林業(yè)工程學(xué)科下的家具設(shè)計(jì)

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摘要：家具設(shè)計(jì)的縱向發(fā)展應(yīng)該立足于林業(yè)工程科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。林業(yè)工程體系之下的木材科學(xué)與技術(shù)、林產(chǎn)化學(xué)加工、生物質(zhì)能源等科學(xué)技術(shù)不但支撐著我國(guó)當(dāng)代家具的發(fā)展，而且其前沿科技還能為家具設(shè)計(jì)提供革新性的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：林業(yè)工程；前沿科技；啟發(fā)；家具設(shè)計(jì)

綜合我國(guó)各農(nóng)林高校的學(xué)科簡(jiǎn)介，林業(yè)工程學(xué)科主要涉及森林資源的培育與開(kāi)發(fā)利用，以及林產(chǎn)品加工等工程技術(shù)領(lǐng)域。重點(diǎn)培養(yǎng)以下四個(gè)方面的高級(jí)工程技術(shù)人才：一是林區(qū)規(guī)劃;二是森林播種、培育、保護(hù)以及合理開(kāi)采技術(shù);三是木材制品設(shè)計(jì)、加工、利用;四是開(kāi)采設(shè)備和木制品加工設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、使用。我國(guó)的家具設(shè)計(jì)教育源于林業(yè)工程學(xué)科下的木材科學(xué)與技術(shù)，經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放40年，雖然家具設(shè)計(jì)隨著家具行業(yè)的壯大得到了空前的橫向發(fā)展，但是家具設(shè)計(jì)的縱向發(fā)展仍然應(yīng)該立足于林業(yè)工程科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步?？v觀家具的發(fā)展史，都折射出科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，而我國(guó)的當(dāng)代家具更是林業(yè)工程科學(xué)技術(shù)進(jìn)展的縮影。林業(yè)工程體系之下的木材科學(xué)與技術(shù)、林產(chǎn)化學(xué)加工、生物質(zhì)能源等科學(xué)技術(shù)不但支撐著我國(guó)當(dāng)代家具的發(fā)展，而且其前沿科技還能成為家具設(shè)計(jì)創(chuàng)新的力量源泉，能為家具設(shè)計(jì)提供革新性的啟發(fā)。

1木材科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)展對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材科學(xué)與技術(shù)主要包括木材科學(xué)和木材工程兩方面。木材科學(xué)主要涉及木材自然屬性的基本知識(shí)，包括木材的宏觀與微觀結(jié)構(gòu)、木材的物理與化學(xué)性質(zhì)、木材的種類及特征等方面的知識(shí)。木材工程主要涉及從科學(xué)處理、加工木材到制成產(chǎn)品的基本知識(shí)，包括木材的干燥、防腐、改性，以及人造板制造、木制品加工、家具制造等方面的知識(shí)。木材科學(xué)與技術(shù)不但是我國(guó)當(dāng)代家具設(shè)計(jì)教育與家具制造的根基，而且其前沿科技的進(jìn)展啟發(fā)著家具設(shè)計(jì)的新思路。

1.1木材防腐技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

防腐木的發(fā)展經(jīng)歷了由工業(yè)防腐木向環(huán)保戶外防腐木發(fā)展的技術(shù)變革，木材防腐技術(shù)也以制造更加環(huán)保、穩(wěn)定、安全的材料為目標(biāo)進(jìn)行提升。將環(huán)保型ACQ防腐藥劑替代普通CCA防腐藥劑，使防腐木在沒(méi)有犧牲防腐效果的情況下大大改善其有毒性，防腐木也因此成為了戶外家具的首選材料，這一進(jìn)展也啟發(fā)了戶外家具的形態(tài)設(shè)計(jì)，目前防腐木用途還存在局限性，未來(lái)隨著防腐木新技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)提升防腐性、根除有毒性，使防腐木真正成為室內(nèi)裝飾與室內(nèi)家具的良材。

1.2木材彎曲技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材的自然結(jié)構(gòu)上呈多孔狀，屬于力學(xué)范疇的彈性材料，在一定條件下可以進(jìn)行彎曲成型。如果要實(shí)現(xiàn)較小曲率半徑的彎曲，就應(yīng)該在彎曲之前軟化木材，增大其塑性。采用水熱——微波處理可以增強(qiáng)木材的軟化性能，增加木材表面羥基數(shù)量，使非結(jié)晶區(qū)微纖絲趨于有序，提高相對(duì)結(jié)晶度，結(jié)晶區(qū)表面微纖絲羥基裸露，增強(qiáng)氫鍵鍵合，增加結(jié)晶區(qū)寬度。當(dāng)水煮處理時(shí)間為140~150min、微波處理時(shí)間為350s時(shí)，試材順紋壓縮率最大，單維和多維彎曲時(shí)的曲率半徑最小[1]。木材彎曲技術(shù)的進(jìn)展為家具的形態(tài)設(shè)計(jì)開(kāi)啟了更大的創(chuàng)意空間.

1.3木材阻燃技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材阻燃處理的目的是為了提升防火安全，延長(zhǎng)使用壽命，從而節(jié)約木材資源。木材阻燃技術(shù)不但要加強(qiáng)阻燃劑的有效性，而且要減少阻燃劑污染環(huán)境的可能性。優(yōu)良的木材阻燃劑應(yīng)該具有阻燃高效，來(lái)源豐富，環(huán)境友好，燃后少煙、無(wú)毒，防腐防蟲(chóng)，吸濕性低，不易水解、流失，提升木材性能等特點(diǎn)。木材阻燃劑種類繁多，按所含元素組成可分為鹵系阻燃劑、金屬類阻燃劑、磷－氮系阻燃劑及硼系阻燃劑等[2]。木材阻燃技術(shù)為全屋實(shí)木定制家具提供了消防安全保障與更優(yōu)良的材料性能，為全屋實(shí)木定制家具設(shè)計(jì)的多樣化保駕護(hù)航.

1.4木材超疏水技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材由于其微觀結(jié)構(gòu)呈多孔狀以及親水性基團(tuán)含量豐富，使得木材具備吸濕、解吸以及干縮、濕脹的性能，因此產(chǎn)生翹曲、變形、開(kāi)裂等天然缺陷。傳統(tǒng)的木材疏水技術(shù)沒(méi)有從源頭上抑制水分的侵入，而且大多疏水性能容易老化。先采用二氧化鈦(Ti02)溶膠進(jìn)行處理，再用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)進(jìn)行改性處理，使木材表面負(fù)載有納米級(jí)Ti02顆粒以及修飾了低表面能物質(zhì)，水接觸角較未處理材大幅提高，顯示出優(yōu)良的超疏水性能[3]。木材超疏水技術(shù)的發(fā)展不但提升了木材的性能，而且拓展了實(shí)木家具的適應(yīng)性，增強(qiáng)了家具的自潔功能，啟發(fā)了衛(wèi)浴家具設(shè)計(jì)的新思路。

1.5木材加工技術(shù)升級(jí)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

面對(duì)工業(yè)化批量生產(chǎn)與個(gè)性化市場(chǎng)需求矛盾日漸突出，傳統(tǒng)木材加工技術(shù)捉襟見(jiàn)肘，基于智能化制造系統(tǒng)的木材加工技術(shù)升級(jí)呼之欲出。從四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)家具智能制造：第一，通過(guò)對(duì)家具設(shè)計(jì)軟件的革新，使得圖紙轉(zhuǎn)化為可識(shí)別代碼的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上；第二，通過(guò)數(shù)據(jù)歸集技術(shù)與視頻成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)過(guò)程透明化；第三，通過(guò)對(duì)小部件切割設(shè)備的算法優(yōu)化使得小部件生產(chǎn)效率提高、成本下降；第四，通過(guò)對(duì)算法的革新使得軟件對(duì)終端設(shè)備的控制更加精確[4]。木材加工技術(shù)升級(jí)不但提升了家具企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且使家具產(chǎn)品更加適應(yīng)每個(gè)用戶的實(shí)際需求，使家具設(shè)計(jì)程序更合理以及基本化解了早期設(shè)計(jì)與后期生產(chǎn)之間的語(yǔ)言障礙.

2林產(chǎn)化學(xué)加工的前沿科技對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

林產(chǎn)化學(xué)加工是以林木(干、枝、根、皮、葉、花、果)、林木加工的剩余物(板皮、木屑、碎片)、林木受傷后流出的分泌物和因寄生昆蟲(chóng)作用而產(chǎn)生的物質(zhì)作為原料，并通過(guò)化學(xué)或化工方法將原料加工成產(chǎn)品的過(guò)程。林產(chǎn)化學(xué)加工是以林學(xué)、木材化學(xué)、化學(xué)工程為理論基礎(chǔ)，研究上述原料及其產(chǎn)品的化學(xué)組成、性質(zhì)和加工技術(shù)的應(yīng)用學(xué)科。林產(chǎn)化學(xué)加工不但為當(dāng)代家具制造提供了必要的輔材（膠黏劑、涂料等），而且其前沿科技還啟發(fā)了家具設(shè)計(jì)的新思路。

2.1木材制漿造紙技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材制漿造紙技術(shù)主要涉及制漿與造紙兩個(gè)環(huán)節(jié)。制漿是根據(jù)抄紙要求，用化學(xué)、物理方法，從木材等植物纖維原料中分離、凈化纖維的加工過(guò)程。造紙是在制漿后加入輔助材料(膠料、填料)，把纖維加工成厚度相同的薄層，即紙張和紙板的成型過(guò)程。隨著綠色環(huán)保思想成為木材制漿造紙技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)思想，紙逐漸成為了符合4R（Recycle，Reduce，Ruse，Replace）原則的綠色材料，紙材也因此成為了綠色家具的首選材料，啟發(fā)了眾多綠色家具設(shè)計(jì)的思路.

2.2木材提取物加工對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材提取物為非細(xì)胞壁物質(zhì)，可通過(guò)水、水蒸氣或有機(jī)溶劑提取獲得，具有內(nèi)含物含量少以及成分復(fù)雜的特點(diǎn)，如栲膠(主要成分是單寧)、樟腦、樹(shù)脂、色素等。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益注重，制革工業(yè)中廣泛開(kāi)展了植物鞣劑改性的研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，如橡槐栲膠的氧化降解改性、落葉松栲膠的深度亞硫酸化改性等，使之更適于少鉻無(wú)鉻鞣法的應(yīng)用。植物單寧以其綠色資源優(yōu)勢(shì)再度獲得青睞和發(fā)展機(jī)遇[5]。以環(huán)保無(wú)鉻鞣劑固定的皮革作為軟體家具的飾面材料，提升了家具產(chǎn)品的環(huán)保屬性，并啟發(fā)了軟體家具設(shè)計(jì)的綠色思路.

2.3木材熱解和氣化技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

木材熱解和氣化技術(shù)，即在控制空氣進(jìn)氣量的情況下進(jìn)行木材受熱分解，從而得到木炭、木醋液、木焦油、木煤氣等產(chǎn)品的技術(shù)。木炭是木材或木質(zhì)原料經(jīng)過(guò)不完全燃燒所獲得的深褐色或黑色多孔固體燃料，其主要成分是碳元素?；钚蕴靠梢哉f(shuō)是木炭的深加工，活性炭因其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大（每克活性炭的總表面積基本超過(guò)1500m2），以及超強(qiáng)的吸附能力，使其具備了改善室內(nèi)空氣的潛能。以活性炭作為家具材料，使家具產(chǎn)品具有了優(yōu)化空氣的新功能，并啟發(fā)了家具裝飾設(shè)計(jì)的新思路.

2.4林副特產(chǎn)品化學(xué)加工對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

林副特產(chǎn)品化學(xué)加工，即對(duì)油茶、油桐、橡膠樹(shù)、漆樹(shù)等經(jīng)濟(jì)林木，以及在某些林木上放養(yǎng)的白蠟蟲(chóng)、紫膠蟲(chóng)、五倍子蚜蟲(chóng)等進(jìn)行化學(xué)加工，從而獲得茶油、桐油、天然橡膠、生漆、蟲(chóng)白蠟、紫膠、五倍子等產(chǎn)品的過(guò)程。生漆俗稱“大漆”，在我國(guó)擁有“國(guó)漆”、“漆中之王”的美譽(yù)，具有薄而均勻、色澤柔和、平整光滑的特點(diǎn)。漆膜經(jīng)研磨拋光處理，柔滑細(xì)膩、光亮如鏡,能獲得獨(dú)特的裝飾效果[6]。傳統(tǒng)大漆的涂飾工藝復(fù)雜且大多以手工為主，制約了家具工業(yè)化生產(chǎn)效率。將納米技術(shù)應(yīng)用于大漆的改性，結(jié)合數(shù)碼噴印技術(shù)并將其應(yīng)用于家具工業(yè)化生產(chǎn)之中，使原本以手工業(yè)生產(chǎn)方式為主的漆藝涂飾向大規(guī)模工業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，大力提高了大漆涂飾的效率。通過(guò)現(xiàn)代納米科技使傳統(tǒng)大漆技藝煥發(fā)出新的活力，啟發(fā)了新中式家具設(shè)計(jì)的思路.

3生物質(zhì)能源的前沿科技對(duì)家具設(shè)計(jì)的啟發(fā)

生物質(zhì)是指通過(guò)光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。而所謂生物質(zhì)能，就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源.生物質(zhì)能源不但是我國(guó)家具制造中所需燃料的重要來(lái)源之一，而且其前沿科技也啟發(fā)了家具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。在將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇的過(guò)程中，發(fā)展了一系列分離木質(zhì)素的技術(shù)[7]，而這些技術(shù)極有可能推動(dòng)眾多新材料的產(chǎn)生以及新的家具設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，例如透明木材及其家具設(shè)計(jì).此外，根據(jù)2014—2016年中國(guó)家具協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已經(jīng)成為了世界第一大家具生產(chǎn)國(guó)，每年因家具制造產(chǎn)生的生物質(zhì)廢料、余料數(shù)量驚人，這些廢料、余料成為了生物質(zhì)能源原料的重要來(lái)源之一。

4總結(jié)

無(wú)論是從技術(shù)的理性視角還是藝術(shù)的感性視角觀察，我國(guó)當(dāng)代家具設(shè)計(jì)從未脫離林業(yè)工程科學(xué)與技術(shù)的指引，以及木材科學(xué)與技術(shù)、林產(chǎn)化學(xué)加工、生物質(zhì)能源等相關(guān)領(lǐng)域的支持?；诹謽I(yè)工程學(xué)科下的家具設(shè)計(jì)是一種尊重科學(xué)與技術(shù)，以發(fā)展生產(chǎn)力與改善人民生活為目標(biāo)的設(shè)計(jì)行為。家具設(shè)計(jì)的藝術(shù)樣式發(fā)展應(yīng)該立足于林業(yè)工程科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，林業(yè)工程前沿科技為家具設(shè)計(jì)提供著源源不斷的革新性啟發(fā)，是家具設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重要推動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

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作者:鄒偉華 孫德林 許煥義 單位:中南林業(yè)科技大學(xué)