汽車用紡織材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 山東 青島 266071

汽車的高速發(fā)展為汽車用紡織材料的發(fā)展提供了契機(jī)[1]。汽車用紡織材料使用比例巨大，涉及車頂、安全帶和安全氣囊、門板面料、地毯、座椅面料、輪胎簾子線、車廂過濾材料和吸聲材料等[2]。汽車用紡織材料除了要滿足基本的透氣、密度、材質(zhì)、花型等要求外，還要滿足人們新提出的有關(guān)舒適性和安全環(huán)保性等方面的要求。

1 汽車用紡織材料的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 汽車產(chǎn)量狀況

2014—2017年，中國汽車產(chǎn)量一直呈上升趨勢。其中：中國2016年乘用車總銷量約占全世界乘用車總銷量的30%，是位居第二的美國的乘用車總銷售量的1.6倍；2016年中國汽車總產(chǎn)量為2 811萬輛，其中乘用車(即轎車、多用途汽車、運(yùn)動(dòng)型多用途車等)約占87%，卡車、商務(wù)車等約占13%；2017年中國汽車總產(chǎn)、銷量分別約為2 902萬和2 888萬輛，同比增長3.19%和3.04%。圖1為2014—2016年中國汽車總產(chǎn)量的變化趨勢，圖2為2016年全球乘用車銷量。

圖1 2014—2016年中國汽車總產(chǎn)量的變化趨勢

圖2 2016年全球乘用車銷量

1.2 乘用車中的紡織材料

因乘用車占比較大，故本節(jié)以乘用車為例，介紹乘用車中的紡織材料。

乘用車中的紡織材料主要是采用單層或多層復(fù)合紡織材料模壓制成的半制品，再結(jié)合其他橡塑、化工材料等，并采用多樣化的制造工藝，制成的總成零部件[3]。其主要包括腳墊、衣帽架、行李箱地板、行李箱蓋內(nèi)飾、行李箱儲(chǔ)物盒、擋泥板、車頂內(nèi)飾、引擎蓋內(nèi)飾、前圍隔聲墊、乘客艙地毯、車底部隔熱件、地板隔聲件等[4]。其還可按照安裝位置的不同分為內(nèi)飾和外飾。其中，安裝于乘客艙、行李箱艙和發(fā)動(dòng)機(jī)艙的稱為內(nèi)飾，安裝于車外的稱為外飾[5]。

此外，作為局部使用的汽車用紡織材料還包括門板總成中的內(nèi)嵌板、內(nèi)層針織面料；座椅套、安全帶、A/B/C柱針織面料或仿麂皮面料；安全氣囊總成中的氣袋；電瓶保護(hù)盒、人造革基布、過濾器、網(wǎng)兜、松緊帶、隔聲氈(貼于車頂、門板、儀表板、行李箱裝飾板背面)、線束膠帶布等[6]。

1.3 汽車用紡織材料的制備與應(yīng)用部位

汽車用紡織材料種類繁多。不同的制備工藝可以生產(chǎn)出不同功能的產(chǎn)品，從而應(yīng)用于不同的部位，達(dá)到一定的效果。例如，應(yīng)用于表層可起到美觀、裝飾、增強(qiáng)、耐久等作用；應(yīng)用于黏合層可起到黏結(jié)表層和底層織物的作用；應(yīng)用于中間層可起到加固，或賦予一定的功能性；應(yīng)用于背層則可具有一定的功能性。表1和表2對有無采用加固工藝的產(chǎn)品進(jìn)行了分類歸納。

表1 經(jīng)加固工藝處理的汽車用紡織材料及其應(yīng)用部位

表1中，經(jīng)加固工藝處理的汽車用紡織材料(如熱塑性氈等)使用的原料主要包括回用棉短纖、短玻纖、麻短纖、PP短纖、有色滌綸短纖、ES雙組分短纖、PET雙組分短纖、海島纖維等。生產(chǎn)工藝主要有氣流成網(wǎng)、梳理成網(wǎng)、鋪灑等；加固方式主要包括水刺、針刺、熱風(fēng)固結(jié)、上膠固結(jié)、縫邊固結(jié)、縫線固結(jié)、熱軋固結(jié)等。

表2中，未經(jīng)加固工藝處理的汽車用紡織材料(如針織布等)使用的原料主要包括有色滌綸、白色滌綸、尼龍、氨綸等。生產(chǎn)工藝主要有機(jī)織、針織、編織、簇絨、紡黏、熔噴等。

上述汽車用紡織材料用量因使用部位不同而存在明顯的差異。表3根據(jù)用量從大到小進(jìn)行了排列，并列舉了它們主要的應(yīng)用部位。

表3 各種汽車用紡織材料的應(yīng)用部位

1.4 汽車用紡織材料的基本要求

汽車用紡織材料的基本要求很高，需滿足：

(1) 限制揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。各整車廠必須使整車滿足車內(nèi)污染物限值，零部件供應(yīng)商依整車廠不同的要求而提供不同的限值材料。主要的限值污染物包括苯、甲醛、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、乙醛、丙烯醛等[7]。

(2) 禁止重金屬，不得使用鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻等重金屬[8]。

(3) 滿足顏色、尺寸、質(zhì)量、強(qiáng)力、伸長、剝離彈性、聲學(xué)、耐熱、耐寒、耐濕、耐磨、色牢度、氣味、霧化、抗霉、抗沾污及阻燃等基本的性能要求[9]。

2 汽車用紡織材料發(fā)展趨勢及熔噴汽車降噪吸聲材料市場發(fā)展

2.1 汽車用紡織材料發(fā)展趨勢

依據(jù)目前汽車行業(yè)和國家政策的相關(guān)要求，汽車用紡織材料的主要發(fā)展趨勢：

(1) 輕量化。汽車的輕量化是以車輛節(jié)油、提高續(xù)航里程為目的的，特別是隨著電動(dòng)車的快速發(fā)展，汽車輕量化的要求越來越突出[10]。目前，市場上出現(xiàn)了玻纖增強(qiáng)工藝技術(shù)、碳纖與玻纖混用技術(shù)、回用碳纖技術(shù)等發(fā)展趨勢。

(2) 環(huán)保。主要包括原材料環(huán)保、生產(chǎn)環(huán)保、開發(fā)環(huán)保這三方面。原材料環(huán)保指原材料中不得含有VOC或重金屬。目前，由于車輛使用者對健康安全越來越關(guān)注，人們對車內(nèi)氣味、有害揮發(fā)物含量的要求越來越高[11]。開發(fā)環(huán)保指盡量少用熱固性材料，多選用熱塑性材料；盡量選用無廢料產(chǎn)生的工藝，如模內(nèi)注料一體成型工藝；多選用能循環(huán)利用的材料，盡量不使用溶劑膠[12]。

(3) 循環(huán)利用。目前，生產(chǎn)零部件的原材料成本、垃圾處理成本越來越高，這些均逼迫供應(yīng)商設(shè)法循環(huán)利用，減少廢料[13]。

(4) 新工藝及新材料。開發(fā)新工藝及新材料有利于提高材料性能，降低材料綜合成本，改進(jìn)材料質(zhì)量[14]。例如，為達(dá)到吸聲效果好且質(zhì)輕的目的，目前開發(fā)出了熔噴細(xì)“新雪麗”(Thinsulate)氈、熔噴三聚氰胺氈等產(chǎn)品。下節(jié)將以吸聲材料為例，介紹熔噴汽車降噪吸聲材料市場的發(fā)展。

2.2 熔噴汽車降噪吸聲材料市場發(fā)展

汽車對降噪吸聲材料的要求主要包括：輕量化；寬幅范圍內(nèi)吸聲隔聲性能好且穩(wěn)定，材料比表面積大、孔隙小、孔隙率高，使用壽命長；物理、力學(xué)性能良好；不易老化、耐氣候性好；綠色環(huán)保、安全可靠[15]。目前，熔噴降噪吸聲材料常采用與PET纖維混紡，產(chǎn)品具有良好的彈性回復(fù)性、隔熱性，適用性能廣，但也存在抗老化性能和耐高溫性能差等不足[16]。

美國、歐盟、日本每隔6年都會(huì)修訂汽車內(nèi)外噪聲控制相關(guān)法規(guī)和測試標(biāo)準(zhǔn)。目前，汽車內(nèi)部噪聲控制已成為消費(fèi)者和制造商追求的一項(xiàng)重要指標(biāo)[17]。

美國明尼蘇達(dá)礦業(yè)及機(jī)器制造公司(3M公司)生產(chǎn)的“新雪麗”系列車用降噪材料，具有優(yōu)良的吸聲性、阻燃性及耐高溫性[18]。其采用了質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65%左右的丙綸(PP)熔噴纖維、35%左右的粗線密度的三維卷曲滌綸(PET)短纖維，而后者可賦予材料抗壓、回彈、蓬松及吸聲持久等性能。

蕪湖金依綸吸音材料有限公司研發(fā)了一種新型熔噴超細(xì)纖維雙組分隔聲材料，其采用超細(xì)PP纖維及三維卷曲纖維混合，具有輕質(zhì)、環(huán)保、易粘貼、阻燃、吸聲效果好等優(yōu)點(diǎn)。

東華大學(xué)設(shè)計(jì)開發(fā)出一款熔噴復(fù)合降噪材料，其采用骨架纖維與超細(xì)纖維混合，形成了一種三維立體結(jié)構(gòu)，具有良好的阻燃性、壓縮回彈性、拒水性、抗菌防霉性等[19]。

上海泰瑞電子科技有限公司發(fā)明了一種吸聲材料，其黏結(jié)層由低線密度PET纖維和低熔點(diǎn)PET纖維熱黏合成形，下層為PP熔噴非織造布，且試驗(yàn)已證明其具有良好的吸聲效果[20]。

3 結(jié)語

我國是汽車超級大國，汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對汽車用紡織材料的需求量必定呈逐漸上升的趨勢，且由于汽車用紡織材料性能不同，其在汽車中的使用部位也有較大的差異，汽車用紡織材料必將迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇。

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