建筑领域用非织造布的发展与新成果*

天津工业大学纺织学院,天津 300387

1 发展背景

我国是发展中的大国，人口的持续扩张、经济的飞速发展及城市化进程的迅速推进，为建筑及建材市场的发展提供了广阔空间。从十六大提出的“走中国特色城镇化道路”，再到十八大提出的“新型城镇化”的发展主张，我国在城镇化建设的道路上正不断地向前迈进。截至2016年末，我国城市数量达到657个，建制镇数量达到20 883个，城镇化率从2001年的37.7%增长到57.3%，16年增长了19.6%，平均年增长1.2%[1]。据《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》提出的目标，到2020年常驻人口城镇化率将达到60.0%左右。持续的城镇化发展使得建筑物的需求量不断增大，建材市场蓬勃发展。其中，建筑领域用纺织品是建筑材料的重要门类。

《产业用纺织品行业“十三五”发展指导意见》中明确指出：到2020年，产业用纺织品纤维加工量在纺织工业纤维加工总量中的占比将提高到33%，土工建筑用纺织品主要技术达到世界先进水平，并将基础设施建设配套产业用纺织品列为六大重点发展方向之一[2]。城镇化的发展和政策的不断推进，为建筑领域用纺织品创造了一个前所未有的市场环境。其中，作为建筑领域用纺织品中发展最为迅速、创新最为活跃的产品类别之一——以针刺、纺黏、水刺工艺为代表的非织造布，已逐渐成为建筑领域中必不可少的新型材料。

2 发展概况

在我国，非织造布在建筑领域最早用于建筑屋顶的防水处理。建筑屋顶防水是房屋建筑工程中十分重要的一项。防水工程质量的好坏直接关系着建筑物的使用寿命，更直接影响着人们的正常生活。为避免雨水对建筑屋顶保温材料的腐蚀，通常采取在保温层之上铺设一层防水材料作为防水层的措施。我国最早用于建筑屋顶的防水材料多为纸胎或玻纤胎油毡等材料。20世纪80年代初，复合了聚酯非织造布的SBS、 APP等改性沥青防水卷材得到了大力推广，逐渐取代了传统防水材料，并由单一的防水功能卷材发展为热反射型、阻燃型等多功能型防水材料，其产量如今已占据防水材料市场近一半的份额[3]。

在国外，非织造布也被广泛用作建筑屋顶的防水材料，只是其制作方法与我国不同。国外，尤其是欧美地区，建筑防水材料多采用闪蒸法非织布。这种利用干法纺丝技术而非一般的熔融纺丝技术生产的非织造布，其因纤维直径极小而拥有一种独特的性能——防水透气性，即能在防止液态水透过的同时又可确保水气和空气透过[4]。因此，将它用作建筑防水材料可以有效地排出室内湿气，解决了传统建筑防水材料使用过程中建筑物内部湿气易凝结在防水层之下而腐蚀保温层的问题[5]。早在20世纪70年代中期，美国杜邦公司便将这种“可呼吸式”建筑防水新材料应用于建筑屋顶防水中，20世纪80年代末该材料已在欧美发达国家得到大力推广，并广泛应用于屋顶及墙面的防水工程中[6-7]。到目前为止，屋顶及墙面防水工程是非织造布在建筑物中应用最广泛的场合。

近年来，我国对这种防水透气非织造材料也展开了探究。不同的是，国外广泛使用的Tyvek(特卫强)系列防水透气非织造产品(美国杜邦公司生产)，采用其特有的闪蒸法生产，而我国并没有该项技术。因此，利用现有的技术实现对防水透气非织造布的复制与提升，是我国正在努力解决的问题。防水透气非织造布对建筑保温层的防护，以及建筑物节能，都有着十分重要的意义。随着相关技术规范和产品标准的陆续出台，我国将加强建筑领域用防水透气非织造布的研究及应用推广。

3 新应用

非织造工艺以技术含量高、工艺简单、产品经济耐用等特点而发展迅猛。如今，非织造布在建筑领域已逐渐展现出其优越性，建筑领域也涌现出了许多高品质、高科技的创新非织造布产品。

3.1 地板

将非织造布与导体或其他传导性材料融合形成智能非织造布，再结合到地板的设计中，便可获得“智能地板”。该地板基于其中的传感器可自动控制电灯、空调等电器的开与关，还可基于感知并分析其表面速度的变化来监测独自在家的老年人是否有摔倒的情况。如有摔倒则会在第一时间通知其家人或医院，以便获得及时的救护，避免更严重的后果[8-10]。

除了智能地板外，隔声阻燃非织造布地板也在推广之中。美国Johns Manville推出了能增强地板弹性性能的一款非织造布材料，其将非织造布与玻纤聚合物结合，采用特殊的浸渍工艺加工，制得的地板弹性性能指标提高，隔声、隔热性能优异，还能满足A2级防火材料的要求，可应用于地板、门面板等[11-12]。

3.2 吊顶

传统的建筑结构吊顶材料质量一般都很大，而非织造布的运用使得这一问题得到了有效解决。日本帝人公司将涤纶非织造布成功用于吊顶材料。该产品采用涤纶垂直排列成网，并进行了阻燃处理，所得产品柔软，且质量仅为传统吊顶材料的10%。这便保证了当意外发生时，即使吊顶不慎坠落也能够确保室内人及物品的安全。该产品再匹配上阻燃性能，可降低地震、火灾等灾害发生时体育馆、车站、商场等大型公共建筑物的附加风险，极大地提高建筑物的安全系数[13-14]。

3.3 屋顶

美国杜邦公司的防水透气非织造布Tyvek系列也在不断地推出新产品。例如，采用非织造闪蒸布制成的保护性蒸汽开放膜用于建筑屋顶，可减少热量损失，控制建筑物的二氧化碳排放并避免冷凝。其与传统通风屋顶用材料相比，强度高、耐用性强，能显著降低屋顶的建造成本，节能效率可达25%，为绿色建筑的发展做出了积极贡献。目前，该产品在英国已取得成功应用。

美国RKW公司也研制出了屋顶用多功能非织造防水透气布，即反射型非织造布Aptra Elements。该非织造布表层覆有一层强度高、柔韧性好且高反射、低辐射的金属镀层，可显著增强建筑物外层的隔热性能，避免夏季建筑物外部高温传导进内部，冬季建筑物内部热量流失，从而有效地控制建筑物的能耗。其特殊处理的镀层可有效避免金属的氧化剥落。Roof Top Guard Craftsman产品则是采用了RKW公司独特的技术，在轻量化方面十分卓越，质量比传统的纸毡轻40%，安装简便[15]。

3.4 墙面

反射型镀膜非织造布产品可用于墙面外部。例如，美国杜邦公司推出的Tyvek系列新品Therma Wrap，其与屋顶用反射型防水透气布类似，通过在非织造闪蒸布上涂覆金属镀层和LOW-E膜获得透气和隔热功能，可维持建筑物室内温度，避免因室内热量流失而增加空调能耗，这有利于建筑物在不同的季节维持舒适与节能，降低运营成本[11]。

此外，利用离子交换和TiO2光催化剂对天然沸石粉体进行改性，制成多功能粉体，再涂覆到聚丙烯非织造布上制成墙面内部用壁纸，可有效吸附并分解室内空气污染物，提高室内空气质量[16]。

4 前沿研究

除上述应用外，非织造布在建筑领域的应用空间还很大，且随着研究的不断推进，更多的非织造布产品有望应用于建筑领域。

EYUPOGLU等[17]研究了珍珠岩涂覆涤纶非织造布的保暖性，发现非织造布的导热系数随着涂覆的珍珠岩颗粒尺寸的增加而减小。该项研究成果有望用于建筑物的隔热。

COLINART等[18]将亚麻纤维和黏胶纤维制成5种不同面密度的水刺非织造布，并研究了其在紫外光、可见光和红外光条件下的辐射性能即透射率、反射率和吸收率，以及其湿热性能即耐热性、比热容和耐水蒸气性能等。结果显示：这些非织造布的辐射性能主要受非织造布的厚度、孔隙率及相对湿度的影响，其透射率低；湿热性能主要受其孔隙率的影响[18]。这种非织造布用于太阳能管理，将有益于减少建筑物的能源消耗。

WAZNA等[19]认为非织造布废料可作为建筑绝热新材料。他们研究了4种丙烯酸纤维/羊毛针刺非织造布废料的物理性能和微观结构，发现它们的透气性均不错，绝缘性能也十分优异，且导热性和透气性随孔隙率的增加而降低，随密度的增加而增加。

KIM[20]利用人造丝/PET非织造布制成了新型喷雾型加湿元件，用于建筑物的湿度控制。研究发现，表面粗糙度增加，则人造丝/PET非织造布的压降相对增大；人造丝含量降低，则人造丝/PET非织造布的湿气传递性变差。其中，质量分数各占50%的人造丝/PET非织造布的湿气传递性能优秀。

李婷婷等[21]基于热塑性聚氨酯蜂窝结构制备了一种新型吸声缓冲复合非织造材料，其由不同层数的涤纶/丙纶非织造布和涤纶非织造布组成。蜂窝结构扩大了材料的吸声频率，提高了新型吸声缓冲复合非织造布的中高频吸声系数和缓冲性能。该复合非织造布是幼儿园、敬老院用防护墙和其他建筑领域用隔间墙的绝佳选择。

5 展望

非织造布优点鲜明、发展快速，既可单独使用，又可与其他材料进行复合，在建筑物中应用越来越多，并已成为建筑领域不可或缺的新型材料。如今，对建筑领域用非织造布的要求也朝着高科技、多功能和绿色节能的方向发展。我国是非织造布生产大国但非生产强国，非织造布在高性能和高技术含量等方面与发达国家差距很大，在建筑领域的应用与研究尚处在初始阶段，还有很大的空间尚待发展。相信随着我国对建筑舒适度与绿色环保要求的不断提高，非织造布的市场需求将不断扩大，建筑领域用非织造布的发展未来可期。