老年家具材料的選擇與應用探析

張 健，趙柳絮，姜飛宇，卞陳程，王鴻飛，華 偉，林 琳

(1.2.4.6.7.北華大學理學院，吉林 132013；3.北華大學吉林省木質材料科學與工程重點實驗室，吉林 132013）

近年來，人口老齡化已成為全球不可避免的趨勢和不可逆轉的社會事實。（圖1）所示，截至2020年初我國老齡人口已達2.5億，占全國總人口的18.1%。作為人口大國，中國在應對全球老齡化問題中扮演著重要角色。中央和各地方政府已頒布一系列法律法規及相關配套政策來支持養老事業、養老行業、養老產業。

在我國，近九成的老人采用居家的方式安度晚年，因此良好的家居環境能顯著提升老年人的生活質量。相對于年輕人而言，老年人的行為能力、身體機能和認知能力存在一定程度退化，而這些變化也正是設計老年家具的核心依據。基于上述認知，結合現階段市場熱門的家具材料，本文選取具有老年家具應用前景的輕質材料、抗菌材料和無醛材料進行分析，為老年家具設計提供參考和思路。

1. 輕質材料

由于老年人的肢體力量和運動能力隨著年齡增長而逐年下降，老年家具應滿足質量輕、便于移動的特點，因此選用輕質材料作為老年家具用材是可行的嘗試。目前具有應用前景的輕質材料包括：碳纖維復合材料、蜂窩板、鋁合金型材、速生材等。

碳纖維復合材料是由有機纖維經熱處理轉化而成的含碳量高于90%的高性能無機纖維，具有密度小，強度大、抗腐蝕、抗蠕變、抗高溫等特點。其力學性能十分優異，密度僅為鈦合金的30%，鋼材20%，抗拉強度為3500 MPa，抗拉彈性模量為33000 MPa,，是鋼材的8倍。由于碳纖維復合材料特有的材性，可用其制備強度大質量輕的構件，為家具設計提供了無限的可能性[1]。

蜂窩板是由上下表板和中間蜂窩狀紙芯夾層黏合而成，包括框架式蜂窩板、無框式蜂窩板、熱塑性塑料芯層蜂窩芯板等。與刨花板、密度板等傳統板材相比，蜂窩狀紙芯不但造價更低，且具有質輕、環保、吸音、厚度范圍廣、幅面范圍大等優點[2]。但是，蜂窩板特殊的結構形式無法與傳統的封邊方式和五金配件匹配，因此封邊技術的更新和五金配件的研發是無框式蜂窩板得以廣泛應用的關鍵所在。頤邁（IMA）、愛格（Egger）和海蒂詩（Hettich）是目前研發無框式蜂窩板的三家領軍企業，合作研發了適用于無框式蜂窩板的板材加工設備、板材生產工藝和五金配件，為蜂窩板在家具領域的應用提供了更多解決方案。

鋁合金型材是一種質量輕、強度高、加工性能好地新型家具用材，同時我國也是世界上最大的鋁型材生產基地和消費市場，鋁型材在我國有著廣闊的發展前景和上升空間[3]。鋁合金型材具有防潮、防火、防腐、隔熱、生產周期短、易于工業化生產的優點，因此鋁型材家具應用范圍廣、結構造型多樣，是極具發展潛力的家具材料。

速生材是指生長快、成材早、輪伐期短的樹木品種。我國人工速生林種植面積世界第一，產量達7000萬m3/a。速生材具有密度低、材質軟、顏色淺、紋理直、結構均勻的特點，以其為原材料制作實木家具可有效減輕家具重量。然而速生材力學性能和尺寸穩定性能較差，因此需要對其進行改性處理，克服自身缺陷，才能達到家具用材所需的性能要求[4]。

2 抗菌材料

細菌性及病毒性感染是危害全球公共健康的重要問題，也是威脅老年群體生命安全的重大隱患。2003年的SARS病毒、2005年的H5N1禽流感病毒、2009年的H1N1流感病毒、2012年的MERS病毒所引起的全球性傳染病都給人類造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。2020年初新型冠狀病毒（COVID-19）引起的重癥肺炎，再一次掀起了全球性流行病潮。截至2020年8月10日，全球新冠肺炎累計確診病例數突破2000萬例，累計死亡病例超過70萬例，亞洲開發銀行（ADB）預估新冠肺炎疫情對全球經濟造成的損失在5.8萬億至8.8萬億美元。值得注意的是，老年人群更易受到病毒感染且致死率更高，以美國為例，老年人死亡病例占總死亡病例的40%，因此，研發具有抗菌殺菌功能的家具材料必將是未來老年家具發展的新趨勢。

2.1 抗菌木質材料

抗菌木質材料的種類繁多，性能各異，按照加入的抗菌劑種類分為三類：有機系抗菌木質材料、無機系抗菌木質材料和天然生物系抗菌木質材料。其中天然生物系抗菌木質材料因具有安全環保的特點，是極具潛力的老年家具材料。天然生物系抗菌木質材料是利用植物源、動物源或微生物源所具有的天然抗菌物質對實木或人造板進行處理，從而使木質材料兼備抗菌功能和對人畜無公害的效果。常見的天然抗菌劑包括樹皮、根莖葉、果實、種子等提取物、心材提取物、中藥活性成分等[5]。

圖1 中國老年人口趨勢

2.2 抗菌塑料

塑料家具因其顏色豐富、輕巧便攜、抗污耐磨、風格多樣的特點在現階段生活中得到廣泛地應用和發展。由于塑料具有防水抗污的特性，所以塑料家具常被用于潮濕或骯臟的環境，在此類環境中使用容易產生結露現象，有利于微生物生長，從而影響材料性能并危害使用者健康[6]。在塑料中加入抗菌劑能夠賦予塑料抗菌性能，可以有效解決微生物帶來的安全隱患。目前市場是以PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PP（聚丙烯）和ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）為基體的抗菌功能塑料應用范圍最廣，添加抗菌劑的工藝包括熔融共混法、涂布法、流延法等[7]。

2.3 抗菌織物

在居室環境中，軟體家具、窗簾、床上用品等均以織物為基材，此類物品與人體直接接觸，因此使用抗菌織物代替普通織物能顯著提高老人的生活品質和生命安全[8]。目前抗菌織物的生產方法主要有三種：一是將抗菌劑加入紡絲原液，制成抗菌纖維，進而制成抗菌紡織品；二是在紡織品的后整理過程中加入抗菌整理劑，制成抗菌紡織品；三是先將抗菌整理劑加入紡絲原料中制備成具有抗菌性能的纖維，同時在織物后整理過程中加入抗菌劑制成抗菌織物[9]。值得注意的是，選取的抗菌劑需要具有廣譜抗菌性、抗菌耐久性、耐洗滌性和熱壓燙性。

3 無醛人造板

甲醛是室內環境污染的重要來源之一，2017年世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單中，將甲醛列為一類致癌物。目前人造板膠黏劑以“三醛膠”（脲醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂）應用最為廣泛，而這些膠黏劑都以甲醛為主要合成原料。隨著人們環保意識的提高，無醛人造板逐漸受到人們的關注。目前市場上已初步產業化的無醛人造板所使用的膠黏劑包括大豆蛋白基膠黏劑、淀粉基膠黏劑、異氰酸酯類膠黏劑、熱塑性樹脂膠黏劑等[10]。

4 負氧離子材料

負氧離子在自然界中廣泛存在，它是空氣在強射線或高壓作用下被電離，產生的自由電子被氧氣所捕獲而形成的，在自然環境中，閃電、暴雨、瀑布都能使空氣電離形成負氧離子。研究表明，負氧離子能提高睡眠質量、緩解緊張易怒的情緒、增加愉悅感和警覺性、促進傷口愈合和疤痕修復，因此負氧離子也被稱為“自然療養因子”。根據世界衛生組織的規定，當空氣中的負氧離子濃度超過1000～1500 ions/cm3時被認為是新鮮的空氣。而在城市室內環境中，負氧離子含量為40～50ions/cm3，遠遠低于新鮮空氣的水平[11]。

許多天然礦石、無機氧化物和稀土復合鹽等都能夠產生負氧離子，同時具有環保無潛在危害的特點。目前商業化的礦石負氧離子催化劑主要有五種：電氣石、奇冰石、蛋白石、古代海底礦物層、奇才石，將這些石材加工后用于室內裝飾材料，能有效增加室內負氧離子含量。與此同時，越來越多的研究人員探索利用光觸媒材料所激發的電子使空氣中的水分子電離產生負氧離子，而木材和人造板作為多孔材料是光觸媒良好的載體，因此負氧離子木質材料成為了研究熱點。TiO2/Cu2O膜覆木材在紫外線的照射下具有釋放負氧離子的功能，Ag/WO3納米顆粒對負氧離子的產生也有促進作用，Ag/WO3木板在60min 的可見光照射后負氧離子的濃度能達到1660 ions/cm3[12-14]。

5 結語

隨著老年人口占比的增加和國家對養老產業的重視，提高老齡人群生活質量是全社會需要共同面對的問題。老年家具產品的研發不僅要深入研究高齡群體的身體機能特征，還要將新興技術和材料引入產品設計中。隨著老年家具市場的日益擴大，老年家具產品必將展現出細分和深化的態勢，本文針對老年家具材料的思考也將具有其現實意義和實用價值。