陳 超，于永玲，呂麗華，劉潤(rùn)華

(大連工業(yè)大學(xué) 綠色纖維應(yīng)用技術(shù)研究所，遼寧 大連 116034)

真絲織物/PE膜復(fù)合材料用于室內(nèi)墻面裝飾的研究

陳 超，于永玲，呂麗華，劉潤(rùn)華

(大連工業(yè)大學(xué) 綠色纖維應(yīng)用技術(shù)研究所，遼寧 大連 116034)

采用抽真空層壓法制備真絲織物/PE膜復(fù)合材料；利用色差分析法，優(yōu)選絲纖維與PE膜復(fù)合體積的配比。在PE膜與真絲織物體積配比為5∶1，復(fù)合材料厚度為0.3 mm的條件下，通過正交試驗(yàn)，以拉伸強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力為指標(biāo)，優(yōu)化出其熱壓成形工藝條件為熱壓溫度145 ℃、熱壓壓力3 MPa、熱壓時(shí)間4 min。

真絲織物；PE膜；復(fù)合材料；室內(nèi)裝飾；成形工藝

隨著人們生活水平的提高，室內(nèi)墻面裝飾材料逐漸受到關(guān)注。目前涂料被廣泛用于室內(nèi)墻面裝飾，但其含有的甲醛、苯等有機(jī)揮發(fā)物會(huì)造成室內(nèi)空氣質(zhì)量下降，從而影響人體健康[1]。在當(dāng)前室內(nèi)裝修追求美觀、環(huán)保的潮流下，人們開始認(rèn)識(shí)到某些裝修材料污染對(duì)身體健康造成的嚴(yán)重后果，因而逐步改用壁紙、墻布等污染少的墻面貼飾材料[2]。但壁紙、墻布本身也有一定的缺點(diǎn)，如易破損、不易清潔，不耐油污等。

本研究采用抽真空層壓法，將PE膜與真絲織物通過熱壓制成復(fù)合材料，熱壓過程在盡可能保持真絲織物原有光澤度、顏色鮮艷度的前提下，提高織物的強(qiáng)力，使其具有良好的外觀效果和物理機(jī)械等特性，既符合環(huán)保潮流，又有易清潔、耐油污、強(qiáng)力高等特點(diǎn)。主要探討了不同厚度的PE膜對(duì)復(fù)合材料顏色鮮艷度的影響和其熱壓成形工藝條件的優(yōu)化。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料及儀器

材料：PE薄膜(大連華光塑料制品加工廠)，熔點(diǎn)131℃；平紋真絲織物(陽光紡織品有限公司)，結(jié)構(gòu)性能參數(shù)：經(jīng)緯密分別為512根/10cm和252根/10cm，密度71.4 g/cm2，厚度0.176 mm，拉伸和撕裂強(qiáng)力(均為織物緯向值)分別為249 N和51.1 N，頂破強(qiáng)力330 N。儀器：QLB63手動(dòng)真空平板硫化機(jī)(無錫市中凱橡膠機(jī)械有限公司)，YG026C型多功能電子織物強(qiáng)力儀器(江蘇南通三思機(jī)電科技有限公司)，SP64色差計(jì)(美國(guó)愛色麗公司)。

1.3 復(fù)合材料的制備

1.3.1 設(shè)計(jì)要求

作為追求美觀及以特殊效果來美化空間的產(chǎn)品，墻面貼飾材料應(yīng)具有平挺性、可粘貼性、耐污、易于除塵及美觀等特點(diǎn)[3]，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意滿足以上特點(diǎn)。采用層壓法將PE膜與真絲織物通過熱壓復(fù)合而成的裝飾用復(fù)合材料，不僅表面覆蓋均勻，平整光潔，而且本身平挺[4-5]，具有可粘貼性；同時(shí)由于PE膜本身熔點(diǎn)低，透光性好，與真絲織物復(fù)合后既能保證外表的典雅美觀，又不會(huì)對(duì)蠶絲力學(xué)性能造成太大的傷害[6-8]，從而保證復(fù)合材料的各種優(yōu)良性能。

1.3.2 成形工藝

工藝流程：PE膜和真絲織物交疊鋪層(圖1)抽真空條件下→熱壓成形→冷卻定形→脫模。

圖1 PE薄膜和真絲織物鋪層Fig.1 Layer of PE fi lm and silk fabric

1.3.3 樣品規(guī)格

樣品的規(guī)格為250 mm×250 mm(長(zhǎng)×寬)，厚度分別為0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 mm，5種不同厚度樣品中，對(duì)應(yīng)的PE膜與絲纖維積比分別為3∶1，5∶1，7∶1，9∶1，11∶1。

1.4 性能測(cè)試

1.4.1 色差檢測(cè)

從外觀上看，制備的裝飾用復(fù)合材料與原織物的顏色鮮艷度存在著一定的差異，通過檢測(cè)織物復(fù)合前后的色差值ΔE來衡量其顏色鮮艷度，ΔE值越小，說明復(fù)合前后顏色鮮艷度越接近[9-10]。根據(jù)檢測(cè)ΔE值的大小來探討不同厚度(即不同體積)的PE膜所對(duì)應(yīng)ΔE值變化，得出PE膜厚度對(duì)裝飾用復(fù)合材料顏色鮮艷度的影響規(guī)律，從而選出合適的厚度。色差檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 8424.3－2001《紡織品 色牢度試驗(yàn)色差的計(jì)算》。

1.4.2 力學(xué)性能測(cè)試

當(dāng)裝飾用復(fù)合材料的厚度確定以后，在此厚度下，通過正交試驗(yàn)，以拉伸強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力為指標(biāo)，優(yōu)化出其熱壓成形工藝條件。拉伸強(qiáng)力檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 3923.1－1997《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》，撕裂強(qiáng)力檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 3917.3－1997《紡織品織物撕破性能第3部分：梯形試樣撕破強(qiáng)力的測(cè)定》，頂破強(qiáng)力檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 14800－93《土工布強(qiáng)力頂破試驗(yàn)方法》。

2 結(jié)果與討論

2.1 色差分析

外表的美觀是對(duì)室內(nèi)裝飾用復(fù)合材料其綜合評(píng)價(jià)的一個(gè)重要因素，因此要在保持真絲織物原有外觀顏色鮮艷度的前提下，改善其力學(xué)、易清潔、耐腐蝕等性能，這樣才能使制備的裝飾用復(fù)合材料既滿足室內(nèi)墻面裝飾用途，又提高了實(shí)用性和耐用性。從圖2中可以看出，隨著復(fù)合材料厚度的增大，ΔE越大，說明復(fù)合前后，織物顏色鮮艷度差別越大，當(dāng)裝飾用復(fù)合材料的厚度為0.2 mm時(shí)，ΔE值最小，但因?yàn)檎娼z織物本身厚度是0.176 mm，與復(fù)合后的厚度0.2 mm十分接近，所以0.2 mm厚度的復(fù)合材料在實(shí)際制備過程中容易產(chǎn)生疵點(diǎn)、表面破裂等缺點(diǎn)，綜合因素考慮，當(dāng)織物的厚度是0.176 mm，裝飾用復(fù)合材料最優(yōu)厚度選為0.3 mm。

圖2 復(fù)合材料厚度對(duì)色差值的影響Fig.2 Effect of thickness on color difference

2.2 熱壓成形工藝優(yōu)化分析

在保證裝飾用復(fù)合材料外觀顏色鮮艷度的條件下(厚度為0.3 mm)，以拉伸強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力為指標(biāo)，將熱壓溫度、熱壓壓力及熱壓時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，其結(jié)果見表1。

從表1中極差R的大小可知，對(duì)裝飾用復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)力和頂破強(qiáng)力影響因素先后順序?yàn)椋築＞C＞A，即熱壓壓力＞熱壓時(shí)間＞熱壓溫度，對(duì)撕裂強(qiáng)力影響因素先后順序?yàn)椋篈＞B＞C，即熱壓溫度＞熱壓壓力＞熱壓時(shí)間，綜合分析可以看出，熱壓時(shí)間對(duì)于復(fù)合材料的成形性能影響相對(duì)較小，而熱壓壓力和熱壓溫度影響相對(duì)較大一些。熱壓溫度在135 ℃時(shí)，剛達(dá)到PE樹脂熔點(diǎn)溫度，此時(shí)流體的黏度系數(shù)較大，不利于樹脂對(duì)真絲織物的浸潤(rùn)，從而導(dǎo)致材料強(qiáng)力相對(duì)較低，但是隨著溫度的升高，黏度系數(shù)降低，樹脂較容易深入織物內(nèi)部間的空隙，提高了纖維間及紗線間的的摩擦阻力，同時(shí)增加了紗線間的固接點(diǎn)，使紗線間滑移變小，從而提高復(fù)合材料的強(qiáng)力，但是樹脂對(duì)真絲織物的浸潤(rùn)，尤其是對(duì)紗線纖維內(nèi)部的浸潤(rùn)需要一定的壓力，如果壓力太小，樹脂無法到達(dá)真絲織物內(nèi)部，就會(huì)使局部產(chǎn)生空隙現(xiàn)象，造成應(yīng)力不勻，在受外界力的作用下，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象發(fā)生斷裂[11]；在整個(gè)熱壓過程中，樹脂無法到達(dá)真絲織物內(nèi)部并與絲纖維表面極性基團(tuán)如—NH2-，—COOH，—NHCO，—CH2OH等發(fā)生結(jié)合，并形成一個(gè)良好的力學(xué)界面，需要一定的時(shí)間[12]，如果時(shí)間過短，無法形成穩(wěn)定的力學(xué)界面，就會(huì)造成復(fù)合材料整體力學(xué)性能的下降，當(dāng)時(shí)間達(dá)到一定界限后，樹脂浸潤(rùn)完全，并形成良好的界面，此時(shí)即使增加熱壓時(shí)間，復(fù)合材料的力學(xué)性能也不會(huì)提高。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Results of orthogonal test

從表1中比較K值的大小可知，拉伸強(qiáng)力的最優(yōu)工藝是A2B2C3，頂破強(qiáng)力的最優(yōu)工藝A2B3C3，撕裂強(qiáng)力的最優(yōu)工藝是A2B2C2。對(duì)于因素?zé)釅簻囟華，3個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)工藝都是A2，所以取A2最佳；對(duì)于因素?zé)釅簤毫，拉伸強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力取B2，而頂破強(qiáng)力取B3，綜合考慮熱壓壓力應(yīng)取B2最佳；對(duì)于因素?zé)釅簳r(shí)間C，拉伸強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力都取C2，頂破強(qiáng)力取C3，并結(jié)合到實(shí)際生產(chǎn)過程中，縮短時(shí)間就是提高生產(chǎn)效率節(jié)省能源，綜合考慮熱壓時(shí)間取C2最佳。

通過上述分析可知，制備裝飾用復(fù)合材料的最優(yōu)熱壓工藝條件是A2B2C2，即熱壓溫度為145 ℃、熱壓壓力為3 MPa、熱壓時(shí)間為4 min，在此條件下，所制備的裝飾用復(fù)合材料拉伸強(qiáng)力是472 N，撕裂強(qiáng)力是53.1 N，頂破強(qiáng)力是524 N。

3 結(jié) 論

1)用色差值來衡量真絲織物復(fù)合前后的顏色鮮艷度變化，ΔE值越小，說明復(fù)合前后顏色鮮艷度越接近，即制備的裝飾用復(fù)合材料的外觀顏色鮮艷度和原真絲織物越接近，能夠更好地呈現(xiàn)真絲織物本身具備的優(yōu)雅柔和的光彩。當(dāng)織物厚度為0.176 mm時(shí)，裝飾用復(fù)合材料最優(yōu)厚度選為0.3 mm。

2)通過正交試驗(yàn)，優(yōu)化出其熱壓成形工藝條件為：熱壓溫度145 ℃、熱壓壓力3 MPa、熱壓時(shí)間4 min。此時(shí)，所制備的裝飾用復(fù)合材料拉伸強(qiáng)力是472 N，撕裂強(qiáng)力是53.1 N，頂破強(qiáng)力是524 N。

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Study on silk fabric/PE fi lm composite material for interior walls decoration

CHEN Chao, YU Yong-ling, LV Li-hua, LIU Run-hua
(Green Fiber Application Technology Research Institute, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

This paper discusses the process of decorative composites prepared by silk fabric/PE film which is made by hot pressing method. Using color-difference analysis, optimization for volume ratio of the silk fabrics and PE film was given out. When the requirements are 5∶1 of volume ratio for PE film and silk fabrics, 0.3 mm of thickness, the optimal performances of prepared composites which compared with the silk fabric for tensile properties, bursting properties and tearing properties are 145 ℃ of temperature, 3 MPa of pressure and 4 min of time by Orthogonal test.

Silk fabric; PE film; Composite material; Interior decoration; Forming process

TS106.7

A

1001-7003(2011)03-0019-03

2010-09-20；

2010-11-12

遼寧省教育廳資助項(xiàng)目(2006T027)

陳超(1984－ )，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榧徔椑w維材料的生態(tài)循環(huán)利用。通訊作者：于永玲，教授，dlyyling@163.com。