生物可降解塑料家居产品设计研究文献综述

 2022-10-22 04:10
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  1. 文献综述(或调研报告):

(一)调研背景

家居产品绿色设计的理念在上个世纪90年代就已经被我国的设计界所引入,随着不断的发展和进步,我国家居产品绿色设计的水平有所提高,但是在现实生活中具体来看,依旧面临一些目前仍需要努力解决的问题,很多消费者在选择家居产品的时候往往认为那些价格越高的产品越能够体现自己的身份,而渐渐忽视了绿色生态设计。绿色生态设计注重环境保护,尽管能够以人为本,但是能够良好的处理人和自然之间的关系,不仅能够让人感受到自身生活空间品质的提升,同时还不会对生态环境造成破坏,家居产品也不会在使用的过程中产生污染环境和威胁人体的有害物质。

生物可降解塑料作为新型、环保的材料,本应该有广泛的应用,然而,生物可降解塑料虽然拥有许多优点,但是在实际生产应用中却存在“叫好不叫座”的情况。

(二)调研方法和时间

本课题采用了典型调查的方法,抽出南京较为典型的几类人群。在调查过程中,综合使用了观察加采访的方式以便获得更多有用的资料。

  1. 调研目的

调查不同人群对家居产品的使用和处理方式,分析现有家居产品的利弊,为生物可降解塑料在家居产品的应用寻找突破口和切入点。

(四)调查情况

1、生物可降解塑料种类与特性调查

材料

优点

缺点

降解方式

PLA

  1. 市场认可;2.透明性好;3.刚性好。

1.很低的断裂伸长率和较高的模量阻碍其应用领域;2.耐热性差。

微生物降解

降解产物:二氧化碳、水

淀粉基树脂

  1. 可完全降解2.薄膜性能好

1.对水敏感;2.价格较贵。

微生物降解

降解产物:二氧化碳、水

PPC

可以利用工业废气CO2

  1. 不能单独使用;2.软化点太低、耐温性不好;3.不能替代大部分石油塑料。

微生物降解

热分解

PBS

1.可完全生物降解;2.可作为淀粉等材料的改性

1.对石油有依赖;2.对水分敏感,在空气中就降解使用受限。

光/生物双降解

PCL

1.成膜性能好;

2.成功用于淀粉基材料

熔点低,价格高,所以很少单独使用。

土壤和水环境中,6-12月可完全分解成CO2和H2O

PHA

  1. 可完全生物降解;2.可替代大部分塑料,价格可以和石油塑料竞争;3.分子结构多样性,综合性能好;4.可单独使用或和淀粉等其他生物质共同使用;5.可取代PCL、Ecoflex等石油基可降解材料;6.核心技术门槛高竞争者很难模仿进入。

1.产能太小,需加大市场开发和市场认可;2.目前市场售价高;

3.同类产品生产厂家少。

生物降解

PBAT

1、生物可降解性;2、耐低温性;

3、滑动性;4、抗湿性;5、耐磨损性;6、耐腐蚀性。

成本较高

生物降解

PVA

溶于水,为了完全溶解一般需加热到65~75℃。不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。120~l50℃可溶于甘油.但冷至室温时成为胶冻。

成本较高

水解、生物降解

甲壳素纤维

1、优异的生物医学功能2、可生物降解3、优良的吸湿保温功能4、较好的可纺性

1、大规模应用较少

  1. 处在研发阶段

生物降解

2、国内市场环境

我国虽然是全球唯一可以生产所有品种生物可降解塑料的国家。各个品种的相关研究也处于世界前列,而且近年来产能扩张迅速,但是市场没有真正形成,产量和国内消费量都较少。可降解塑料在国内的应用整体上呈现“叫好不叫座”的状况。

与传统石油基塑料相比,生物可降解塑料的劣势主要在于:

(1)成本高.虽然生物可降解塑料的价格近年已经有所下降.但除了淀粉基塑料以外。其他可降解塑料平均价格大约是传统塑料的2~3 倍:

(2)性能较差,除j-PBS和PBAT等聚酯类生物可降解塑料外.大部分生物可降解塑料性能上都不如传统石油基塑料,而且需要特殊的加工设备,进一步增加了使用成本。以上两个因素极大限制了生物可降解塑料的推广和应用,阻碍了生物可降解塑料对石油基塑料的替代。

(3)目前国内生物可降解塑料仍处于开发推广阶段。生物可降解塑料的发展强烈依赖政策的支持。在缺少政策补贴扶持的情况下,容易挫伤消费者使用的积极性。

(4)生物可降解塑料的最终降解需要特定的环境条件。在城市中需要在堆肥设施中才能完成降解,而目前我国城市堆肥设施建设和居民垃圾分类的习惯跟发达国家相比差距较大。生物可降解塑料难以发挥作用,也限制了生物可降解塑料的应用和推广。

3、中国家居产品制造

作为家居行业的重要组成部分,家具行业的发展基本能代表着整个“大家居”产业的发展状况。中国家具制造业虽在不同程度放慢增长的脚步,但总产值依然在稳步增长。自2011年以来,家具制造业连续5年的主营业收入增速水平基本维持在10%左右,平均低于“十一五”期间家具业15%左右的增长水平。2015年主营业收入7 872.5亿元,同比增长9.29%,利润500.86 亿元,同比增长14.03%,占轻工行业第4位,比轻工业平均增速高出6.46个百分点; 2016年家具企业主营业收入为8559.46亿元,利润545亿元,增速与2015年基本持平,2017年1—9月,主营业收入为6747.66亿元,增长11.14%,利润404亿元,增长11.19%。

4、人群调查

(1)儿童家居产品要素

舒适:我国的《儿童家具通用技术条件》(以下简称《条件》)中明确规定:产品不应有危险锐利边缘及危险锐利尖端,棱角及边缘部位应经倒圆或倒角处理。产品离地面高度1600mm以下位置的可接触危险外角(见图2中画圈部位)应经倒圆处理,且倒圆半径不小于10mm,或倒圆弧长不小于15mm。从 2013 年第四季度国家质检总局抽查的情况来看,北京、上海、江苏等7个省市61家企业生产的61批次儿童家具产品,有33个批次的产品不符合标准规定,不合格产品占到抽查产品总数的一半以上,不合格项目涉及产品木制件甲醛释放量、边缘及尖端、孔及间隙、推拉件强度试验、警示标识等项目。由此可见,对儿童产品的生产企业还需要加强监管。

陪伴:家庭里日常使用的物品犹如我们的家庭成员, 使我们的生活便捷, 一只用习惯的茶杯、一把坐很久的椅子、一支写顺手的钢笔hellip;hellip;我们享用它们带来的服务的同时, 同时希望能用得更长久。尤其针对儿童产品, 当孩子一天天长大, 他们小时候用过的物品不再适合继续使用。

(2)城市中低收入青年家居产品要素

通过对大量的案例进行比较分析, 将城市中低收入青年消费人群定位为:在大中型城市生活工作并拥有一定的文化水平, 工作时间不长、收入处于中等或暂时积蓄不足, 年龄在20-35岁左右的青年人。此类群体工作时间短,初期收入不高,居住空间较小,若没有家庭的支持,多数没有购房的能力;一般定点居住年限较短、流动性较大;会随着工作变迁、收入增长与家庭人数变化等因素而改变居住环境。

在现有的家居产品中,设计方面同时存在着较多不足,尚须完善,例如:大批量的生产设计导致设计样式过于单一或重复,追求个性的青年消费者在多方面需求上无法得到满足;同时,产品研发与制 造消耗时间较长,致使产品更新速度较为缓慢;可移动可拆卸及组装能力较差;因为青年消费者居住在同一区域年限一般较短,流动性较大,短暂性的居住对于家居产品可移动性有很大的考验,目前一般的家居产品做到方便移动的性能是可拆卸可组装,但是重复几次以后稳固性便下降,导致重复利用率大大降低;在保持产品的固有功能上,家居产品附加功能的需求尚未得到很好的普及,未能恰当的适应青年消费者在较小空间里对家居产品多重功能需求的环境。

(3)老年人家居产品要素

·老年人行为特征

老年人由于衰老或病变导致身体机能衰退,因而老年人的行为特征有明显不同。在这些变化中, 与常人差异程度最为明显的是身体尺度、视觉听觉和下肢运动系统。这些变化都会对老年人在家庭环境中的行为活动造成不同程度的障碍, 从而引发老年人行为活动的改变,导致老年人行动不便,生活范围逐渐缩小,使用家居产品的时间与频率增加,对家居产品的依赖程度更高。

·家居产品适老化设计的原则

在家居产品设计中引入“适老化”的设计原则来改善家居环境、家居产品与老年人行为之间的关系。本文对于家居产品“适老化”设计原则的应用主要体现在以下几个方面:将老年人的危险或意外行为所导致的不利影响降至最低;不论老年人的经验、文化或集中注意力水平,这种产品都是易了解和掌握的;不论使用环境或老年人身体感官的能力,这种产品都能及时传达必要的信息;不论老年人的体型或身体姿势,这种产品都能有合适的空间来便于使用。

(五)调研结果与分析

通过对收集的资料的分析,我们可以得到一些结论。可降解材料虽然在我国的工业体系中已经有了较大的发展,但是在可降解材料的实际应用中却不能真正应用于本国的产品生产中。在我国的家具产业中,家具产品的绿色环保概念还没有得到充分地贯彻,可降解材料的发展对于家居产品来说是一个良好的契机。通过对不同人群的调查了解,可降解材料制成的产品在儿童成长过程和中低收入青年居所变动的家具更新中可能有较大的发展前景。

(六)文献综述

绿色设计(Green Design)是20世纪80年代末出现的一股国际设计潮流。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思,同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。在这样的背景下,对于产品的环境属性(可拆卸性,可回收性、可维护性、可重复利用性等)并将其作为设计目标,更加注重“3R”原则在产品设计中的体现。

  1. 废旧家居产品回收

在多数报废产品中,具有回收利用价值的只是一件产品中的某些部分,可拆卸性一定程度上反映了产品的可回收度。有研究通过分析产品拆卸特点, 建立面向绿色设计的拆卸序列评价指标体系, 提出拆卸序列的选择和评价模型。利用产品设计中 BOM和各零部件的回收处理方式建立层次化的属性关联图, 并通过分层分步的方法进行拆卸序列的求解。 综合考虑了拆卸的几何可行性、经济性等因素, 从而生成优化的产品拆卸序列, 并支持复杂产品的拆卸序列规划(张 玲、王正肖、潘晓弘、董天阳,2010),为报废产品的回收建立了拆卸和回收的数理化模型,量化了产品的可回收度。通过对国内外废旧家具回收发展现状进行调查及分析,探讨我国废旧家具回收中出现的诸多问题和改进的方向,其主要还是缺少相应的家具回收处置体系。为实现我国废旧家具的合理回收和处置,以考虑回收渠道多元化,政府主导企业核算,设计出一套相对合理并完整的回收处置体系(吴婷桦、段芬、盛骁骏、江俊、王国琴,2016)。在一个回收再制造系统中研究了存在多种回收质量等级时的两阶段回收—再制造联合优化决策问题,并扩展到需求与价格相关和再制造产出率随机两种情形。通过调查研究给出了不同决策情形下再制造商的最优回收数量、销售定价的解析解,并且分析了一些主要的参数对再制造商最优决策的影响(黄帝、周泓,2018)。探讨废塑料现状产生状况,废塑料回收相关技术规范及收回方式,推荐废塑料物理回收典型工艺,说明物理回收工艺的环境友好性,提出废塑料回收环保要求,阐述了废塑料回收社会、经济和环保效益(薛行飞,2018)。

  1. 基于不同材料的绿色家居探索

·清水混凝土材料

清水混凝土材料具备节能环保特性, 是绿色设计从产品材质赋予角度值得探索的设计方向。将清水混凝土应用在产品设计领域, 以家居产品设计为例, 其应用价值体现在节能环保、艺术价值高两个方面。探索清水混凝土这一绿色材料的更多设计空间, 并使辅助绿色设计发(王彩霞,2018)。

·纸土材料

介绍了纸土材料的特性与环保设计理念,调研、类比了国内外纸土或类似材料及家居设计现状,结合实际案例,探究了纸土这种新型环保材料在家居设计领域的应用。并且展现了部分已经完成的应用实践,借以说明纸土材料应用于家居产品的合理性及问题(吕晨曦、王德钰、钟嘉宁,2018)。

  1. 绿色家居

功能集成化、用户使用傻瓜化、市场平民化是未来绿色集成式智能家居产品设计发展的必然趋势。绿色集成式智能家居产品能够使普通大众真正感受到科技的发展。从思想、技术等角度对未来绿色集成式智能家居产品设计的可实现性进行讨论,围绕绿色设计的核心“3R”原则,即减少(Reduce)、再循环(Recycle)和再利用(Reuse)三个方面展开,以开发绿色、集成、智能的系统为起点,运用多元化思维,营造人与居室系列产品的双向统一,并对人与环境协调发展进行重新解读(田野,2018)。对家居绿色设计目前在我国的现状进行归纳分析,同时以无印良品为例阐明绿色设计的现实意义和进行家居绿色化设计研究的必要性(杨天奇,2015)。我们在评价一个产品的优劣时, 除了从操作性能、外观、市场梢售情况等传统的因素外,还应当充分考虑到当前人类文化、道德体系和自然环境的特点。优质的设计不一定要是“高级品”或者“奢侈品”,生活中充满了设计,包含创意思想的设计才打动人,使人感到温暖,这一领域虽然没有太多高科技,但一些细节的改动也能体现与众不同的创意思想,实现产品开级(汤繁稀、 王增、黄婉春,2012)。

参考文献

  1. 陆海旭.生物可降解塑料的发展现状与趋势[J].化学工业,2016(34):7-14
  2. 单怡然.可降解材料及其应用[J].学术研究,2017(7):210-211

[3] 刘萌.工业设计的未来之路——绿色设计[J]. 赢未来,2018(6):9-9

[4] 郭昊奇.以白色化学污染为例浅析我国高分子可降解材料的应用现状及前景[J].化工管理,2017(1):59-60

[5] 胡华志.论我国新材料产业的现状、困局及发展[M].投资与创业,2017(3):16-17

[6] 陈欲晓,吴菡晗.以小见大——儿童家居产品绿色设计思考[J].生态经济,2014(30):196-199

[7] 武子晗,宫浩钦.基于城市中低收入青年家居产品设计研究[J].设计论坛,2014:26-27

[8] 薛行飞.废塑料回收再生工艺及环保要求[J].资源节约与环保,2018(10):16-17

[9] 谭嫄嫄,耿道双.生活形态下的智能家居产品设计研究[J].包装工程,2016(22):108-113

[10] 张玲,王正肖,潘晓弘,董天阳.绿色设计中产品拆卸序列生成与评价[J].农业机械学报,2010(12):119-204

[11] 吴婷桦,段芬,盛骁骏,江俊,王国琴.废旧家具回收现状及回收体系研究[J].林产工业,2016(10):7-10

[12] 黄帝,周泓.考虑不同回收质量等级的再制造系统回收生产决策[J].中国管理科学,2018(10):102-112

[13] 王振翔.老年人家居产品的适老化设计研究[J].设计与理论,2018:48-49

[14] 汤军.基于中国生活形态的工业设计创新评价系统[J].设计艺术研究,2017(5):10-14

[15] 田野.未来绿色集成式智能家居产品设计探析[J].视觉设计,2018:41

[16] 吕晨曦、王德钰、钟嘉宁.基于纸土材料的创意家居产品设计研究[J].学研探索,2018(7):141-143

[17] 王彩霞.绿色设计视域下的清水混凝土家居产品设计研究[J].影响因子,2018(11):102-114

[18] Jessica de Aguiar, Luana de Oliveira, Jose Oliveira da Silva, Danielle Bond,Regis Kovacs Scalice, Daniela Becker. A design tool to diagnose product recyclability during product design phase[J].Journal of Cleaner Production,2017(141):219-229

  1. 文献综述(或调研报告):

(一)调研背景

家居产品绿色设计的理念在上个世纪90年代就已经被我国的设计界所引入,随着不断的发展和进步,我国家居产品绿色设计的水平有所提高,但是在现实生活中具体来看,依旧面临一些目前仍需要努力解决的问题,很多消费者在选择家居产品的时候往往认为那些价格越高的产品越能够体现自己的身份,而渐渐忽视了绿色生态设计。绿色生态设计注重环境保护,尽管能够以人为本,但是能够良好的处理人和自然之间的关系,不仅能够让人感受到自身生活空间品质的提升,同时还不会对生态环境造成破坏,家居产品也不会在使用的过程中产生污染环境和威胁人体的有害物质。

生物可降解塑料作为新型、环保的材料,本应该有广泛的应用,然而,生物可降解塑料虽然拥有许多优点,但是在实际生产应用中却存在“叫好不叫座”的情况。

(二)调研方法和时间

本课题采用了典型调查的方法,抽出南京较为典型的几类人群。在调查过程中,综合使用了观察加采访的方式以便获得更多有用的资料。

  1. 调研目的

调查不同人群对家居产品的使用和处理方式,分析现有家居产品的利弊,为生物可降解塑料在家居产品的应用寻找突破口和切入点。

(四)调查情况

1、生物可降解塑料种类与特性调查

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