CN103015655A

CN103015655A - 一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制作方法

Info

Publication number: CN103015655A
Application number: CN2012105525878A
Authority: CN
Inventors: 宋旭; 卢灿辉; 李玉荣
Original assignee: 宋旭
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种从高填充合成纸制备新型环保壁纸的方法，是采用高填充合成纸（又称“可替代植物纤维纸”）作基材，采用涂布含有水性乳胶、纳米抗菌剂、致孔剂、阻燃填料、吸墨剂等组成的涂层材料，涂覆于上述基材上得到透气涂层，采用圆网、平网和凹版印刷方式制造具有防水、透气、防霉、阻燃性能的新型环保壁纸，与PVC壁纸相比较，本发明制备的壁纸涂布和印刷在低温下进行，温度低于100℃，而PVC壁纸在发泡和干燥时温度高达220℃，本发明更有利于节能。该壁纸与目前使用的壁纸相比较，是一类不含重金属、无甲醛、无增塑剂、无VOC（挥发性物质）的不含PVC（聚氯乙烯）的环保、生态、健康壁纸。

Description

一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制作方法

技术领域

本发明涉及装饰壁纸技术，特别是涉及一种以高填充聚烯烃合成纸作基材，经过涂布处理，具有防水、透气、防霉、阻燃的高填充合成纸基新型环保壁纸及其制备方法。

背景技术

壁纸（又称墙纸）是通过运用材料、设备与工艺手法，以色彩与图纹设计组合为特征、表现力无限丰富、可便捷满足多样性个性审美要求与时尚需求的室内墙面装饰材料，是当今国际国内最流行的室内墙面装饰材料。壁纸同其他装饰材料一样，随着世界经济文化的发展而不断发展变化着。不同时期壁纸的使用是当地经济发展水平、新型材料学、流行消费心理综合因素的体现。目前国外流行的主要壁纸类型：聚氯乙烯（PVC）壁纸、纯纸壁纸、无纺壁纸、天然织物壁纸以及一些具有特殊功能的新型壁纸。目前广泛应用的壁纸是以木浆纸作底纸，表面涂覆由PVC、碳酸钙和邻苯二甲酸酯（DOP）等增塑剂、热稳定剂等助剂、发泡剂等组成的糊料，经过印花、发泡和压花等工艺制成的壁纸。DOP等邻苯二甲酸酯类存在致癌性、变异性、生殖毒性，研究证实，DOP可以经口、呼吸道、静脉输液、皮肤吸收等多种途径进入人体，对机体多个系统均有毒害作用，被认为是一种环境内分泌干扰因子。随着社会环保、安全要求的不断提高，加快淘汰有毒增塑剂（包括可能存在潜在毒副作用的增塑剂）和开发推广新型无毒增塑剂已成为必然趋势，因此采用价格高的无毒增塑剂是PVC壁纸面临的主要课题之一；另外，由于聚氯乙烯树脂含有氯，在由火灾引起燃烧时，产生被分类为致癌物质及诱发内分泌系统障碍的物质的二噁英（dioxin），燃烧时还产生强腐蚀性气体氯化氢气体，且具有剧毒性，是对人体有致命性的有害物质。

壁纸品种繁多，从面层的材质来看，可分为普通胶面壁纸、发泡胶面壁纸、纸面壁纸、针织壁纸、金属壁纸、玻璃纤维壁纸以及用黄麻等为饰面的自然纤维壁纸等，为了增强透气性，大多采用木浆纤维纸作底纸，一旦涂布PVC糊料，将失去透气性，此外，木浆纸不耐水，不耐各种微生物，容易发生霉变，还容易被虫蛀，一旦墙体潮湿，将引起空鼓；近年来，采用无纺纸作基材的壁纸得到人们的欢迎，采用木纤维和合成纤维采用湿法工艺制成，但不阻燃，由于其多空特点，在制成壁纸时需要采用特殊的表面处理，以避免油墨进入纤维内部，影响印刷效果。

壁纸的阻燃性是壁纸在公共场合，如宾馆、娱乐场所、机场、商场、学校、幼儿园、医院、超市等场合及高层建筑装修必须要求的，目前的大多数壁纸如果不添加阻燃剂将达不到要求，限制了其在这些场所的使用，因此多数壁纸的阻燃采用外加阻燃剂的方法实现，如发明专利CN 1789556A在壁纸基材的某一层高分子基材中添加芳香族磷酸酯类阻燃剂或聚磷酸铵类阻燃剂并配合季戊四醇类化合物实现阻燃目的，但添加量大，对其被包含的构成层的基本树脂100重量份，其被包含10-30重量份的量，如果此量未满10重量份，则不能获得充分的阻燃性，如果超过30重量份，则包含阻燃剂的构成层的机械物理性下降。

从而，由于如上所述的壁纸有的含有聚氯乙烯、有毒增塑剂影响居住环境；有的壁纸基材抗水性差，影响使用后因气候潮湿造成的空鼓，影响装饰效果，容易滋生细菌；有的壁纸阻燃性达不到要求，在公共场所和高层建筑不能大规模使用，根据上述种种壁纸存在的缺陷，需要开发具有新型环保功能的壁纸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足而提供一种克服目前壁纸生产和使用存在的防水性、透气性、防霉性和阻燃性存在问题的高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法。

采用的技术方案是：

一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，是采用高填充合成纸（可替代植物纤维纸）为基材，涂布含有水性乳胶、纳米抗菌剂、致孔剂、阻燃填料、吸墨剂组成的涂层材料，涂覆于上述基材上得到透气涂层，采用圆网、平网和凹版印刷方式制造具有防水、透气、防霉、阻燃性能的新型环保壁纸。

上述的高填充合成纸为基材，其基材为环保的专利产品，所用基材的碳酸钙含量75-85份，硅酸钙含量0-5份，聚乙烯含量10-25份其特点是纸的厚度为100-400微米，宽度为500-2500毫米，比重为0.85-1.50g/cm³，白度为65-95。

上述的涂层材料为：水性乳胶12-45份、分散剂0.1-0.8份，粘着力促进剂0.05-0.2份，纳米抗菌剂2-10份、致孔剂0.5-5份、阻燃填料15-25份、吸墨剂5-10份，无机填料15-20份组成的，其余为去离子水。

上述的水性乳胶，采用含有活性基团如羧基、异氰酸基和羟甲基的聚合物乳胶或含丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈和/或苯乙烯的聚丙烯酸酯共聚物酯乳液或羧基改性丁苯胶乳。

上述的分散剂，采用多元酸均聚物、多元酸共聚物和超支化聚

羧酸类分散剂。

上述的粘着力促进剂，采用Hardlen EW （海名斯特殊化学公司产品）、TECH附着力促进剂 Adhesion Promoters（上海泰格聚合物技术有限公司）、附着力促进剂LTH（德国Degussa公司）。

上述的纳米抗菌剂，采用银离子型无机抗菌粉体SHT-120（海宁市海泰精细化工有限公司）、银离子-沸石抗菌剂（ZEOMIC SINANEN CO., LTD）、载银磷酸锆CONVAL PAg-40（西安康旺抗菌科技股份有限公司）。

上述的致孔剂，采用在涂层中添加NaHCO₃、NH₄HCO₃受热产生气体的物质作致孔剂或采用硅藻土、活性硅酸钙、沸石粉多孔性物质作致孔剂。

上述的阻燃填料，采用经过水性聚氨酯树脂包覆的Ⅱ型聚磷酸铵（聚合度≥1000，平均粒径2-18μm）和耐水性好的二聚季戊四醇或三聚季戊四醇（粒径2-20μm）作阻燃填料。

上述的吸墨剂，由气相二氧化硅和湿法二氧化硅组成。

本发明所采用的高填充合成纸（可替代植物纤维纸）基材由于含有大量的无机填料，表面存在大量的互相贯穿的空隙和裂纹，因此具有类似植物纤维的透气性，由于基材不含可纤维素等细菌、真菌可侵蚀的物质，具有良好的防霉性能；基材主要有碳酸钙等无机填料组成，聚乙烯包覆在填料颗粒表面，因而具有良好的抗水性能；基材含有大量的不燃性无机填料，因而具有良好的阻燃性能，在基材表面涂覆的涂层材料只要具备透气性、抗水性、防霉性能和阻燃性能，就可以制备出防水、透气、防霉和阻燃的壁纸。该壁纸具有与常规壁纸同样的装饰性，由于整个制备过程不采用和引入重金属、甲醛、增塑剂和挥发性物质（VOC），不含PVC（聚氯乙烯）等对环境有影响的高分子材料，具备无毒、无味特征，是一类真正的环保、生态、健康壁纸，可以满足宾馆、娱乐场所、机场、商场、学校、幼儿园、超市等公共场所及高层建筑装修装饰，是克服新居综合症（即由于装饰材料引起的异味久久不能散去，或含有的有毒有害物质造成对人体的短期或长期危害）的环保壁纸。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用的高填充合成纸（可替代植物纤维纸）基材，在生产过程中不采用植物纤维、不使用水和强酸强碱及化学药品，不排放废水、废渣、COD，不排放有毒有害气体，同时具备植物纤维纸的透气性能，抗张强度、撕裂强度和抗冲击强度，印刷效果好，是综合性能优异的壁纸基材。

2、本发明采用的基材和涂层材料具有优良的阻燃性能，无需外加阻燃剂来达到阻燃目的，具有更高的环保性和安全性。

3、本发明生产壁纸采用圆网、平网和凹版印刷（印花）工艺，生产过程简单高效，由于采用吸墨、印刷性能良好的涂层材料，保证了壁纸图案的耐久性和清晰度，采用发泡水性浆料和水性发泡油墨可以获得立体感和质感丰富的壁纸。

4、与PVC壁纸相比较，本发明制备的壁纸涂布和印刷在低温下进行，温度低于100℃，而PVC壁纸在发泡和干燥时温度高达220℃，本发明更有利于节能。

5、本发明制备的壁纸具备防水、透气、防霉和阻燃性能，可以在大型公共场所和幼儿园、医院、学校等特殊场合使用，具有很高的安全性，对人体和环境不会造成伤害和影响。

附图说明

图1是高填充合成纸（可替代植物纤维纸）壁纸基材的多孔结构图。（电子显微镜照片）

图2 是采用本发明的涂层材料涂覆的壁纸半成品的多孔形貌结构图。（电子显微镜照片）

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例仅用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例：

一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，是采用高填充合成纸（可替代植物纤维纸）为基材，涂布含有水性乳胶、纳米抗菌剂、致孔剂、阻燃填料、吸墨剂组成的涂层材料，涂覆于上述基材上得到透气涂层，采用圆网、平网和凹版印刷方式制造具有防水、透气、防霉、阻燃性能的新型环保壁纸。所述高填充合成纸为基材，其基材为环保的专利产品，其专利是本发明人开发的“一种不含植物纤维改性聚烯烃纸”，中国专利，所用基材的碳酸钙含量75-85份，硅酸钙含量0-5份，聚乙烯含量10-25份其特点是纸的厚度为100-400微米，宽度为500-2500毫米，比重为0.85-1.50g/cm³，白度为65-95。

1、壁纸涂层材料制备：

涂层材料在20升装有分散搅拌器的不锈钢或塑料容器中，加入水（去离子水），然后将分散剂加入水中，再添加如下所示的纳米抗菌剂、致孔剂、阻燃填料、吸墨剂，无机填料混合分散60分钟，再加入水性胶乳或乳胶的混合物，搅拌分散20分钟。为了保证涂层材料具有良好的施工性能，最好加入消泡剂和增粘剂，根据不同施工要求将涂层材料粘度调整至500-30000mPa.s（毫帕斯卡.秒）。其各组分的成分的百分比和比例见表1。

(1) 水性乳胶：考虑到所用壁纸基材的特点采用了含有活性基团如羧基、异氰酸基和羟甲基的聚合物乳胶，以增强涂层材料与基材的结合力（如含丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈和/或苯乙烯的聚丙烯酸酯共聚物酯乳液），羧基改性丁苯胶乳、水分散性聚氨酯分散体，为了保证乳液成膜后具有良好的柔韧性和手感，所用的乳胶的玻璃化转变温度为-15-30℃，成膜后薄膜的断裂伸长率为350-800%。

(2) 分散剂：考虑到与增稠剂的配伍性，采用多元酸均聚物、多元酸共聚物和超支化聚羧酸类分散剂。

(3) 粘着力促进剂：Hardlen EW （海名斯特殊化学公司产品）、TECH附着力促进剂 Adhesion Promoters（上海泰格聚合物技术有限公司）、附着力促进剂LTH（德国Degussa公司）。

(4) 纳米抗菌剂：考虑到壁纸涂层必须具有高抗菌效力，长有效期，同时克服小分子析出，长效、广谱、安全、无毒、操作简便，不会对环境造成第二次污染的要求。采用几种纳米抗菌剂复配得到良好抗菌涂层材料。所采用的抗菌剂有银离子型无机抗菌粉体SHT-120（海宁市海泰精细化工有限公司）、银离子-沸石抗菌剂（ZEOMIC SINANEN CO., LTD）、载银磷酸锆CONVAL PAg-40（西安康旺抗菌科技股份有限公司）。

(5) 致孔剂：为了保证壁纸涂层干燥后形成的薄膜不会因膜的致密性太高，影响薄膜涂层的透气性能，本发明采用在涂层中添加NaHCO₃、NH₄HCO₃等在受热时分解产生气体的物质作致孔剂的方法，使涂层形成众多小空隙，保证涂层具有良好的透气性。还可以采用硅藻土、活性硅酸钙、沸石粉等多孔性物质作填料，涂膜干燥后，部分多孔性物质的空隙保留，起着透气通道的作用。

(6) 阻燃填料：涂层的阻燃性能直接影响到壁纸的阻燃性能，本发明在涂层材料中添加经过水性聚氨酯树脂包覆的Ⅱ型聚磷酸铵（聚合度≥1000，平均粒径2-18μm）和耐水性好的二聚季戊四醇或三聚季戊四醇（粒径2-20μm）作阻燃填料。

包覆阻燃填料的制备方法如下：

按聚磷酸铵/二聚季戊四醇或三聚季戊四醇质量比为50-65/50-35的比例取聚磷酸铵和二聚季戊四醇或三聚季戊四醇粉末1000g，在高速混合机中混合均匀，然后缓慢加入水性聚氨酯树脂80-150g，在500-1000转/混合均匀，在80℃烘箱烘干，最后用磨粉机磨粉，过筛，取粒径≤325目的粉末作为壁纸涂层的阻燃填料。

(7) 吸墨剂：壁纸印花时通常采用溶剂型或水性油墨，本发明采用水性油墨或水性印花浆作印花材料，为了获得牢度好，耐磨性高，图案清晰的印花效果，在涂层中添加吸墨剂，吸墨剂的成分主要有气相二氧化硅和湿法二氧化硅组成。其比例为气相二氧化硅/湿法二氧化硅质量比=5-95/95-5。

(8) 无机填料：主要是研磨法碳酸钙（粒径≤3.5μm），轻质碳酸钙、滑石粉、钛白粉等。最佳比例是研磨法碳酸钙/轻质碳酸钙/滑石粉/钛白粉的质量比为40-50/0-20/0-10/50-10。

2、壁纸半成品制备

（1）网纹辊涂布制造壁纸半成品：选取厚度为200±15微米，宽度为600±5毫米，比重为1.05g/cm³，白度为85的可替代植物纤维的改性聚烯烃纸作为壁纸基材（简称“基材”），分别采用表1的实施例1-3和对比例制备的涂层材料，用80目网纹辊涂布，在90-110℃烘箱干燥，冷却，收卷，裁边得到可用于印花的壁纸半成品。

（2）圆网印刷涂布制造壁纸半成品：选取厚度为200±15微米，宽度为600±5毫米，比重为1.00g/cm³，白度为82的可替代植物纤维的改性聚烯烃纸作为壁纸基材（简称“基材”），分别采用表1的实施例4和5及对比例制备的涂层材料，用80-125目镍网做成的印花网进行印花，将涂层材料转移至基材上，在60-90℃烘箱干燥，冷却，收卷，裁边得到可用于印花的壁纸半成品。

（3）平网印刷涂布制造壁纸半成品：选取厚度为200±15微米，宽度为800±25毫米，比重为1.10g/cm³，白度为84的可替代植物纤维的改性聚烯烃纸作为壁纸基材（简称“基材”），分别采用表1的实施例4和5及对比例制备的涂层材料，用100-125目尼龙网做成的印花网进行印花，将涂层材料转移至基材上，在60-90℃烘箱干燥，冷却，收卷，裁边得到可用于印花的壁纸半成品。

3、壁纸制备

将上述制得的壁纸半成品采用圆网印花机进行印花，采用由水性浆和色浆配成的水性印花浆（包括珠光浆、发泡浆），进行四色印花，将不同印花浆转移到壁纸半成品表面，然后牵引进入烘箱，在55-105℃温度下进行干燥和发泡，冷却，收卷，裁边，得到色彩鲜艳、图案清晰、立体感强、质感丰富的壁纸。

壁纸性能评价：

（1）透气度测定

根据GB/T 4689.22-标准提供的方法，采用TQD-G1皮革透气度测试仪测试壁纸基材、壁纸半成品、壁纸产品的透气度，在40℃温度下，在材料两侧分别存在恒定的水蒸汽压的条件下，全自动测试规定时间通过单位面积的材料的水蒸汽质量，以该条件下的g/(m².d)表示。测试时将壁纸未涂布的一面与水蒸气接触。

（2）阻燃性测试

GB 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》及GB 20286－2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》提供的方法进行测定。

（3）抗菌防霉性能测试

参照2003年国家颁布的QB/T 2591-2003《抗菌塑料—抗菌性能试验方法和抗菌效果（贴膜法）》测定壁纸的抗菌率和防霉等级。

（4）耐摩擦色牢度试验按QB/T4034的规定进行。

（5）防水性能测试：采用水柱高度耐受性能表征，用mm/H₂O表示。见表2.

表 1

表 2

Claims

1.一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于采用高填充合成纸（可替代植物纤维纸）为基材，涂布含有水性乳胶、纳米抗菌剂、致孔剂、阻燃填料、吸墨剂组成的涂层材料，涂覆于上述基材上得到透气涂层，采用圆网、平网和凹版印刷方式制造环保壁纸。

2.根据权利要求1所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于所述的高填充合成纸为基材，所用基材的碳酸钙含量75-85份，硅酸钙含量0-5份，聚乙烯含量10-25份，其特点是纸的厚度为100-400微米，宽度为500-2500毫米，比重为0.85-1.50g/cm³，白度为65-95。

3.根据权利要求1所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于所述的涂层材料为：水性乳胶12-45份、分散剂0.1-0.8份，粘着力促进剂0.05-0.2份，纳米抗菌剂2-10份、致孔剂0.5-5份、阻燃填料15-25份、吸墨剂5-10份，无机填料15-20份组成的，其余为去离子水。

4.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于所述的水性乳胶，采用含有活性基团如羧基、异氰酸基和羟甲基的聚合物乳胶或含丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈和/或苯乙烯的聚丙烯酸酯共聚物酯乳液或羧基改性丁苯胶乳。

5.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于所述的分散剂，采用多元酸均聚物、多元酸共聚物和超支化聚羧酸类分散剂。

6.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于所述的粘着力促进剂，，采用Hardlen EW、TECH附着力促进剂 Adhesion Promoters、附着力促进剂LTH。

7.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的制备方法，其特征在于所述的纳米抗菌剂，采用银离子型无机抗菌粉体SHT-120、银离子-沸石抗菌剂、载银磷酸锆CONVAL PAg-40。

8.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的

制备方法，其特征在于所述的致孔剂，采用在涂层中添加NaHCO₃、NH₄HCO₃受热产生气体的物质作致孔剂或采用硅藻土、活性硅酸钙、沸石粉多孔性物质作致孔剂。

9.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的

制备方法，其特征在于所述的阻燃填料，采用经过水性聚氨酯树脂包覆的Ⅱ型聚磷酸铵（聚合度≥1000，平均粒径2-18μm）和耐水性好的二聚季戊四醇或三聚季戊四醇（粒径2-20μm）作阻燃填料。

10.根据权利要求2所述的一种高填充合成纸基新型环保壁纸的

制备方法，其特征在于所述的吸墨剂，由气相二氧化硅和湿法二氧化硅组成。