果蔬废料制成材料在儿童玩具设计中的应用研究

儿童玩具作为陪伴儿童成长的必需品其需求量在不断增加，而儿童在使用玩具过程中很容易损坏玩具，使之成为垃圾，致使儿童玩具污染物量扩大，对环境造成污染。此外，对于儿童玩具来说，选材的安全性也是非常重要的，因此应用安全环保的新材料成为当下儿童玩具设计的创新思路之一

。市面上安全环保的材料多以木制、竹制、仿木材料为主，但此类材料可塑性较低、造价较高。近年来，果蔬废料的再利用制成可降解材料一直备受关注，果蔬废弃物制成的再生材料具有很大的发展潜力。文章主要研究果蔬废料制成材料在儿童玩具设计中的应用原则，探讨其优势和发展前景。

1 果蔬废料制成材料概述

果蔬废料是水果、蔬菜及其食品在流通过程中产生的废弃物，属于可生物降解的有机垃圾。纯净的果蔬几乎没有毒性，它能够在生物体内慢慢分解成乳酸，然后被分解吸收，它的营养成分可以被人体充分利用。因此，将果蔬废料制成材料应用于产品设计对人体几乎无毒无伤害。果蔬可再生材料的最大特点就是具有生物可降解性。果蔬废料制成材料使用后可以通过自然降解和堆肥的方式进行处理，果蔬废弃物自然降解的产物是二氧化碳和水，而这两种产物是在自然界中存在的，不会破坏环境。果蔬废料制成的可再生材料在燃烧过程中，其燃烧气体中几乎没有NOx，燃烧热只有聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）的三分之一左右，因此果蔬废料制成材料相比普通油基塑料更安全、更环保

。果蔬废料的最大优势是对生态系统污染较小，排放也较少。

在物理性能方面，个别果蔬的废料与虾壳结合制成的可再生材料具有高强度和防水的特点，且具有较为理想的透明性与聚酯不相上下，在具有良好阻隔性的性能下，表面还具备高光泽度。东京大学工业科学研究所的研究人员借用“热压”的概念，将海藻、卷心菜叶、洋葱和南瓜等食物残渣的真空干燥粉末与水混合在高温下压入模具内，同时检测了材料的抗折强度，以及外观、味道和气味的变化。其结果显示，除了南瓜制成的标本，其他材料都超出了原本设定的抗弯强度，而且新材料保留了原本的食用特性，加入盐或糖可以在不降低其强度的情况下改善其味道，并且通过在空气中暴露四个月的观察发现其味道及外观没有明显的变化，成功抵抗了腐烂、真菌和昆虫。

2 果蔬废料制成材料在儿童玩具设计中的应用意义

在进行儿童玩具设计时，形状、大小、颜色、材料都是设计的关键，是玩具能否吸引儿童的注意力及是否达到玩乐目的重要的因素。因此，选择一种对儿童身心健康无伤害的材料应用到玩具制作中，是玩具设计的前提

。果蔬废料再加工制作的材料作为原料应用于儿童玩具生产中具备安全环保和坚固耐用的优势，因此该材料可以为玩具设计领域带来新趋势。儿童时期个体成长速度较快，伴随着心理和生理特征的变化对不同阶段的儿童玩具有着不同的功能需求。大部分儿童玩具只适用于某个年龄段，但随着孩子的年龄增长，即使功能完好、外观完整的玩具产品也只能搁置或被丢弃。而且儿童玩具在使用过程中容易损坏，从而变成垃圾，导致儿童玩具污染物产量极大，对环境造成污染。儿童玩具市场销量逐渐提升，可持续设计是解决未来儿童玩具造成污染问题的方式之一。可持续设计是通过产生垃圾，分解回收，然后转化为资源，目的是实现材料本身的循环和再利用

。然而果蔬废料制成的材料本身是一种废物利用下新材料的产生，虽然这种材料可以自然降解，但此材料制成的玩具在使用之后也需要回收再进行利用。整体形成一个完整的循环体系，实现材料本身的循环和再利用，从而实现儿童玩具可持续发展的设计趋势，有效解决儿童玩具对环境造成的污染问题。

实施“翻转课堂”也是学生个性化学习的要求。在信息传播相对滞后的年代，教师钻研好课程指定教材再加上一两本参考书，可能就能让学生在课堂上收获颇多。然而在信息技术迅猛发展、网络覆盖率高，电脑、平板和智能手机等终端设备极其常见的当下，学生随时随地可以获取海量的学习资源，使传统的“授人以鱼”知识传授型的课堂教学已经不能满足学生知识和情感的需求。此外，先学后教的教学过程更加符合教育规律。学生课前可以根据自己的情况决定学习教学视频等资料的时间和次数，而不会有传统课堂上面对新知识的紧张感。在课堂上，带着课前学习的难点和疑点可以更好地和同伴及老师进行交流，进而完成知识的内化。

3 果蔬废料制成材料在儿童玩具设计中的应用实例

3.1 “乐高”灌木类积木

儿童玩具的材料不宜过重，过重的玩具在一定程度上会影响儿童的身体发育。儿童玩具应该避免尖锐的突起和锋利的棱角，表面的触感应光滑细腻。例如，木质玩具、竹质玩具和其他硬质材料制作的玩具容易产生危险，应避免此类现象，防止伤到儿童的皮肤。在材料达到安全且环保的情况下，应该重视儿童玩具的结构设计。低龄儿童喜欢用嘴巴咬手里的玩具，玩具生产的不稳定性和操作过程的不合理性可能会导致细小部件的脱落而造成吞噬的危险。正因如此，玩具的结构设计不宜加入细小的部件，或加入双重保护来加固玩具的零部件。

3.2 “费雪”彩虹套圈

武汉商学院国际商务专业的人才培养目标，是在对用人单位需求进行深入了解和调研后，经教研室老师多次讨论后共同制定的，目标明确，具有针对性，有效地避免了培养的盲目性，课程的设置与实践紧密结合，重视学生专业素养和技能水平的培养。

4 果蔬废料制成材料在儿童玩具设计中的应用原则

4.1 安全性原则

儿童的自我保护能力较弱，易受伤害，因此安全性是玩具设计的重点。儿童玩具首先要考虑的是材料的安全性，果蔬废料来源于生活，由于果蔬废料制成的材料具有安全性高的特点，因此应用到儿童玩具设计制作中要严格把控设计、选料、生产、使用等环节的安全性，确保儿童在操作玩具过程中不会受到伤害。儿童的身体刚刚开始发育，呼吸系统和免疫系统都极为脆弱。对铅、甲醛等有毒物质极为敏感，任何微量的有毒气体都可能对儿童造成致命的危险。一些色彩鲜艳的儿童玩具表面喷漆中含有大量的铅，铅元素直接或间接摄入体内会造成慢性铅中毒。因此，儿童玩具的色彩设计可以考虑利用个别果蔬本身的染色性，儿童玩具表面采用果蔬材料再生为原料，即使被儿童误咬也不会造成安全隐患，从而提高儿童玩具的安全性。

不同的果蔬废料通过加工制作成玩具的原料，具备不同的材质特点与性能优势。以用甘蔗废料为基础原料做成的乐高为例，如图1 所示。乐高通过对甘蔗等植物元素的研究制作出了可代替塑料的材料。甘蔗会先被榨成汁，然后发酵成乙醇，再以乙醇为原料制作聚乙烯。这种甘蔗积木并不能吃，但是却很环保，因为植物基聚乙烯和传统聚乙烯具有相同的特性，所以与传统的石油基塑料做出来的乐高积木没有差别。此外，孩子和家长在体验玩具的过程中通常注意不到新材料的质量和触感及其外观上的差异

。聚乙烯是一种柔软、灵活、耐久的植物基塑料，而且它在质量和安全方面符合用户所期待的高标准。此外，根据测算如果将石化原料转变为植物原料，乐高可以将他们的“碳足迹”（Carbon Footprint，指一个人或者机构在从事生产生活互动中排放出二氧化碳总量）减少掉大约 70%

。乐高通过改变原料的方式传递给孩子环保的理念，在不破坏人们赖以生存家园的前提下，生产出孩子们最喜爱的玩具。由此可以看到，乐高针对甘蔗废料的特点用植物原料代替石化原料使乐高产品改头换面，在助力可持续发展的同时，兼顾益智类儿童玩具的使用体验，保留耐磨、耐油的特征，具有良好的硬度和可塑性。利用新的材料和益智类儿童玩具设计进行合理的结合，更替原有的原料且不影响用户的体验感，同时促进玩具材料的可持续性发展。

以美泰公司旗下费雪推出的甘蔗废料为原料生产出的新版标志性产品彩虹套圈为例，如图2 所示。此类玩具属于堆叠类儿童玩具，其可玩性强，是儿童玩具市场比较常见的一种。现在的堆叠类玩具材料多以木质和塑料为主，然而这款彩虹套圈玩具是以甘蔗为原料生产出的塑料制成，并且采用可持续来源的材料包装。在设计中，设计者充分利用甘蔗废料制成材料可塑性强且耐用的特点，运用在彩虹套圈玩具的设计生产中，使彩虹套圈系列玩具改为全部用甘蔗为原料生产的聚乙烯制成。此设计案例利用植物基聚乙烯的特性代替传统塑料，既符合儿童玩具的设计原则，又能给用户带来全新的体验与感受。

采访中，我们还有一个很大的感触就是，对待做人做事，华岳人讲规则、讲规律。“我们卖的不仅仅是产品，也是服务、标准和诚信。既是物美价廉的产品，更是个性化、高品质的产品。”在他们看来，企业的发展，靠的不仅是高质的产品，更重要的是注重创新与研发，做到产品和服务一体化。

中科院遗传资源研发中心（南方）是由中科院遗传发育所与常州市人民政府及常州高新区管委会合作共建，中心包括现代农业和再生医学两大基地以及神农大科学装置平台、临床级干细胞库平台、高等模式动物平台、种子库平台、教育培训平台五大平台。目前，总投资预计10亿元的神农大科学装置已由中国科学院向国家发改委申报列入重点项目，立项后将建成国际上首个可以对基因型、表型、养分、环境、气象等因素进行全面检测与分析的作物品种筛选设施。该中心拥有高水平的农业创新平台，农业科研能力突出，建成后将对常州市农业育种提供强有力的支撑。

以低龄儿童玩具设计为例，将水果废料制成材料以日常食物的造型设计呈现，可以添加一些运算知识为原理，在提升儿童对数字敏感度的同时还能给孩子带来直观的体验，提高儿童的日常认知水平。在视觉上，将日常水果进行艺术处理；在嗅觉上，保留水果废料制成材料原本的果香或者适当添加代表其香味的香精；触觉上，采用和木质、竹质一样安全绿色、无毒的材料，但是果蔬废料制成材料长时间使用下不会出现毛刺，质感上优于竹质和木质的玩具。还可以通过操作使用等多个方面产生趣味点，使用户获得精神的愉悦和心理需求的满足。

4.2 人机性原则

以“People 碧宝积木”为例，这款玩具是由大米制作而成。儿童在记忆、行为、逻辑思维能力不完全成熟的阶段，难免在使用玩具的过程中会造成磕碰、刮伤、吞咽等情况。“People 碧宝积木”在设计上充分考虑了各年龄段儿童的特点，每一块积木的边角都被设计加工成了柔和的圆角，不仅看上去很有趣，还减少了玩具对儿童造成的安全隐患。因为原料由大米制作，积木表面舒适不会产生毛刺，且大小合理适合儿童抓握。只要使用之前擦拭干净，父母无须担心儿童在玩的过程中舔咬玩具被碰撞、划伤，经过多项防吞咽等安全测试，非常适合儿童玩耍

。此外，儿童玩具设计需要考虑到方便监护人对儿童的监护。

儿童玩具设计的人机性体现在儿童玩具符合儿童的使用习惯和操作方式。从生理方面来看，儿童时期是人一生中发展最重要的时期，身体处于不断生长和发展的过程中。儿童时期的大脑发育接近成人，机能逐渐成熟，但神经系统不够完善，对外界的刺激反应较强，容易受到外界因素的影响，注意力不容易集中而且不持久。儿童随着年龄的增长，其认识能力、生活能力和人际交往能力都在不断提高。但心理上，儿童的情绪不稳定，容易激动、兴奋；喜欢模仿、好奇、求知，具有丰富的想象力，对玩具的主动性和积极性更加突出，渴望接近自然，对形象生动的事物更感兴趣。儿童玩具的大小、体量要符合儿童这个群体身体的各项指标，避免儿童在玩耍过程中增加生理、心理负担。儿童的思维、注意力、记忆力及耐心都没有完全发育成熟，简洁的操作界面、操作方式，以及其生动的外观是儿童玩具必需的。将果蔬废料制成材料应用到儿童玩具设计时，应根据材料的特性和不同年龄阶段儿童生理、心理上的特征有针对性地进行设计。

4.3 趣味性原则

儿童天性中的好奇心增加了他们对趣味性玩具的热爱。他们注意力时间短，需要趣味性的设计来吸引他们。趣味性体现在玩具设计要具有亲和力和生命力，给儿童带来多感官的体验可以激发儿童的兴趣，儿童玩具设计可以通过引入视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉这五感的体验激发儿童的兴趣。孩子们在与玩具进行交互的时候，喜欢得到反馈。可以帮助孩子了解当前所发生的情况并引导下一部分的操作，丰富及有趣的互动反馈能够激发孩子对玩具的兴趣。利用材料的特性寻找孩子活动时的兴趣点和探索性，果蔬废料制成的材料为儿童能运用感官等多方式探索提供了条件，可以利用材料优势触发儿童的感官体验。

儿童玩具设计不仅要保护儿童身体上的安全，心理安全也是儿童玩具设计考虑的重点。这主要从玩具材料的应用、造型和外观色彩来考虑为孩子提供一个健康的心理空间。来自我们生活的果蔬废料制成材料富有自然的生命力，儿童通过和材料的接触能提高自我和物质世界的感知。

海域原油经济剩余可采储量为366亿吨，占油气当量经济剩余可采储量的41.6%，主要分布在波斯湾、巴西东部海域、几内亚湾、滨里海、墨西哥湾、北海等区域；海域天然气经济剩余可采储量为60.87万亿立方米，占油气当量经济剩余可采储量的58.4%，主要分布在波斯湾、澳洲西北海域、莫桑比克海域、南海、地中海、几内亚湾等区域。波斯湾海域的油气当量经济剩余可采储量在全球海域油气资源中占比达到36%，油气当量产量占比达到65.7%。

4.4 可持续性原则

儿童玩具设计应符合生态可持续性原则和经济可持续性原则。生态可持续性原则要求在玩具设计过程中要充分考虑生产、制造回收再利用的各项环节。果蔬废料制成材料的应用符合选料的环保性，在生产设计前首先应考虑玩具的可持续性、加工处理等问题，使整个生产过程、使用过程可持续。经济可持续性原则要求玩具设计在兼顾功能的同时也要考虑产品的生产成本，玩具设计要面向大多数消费者，成本过高必然会成为高耗能的产品，影响人们的购买欲。近几年，我国居民的购买力明显上升，但经济增长模式正在由粗放型向集约型转变。果蔬废料制成材料作为儿童玩具原料，材料本身具有循环和加工再利用的优势。在儿童玩具使用后可以进行废物回收，通过以旧换新的方式引发出家长在购买新玩具的同时，可以用旧的玩具抵掉新玩具的一些费用。利用材料使用进行最小化消耗设计，很好地解决部分玩具的废弃问题，以培养用户对环境保护的警惕心来设计出更多引导用户可持续行为的产品。高效利用材料的优势，避免不必要的材料浪费，监护产品的寿命周期和废弃利用率，利用科学技术降低产品生产成本及提高材料的循环利用率。通过环保材料的使用对玩具设计开发环节进行优化，提高材料的利用效率，优化玩具的功能。在玩具开发设计中，优化结构，避免无用的功能和过于繁杂的修饰，简化设计流程。还可以优化材料的选择，在一定程度上减少资源浪费以降低产品成本，降低产品市场价格的同时提高市场产品的接受度。

5 结语

玩具设计为孩子们的生活带来学习的体验和愉快的感受，儿童玩具设计的安全问题和可持续发展问题一直备受关注，果蔬废料制成材料在儿童玩具设计上具有很大的应用潜力。材料的发现与发展对于产品设计来说非常重要，新材料的出现为产品设计的创新提供了动力。果蔬废料制成材料最大的特点就是可持续性，在儿童玩具设计领域，材料设计的创新已经得到重视，但市面上材料创新且绿色环保维护儿童健康的玩具极少，果蔬废料制成可循环利用材料在很多方面显示出优越的应用潜力，但在具体应用上还有需要有更多的创意。同时也希望果蔬废料制成可降解材料的技术能够日益成熟，从而使材料成本能够尽可能的降低。可以在产品设计领域中被大量引入且能够循环设计，为儿童玩具设计开拓更多的可能性，也为环保可持续设计做出一份贡献。

[1]杨沙.儿童玩具的创新设计思路研究[J].工业设计，2021（06）：76-77.

[2]孙晨阳.绿色可降解材料—玉米PLA[J].工业设计，2017（04）：151-151+153.

[3]谢莉莉，徐伟.儿童玩具设计中的材料选择研究[J].艺海，2020（8）：120-121.

[4]关注环境可持续发展，这些玩具大牌企业是如何做的？[EB/OL].https://mbd.baidu.com/ma/s/p2i1qUtF.2020-01-07.

[5]为了更加环保，乐高要用甘蔗来做积木[EB/OL].http://www.51mzw.com/life/34315.html.2020-03-15.

[6] people 大米制造积木|想学又想玩？[EB/OL].http://m.jiguo.com/mb/article/article/65542.html.2018-08-20.