下，竹筍殼表面與內部孔隙較多，這種特性讓材料便于機械加工和化學處理。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，單根纖維寬度在5—15μm，其單絲締合體的表面形態(tài)呈現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，這種性質會導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，材料會出現變形、翹曲和開裂等缺陷。因此，在應用時應先經過化學處理及其他辦法來減少和克服其本身材質的缺陷。
2.3吸附性
吸附性是指多孔性材料吸收周圍其他物質，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，對于其他物質的吸附量是很大的，有利于對竹筍殼的化學處理。竹筍殼的吸附性在家具的中應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竹筍殼材料在現代家具中的應用思路
3.1竹筍殼材質在現代家具中的應用
竹筍殼是一種天然的植物材料，選擇此類材料應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、濕度的影響產生變色、變形等。因此，直接應用竹筍殼原材料時，應該注意材料使用場景的溫度、濕度變化不能過大。應用于家具材料時，應經過化學處理，變成防蟲蛀、防腐蝕的材料。并且設計者和生產者應該將竹筍殼材料與其他材料進行結合設計。發(fā)揮各種材料之間的特性互補，揚長避短。這樣應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竹筍殼肌理在現代家具中的應用
肌理是構成家具工藝美感的重要因素與表現形式。家具材質肌理的處理，一般從以下兩個方面考慮：一是材料具有的天然肌理感，比如竹筍殼內外表面的肌理和質感不同，內部有光澤且有防水功能，外部表面具有磨砂質感且有竹制紋理；二是指同一種材料經過不同的加工處理，可以得到不同的肌理質感。竹筍殼纖維復合板材，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竹筍殼色彩在現代家具中的應用
色彩是設計中重要的構成之一。對于具有天然良好色澤的竹筍殼材料，應保持其本色。如在世界享有盛名的明式家具，能充分表現出材料本身的自然色澤和紋理美。在不考慮染色的情況下，竹筍殼經過干燥、去黃后大多呈現出天然的黃褐色。在經過不同的高溫炭化處理后會呈現不同程度的褐色。這些色彩為設計師提供了基本的自然色系，也可以從中尋找出許多變化，滿足設計需求。對于竹筍殼復合材料，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竹筍殼材料在現代家具中的應用方式
4.1竹筍殼原材應用
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，經烘干炭化，在不同溫度下熨燙，形成不同的顏色，再經過剪切、粘合、雕刻，制成生動的花、鳥、風景等。此類應用屬于民間手工藝，雖無法批量生產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、軟體家具中的結構板等。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竹筍殼纖維復合材料應用
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復合材料或者樹脂混合。通過機械設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的缺陷。設計方法上以竹材為主體與原產品原有的塑料、金屬等結合，在細節(jié)上配以皮革、織物類材質，能突出產品的質感與親和力，讓產品富有情感[6]。筍殼系列燈具如圖2所示，主體材料由竹筍殼構成，圓環(huán)內部是可更換的筍殼畫，金屬材料鑲邊裝飾，多種材料結合層次豐富。
5總結
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下進行筍殼材料應用設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)研究當中，市場前景較為廣闊。因此，應用筍殼材料的現代家具設計，可以為其他植物材料提供樣本，為后續(xù)相關研究提供理論支持和參考。
作者:吳丹婷 張本俊 單位:四川美術學院