环保可回收的菱镁家具开发设计

郑泳华

（漳州城市职业学院 文化艺术创意系， 福建 漳州 363000）

近年来，随着树木的大量砍伐，森林资源逐渐减少，木材价格逐年攀升，越来越多的生产厂家和消费者把目光转向了性价比较好的代木材料，这其中就包括各项性能优越的菱镁复合材料。菱镁复合材料（也称菱镁水泥）作为一种新型环保材料，以其低碳环保、制作工艺简单、原材料纯天然且丰富易取、性能优良、价格低廉等特点已经很成熟地运用于花盘、花台、假山石、罗马柱、雕塑、瓷砖等方面，并成功地被设计师运用于家具设计领域。[1]菱镁复合材料生产技术的推广以及应用，将对中国木材资源的节约和资源节约型、环境友好型社会建设开辟出一片广阔的天地。[2]

一、菱镁家具概述

材料是构成家具的物质基础，家具的设计和品质与材料亦有着密切联系。[3]菱镁家具是在天然木材固有纹理高仿的基础上，采用具有优异材料性能的氧化镁、氯化镁、轻质填料、纤维增强料复合而成。菱镁家具以其独特的艺术造型、随意的纹理塑造和出色的环保性能，在现代家具设计中一枝独秀（图1）。

（一）特点

1. 物理性能优越

由于在制作过程中，通过加入秸秆、木屑、玻璃布等一些纤维材料，因而菱镁复合材料有较好的弹性模量，具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，表面硬度甚至是软木家具的5倍，耐用性也优于普通木材家具。

2. 耐水、防腐性能优越

木家具怕潮湿、恐虫蛀，而采用菱镁复合材制成的家具不仅耐水、耐腐性能极强，并且不滋生细菌、不被虫蛀、不长真菌，使用寿命长（理论上可达5 0年以上）。在这方面要比木家具优越。

3. 着色性能良好

菱镁复合材料可以通过传统方法喷涂着色或数码转印，制成的家具表面自然、光润，与木制家具相比毫不逊色。

4. 造型独特

按比例调制的菱镁粘稠液体在流入模具后，会在较短时间内凝固起来，可以形成一个轻易无法改变的牢固形态。因此，菱镁复合材料能够根据设计者的要求，使用相对应的模具，浇筑成任意造型的家具。原则上菱镁复合材料没有实现不了的形态，各类家具异彩纷呈，造型独特。

5. 自然环保

菱镁家具加工过程只进行水化反应，而其加工制作也以手工为主，不仅节约能源，而且也大大减少了二氧化碳的排放，充分体现其低碳环保的特性。使用菱镁作为家具的主要材料，不仅能缓解木材供需矛盾紧张，而且废旧家具又可100%回收、分解、再利用、再生产，不会造成污染。

（二）制作工艺

从最初的备料开始到制作完成，多是由手工完成，能耗低，污染少，因此，菱镁家具的制作符合低碳环保要求。在工业生产中，活性氧化镁常用菱镁矿煅烧而成的菱苦土，氯化镁溶液则用由卤片溶解而成的卤液，在此基础上再进行加工。[4]图2是菱镁复合材料的制作工艺流程。

1.配料

图1 未上色（椅面）与上木纹色（椅脚）的菱镁家具

图2 菱镁复合材料制作工艺

在硅胶模具或塑料模具内涂上脱膜剂，然后加水配置比重为1.15-1.28g/cm2的氯化镁溶液，再按一定的重量比配备下列原料：氧化镁15～50%，氯化镁溶液30～60%，轻质填料5～45%，纤维增强料5～25%。

2. 混合搅拌

先将氧化镁与轻质填料混和，边搅拌边加入氯化镁溶液，然后加入纤维增强料，制成镁氧水泥砂浆。整个混料过程约10分钟。

3. 制模、成型与养护

将镁氧水泥砂浆浇注到模具里，并边浇注边捣固，放置8～24小时，脱膜并进行修整，自然固化15～30天（图3）。用，但作为一种流体材料，具有极强的可塑性，现代菱镁家具可针对原始的几何家具形态进行模具的调整变动，利用锻造、抽拉、挤压、折弯等加工手段，并借助切割组合、夸张变形等手法来获得崭新形态。[5]通过造型的长短、大小、厚薄、曲直等形态对比来强化其视觉冲击力；利用分解与重构的设计方法，创造形态变化性更强的家具造型。运用挤压成型、浇注辊压成型、手糊成型等技术，还可以让现代菱镁家具的形态呈现更丰富的变化并更为稳固(图5)。

图3 硅胶模具

图4 木纹仿真过程图

图5 个性的菱镁茶几设计图

4. 表面处理

将已养护干燥的素模，用树脂漆调碳酸钙刮底，打磨光洁，再喷上防水性淡色树脂漆，待干后进行各种材质外观的仿真装饰处理，干后再上2-3次透明树脂清漆，大件产品内壁涂防水油漆保护。以仿木装饰为例。先用喷枪大片喷一遍底色，在表面凹陷处（事先模具已经设置好凹陷处）用刷子刷重色，最后在凸出位置提亮色，则漂亮的木纹颜色即仿制出来（图4）。

5. 堆放养护

对于菱镁复合材料，养护是一个非常重要的环节。因为这一时段是水化反应继续进行的关键阶段，养护质量的好坏直接关系到产品的强度、耐水等性能。

二、菱镁家具开发设计

（一）菱镁家具造型设计

新型材料和相应加工技术的出现必将引发审美观念的再次革新，从而促使新的造型形式的出现。在许多设计中，块状菱镁复合材料仍被频繁使接合或构成方式。家具结构设计是家具设计中重要的一环，应该在制作产品前预先构想好，确定或选择连接方式、构成形式,并用适当的方式表达出来。家具结构设计遵循的原则有：材料性原则、稳定性原则、工艺性原则以及装饰性原则等。目前菱镁复合材料家具是通过企口卡接、胶接、机械连接三种。企口卡接结构可靠，可以很好地限制板面间两个维度的活动，但仅限于面的拼合，难以用作支撑结构。胶接是通过对接触面施胶完成连接，这不仅对接触面有较高要求，而且在施胶过程中胶水可能流到表面影响美观，生产难以实现自动化。机械连接有连接件连接、钢钉连接和复合材料专用螺钉连接，相关实验表明，螺钉连接的菱镁构件可以进行多达十次地拆装。因为菱镁材料的多孔，分子间距较大的特性决定了需要在中空的型材内部或面材的装配位置填充木块或预埋铁片（弧形件使用），以便有足够的铰钉深度，虽然工序比较复杂，但是可达到连接稳固又可拆卸效果。菱镁复合材料是一种非常灵活多变的材料，需要在设计时针对不同家具的结构特点进行综合考量，再对菱镁复合材料的配比和制作工艺提出具体的要求，来满足不同改性菱镁家具的功能需求。[6]

（二）菱镁家具结构设计

家具结构是指家具零部件之间的接合或构成方式。家具结构设计是家具设计中重要的一环，应该在制作产品前预先构想好，确定或选择连接方式、构成形式,并用适当的方式表达出来。家具结构设计遵循的原则有：材料性原则、稳定性原则、工艺性原则以及装饰性原则等。目前菱镁复合材料家具是通过企口卡接、胶接、机械连接三种。企口卡接结构可靠，可以很好地限制板面间两个维度的活动，但仅限于面的拼合，难以用作支撑结构。胶接是通过对接触面施胶完成连接，这不仅对接触面有较高要求，而且在施胶过程中胶水可能流到表面影响美观，生产难以实现自动化。机械连接有连接件连接、钢钉连接和复合材料专用螺钉连接，相关实验表明，螺钉连接的菱镁构件可以进行多达十次地拆装。因为菱镁材料的多孔，分子间距较大的特性决定了需要在中空的型材内部或面材的装配位置填充木块或预埋铁片（弧形件使用），以便有足够的铰钉深度，虽然工序比较复杂，但是可达到连接稳固又可拆卸效果。菱镁复合材料是一种非常灵活多变的材料，需要在设计时针对不同家具的结构特点进行综合考量，再对菱镁复合材料的配比和制作工艺提出具体的要求，来满足不同改性菱镁家具的功能需求。[6]

（三）菱镁家具装饰设计

家具的装饰设计是指某种装饰要素参与增加家具的形态特征。正是这种形态特征,强化了家具形式的视觉感受,赋予了家具的文化内涵,折射了设计的人文背景,使家具整体形态不仅发挥装饰的作用,并增添了家具单体的装饰内容及观赏价值。目前已对菱镁家具表面进行喷绘、数码转印等处理，制成类似木材的纹理和色泽，特别是珍贵木材纹理，营造温暖亲近的感觉。随着市场需求扩大，菱镁材料的染色技术也得到了一定的发展，开发制作出仿石材纹理、仿陶瓷纹理、甚至仿金属纹理，同时还可开发出其他的一些艳丽鲜明的色彩以及特殊的肌理，如裂纹、水墨等（图6）。另外，仿木菱镁家具可以通过与其他材料的搭配来营造出不一样的美感，比如和织物、木材、皮革等材料进行组合，带来亲切柔和的感觉；和金属、玻璃等材料组合，营造出现代工业的技术美感；和陶瓷，石材等天然材质搭配，又能给人带来一种朴素、清雅的质感。

（四）菱镁家具设计实践

通过对家具设计要素的了解以及对菱镁复合材料设计属性的分析，现尝试将菱镁复合材料运用于家具设计中，进行创新运用探究，设计出一款座椅设计——菱镁美人椅（图7）。

图6 木制纹理图、菱镁复合材料与金属搭配图

图7 菱镁美人椅

充分应用菱镁复合材料的可塑性与流动性特征，以人的形态为出发点，应用抽象、概括、拟合的手法，一体成型，完美地塑造出现代菱镁座椅的形象。座椅虽然只以三点与地面接触，但菱镁复合材料的高强度性能足以支撑座椅以及上面人体的重量，结构效果良好。座椅表面仿制高档的橡木木纹，但是纹理间距又有意识地拉开，形成较自由的意境，艺术性效果极佳。该件作品可谓是集优美造型、稳固结构、随机纹理为一身的雕塑般的菱镁家具佳作。

三、环保可回收菱镁家具应用领域与发展前景

菱镁复合材料经过几十年曲折的发展，现已逐渐成为一种优良的代木材料。由于菱镁复合材料具有前述优势，特别是良好的防腐和绿色环保性能，其影响力与辐射面逐步扩大，发展前景异常广阔。根据市场需求分析，菱镁复合材料最有可能将在以下应用领域开始向广度与深度拓展。绿地、街道的公共设施中，常常可以见到菱镁复合材料。

（一）卫浴家具

菱镁复合材料优良的防水和防虫蛀性能使其能够在潮湿的环境下具有很强的耐受性。通过配料的加减调配，可以预制出具有抗菌、耐热作用的菱镁复合材料。以这种材料制成的家具可较好满足桑拿房、卫浴等环境中的使用要求。菱镁卫浴家具一般包括浴室柜、梳妆台、按摩床椅等。家具设计师应注重推陈出新，不断提高卫浴家具设计的艺术性和人性化的使用功能，以加快菱镁卫浴家具的市场化步伐。

（二）厨房家具

由于菱镁复合材料具有的优良防水性、阻燃性、耐油污、防霉性和易清理等特点，决定了其在高价位的整体厨房中赢得了一席之地。目前已有厂家开始专门生产菱镁厨房家具。随着菱镁厨房家具进入千家万户，其优异的产品性能必将广受消费者的喜爱，因此广阔的发展潜力不容低估。

（三）雕饰艺术家具

菱镁复合材家具产品目前主要有橱、柜、桌、椅、沙发、茶几、物架、屏风等， 这类家具越来越受到家居设计师和消费者喜爱与重视。今后随着加工工艺技术的不断进步和数字打印技术的不断成熟，包括纹饰繁复的欧式家具和中国古典雕饰家具在内的艺术装饰家具，必将一枝独秀于菱镁复合材家具的百花之园，成为世界家具行业的重要流派。

（四）户外家具

菱镁复合材家具暴露在日光、冷热、风雨等气候条件下比实木家具与板式家具使用更为耐久，体现了其优异的耐水、防霉防腐、抗老化等耐候性能。目前，菱镁复合材料在户外家具中的应用形式主要包括一些户外园林景观的铺板、护栏、亭榭、栈道等产品，户外娱乐场所的公园椅、餐桌、垃圾桶、花箱等。[7]今后这类家具的设计至少应在两个方面予以重点关注：即在室外菱镁家具的色彩、形制、结构、连接方式上寻求创新，在强化个性风格、融合周边环境、打造景观意境上寻求突破，使菱镁复合材家具在室外家具市场中的自身优势得以进一步体现，以推动菱镁家具行业快速发展。

总结

综上所述，菱镁复合材料是大自然对人类的馈赠，是绿色、无毒、无污染的，其家具制品演绎着对自然、对生命的感悟，符合人们以自然为真、以素雅为美的审美情趣。菱镁复合材料在家具设计中的应用是种新型尝试，还没形成规模，存在的问题还很多，期待各类专业人士的投入与参与，让菱镁家具逐渐普及，助推家具行业的发展。