新型天花軟膜材料的制備及性能研究

涂志偉　姚桂松　楊海平　曹培祥

摘要：從原料、設備和工藝諸方面綜合考慮，浙江海利得新材料股份有限公司研發出一種新型的天花裝飾軟膜材料，該產品相對于普通軟膜材料具有更好的物理和化學性能，可印刷，易造型，且鄰苯含量、重金屬等均能符合歐盟REACH法規要求。

關鍵詞：天花軟膜；聚氯乙烯；裝飾材料；室內裝飾；家裝市場 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG115 文章編號：1009-2374（2017）11-0058-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.030

天花軟膜材料是室內裝飾材料中天花板材的一種新型替代材料。該材料始創于19世紀的瑞士，60年以后經法國人費蘭德科爾進一步的完善后推廣到歐洲及美洲的家裝市場。該材料具有質輕、可印刷、易造型、隔音的特點；透光性能柔和，可節約能源；具有防水、抗菌的功能。這種新型的裝飾材料和裝修方式，憑借著優異的性能和便捷的施工及造型，在短短的十幾年時間里，迅速成為我國大型體育場館、賓館、會議和展覽中心等場所最搶眼的裝飾新型材料。尤其在以“城市讓生活更美好”為主題的2010上海世博會上，得到最成功的應用和好評。突破現有裝備、技術和工藝上的瓶頸，開發國際同類水準的天花裝飾軟膜材料，已成為我國裝飾新材料領域發展的一個新方向。我司通過克服現有技術的不足，提出了一種天花軟膜材料及其制備的方法。

1 生產技術

本產品從原料、設備、配方三個方面進行研發：

1.1 原輔料

（1）聚氯乙烯（PVC）：優選進口乙烯法PVC制成的料粉，分子量的正態分布窄，雜質少，魚目少，耐熱性好，批間差異小，表面亮度高；（2）鈦白粉：采用氯化法制備的納米級金紅石鈦粉，粒子分布均勻，細度較細（平均粒徑0.3微米），分散力很好，雜質少，晶點少，亮度高；（3）阻燃劑：采用納米級阻燃劑，細度好（平均粒徑0.6微米），分散均勻，阻燃效果佳，亮度效果好；（4）顏料：采用經過三輥研磨過并加工成色布的顏料，相對于常規產品所用的色粉，色布分散更均勻，且加工過程中不容易產生色條和山水紋。

1.2 設備

PVC塑化以后，分子間有極強的極性鍵存在，會造成粘度上升，同時PVC的塑化溫度和分解溫度很接近，加工工藝特別窄。因此，天花軟膜生產最關鍵的是塑化過程，尤其是塑化過程所采用的設備。普通PVC膜材生產最常用的是萬馬力密煉機，但萬馬力密煉機對PVC混合料的剪切力小，翻轉均勻度低，所以塑化效果差。行星式螺桿擠出機的擠壓系統由加料段和行星段組成，加料段部分的機筒設有水冷系統，同時在與行星段機筒連接處有隔熱層，防止兩段機筒的溫度相互影響，因此可以很好地控制PVC在塑化過程中所受的溫度，防止物料分解，且行星擠出機對PVC混合料翻轉均勻度高，塑化時螺桿對物料的剪切力大，可以達到很好的塑化效果。本產品塑化的核心部分是采用行星擠出機，使混合料的塑化更加充分、更加均勻，利于后道加工。

1.3 工藝

本產品工藝流程如圖1所示：

工藝流程

圖1 天花軟膜的工藝流程

底膜和面膜屬壓延成品，通過橡膠輪和鏡面輪壓紋后，膜一面是亮光的，一面是啞光的，卷取后膜的亮面靠著啞面，啞面對亮面會產生破壞，所以要進行二次增亮，并且把兩層膜亮面進行對貼，對亮面起保護作用。傳統的二次增亮設備流程是：膜的啞面靠鏡面輪，膜亮的一面朝外，在貼合過程中亮面受到壓制橡膠輪的破壞，從而降低了膜的表面亮度；而本產品是采用二次增亮新工藝流程，膜亮的一面貼合鏡面輪，而且整個流程膜亮的一面不碰到橡膠輪，亮度不受破壞，通過鏡面輪加溫后膜表面的亮度得到還原并增亮。

2 產品性能測試及分析

為研究本產品的性能，根據國家標準和國際相關標準對上述新產品的要求，進行了如下性能測試，并選擇了相同規格的燈箱膜和篷布膜進行性能對比。

2.1 力學性能

從表1中可以看出，天花軟膜具有較高的斷裂強度和撕裂強度。本次試驗選擇強度要求較高的燈箱膜和篷布膜做對比，天花軟膜的斷裂強度仍高出27.7%以上，切實保證了天花軟膜產品的使用性能和使用過程的持久性。

為評價產品的尺寸穩定性，標準選擇伸長3%時的強力來表征。當產品伸長值3%時，拉伸曲線上拉伸強度定義為產品的彈性模量。當彈性模量偏高時，產品使用過程產生形變要克服更大的力值，即不易變形。從表1中可以看出，天花軟膜伸長3%時的拉伸強度遠高于相同規格的燈箱膜和篷布膜，保證了產品安裝后的尺寸穩定性，對于噴繪的天花軟膜，也保證了圖案的逼真性。另外，天花軟膜根據使用的場景，需要被制作成各種形狀，這對天花軟膜的尺寸穩定性要求很高，因此較高的伸長3%時的拉伸強度滿足了這些要求，拓展了天花軟膜的應用領域。

2.2 裝飾性能

我司研發的天花軟膜的主體材料是PVC，通過選擇合適的顏料，可以在該材料表面噴繪和印刷各種色彩、圖案。軟膜天花是一種軟膜材料，根據龍骨的彎曲形狀來確定天花的整體形狀，所以造型隨意、多樣，讓設計師具有更廣闊的創意空間，如圖2所示的長方體造型和圖3所示的不規則造型。另外，天花軟膜具有隔音效果，通過隔絕樓層間的噪聲，用在展覽或者居家時，可以營造一個相對安靜的環境。在生產過程中，選擇二次增亮工藝，天花軟膜表面光澤透亮，配合各種顏色，使天花軟膜光澤多變，滿足不同場合的使用要求。

2.3 安全性能

經檢測，軟膜天花的防火級別為B1級，其在空氣中遇明火或在高溫作用下難起火，不易很快發生蔓延，且當火源移開后燃燒立即停止。普通天花在燃燒后會蔓延并釋放出有害氣體，而我司該款天花軟膜遇火后，只會自身熔穿，并迅速收縮，不會釋放出有毒氣體，也不產生溶液傷害人體及物財，消除了使用時的安全隱患。

天花軟膜用先進的環保無毒配方制造，無有毒物質釋放，可回收利用；產品的鄰苯、重金屬含量檢測結果均為未檢出，在生產和使用時不會對環境產生污染，符合全球環保的概念。

2.4 其他性能

傳統天花如果發生意外漏水，會致室內裝飾和家居受損，甚至影響到下層房屋，而天花軟膜是用經過特殊處理的聚氯乙烯材質制成，能承托190公斤以上的污水，不會滲漏和損壞。表面經過防霧化處理，不會因為環境潮濕而產生凝結水。

軟膜天花的軟膜經過抗老化特殊處理，使用壽命保證在10年以上。目前軟膜也可以在戶外使用，時間2年以上。

3 結語

（1）通過優選乙烯法PVC粉和改善塑化過程，使制得的天花軟膜力學性能優良，滿足室內裝飾材料的基本要求；（2）通過優選原料和輔料，配合合適的工藝條件，使生產的天花軟膜具有裝飾性；（3）嚴格控制原輔料選擇和生產過程，該款天花軟膜安全性能達到REACH法規要求。

參考文獻

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[2] 楊天奇.軟膜天花設計與構造研究[D].北京建筑大學，2014.

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（責任編輯：黃銀芳）