两种壁纸用非织造基布的性能对比

(1. 天津工业大学纺织学院，天津，300387； 2. 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津，300387)

目前市场上的壁纸种类繁多，如纯纸壁纸、聚氯乙烯(PVC)胶面壁纸、金属壁纸和液体壁纸等，其中非织造布壁纸作为一种新型绿色环保壁纸逐渐走俏于国内外家居装饰市场[1]。非织造布壁纸与传统的壁纸相比，具有以下优点：

(1)环保。与常用的PVC胶面壁纸相比，非织造布壁纸的环保性能较好，一般不会挥发有毒有害物质而危害人体和污染环境[2]。

(2)良好的透气性。非织造布壁纸的三维孔隙结构决定了其具有良好的透气性，可将墙体中的湿气及时排出。

(3)良好的力学性能。一般纸基墙纸的强度均无法与布面墙纸相比。

(4)易打理。 优良的抗污性能，布面墙纸可用湿布擦拭。在可揭性方面有着天然优势，更换简便，清除壁纸时不会对墙体造成伤害[3]。

(5)高贵典雅。非织造布壁纸具有良好的天然品质，触感柔和，纹理清晰，视觉舒适，款式多样，更显时尚气派。

(6)吸声性能好。三维多孔结构使非织造布壁纸成为天然的吸声材料，在吸声性能上比其他壁纸有优势。

本试验选取了两种比较常用的非织造壁纸基布，即用于制作相同面密度壁纸的短纤水刺基布和双组分超纤纺黏水刺基布(以下简称纺黏水刺基布)，通过测定并分析其拉伸断裂强度、透气性、快干性、抗污性、吸墨性和吸声性能，比较两种壁纸基布各自的性能参数，以进一步研究新型非织造布壁纸的优势和特点。

1 试验部分

1.1 样品

所选两种试样是面密度均为120 g/m2的未经后整理的短纤水刺基布和纺黏水刺基布。短纤水刺基布系用纯涤纶短纤经干法梳理成网和交叉铺网后再进行水刺加工制成；纺黏水刺基布是用纺黏法制得橘瓣型(16瓣)涤/锦(7/3)双组分纤维网，再进行水刺加工制成。

1.2 性能测试

依据GB/T 3923.1—1997，用YGO26D型多功能电子织物强力机(宁波纺织仪器厂)进行拉伸强度测试；

依据GB 5453—1997，用YG461H型(宁波纺织仪器厂)全自动透气量仪测量透气性；

采用POWERREACH接触角测量仪(上海中星数字技术设备有限公司)进行接触角测试；

依据GB/T 18696 1—2004，用SZZB-双通道驻波管法吸声系数测量仪(北京声振研究所)进行吸声系数测试；

采用日本TM-1000台式扫描电镜和VHX电子光学显微镜观察材料的微观形态，并用VHX软件测试纤维直径；

依据快干性测试方法[4]测试快干性能，具体方法如下：将6 cm×6 cm试样置于烧杯口部，扎紧，试样表面必须平整且经纬纱不能有扭曲；将其放置在温度(20±1) ℃、相对湿度(65±2)%的环境下平衡24 h，然后置于精确度达0.001 g的电子天平上，在滴定管口距试样表面1 cm的高处，滴0.05 mL水于试样表面，测试12 min后该水滴的水分蒸发率。计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 拉伸性能

由图1可以看到：纺黏水刺基布纵向、横向的拉伸断裂强度都比短纤水刺基布的稍高；纺黏水刺基布的纵横向强度比为1.252∶1，短纤水刺基布的纵横向强度比为1.095∶1，前者略大于后者。

纺黏水刺基布是由涤/锦双组分纤维制成，短纤水刺基布是由纯涤纶制成，锦纶强度要大于涤纶，所以纺黏水刺基布的强度较大。短纤水刺基布在干法梳理成网后经过交叉铺网，纵横向强度比得以改善，而纺黏技术是利用气流牵伸后直接分丝铺网，因此纺黏水刺基布纵横向强度差异更明显。另外，纺黏水刺技术属于比较新型的非织造生产技术，其工艺技术不太成熟也是导致基布纵横向强度差异的一个原因。相比于一般的纸质壁纸，非织造布壁纸的强度优势很明显，并且非织造布壁纸遇水几乎不缩水，接缝处理好[5]。

1——短纤水刺基布；2——纺黏水刺基布 图1 短纤水刺基布与纺黏水刺基布x拉伸强度对比

2.2 透气性能

透气性是壁纸一项十分重要的性能。传统的PVC壁纸因表面覆PVC膜透气性不好，使墙壁与膜之间的湿气无法透出，容易滋生细菌、螨虫，并会造成墙体发黄和壁纸脱落等，而非织造布壁纸利用其天然的三维孔隙结构，很好地解决了这一问题。非织造布壁纸能够将墙体的湿气及时导出，从而在使用过程中，墙体不会发生霉变、起泡、翘边、分层等现象[2]。

试验测得：短纤水刺基布的透气量为716.68 L/(m2·s)，离散系数1.56%；纺黏水刺基布的透气量为201.86 L/(m2·s)，离散系数2.63%。可以看出，短纤水刺基布的透气量远远大于纺黏水刺基布的透气量。

图2是短纤水刺基布和纺黏水刺基布的显微镜照片。可以看到，经过水刺后纺黏水刺基布的纤维开纤，其线密度明显比短纤水刺基布的纤维小。经VHX软件测量计算，纺黏水刺基布纤维平均直

图2 显微镜照片对比

径约为9 μm，短纤水刺基布纤维平均直径约为14 μm。为使双组分超细纤维开裂充分，水刺时纺黏水刺基布需使用比短纤水刺基布更高的水刺压力，因此纤维之间缠结更加紧密，基布的孔隙相对较小。由于纺黏水刺基布的纤维平均直径和孔隙相对较小，使其透气量远小于短纤水刺基布。

透气性的对比在一定意义上也能反映两种产品的防螨性能。螨虫对温湿度的需求与人体相似，随着家庭空调设备的普及，室内的温湿度更加适宜于微生物和螨虫的生长和繁殖。螨虫等大量滋生于纺织品中，其危害已日益成为人们所关心的环境卫生问题之一。美国Virginia大学的实验证实，螨虫身体大小在100～500 μm左右，织物布缝的孔径在53 μm就可防止尘螨通过。这种隔离方法主要是依靠织物本身编织紧密或具有微孔结构，从而防止螨虫的侵入或穿透织物[6]。日本东丽公司开发了一种典型的高密织物——“克里尼克”面料[7]，通过螨虫侵入织物数量实验发现，斜纹织物通过量为70只，缎纹织物通过量为40只，而高密织物没有螨虫通过。由此可知，透气性小的高密结构织物对于防螨有一定的效果。基于上述分析，虽然透气性小无法直接论证纺黏水刺基布的防螨效果，但可以说明交织紧密的纺黏水刺基布在防螨性能上具有一定的优势。

2.3 快干性能

快干性能测试结果显示，纺黏水刺基布和短纤水刺基布平均水分蒸发率分别为26.92%和12.17%，说明纺黏水刺基布的导湿效果比短纤水刺基布好。

由于纺黏水刺基布的单纤直径小于短纤水刺基布的单纤直径，单纤线密度越小，单位面积内形成的毛细管数量越多，非织造布的导水能力也越强。图3为双组分纺黏工艺形成的16瓣橘瓣型双组分复合纤维经过水刺作用后的部分横截面照片。可以看到，水刺后橘瓣被分开形成了异形截面纤维，最理想的效果是将橘瓣完全分开。异形纤维的比表面积相对于常规圆形截面纤维来说更大，水分蒸发能力更强，所以由异形纤维构成的纺黏水刺基布导湿性能更佳。

2.4 抗污性能

图3 双组分纺黏水刺橘瓣型纤维部分横截面照片

润湿接触角是指流体界面与固体表面交接点处的选择性润湿流体表面切线与固体表面间的夹角，是液体对固体润湿程度的一种量度。本试验将水珠滴到基布表面1 s后所呈现的形态冻结，利用量角法测量接触角[7]，再用接触角对比分析抗污性能。水接触角较大，说明液体在固体表面难以铺展而不浸润，织物具有低表面能，能防止污渍的附着，从而达到防污的目的。

试验测得：短纤水刺基布与纺黏水刺基布的接触角均大于90°，分别为129.35°和113.70°；变异系数分别为4.75%和2.80%。这说明两种基布都是不润湿材料，抗污性能都良好，但纺黏水刺基布的接触角比短纤水刺基布的接触角略小。

两种基布的纤维都是疏水性纤维。短纤水刺基布是纯涤纶产品，涤纶的公定回潮率为0.4%，吸湿性差；而纺黏水刺基布中涤/锦比为7/3，其中锦纶的公定回潮率为4.5%[8]，吸湿性稍微优于涤纶，所以纺黏水刺基布表现出接触角略小。另外，纺黏水刺基布的纤维更细，比表面积大，较容易藏纳污垢，所以在抗污性能上，短纤水刺基布略有优势。

2.5 吸声性能

多孔吸声材料内部有无数彼此贯通的细微孔隙。当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面反射，另一部分透射到材料内向前传播，传播过程中引起孔隙中的空气运动，与孔壁发生摩擦，由于黏滞性和热传导效应，将声能转换成热能而损耗掉[9]。

从图4可以看出，虽然随着频率升高，两种基布的吸声系数均没有表现出一定的规律性，但是在每种频率下对应的纺黏水刺基布的吸声系数均大于短纤水刺基布的吸声系数。另外，将250、500、1 000和2 000 Hz四个频率下吸声系数的平均值求得降噪系数NRC[10]，其中短纤水刺基布NRC=

图4 短纤水刺基布与纺黏水刺基布吸声系数对比

0.250 0，纺黏水刺基布NRC=0.447 5。一般认为， NRC>0.2为吸声材料，因此这两种基布都可归属于吸声材料，纺黏水刺基布的吸声效果比短纤水刺基布的吸声效果要好。

面密度是影响材料吸声性能的一个因素，相同面密度的纺黏水刺基布与短纤水刺基布相比，纤维越细，其单位面积内纤维数越多，与声波接触的纤维更多，因而能消耗更多的声能[11]，所以吸声效果较短纤水刺基布要好。

2.6 吸墨性能

由基布加工成壁纸的后期工艺中，最主要的工艺是印花。基于环保因素考虑，现在提倡使用水性油墨。笔者用钢笔墨水模拟水性油墨[12]进行试验。结果表明，两者吸墨性差别较小，均具有较为良好的吸墨性。图5示出了从墨水滴到纺黏水刺基布表面开始，连续4 s时间内墨水在基布表面上的形态变化。

3 结论

(1)纺黏水刺基布的拉伸强度大于短纤水刺基布，但纺黏水刺基布的纵横向强度比略大。非织造布壁纸与纸质壁纸相比，在拉伸强度上更具有优势。

(2)短纤水刺基布的透气性较好，但其防螨性能不如纺黏水刺基布。较好的透气性和防螨性能是传统壁纸不具备的。

图5 纺黏水刺基布连续4 s吸墨形态的变化过程

(3)纺黏水刺基布的导湿能力优于短纤水刺基布。非织造基布的导湿性能优势可以使墙体上的湿气排出，避免墙体发黄和出现壁纸起泡等现象。 (4)短纤水刺基布和纺黏水刺基布都是不润湿材料，抗污性能均良好，但短纤水刺基布的接触角略大，抗污性能更优越。

(5)短纤水刺基布和纺黏水刺基布均为吸声材料，纺黏水刺基布的吸声效果较短纤水刺基布好。

(6)短纤水刺基布和纺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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