■張藝鴻 黃 彬 Zhang Yihong & Huang Bin

(1.中南林業(yè)科技大學 湖南長沙 410004；2.南寧職業(yè)技術(shù)學院， 廣西南寧 530008）

在很多人看來，“塑料”就代表著污染、不環(huán)保，但其實有很多種塑料都是可回收再利用的，只是很多塑料產(chǎn)品在設(shè)計時沒有遵循生態(tài)設(shè)計、綠色設(shè)計等環(huán)保設(shè)計理念，導致其不便于回收而成為垃圾。有研究表明，從20世紀50年代起生產(chǎn)塑料至今，人類已經(jīng)產(chǎn)生了83億噸塑料，其中的63億噸已成為垃圾[1]。我國是塑料生產(chǎn)和消費大國，平均每年要回收的廢棄塑料在4000萬t以上，且每年以8%的速度增長[2]。2016年，新加坡共產(chǎn)生了822200噸塑料垃圾，回收率僅為7%[3]，塑料的回收處理問題形勢已經(jīng)十分嚴峻，廢棄塑料的資源化利用已經(jīng)迫在眉睫。目前也有許多設(shè)計師和設(shè)計團隊在關(guān)注這個問題，并嘗試用循環(huán)經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展等生態(tài)環(huán)保理念進行再生塑料的設(shè)計和應用，家具行業(yè)也是如此。就是用回收再生的PET和PP塑料制作而成。以及MINIWIZI小智研發(fā)團隊用回收咖啡杯再生制作的塑料原料設(shè)計的系列家具，其最大的特點是材料的再生只經(jīng)過了物理變化，即是通過打碎后直接壓制成型，沒有添加新的原料，不會產(chǎn)生新的污染，且還可以被再次回收利用。塑料家具同樣也可以進行回收再生利用。熱塑性塑料熔融重塑后，可以改變原有家具形態(tài)，制成新的產(chǎn)品，重新進入產(chǎn)品生命周期循環(huán)[6]。

1 再生塑料家具設(shè)計概述

1.1 再生塑料回收技術(shù)與材料特性

再生塑料是指經(jīng)過清潔等預先處理、熔融造粒、改性等物理或化學的措施對廢舊塑料進行加工處理后再次得到的塑料原料，是對塑料的再利用?，F(xiàn)常見的廢舊塑料回收再生的方法有三種：物理回收、化學回收和能量回收[4]。機械回收即物理回收，指的是將回收的塑料進行清洗、壓扁、攪碎等物理加工工序后直接再利用。機械回收塑料能夠代替原生塑料，還可以簡化加工過程和減少新污染的產(chǎn)生，這是機械回收的優(yōu)勢。但是機械回收的塑料要達到原生塑料的同等質(zhì)量難度很大。盡管如此，機械回收的環(huán)保特性使其具有較好的應用前景；化學回收是指通過熱解和解聚的方法，將廢舊塑料變成有用成分后再利用。這種化學回收工藝有利于回收塑料恢復外觀、修復力學性能，并達到穩(wěn)定成型，提升了再生塑料的材料性能和商業(yè)價值；熱能回收是對燃料的替補，指將無價值的廢塑進行燃燒轉(zhuǎn)化為能源的方法。再生塑料家具可以運用物理改性回收或化學回收得到的再生塑料進行設(shè)計和制造。

根據(jù)塑料回收再利用研究進展的資料顯示，目前應用最廣泛的再生方式是加新料再利用，因為其工藝簡單，投入成本低，但它也有性能差、附加值低、回收次數(shù)有限等不足[5]。這時就需要家具設(shè)計師運用設(shè)計的力量，提升其產(chǎn)品附加值了。

1.2 再生塑料在家具設(shè)計中的應用

20世紀50年代，潘頓用增強塑料制作的一把潘頓椅讓現(xiàn)代家具設(shè)計取得了革命性突破，塑料家具也開始廣為生產(chǎn)和使用。塑料家具有著色彩豐富、小巧質(zhì)輕、易于造形、方便保養(yǎng)、適應面廣、價格實惠等特點，在家具市場中占有重要地位。所以用再生塑料進行家具設(shè)計和制造無疑是一個很好的塑料再利用途徑。例如家具品牌Pentatonic和Snarkitecture共同設(shè)計制作的“Fractured破裂”系列家具，

2 基于LCA理論的再生塑料家具設(shè)計

2.1 基于LCA理論的設(shè)計模型

1969年，美國第一次提出“Life Cycle Assessment”( LCA 生命周期評價) 的概念，它是指對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中的輸入、輸出及潛在環(huán)境影響的綜合評估[7]?，F(xiàn)階段中生命周期評價在產(chǎn)品設(shè)計時，主要完成2項工作：①對已經(jīng)完成初步設(shè)計的產(chǎn)品進行評價，判斷其是否滿足生態(tài)設(shè)計要求；②針對已有產(chǎn)品進行評價，挖掘出對環(huán)境影響較嚴重的產(chǎn)品特性或生產(chǎn)工藝特性，為產(chǎn)品改進提供依據(jù)[8]。本文主要針對完成初步設(shè)計的再生塑料家具產(chǎn)品進行評價，可以根據(jù)再生塑料家具設(shè)計生命周期的各個環(huán)節(jié)，“設(shè)計決策—設(shè)計研發(fā)—生產(chǎn)制造—使用維護—回收再利用”[9]，建立基于LCA的再生塑料家具設(shè)計模型（圖1），并對再生塑料家具設(shè)計進行生命周期評價。對于一個成熟的家具設(shè)計體系， 家具產(chǎn)品除了要滿足終端使用環(huán)境的生態(tài)需求以外， 還應在整個產(chǎn)品生命周期中表現(xiàn)出足夠的環(huán)境親和力[10]。

■圖1 基于LCA的再生塑料家具設(shè)計模型

■圖2 基于LCA的再生塑料家具設(shè)計A型組合

■圖3 基于LCA的再生塑料家具設(shè)計B型組合

■圖4 基于LCA的再生塑料家具設(shè)計C型組合

2.2 基于LCA理論的設(shè)計原則

從價格、環(huán)境影響、性能等生態(tài)設(shè)計的三要素進行考慮，基于生命周期評價的再生塑料家具設(shè)計原則可以總結(jié)為材料適用原則、低耗能原則、安全無毒性原則、延長產(chǎn)品壽命原則。

2.2.1 材料適用原則

再生塑料的種類很多，但不是每種都適用于家具設(shè)計和制造，所以要把握住回收塑料的特性。比較適合用于制作家具的常見塑料種類有PP、PC、PET等。

2.2.2 低耗能原則

主要反映在產(chǎn)品的生產(chǎn)加工上，所以在造型設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，盡量采取輕量化、簡約化設(shè)計，使用最少的材料、最簡潔的造型滿足使用需求，這樣在生產(chǎn)加工的時候能耗自然就會降低。

2.2.3 安全無毒性原則

家具是陪伴人們?nèi)粘Ｉ畹挠闷罚仨氁ＷC安全無毒。而回收的塑料可能盛裝過有毒有害液體等，所以在再生的時候一定要做好清潔和消毒處理。應該盡量減少一些有毒性輔助劑的使用，或一定要嚴格按照相關(guān)國家標準用量，確保不會對人體造成危害。同時可以研發(fā)一些新的再生加工方式，使不用添加輔助劑，如前面介紹的MINIWIZI小智研發(fā)團隊的模壓塑料家具。

2.2.4 延長產(chǎn)品壽命原則

物品再利用帶來的環(huán)境影響總體而言比將其材料進行循環(huán)再生后制成產(chǎn)品的要小，因為循環(huán)再生的過程總會排放造成環(huán)境負荷的物質(zhì)，所以延長產(chǎn)品的使用壽命顯得很有必要。有許多方式可以達到延長產(chǎn)品使用壽命的目的，一是多采用模塊化設(shè)計、可拆卸設(shè)計。塑料因其良好的塑形能力，很適合制作模塊化家具。當模塊化家具中的某些部件損壞后，用戶可以只進行部分產(chǎn)品更替，保護了大部分產(chǎn)品的使用壽命；二是使用多功能、情感化設(shè)計，一件家具如果可以扮演多種功能的家具，可以大大增加用戶對家具產(chǎn)品的依賴和喜愛，從而減少用戶想要扔掉或更換它的想法。這些方式都可以減少新產(chǎn)品的生產(chǎn)，從而減少廢料的產(chǎn)生。

3 基于LCA理論的再生塑料家具設(shè)計實踐

根據(jù)前面對再生塑料家具設(shè)計的模型建立和原則分析，進行再生塑料家具的設(shè)計實踐，如圖2、3、4所示。這是筆者設(shè)計的一個模塊化、組合式家具設(shè)計方案，由一個長700mm＊高350mm＊寬300mm的單體通過色彩的變換和組合形式的變換變成不同造型、不同使用功能的家具。本設(shè)計實踐提供了A、B、C三種組合形式，A型是一個組合式書架，B型是一個多人的桌+凳組合，C型是一個單人或雙人簡易的桌+凳組合。模塊化組合式的形式給用戶提供了多種選擇機會，按需購買，方便更換；不同功能的變換也可以延長產(chǎn)品的使用壽命，符合延長產(chǎn)品壽命的設(shè)計原則；單體的造型簡潔大方，采用一體模壓成型，便于生產(chǎn)加工，符合低耗能的設(shè)計原則；材料上使用回收再生PP塑料，減少了新原料的消耗，而且保持了材料的單一性，可以便于再次回收。

3.1 生態(tài)設(shè)計特征解析

用基于LCA的再生塑料家具模型的五個方面進行再生塑料家具設(shè)計特征的解析。

①設(shè)計決策：在保護生態(tài)環(huán)境的大背景下，去思考每個設(shè)計環(huán)節(jié)應該注意的地方并制定相應的設(shè)計策略。重點考慮人-機-環(huán)境的相互影響，不能單純以用戶需求和市場需求為導向進行設(shè)計，這就要求企業(yè)要有較強的社會責任感，而不是只追求利益最大化；

②設(shè)計研發(fā)：材料上，運用回收材料，降低原料成本；結(jié)構(gòu)上，造型簡潔，可一體模壓成型，既簡化生產(chǎn)流程，又便于包裝運輸；功能上，注重產(chǎn)品的多功能性，可以實現(xiàn)多種用途。

③生產(chǎn)制造：進行模壓成型，生產(chǎn)過程快速簡易。不添加輔助劑和其他原料，只使用一種材料，保持材料的單純性，使其制成的產(chǎn)品可以便于再次回收。

④使用維護：PP塑料家具的耐熱、耐腐蝕性好，且易清潔，方便使用維護；模塊化的設(shè)計也便于廢舊產(chǎn)品的更換。

⑤廢棄回收：模塊化的單體便于回收和再加工，且因其只使用了一種材料，所以無需分揀。

4 結(jié)語

廢舊塑料作為全球關(guān)注的白色污染的原料，亟待合理有效地回收再利用?；贚CA理論的再生塑料家具設(shè)計，通過從價格、環(huán)境影響、產(chǎn)品性能的生態(tài)設(shè)計三要素出發(fā)，以及LCA理論指導形成的設(shè)計模型，為廢舊塑料的再生利用提供了一個好的解決方案。