Trends in the use of raw pinecones in furniture design

Zvonareva Polina Pavlovna Docent, the department of Design, Siberian Federal University, Institute of Architecture and Design 660041, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Svobodnyi, 79, of. 10 zvono4ek2008@yandex.ru Other publications by this author     Filipskaya Irina Viktorovna Senior Educator, the department of Design, Institute of Architecture and Design, Siberian Federal University 660041, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Svobodnyi, 79, of. 10 ifilipskaya@gmail.com

Yangulova Irina Vladimirovna Senior Educator, the department of Design, Siberian Federal University, Institute of Architecture and Design 660041, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Svobodnyi, 79, of. 10 yangirina@yandex.ru Other publications by this author

Введение

Дизайн – сфера художественного проектирования, включающая в себя эстетическое, конструктивное решения, а также – материалы, которые определяют пластику формы и её внешние качества. В этом смысле предметный дизайнер выступает, как инструмент воздействия на окружающую среду, создавая новые материалы, применяемые в его профессиональной сфере.

В течение последних десятилетий решение проблемы экологии имеет широкое развитие в обществе. Переоценка технологий и материалов с точки зрения экологических норм неизбежна, поэтому создание новых материалов на основе природного сырья, применение которого позволяет его использовать, не влияя на экосистему, получило широкое развитие.

Целью статьи является выявление современных тенденций применения сырья сосновых шишек в дизайне мебели. В представленном исследовании представлена тема использования опавших шишек – экологического, экономически доступного ресурса, изучения его художественно-эстетических и конструктивных качеств и применения шишек как материала, который может применяться в предметном дизайне, в дизайне мебели и в интерьерных решениях.

Основной задачей, стоящей перед автором, анализ учебного опыта использования современных тенденций на примере получения нового материала из сосновых шишек.

Данная тематика, связанная с переработкой шишек и хвои неоднократно получала внимание со стороны исследователей и разработчиков плитных материалов, но широкого практического применения научные разработки так и не нашли ^[11].

Тенденции применения нетрадиционных природных материалов в дизайне

В качестве материала для исследования и поиска технологических решений взяты сосновые шишки – природное сырьё, доступное практически на всей территории России. Результаты работы были представлены на международных выставках и отмечены жюри (г. Санкт-Петербург, г. Новосибирск) ^[2].

В настоящее время уже существуют примеры применения природного сырья для изготовления композиционного материала. Например, лузга гречихи применяется в качестве компонента для производства биоразлагаемых полимерных материалов с улучшенными физико-механическими свойствами, используемых для изготовления пластмассовых изделий с регулируемыми сроками эксплуатации. Процесс создания материала описывается в патенте ^[1] . Получаемые материалы могут быть использованы для изготовления настилочных, облицовочных элементов, звукоизоляционных панелей, фурнитуры и упаковки, при этом вид добавок варьируется в соответствии с видом материала и областью его применения ^[2].

Одной из перспективных тенденций в индустрии древесно-полимерных композиционных материалов является применение альтернативного природного сырья и таковым примером является кофейный жмых, продукт, получаемый при промышленном производстве растворимого кофе или отход, остающийся после приготовления напитка из молотого кофе. Россия является одним из мировых лидеров по потреблению кофе на душу населения. Потребление составляет более 150000 тонн в год и продолжает ежегодно расти в среднем на 5 %. Студентами и преподавателями Уральского государственного лесотехнического университета было проведено исследование свойств и найден способ получения композиционного материала на основе полиэтилена низкого давления и кофейной гущи (кофейного жмыха) методом экструзии. В результате экспериментов был получен материал, альтернативный ДПКт, превосходящий эталон по показателям ударной вязкости и водостойкости ^[3].

Что же касается зарубежного опыта применения кофейного жмыха в предметном дизайне, интересным примером является опыт Джулиана Лехнера. Немецкий дизайнер объединил использованную кофейную гущу с натуральными клеями и мелкой фракцией древесины. Полученная масса прессуется под давлением для создания предметов сервировки, пригодных для кафе и домашнего использования. После придания требуемой формы материал становится достаточно твердым и водонепроницаемым, чтобы выдерживать очистку в даже посудомоечной машине. По прочности полученный материал «Kaffeeform» является альтернативой конструкционным пластмассам на основе нефтехимии ^[4]. Чашки и блюдца используются специально для питья кофе эспрессо и являются продуктом, изготовленным из материала, который сохраняет запах кофе в его окончательной форме (Рисунок 1).

Рис.1. Предметы из материала «Kaffeeform».

Ценным сырьевым ресурсом для экспериментов является деревообрабатывающая промышленность, а именно хвойные породы деревьев широко применяются в деревообрабатывающей промышленности во всём мире. Согласно статистике, в странах ЕС исчезает около 600 млн. хвойных деревьев ежегодно, что касается России - это 4,3 миллиона гектаров леса ^[5]. Нерациональное использование этого ресурса происходит, в том числе, из-за отсутствия переработки хвойных иголок, продуктов окаривания, еловых, сосновых шишек, а также кедровой тунги – побочного продукта, который бесполезен для производства продуктов деревообработки.

На сегодняшний день уже существуют примеры использования таких отходов в дизайне. Например, иголки деревьев хвойных пород, являющиеся побочным продуктом, который практически не применяется при деревозаготовке, используются в изготовлении акустических шумоподавляющих панелей дизайн-студии «Aotta» (Рисунок 2). В процессе производства иголки сушат естественным способом, чтобы отделить их от ветвей, затем подвергают холодной формовке с использованием специального клея ^[6]. Таким образом, плиты из экономически доступного материала обладают необходимыми функциональными свойствами.

Рис. 2. Шумоподавляющий материал на основе хвойных иголок

Не так давно для изготовления шумоизоляционных панелей в студии «Aotta» стали применять лузгу, остающуюся после очистки семян и костру (непрядомую часть стебля) конопли. Новый вид панелей имеет более крупную фактуру и так же – используется в качестве шумоизолирующих (Рисунок 3).

Рис. 3. Шумоподавляющий материал на основе лузги и костры конопли

Forest Wool - пример проекта из того же побочного продукта лесной промышленности. Дизайнер из Латвии Тамара Орьола перерабатывает хвою в новое сырье для различных областей применения. Процесс состоит из нескольких этапов, при этом каждый из них является стандартной технологией, не требуя новых, специальных методов производства. Этапы включают в себя сбор, сушку, дробление, замачивание, пропарку, чесание, вязку и прессование. В результате из полученного сырья производится бумага, ткань и мебельные панели (Рисунок 4). При сборке изделия, сделанные из таких панелей, не используются дополнительные крепежные элементы, они соединяются с помощью специальных вырезов ^[7].

Рис.4. Изделия из плитного материала на основе сосновых иголок.

Еще одним примером является материал «Кедропласт», который изготавливается из тунги кедровой шишки (Рисунок 5). Технология заключается в следующем: шелуха шишки, запекается под температурой более 100 градусов в собственной смоле. Кедропласт в течение длительного времени выделяет фитонциды, борнилацетаты и ароматические масла, что оказывает благоприятное воздействие на дыхательную и нервную систему человека. Это позволяет использовать его в медицине и физиотерапии в качестве отделки для помещений оздоровительной направленности. Но, как и в случае с акустическими панелями художественно-эстетические качества сырья никак не используются. Шишки деревьев таких пород, как ель, сосна, лиственница, пихта остаются незаслуженно забытыми, так как не представляют интереса для применения в медицинских целях ^[8].

Рис.5. Кедропласт

Результаты изготовления опытных образцов

Студентами кафедры «Дизайн» Сибирского федерального университета была проведена исследовательская работа в рамках дипломного проектирования и получен плитный материал, основным сырьем которого стала сосновая шишка. Сосновая шишка была измельчена и отсортирована на две фракции. В результате опытным путем были получены четыре образца с применением разных видов связующего материала (Таблица 1).

Таблица 1.

Режимы прессования

Смешивание сырья осуществлялось вручную в стеклянной ёмкости объемом 5 л. После получения однородной массы с помощью деревянного короба формируется ковёр для прессования. Затем короб убирается, и сформированный ковёр загружается в пресс, нагретый до температуры 120 °C. Полученная плита размером 230х130х13 мм.

Первый образец обладает крупной зернистой текстурой благородного коричневого оттенка, в руках не ломается, не осыпается, имеет приятный запах. Наощупь плитка слегка шершавая, поддается шлифованию (Рисунок 6).

Рис.6. Опытный образец №1.

На втором этапе эксперимента в качестве связующего элемента использовался биоклей и сырье двух фракций ^[9]. Полученный образец ломается в руках, осыпается, имеет запах жженого сахара. Плитка наощупь шершавая, не поддается шлифованию. Из-за своей непрочности образец может использоваться только как декоративный облицовочный материал. (Рисунок 7). Плитка поддается отделке мебельными лаками, морилками, красками, восками, маслами и др. в целях получения разнообразной палитры декоративных качеств.

Рис.7 . Опытный образец №2 мелкой фракции, №3 крупной фракции.

Третий образец обладает крупной зернистой текстурой тёмно-коричневого цвета, не ломается, не осыпается, имеет прочную, твердую фактуру, гладкую поверхность, без запаха. (Рисунок 8).

Рис.8. Опытный образец №3.

В дальнейшем были изготовлены образцы плит толщиной 7 мм, при этом в качестве связующей основы использовались биоклей и эпоксидная смола. Для увеличения прочности изделия в качестве основы использовалась фанера 10 мм. Обе плиты были склеены между собой в прессе, нагретом до 150 °C и P – 34 Па, время выдержки для образца размером 230х130 мм составило 10 минут в прессе, 4 часа при комнатной температуре (Рисунок 9).

Рис.9. Плита для изготовления фасада мебели.

Полученная плита отлично подходит для изготовления фасадов мебели, не разбухает при эксплуатации. Единственный нюанс – необходимо использовать только специфичные петли для фасадов толщиной 10 мм.

Выводы

На основании исследования зарубежного опыта по применению природных материалов, не требующих переработки стволов деревьев, можно сделать выводы, что в современной время наблюдается тенденция в плане поиска новых решений и технологий в производстве и дизайне мебели. С развитием технологий существует масса возможностей получать новые материалы.

Результаты работы будут использованы производителями мебели в Красноярске, в планах представить продукцию образцов фасадов для мебели на выставке «Малоэтажное домостроение. Строительные и отделочные материалы» в секции «Отделочные материалы. Дизайнерские интерьерные решения» Выставочная компания «Красноярская ярмарка» г. Красноярск.

Заключение

Проблема выбора материалов в мебельном производстве с каждым годом становится острее. Некоторые технологии, например, при производстве древесностружечных плит, декоративных пластиков, наносят вред окружающей среде за счет выделения токсинов. В процессе эксплуатации такие изделия не идут в дальнейшую переработку, а просто выбрасываются. Полученная технология не требует высоких производственных затрат, для изготовления такого материала не нужны высокие мощности производства. Материал на основе сырья сосновой шишки имеет высокие эстетические качества, при производстве не выделяет вредные токсины, биоразлагаем. Представлен на выставках и конференциях г. Красноярска, г. Санкт-Петербурга, г. Москвы.

Благодарности

Авторская группа выражает особую благодарность Анне Ивановне Криворотовой, доценту кафедры «Технология композиционных материалов и древесиноведения» Сибирского государственного университета науки и технологий, за помощь в проведении эксперимента, предоставлении лабораторного оборудования, консультирования и контроля на протяжении всей работы.