設(shè)計(jì)材料及加工工藝第四章 材料與環(huán)境

1、第四章材料與環(huán)境 環(huán)境意識(shí)作為一種現(xiàn)代意識(shí)，已引起了人們的普遍關(guān)注和國(guó)際社會(huì)的重視。20世紀(jì)下半葉是人類歷史發(fā)展的黃金時(shí)代，隨著科技和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)化大生產(chǎn)與高科技結(jié)合產(chǎn)生空前巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，使人們?cè)陲枃L工業(yè)文明帶來(lái)的甜頭后，也不得不吞下生態(tài)環(huán)境遭到破壞這顆自己種植的苦果。 環(huán)境意識(shí)是現(xiàn)代社會(huì)的產(chǎn)物，也是后工業(yè)社會(huì)發(fā)展的必然。它是現(xiàn)代人類對(duì)自然、社會(huì)、人性的感悟與理性判斷的結(jié)果，具有明顯的時(shí)代特征。人類寄希望于設(shè)計(jì)，試圖通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)改善目前的生存環(huán)境狀況。4.1 環(huán)境意識(shí) 在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性，可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等）并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在

2、滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等要求。綠色設(shè)計(jì)的原則被公認(rèn)為“3R”的原則，即Reduce,Reuse,Recycle，減少環(huán)境污染、減小能源消耗，產(chǎn)品和零部件的回收再生循環(huán)或者重新利用。4.2 綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生的原因綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生的原因【背景】資源、環(huán)境、人口是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的三大主要問(wèn)題，特別是環(huán)境問(wèn)題，正對(duì)人類社會(huì)生存與發(fā)展造成嚴(yán)重的威脅。它和資源、人口兩大問(wèn)題有著根本性的內(nèi)在聯(lián)系，特別是資源問(wèn)題，它不僅涉及人類世界有限資源的合理利用，而且它又是環(huán)境問(wèn)題的主要根源。 【產(chǎn)生】為了尋求從根本上解決制造業(yè)環(huán)境污染的有效方法，不少設(shè)計(jì)師轉(zhuǎn)向從深層次上探索工業(yè)設(shè)計(jì)

3、與人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，力圖通過(guò)設(shè)計(jì)活動(dòng)，在人社會(huì)環(huán)境之間建立起一種協(xié)調(diào)發(fā)展的機(jī)制，這標(biāo)志著工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的一次重大轉(zhuǎn)變?！熬G色設(shè)計(jì)”的概念應(yīng)運(yùn)而生，成了當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。 綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容的內(nèi)容【包括】綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料選擇與管理；產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計(jì)；產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)?！揪唧w內(nèi)容】1）綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料選擇與管理一方面，不能把含有有害成分與無(wú)害成分的材料混放在一起；另一方面，對(duì)于達(dá)到壽命周期的產(chǎn)品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工藝方法進(jìn)行處理，使其對(duì)環(huán)境的影響降到最低.2）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì) 綜合考慮材料的回收可能性，回收價(jià)值的大小

4、，回收的處理方法等.3）產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)師要使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)易于拆卸，維護(hù)方便，并在產(chǎn)品報(bào)廢后能夠重新回收利用。除此之外，還有綠色產(chǎn)品的成本分析，綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)等。綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)方法模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能，不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過(guò)模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿足不同的需求。循循環(huán)設(shè)計(jì)環(huán)設(shè)計(jì)循環(huán)設(shè)計(jì)既是回收設(shè)計(jì)，就是實(shí)現(xiàn)廣義回收所采用的手段或方法，即在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮產(chǎn)品零部件及材料的回收的可能性，回收價(jià)值的大小，回收處理方法，回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問(wèn)題，

5、以達(dá)到零部件及材料資源和能源的充分有效利用，環(huán)境污染最小的一種設(shè)計(jì)的思想和方法。 極簡(jiǎn)設(shè)極簡(jiǎn)設(shè)計(jì)計(jì)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，一種追求極端簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)流派，將產(chǎn)品的造型化簡(jiǎn)到極致，這就是所謂的“簡(jiǎn)約主義”。綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)的基本特征的基本特征環(huán)境協(xié)調(diào)性環(huán)境協(xié)調(diào)性是指產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與使用的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)人類生態(tài)環(huán)境與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)友誼程度。價(jià)值創(chuàng)造性綠色設(shè)計(jì)包含著創(chuàng)造性的內(nèi)涵，體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)與零部件設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)技術(shù)的更新與進(jìn)步變化；在材料與工藝選擇中的污染防范技術(shù)的應(yīng)用；在人與環(huán)境整體關(guān)系中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和提高產(chǎn)品總體價(jià)值的措施。 功能全程性綠色設(shè)計(jì)將產(chǎn)品的生命周期從“產(chǎn)品制造到投入使用”，延伸到“產(chǎn)品使用結(jié)束后

6、的處理及回收利用”，從而在設(shè)計(jì)過(guò)程中從整體的角度理解和掌握與產(chǎn)品有關(guān)的環(huán)境問(wèn)題及原材料的循環(huán)管理和利用，廢棄物的處理與回收利用的問(wèn)題，便于綠色設(shè)計(jì)的整體過(guò)程的優(yōu)化和全程性功能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。 綠色設(shè)計(jì)的基本原則綠色設(shè)計(jì)的基本原則6R6R原則原則1研究研究(Research)(Research) 重視研究產(chǎn)品的環(huán)境對(duì)策，著眼于人與自然的生態(tài)平衡關(guān)系，從設(shè)計(jì)倫理學(xué)和人類社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)，以滿足人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展為最終目標(biāo)，詳盡考察研究新產(chǎn)品生命周期全過(guò)程對(duì)自然環(huán)境和人的影響，即在設(shè)計(jì)過(guò)程的每一個(gè)決策中都充分考慮到環(huán)境效益，盡量減少對(duì)環(huán)境的破壞。2 2保護(hù)保護(hù) (Reserve)(Reser

7、ve) 最大限度地保護(hù)環(huán)境避免污染，盡可能減緩由于人類的消費(fèi)而給環(huán)境增加的生態(tài)負(fù)荷，減少原材料和自然資源的使用，減輕各種技術(shù)、工藝對(duì)環(huán)境的污染。3 3減量化減量化(Reduce)(Reduce) 這一原則的目標(biāo)是減少物質(zhì)浪費(fèi)與環(huán)境破壞，包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的減小體量，精減結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)中的減少消耗；流通中的降低成本與消費(fèi)中的減少污染。綠色設(shè)計(jì)的基本原則綠色設(shè)計(jì)的基本原則6R6R原則原則4. 4. 回回收收 (Recycling)(Recycling) 內(nèi)容有：一通過(guò)立法形成全社會(huì)對(duì)資源回收與再利用的普遍共識(shí)；二通過(guò)材料供應(yīng)商與產(chǎn)品銷售商的聯(lián)手建立材料回收的運(yùn)行機(jī)制；三通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改革，使產(chǎn)品部件

8、與材料的回收運(yùn)作成為可能。5 5重復(fù)使用重復(fù)使用(Reuse)(Reuse) 兩個(gè)層次為：一是將廢棄產(chǎn)品的可用零部件用于合適結(jié)構(gòu)中，繼續(xù)發(fā)揮其作用；二是更換零部件，使原產(chǎn)品重新返回使用過(guò)程。產(chǎn)品重復(fù)使用的頻率越高，越是降低了廢棄物產(chǎn)生的速率。6 6再生再生 (Regeneration)(Regeneration) 內(nèi)容有： 一通過(guò)回收材料并進(jìn)行資源再生產(chǎn)的新穎設(shè)計(jì)，使得資源再利用的產(chǎn)品得以進(jìn)入市場(chǎng)；二是通過(guò)宣傳與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功，使再生產(chǎn)品的消費(fèi)為消費(fèi)者接受與歡迎。產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色觀念品設(shè)計(jì)的綠色觀念產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色觀念品設(shè)計(jì)的綠色觀念產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色觀念由四個(gè)層次組成:第第一層一層為目標(biāo)層目標(biāo)層

9、，以設(shè)計(jì)出綠色產(chǎn)品為綠色設(shè)計(jì)的總目標(biāo)；第第二層二層為綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)容層內(nèi)容層，包括綠色產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)境性能設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)的材料選擇和資源性能的設(shè)計(jì)；第第三層三層為綠色設(shè)計(jì)的主要階段層主要階段層，即實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)內(nèi)容所考慮的主要過(guò)程，包括產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程、使用過(guò)程和回收處理過(guò)程等產(chǎn)品生命周期各階段；第第四層四層為設(shè)計(jì)因素層設(shè)計(jì)因素層，即綠色設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)考慮的主要因素，包括時(shí)間、成本、材料、能量和環(huán)境影響等。 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，應(yīng)采取“從開(kāi)始就要想從開(kāi)始就要想到終結(jié)到終結(jié)”的綠色設(shè)計(jì)觀念，即設(shè)計(jì)時(shí)就讓產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)不產(chǎn)生環(huán)境污染的策略，而不是產(chǎn)品生產(chǎn)污染后再采取措施補(bǔ)救的策略。 針對(duì)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的觀

10、念，設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮以下幾方面： 安全性：安全性：設(shè)計(jì)不能危及使用者的人身安全及正常的生態(tài)秩序，產(chǎn)品的使用要充分考慮到對(duì)人的安全性和對(duì)環(huán)境的無(wú)污染性。因此要慎重選材，放棄或減少使用任何帶有毒副作用的設(shè)計(jì)材料、粘接劑、印刷油墨以及其他的配件等。 節(jié)能性：節(jié)能性：世界上各類資源日趨貧乏，人類的任何一種行為都應(yīng)考慮到節(jié)約能源與資源，未來(lái)的設(shè)計(jì)應(yīng)以減少用料或使用可再生的材料為基礎(chǔ)，加強(qiáng)材料、能源以及其他資源的使用效率，提高產(chǎn)品效能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期，降低產(chǎn)品的淘汰更換率。盡量采用節(jié)能新技術(shù)和省料新工藝， 減少不必要的造型裝飾。 生態(tài)性：生態(tài)性：應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境保護(hù)所起到的重要意義，努力避免因設(shè)計(jì)不當(dāng)和

11、選材的失誤而造成的環(huán)境污染與公害。對(duì)此，人們應(yīng)提倡使用無(wú)害于環(huán)境的材料和在自然環(huán)境下易降解、易于回收的材料。 社會(huì)性：社會(huì)性：設(shè)計(jì)是時(shí)代文化的一種表征，任何設(shè)計(jì)都應(yīng)考慮到對(duì)社會(huì)模式、文化價(jià)值觀、倫理道德及精神領(lǐng)域等諸方面的影響。積極適應(yīng)消費(fèi)者的環(huán)保心理，樹(shù)立綠色消費(fèi)意識(shí)，建立綠色燈罩采用PVC或PP的再生塑料。綠色設(shè)計(jì)的發(fā)展方向綠色設(shè)計(jì)的發(fā)展方向1 1、綠色產(chǎn)品的設(shè)、綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是綠色設(shè)計(jì)中最有成就的設(shè)計(jì)成果，它不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品的少量化設(shè)計(jì)，還表現(xiàn)在產(chǎn)品的再利用化設(shè)計(jì)和資源再生設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品體量的“輕、薄、短、小”，還體現(xiàn)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的精簡(jiǎn)與品質(zhì)的高性能化。產(chǎn)

12、品的可拆卸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以拆卸和分解，并可重新組合使用。綠色設(shè)計(jì)的發(fā)展方向綠色設(shè)計(jì)的發(fā)展方向2 2、綠色包裝的設(shè)、綠色包裝的設(shè)計(jì)計(jì)無(wú)包裝設(shè)計(jì)再利用包裝3、綠色能源的開(kāi)綠色能源的開(kāi)發(fā)發(fā)4、創(chuàng)造有生命力的材料、創(chuàng)造有生命力的材料4.3 4.3 綠色材料綠色材料 綠綠色色材料的主要內(nèi)涵材料的主要內(nèi)涵 綠色材綠色材料料是指具有良好使用性能，對(duì)資源和能源消耗少，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染小，可再生利用率或可降解循環(huán)利用率高，在材料的制備、使用、廢棄及到再生循環(huán)利用的整個(gè)過(guò)程中，都與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的材料。三三個(gè)明顯特征：個(gè)明顯特征： 先進(jìn)性：發(fā)揮材料的優(yōu)異性能，為人類開(kāi)拓更廣闊的活動(dòng)范圍和環(huán)境； 環(huán)境協(xié)調(diào)性：減輕地球

13、環(huán)境的負(fù)擔(dān)，提高資源利用率，對(duì)枯竭性資源的完全循環(huán)利用，使人類的活動(dòng)范圍同外部環(huán)境盡可能協(xié)調(diào)； 舒適性：使人們樂(lè)于接受和使用，使活動(dòng)范圍中的人類生活環(huán)境更加繁榮、舒適。典型的綠色材料典型的綠色材料1、生物降解材料、生物降解材料一類是淀粉基熱塑性塑料制品，另一類是脂肪族聚酯塑料制品。2、循環(huán)與再生材、循環(huán)與再生材料料例如，各種廢舊塑料、農(nóng)用薄膜的再生利用，鋁罐、鐵罐、塑料瓶、玻璃瓶等舊包裝材料的回收利用，冶金爐渣的綜合利用，廢舊電池材料、工業(yè)垃圾中金屬的回收利用等，正在進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模的實(shí)施。3、凈化材料、凈化材料陶瓷過(guò)濾器吸附材料有害氣體轉(zhuǎn)換技術(shù)廢水凈化材料4、綠色建筑材料、綠色建筑材料基本型用

14、廢棄物型的建材節(jié)能型建材健康型材料 抗菌材料5、綠色能源材料、綠色能源材料指潔凈的能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能以及廢熱和垃圾發(fā)電能源。綠色材料的評(píng)價(jià)方法（綠色材料的評(píng)價(jià)方法（LCALCA） 對(duì)于綠色材料的評(píng)價(jià)，不少國(guó)家采用材料生命周期評(píng)價(jià)法。它以開(kāi)發(fā)利用環(huán)境負(fù)荷最小的產(chǎn)品為目的，是產(chǎn)品從原料獲取到最終廢棄處理的全過(guò)程中對(duì)社會(huì)和環(huán)境影響的評(píng)價(jià)方法。 開(kāi)展對(duì)材料或產(chǎn)品及其生產(chǎn)使用直至廢棄生命周期或環(huán)境協(xié)調(diào)性的評(píng)估研究，是改造或者淘汰某一材料產(chǎn)品或生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)性工作，通過(guò)對(duì)生命周期評(píng)價(jià)方法的示范性研究形成材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用廢氣到再生循環(huán)整個(gè)生命周期與生態(tài)環(huán)境間的相互作用和相互制約的理論，揭示人類材料需求活

15、動(dòng)所引起的生態(tài)環(huán)境變化以及生態(tài)環(huán)境變化對(duì)人類生存所需材料的質(zhì)量和數(shù)量影響規(guī)律，制定材料的環(huán)境評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。4.4 4.4 材料選擇對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮材料選擇對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮 1、選用適合產(chǎn)品使用方式的材料，對(duì)各種材料的種類、使用量和使用條件等都加以嚴(yán)格的限制。提高產(chǎn)品效能，延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，減低產(chǎn)品的淘汰率。 2、減少使用材料對(duì)環(huán)境的破壞和污染，避免使用有毒、有害成分的原料。 3、材料使用單純化、少量化，盡量避免多種不同材料的混合使用，限制產(chǎn)品中所使用材料種類。 4、盡量選用可回收再生或重復(fù)使用的材料，避免拋棄式的設(shè)計(jì)， 減少垃圾的產(chǎn)生，提倡易拆卸的結(jié)構(gòu)，標(biāo)明部件中所使用的材料名稱，明確標(biāo) 示回收標(biāo)

16、志，使消費(fèi)者能明確了解回收的材料類別，進(jìn)行垃圾分類，以便回收再利用，以利于資源的再循環(huán)利用。 5、選用廢棄后能自然分解并為自然界吸收的材料。 6、減少不必要的表面裝飾，盡量選用表面不加任何涂飾、鍍覆、貼覆的原材料，便于回收處理和再利用的目的。 4.5 4.5 影響材料選擇的環(huán)境因素影響材料選擇的環(huán)境因素(1)沖擊與振動(dòng) (2)溫度與濕度(3)人為破壞(4)火災(zāi)危(5)生物危害 (6)污損(7)氣候影響 (8)噪聲模模塊拆卸系列案例塊拆卸系列案例The Newton Coffee Table循環(huán)材料循環(huán)材料系系列案例列案例Artek 2nd Cycle|Artek再生版家具Y Water2010年溫哥華冬奧會(huì)的獎(jiǎng)牌Ecopod | 家用回收器INDEX:2007-IMPRINT,綠色材料椅子GREEN BEING |綠色設(shè)計(jì)綠東西橡膠遇到挎包reSEATDELL S