(1. 天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津，300387； 2. 天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津，300387)

目前市場(chǎng)上的壁紙種類繁多，如純紙壁紙、聚氯乙烯(PVC)膠面壁紙、金屬壁紙和液體壁紙等，其中非織造布壁紙作為一種新型綠色環(huán)保壁紙逐漸走俏于國內(nèi)外家居裝飾市場(chǎng)[1]。非織造布壁紙與傳統(tǒng)的壁紙相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)環(huán)保。與常用的PVC膠面壁紙相比，非織造布壁紙的環(huán)保性能較好，一般不會(huì)揮發(fā)有毒有害物質(zhì)而危害人體和污染環(huán)境[2]。

(2)良好的透氣性。非織造布壁紙的三維孔隙結(jié)構(gòu)決定了其具有良好的透氣性，可將墻體中的濕氣及時(shí)排出。

(3)良好的力學(xué)性能。一般紙基墻紙的強(qiáng)度均無法與布面墻紙相比。

(4)易打理。 優(yōu)良的抗污性能，布面墻紙可用濕布擦拭。在可揭性方面有著天然優(yōu)勢(shì)，更換簡便，清除壁紙時(shí)不會(huì)對(duì)墻體造成傷害[3]。

(5)高貴典雅。非織造布壁紙具有良好的天然品質(zhì)，觸感柔和，紋理清晰，視覺舒適，款式多樣，更顯時(shí)尚氣派。

(6)吸聲性能好。三維多孔結(jié)構(gòu)使非織造布壁紙成為天然的吸聲材料，在吸聲性能上比其他壁紙有優(yōu)勢(shì)。

本試驗(yàn)選取了兩種比較常用的非織造壁紙基布，即用于制作相同面密度壁紙的短纖水刺基布和雙組分超纖紡黏水刺基布(以下簡稱紡黏水刺基布)，通過測(cè)定并分析其拉伸斷裂強(qiáng)度、透氣性、快干性、抗污性、吸墨性和吸聲性能，比較兩種壁紙基布各自的性能參數(shù)，以進(jìn)一步研究新型非織造布壁紙的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 樣品

所選兩種試樣是面密度均為120 g/m2的未經(jīng)后整理的短纖水刺基布和紡黏水刺基布。短纖水刺基布系用純滌綸短纖經(jīng)干法梳理成網(wǎng)和交叉鋪網(wǎng)后再進(jìn)行水刺加工制成；紡黏水刺基布是用紡黏法制得橘瓣型(16瓣)滌/錦(7/3)雙組分纖維網(wǎng)，再進(jìn)行水刺加工制成。

1.2 性能測(cè)試

依據(jù)GB/T 3923.1—1997，用YGO26D型多功能電子織物強(qiáng)力機(jī)(寧波紡織儀器廠)進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試；

依據(jù)GB 5453—1997，用YG461H型(寧波紡織儀器廠)全自動(dòng)透氣量儀測(cè)量透氣性；

采用POWERREACH接觸角測(cè)量儀(上海中星數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司)進(jìn)行接觸角測(cè)試；

依據(jù)GB/T 18696 1—2004，用SZZB-雙通道駐波管法吸聲系數(shù)測(cè)量儀(北京聲振研究所)進(jìn)行吸聲系數(shù)測(cè)試；

采用日本TM-1000臺(tái)式掃描電鏡和VHX電子光學(xué)顯微鏡觀察材料的微觀形態(tài)，并用VHX軟件測(cè)試?yán)w維直徑；

依據(jù)快干性測(cè)試方法[4]測(cè)試快干性能，具體方法如下：將6 cm×6 cm試樣置于燒杯口部，扎緊，試樣表面必須平整且經(jīng)緯紗不能有扭曲；將其放置在溫度(20±1) ℃、相對(duì)濕度(65±2)%的環(huán)境下平衡24 h，然后置于精確度達(dá)0.001 g的電子天平上，在滴定管口距試樣表面1 cm的高處，滴0.05 mL水于試樣表面，測(cè)試12 min后該水滴的水分蒸發(fā)率。計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 拉伸性能

由圖1可以看到：紡黏水刺基布縱向、橫向的拉伸斷裂強(qiáng)度都比短纖水刺基布的稍高；紡黏水刺基布的縱橫向強(qiáng)度比為1.252∶1，短纖水刺基布的縱橫向強(qiáng)度比為1.095∶1，前者略大于后者。

紡黏水刺基布是由滌/錦雙組分纖維制成，短纖水刺基布是由純滌綸制成，錦綸強(qiáng)度要大于滌綸，所以紡黏水刺基布的強(qiáng)度較大。短纖水刺基布在干法梳理成網(wǎng)后經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)，縱橫向強(qiáng)度比得以改善，而紡黏技術(shù)是利用氣流牽伸后直接分絲鋪網(wǎng)，因此紡黏水刺基布縱橫向強(qiáng)度差異更明顯。另外，紡黏水刺技術(shù)屬于比較新型的非織造生產(chǎn)技術(shù)，其工藝技術(shù)不太成熟也是導(dǎo)致基布縱橫向強(qiáng)度差異的一個(gè)原因。相比于一般的紙質(zhì)壁紙，非織造布壁紙的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)很明顯，并且非織造布壁紙遇水幾乎不縮水，接縫處理好[5]。

1——短纖水刺基布；2——紡黏水刺基布 圖1 短纖水刺基布與紡黏水刺基布x拉伸強(qiáng)度對(duì)比

2.2 透氣性能

透氣性是壁紙一項(xiàng)十分重要的性能。傳統(tǒng)的PVC壁紙因表面覆PVC膜透氣性不好，使墻壁與膜之間的濕氣無法透出，容易滋生細(xì)菌、螨蟲，并會(huì)造成墻體發(fā)黃和壁紙脫落等，而非織造布壁紙利用其天然的三維孔隙結(jié)構(gòu)，很好地解決了這一問題。非織造布壁紙能夠?qū)w的濕氣及時(shí)導(dǎo)出，從而在使用過程中，墻體不會(huì)發(fā)生霉變、起泡、翹邊、分層等現(xiàn)象[2]。

試驗(yàn)測(cè)得：短纖水刺基布的透氣量為716.68 L/(m2·s)，離散系數(shù)1.56%；紡黏水刺基布的透氣量為201.86 L/(m2·s)，離散系數(shù)2.63%?？梢钥闯觯汤w水刺基布的透氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紡黏水刺基布的透氣量。

圖2是短纖水刺基布和紡黏水刺基布的顯微鏡照片?？梢钥吹?，經(jīng)過水刺后紡黏水刺基布的纖維開纖，其線密度明顯比短纖水刺基布的纖維小。經(jīng)VHX軟件測(cè)量計(jì)算，紡黏水刺基布纖維平均直

圖2 顯微鏡照片對(duì)比

徑約為9 μm，短纖水刺基布纖維平均直徑約為14 μm。為使雙組分超細(xì)纖維開裂充分，水刺時(shí)紡黏水刺基布需使用比短纖水刺基布更高的水刺壓力，因此纖維之間纏結(jié)更加緊密，基布的孔隙相對(duì)較小。由于紡黏水刺基布的纖維平均直徑和孔隙相對(duì)較小，使其透氣量遠(yuǎn)小于短纖水刺基布。

透氣性的對(duì)比在一定意義上也能反映兩種產(chǎn)品的防螨性能。螨蟲對(duì)溫濕度的需求與人體相似，隨著家庭空調(diào)設(shè)備的普及，室內(nèi)的溫濕度更加適宜于微生物和螨蟲的生長和繁殖。螨蟲等大量滋生于紡織品中，其危害已日益成為人們所關(guān)心的環(huán)境衛(wèi)生問題之一。美國Virginia大學(xué)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，螨蟲身體大小在100～500 μm左右，織物布縫的孔徑在53 μm就可防止塵螨通過。這種隔離方法主要是依靠織物本身編織緊密或具有微孔結(jié)構(gòu)，從而防止螨蟲的侵入或穿透織物[6]。日本東麗公司開發(fā)了一種典型的高密織物——“克里尼克”面料[7]，通過螨蟲侵入織物數(shù)量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，斜紋織物通過量為70只，緞紋織物通過量為40只，而高密織物沒有螨蟲通過。由此可知，透氣性小的高密結(jié)構(gòu)織物對(duì)于防螨有一定的效果。基于上述分析，雖然透氣性小無法直接論證紡黏水刺基布的防螨效果，但可以說明交織緊密的紡黏水刺基布在防螨性能上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2.3 快干性能

快干性能測(cè)試結(jié)果顯示，紡黏水刺基布和短纖水刺基布平均水分蒸發(fā)率分別為26.92%和12.17%，說明紡黏水刺基布的導(dǎo)濕效果比短纖水刺基布好。

由于紡黏水刺基布的單纖直徑小于短纖水刺基布的單纖直徑，單纖線密度越小，單位面積內(nèi)形成的毛細(xì)管數(shù)量越多，非織造布的導(dǎo)水能力也越強(qiáng)。圖3為雙組分紡黏工藝形成的16瓣橘瓣型雙組分復(fù)合纖維經(jīng)過水刺作用后的部分橫截面照片。可以看到，水刺后橘瓣被分開形成了異形截面纖維，最理想的效果是將橘瓣完全分開。異形纖維的比表面積相對(duì)于常規(guī)圓形截面纖維來說更大，水分蒸發(fā)能力更強(qiáng)，所以由異形纖維構(gòu)成的紡黏水刺基布導(dǎo)濕性能更佳。

2.4 抗污性能

圖3 雙組分紡黏水刺橘瓣型纖維部分橫截面照片

潤濕接觸角是指流體界面與固體表面交接點(diǎn)處的選擇性潤濕流體表面切線與固體表面間的夾角，是液體對(duì)固體潤濕程度的一種量度。本試驗(yàn)將水珠滴到基布表面1 s后所呈現(xiàn)的形態(tài)凍結(jié)，利用量角法測(cè)量接觸角[7]，再用接觸角對(duì)比分析抗污性能。水接觸角較大，說明液體在固體表面難以鋪展而不浸潤，織物具有低表面能，能防止污漬的附著，從而達(dá)到防污的目的。

試驗(yàn)測(cè)得：短纖水刺基布與紡黏水刺基布的接觸角均大于90°，分別為129.35°和113.70°；變異系數(shù)分別為4.75%和2.80%。這說明兩種基布都是不潤濕材料，抗污性能都良好，但紡黏水刺基布的接觸角比短纖水刺基布的接觸角略小。

兩種基布的纖維都是疏水性纖維。短纖水刺基布是純滌綸產(chǎn)品，滌綸的公定回潮率為0.4%，吸濕性差；而紡黏水刺基布中滌/錦比為7/3，其中錦綸的公定回潮率為4.5%[8]，吸濕性稍微優(yōu)于滌綸，所以紡黏水刺基布表現(xiàn)出接觸角略小。另外，紡黏水刺基布的纖維更細(xì)，比表面積大，較容易藏納污垢，所以在抗污性能上，短纖水刺基布略有優(yōu)勢(shì)。

2.5 吸聲性能

多孔吸聲材料內(nèi)部有無數(shù)彼此貫通的細(xì)微孔隙。當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，一部分在材料表面反射，另一部分透射到材料內(nèi)向前傳播，傳播過程中引起孔隙中的空氣運(yùn)動(dòng)，與孔壁發(fā)生摩擦，由于黏滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)換成熱能而損耗掉[9]。

從圖4可以看出，雖然隨著頻率升高，兩種基布的吸聲系數(shù)均沒有表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，但是在每種頻率下對(duì)應(yīng)的紡黏水刺基布的吸聲系數(shù)均大于短纖水刺基布的吸聲系數(shù)。另外，將250、500、1 000和2 000 Hz四個(gè)頻率下吸聲系數(shù)的平均值求得降噪系數(shù)NRC[10]，其中短纖水刺基布NRC=

圖4 短纖水刺基布與紡黏水刺基布吸聲系數(shù)對(duì)比

0.250 0，紡黏水刺基布NRC=0.447 5。一般認(rèn)為， NRC>0.2為吸聲材料，因此這兩種基布都可歸屬于吸聲材料，紡黏水刺基布的吸聲效果比短纖水刺基布的吸聲效果要好。

面密度是影響材料吸聲性能的一個(gè)因素，相同面密度的紡黏水刺基布與短纖水刺基布相比，纖維越細(xì)，其單位面積內(nèi)纖維數(shù)越多，與聲波接觸的纖維更多，因而能消耗更多的聲能[11]，所以吸聲效果較短纖水刺基布要好。

2.6 吸墨性能

由基布加工成壁紙的后期工藝中，最主要的工藝是印花。基于環(huán)保因素考慮，現(xiàn)在提倡使用水性油墨。筆者用鋼筆墨水模擬水性油墨[12]進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，兩者吸墨性差別較小，均具有較為良好的吸墨性。圖5示出了從墨水滴到紡黏水刺基布表面開始，連續(xù)4 s時(shí)間內(nèi)墨水在基布表面上的形態(tài)變化。

3 結(jié)論

(1)紡黏水刺基布的拉伸強(qiáng)度大于短纖水刺基布，但紡黏水刺基布的縱橫向強(qiáng)度比略大。非織造布壁紙與紙質(zhì)壁紙相比，在拉伸強(qiáng)度上更具有優(yōu)勢(shì)。

(2)短纖水刺基布的透氣性較好，但其防螨性能不如紡黏水刺基布。較好的透氣性和防螨性能是傳統(tǒng)壁紙不具備的。

圖5 紡黏水刺基布連續(xù)4 s吸墨形態(tài)的變化過程

(3)紡黏水刺基布的導(dǎo)濕能力優(yōu)于短纖水刺基布。非織造基布的導(dǎo)濕性能優(yōu)勢(shì)可以使墻體上的濕氣排出，避免墻體發(fā)黃和出現(xiàn)壁紙起泡等現(xiàn)象。 (4)短纖水刺基布和紡黏水刺基布都是不潤濕材料，抗污性能均良好，但短纖水刺基布的接觸角略大，抗污性能更優(yōu)越。

(5)短纖水刺基布和紡黏水刺基布均為吸聲材料，紡黏水刺基布的吸聲效果較短纖水刺基布好。

(6)短纖水刺基布和紡黏水刺基布的吸墨性能良好，有利于后期印花加工。

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