真絲織物/PE膜復合材料用于室內墻面裝飾的研究

陳 超，于永玲，呂麗華，劉潤華

(大連工業大學 綠色纖維應用技術研究所，遼寧 大連 116034)

真絲織物/PE膜復合材料用于室內墻面裝飾的研究

陳 超，于永玲，呂麗華，劉潤華

(大連工業大學 綠色纖維應用技術研究所，遼寧 大連 116034)

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

真絲織物；PE膜；復合材料；室內裝飾；成形工藝

隨著人們生活水平的提高，室內墻面裝飾材料逐漸受到關注。目前涂料被廣泛用于室內墻面裝飾，但其含有的甲醛、苯等有機揮發物會造成室內空氣質量下降，從而影響人體健康[1]。在當前室內裝修追求美觀、環保的潮流下，人們開始認識到某些裝修材料污染對身體健康造成的嚴重后果，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，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，提高織物的強力，使其具有良好的外觀效果和物理機械等特性，既符合環保潮流，又有易清潔、耐油污、強力高等特點。主要探討了不同厚度的PE膜對復合材料顏色鮮艷度的影響和其熱壓成形工藝條件的優化。

1 實 驗

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131℃；平紋真絲織物(陽光紡織品有限公司)，結構性能參數：經緯密分別為512根/10cm和252根/10cm，密度71.4 g/cm2，厚度0.176 mm，拉伸和撕裂強力(均為織物緯向值)分別為249 N和51.1 N，頂破強力330 N。儀器：QLB63手動真空平板硫化機(無錫市中凱橡膠機械有限公司)，YG026C型多功能電子織物強力儀器(江蘇南通三思機電科技有限公司)，SP64色差計(美國愛色麗公司)。

1.3 復合材料的制備

1.3.1 設計要求

作為追求美觀及以特殊效果來美化空間的產品，墻面貼飾材料應具有平挺性、可粘貼性、耐污、易于除塵及美觀等特點[3]，所以在設計時一定要注意滿足以上特點。采用層壓法將PE膜與真絲織物通過熱壓復合而成的裝飾用復合材料，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；同時由于PE膜本身熔點低，透光性好，與真絲織物復合后既能保證外表的典雅美觀，又不會對蠶絲力學性能造成太大的傷害[6-8]，從而保證復合材料的各種優良性能。

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 樣品規格

樣品的規格為250 mm×250 mm(長×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，對應的PE膜與絲纖維積比分別為3∶1，5∶1，7∶1，9∶1，11∶1。

1.4 性能測試

1.4.1 色差檢測

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

1.4.2 力學性能測試

當裝飾用復合材料的厚度確定以后，在此厚度下，通過正交試驗，以拉伸強力、頂破強力和撕裂強力為指標，優化出其熱壓成形工藝條件。拉伸強力檢測標準采用GB/T 3923.1－1997《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》，撕裂強力檢測標準采用GB/T 3917.3－1997《紡織品織物撕破性能第3部分：梯形試樣撕破強力的測定》，頂破強力檢測標準采用GB/T 14800－93《土工布強力頂破試驗方法》。

2 結果與討論

2.1 色差分析

外表的美觀是對室內裝飾用復合材料其綜合評價的一個重要因素，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、易清潔、耐腐蝕等性能，這樣才能使制備的裝飾用復合材料既滿足室內墻面裝飾用途，又提高了實用性和耐用性。從圖2中可以看出，隨著復合材料厚度的增大，ΔE越大，說明復合前后，織物顏色鮮艷度差別越大，當裝飾用復合材料的厚度為0.2 mm時，ΔE值最小，但因為真絲織物本身厚度是0.176 mm，與復合后的厚度0.2 mm十分接近，所以0.2 mm厚度的復合材料在實際制備過程中容易產生疵點、表面破裂等缺點，綜合因素考慮，當織物的厚度是0.176 mm，裝飾用復合材料最優厚度選為0.3 mm。

圖2 復合材料厚度對色差值的影響Fig.2 Effect of thickness on color difference

2.2 熱壓成形工藝優化分析

在保證裝飾用復合材料外觀顏色鮮艷度的條件下(厚度為0.3 mm)，以拉伸強力、頂破強力和撕裂強力為指標，將熱壓溫度、熱壓壓力及熱壓時間3個因素進行L9(33)正交試驗，其結果見表1。

從表1中極差R的大小可知，對裝飾用復合材料的拉伸強力和頂破強力影響因素先后順序為：B＞C＞A，即熱壓壓力＞熱壓時間＞熱壓溫度，對撕裂強力影響因素先后順序為：A＞B＞C，即熱壓溫度＞熱壓壓力＞熱壓時間，綜合分析可以看出，熱壓時間對于復合材料的成形性能影響相對較小，而熱壓壓力和熱壓溫度影響相對較大一些。熱壓溫度在135 ℃時，剛達到PE樹脂熔點溫度，此時流體的黏度系數較大，不利于樹脂對真絲織物的浸潤，從而導致材料強力相對較低，但是隨著溫度的升高，黏度系數降低，樹脂較容易深入織物內部間的空隙，提高了纖維間及紗線間的的摩擦阻力，同時增加了紗線間的固接點，使紗線間滑移變小，從而提高復合材料的強力，但是樹脂對真絲織物的浸潤，尤其是對紗線纖維內部的浸潤需要一定的壓力，如果壓力太小，樹脂無法到達真絲織物內部，就會使局部產生空隙現象，造成應力不勻，在受外界力的作用下，產生應力集中現象發生斷裂[11]；在整個熱壓過程中，樹脂無法到達真絲織物內部并與絲纖維表面極性基團如—NH2-，—COOH，—NHCO，—CH2OH等發生結合，并形成一個良好的力學界面，需要一定的時間[12]，如果時間過短，無法形成穩定的力學界面，就會造成復合材料整體力學性能的下降，當時間達到一定界限后，樹脂浸潤完全，并形成良好的界面，此時即使增加熱壓時間，復合材料的力學性能也不會提高。

表1 正交試驗結果Tab.1 Results of orthogonal test

從表1中比較K值的大小可知，拉伸強力的最優工藝是A2B2C3，頂破強力的最優工藝A2B3C3，撕裂強力的最優工藝是A2B2C2。對于因素熱壓溫度A，3個指標的最優工藝都是A2，所以取A2最佳；對于因素熱壓壓力B，拉伸強力和撕裂強力取B2，而頂破強力取B3，綜合考慮熱壓壓力應取B2最佳；對于因素熱壓時間C，拉伸強力和撕裂強力都取C2，頂破強力取C3，并結合到實際生產過程中，縮短時間就是提高生產效率節省能源，綜合考慮熱壓時間取C2最佳。

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

3 結 論

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

2)通過正交試驗，優化出其熱壓成形工藝條件為：熱壓溫度145 ℃、熱壓壓力3 MPa、熱壓時間4 min。此時，所制備的裝飾用復合材料拉伸強力是472 N，撕裂強力是53.1 N，頂破強力是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目(2006T027)

陳超(1984－ )，男，碩士研究生，研究方向為紡織纖維材料的生態循環利用。通訊作者：于永玲，教授，dlyyling@163.com。