抗菌防水阻燃復合功能汽車頂棚面料的開發

吳雙全

（曠達科技集團股份有限公司，江蘇常州 213179）

汽車內飾空間作為封閉的座艙環境，其內部的濕熱條件為細菌的滋生提供了有利條件，嚴重影響駕乘者的身心健康和安全。隨著消費者對車內空氣質量和環境的安全需求和關注度越來越高，尤其在當下新冠肺炎疫情肆虐全球的形勢下，人們對汽車內飾空間的抗菌抗病毒功能越發重視，因此，打造全方位多維度的健康內飾座艙空間，為消費者提供健康安全、綠色環保的高品質產品，成為當下各大汽車主機廠進行內飾產品創新設計與開發的重要方向。

在汽車內飾表皮材料中，頂棚面料應用面積較大。頂棚面料以經編針織面料為主，具有穩定性高、柔軟不易脫散、緯向延伸較大等特點，在中高端汽車頂飾中應用較多［1-4］。本研究通過工藝和材料的優化設計，開發出了滿足汽車內飾標準要求的抗菌、防水、阻燃復合功能的汽車頂棚經編針織面料。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：汽車內飾用滌綸經編針織面料（自制），抗菌劑KD-2015、抗菌劑KD-9400、防水劑SFA（德國魯道夫化工），阻燃劑HHS。

儀器：門富士定形機，水平阻燃儀，靜態延伸架和防水測試儀。

1.2 工藝流程

出于造型設計的需要，汽車內飾頂棚面料多存在弧度較大或拉伸彎曲較大的區域，這些區域對織物面料的延伸性要求很高。為了減少定形次數對面料延伸性能的影響，保證成品面料的延伸率滿足后道頂棚總成壓制的工藝要求，選擇阻燃、抗菌、防水一步法工藝進行復合功能整理。整理工藝流程：坯布預定形染色浸軋阻燃、抗菌、防水復合功能整理液定形。

1.3 測試

1.3.1 抗菌性能

用定量測試法衡量面料的抗菌性能，參照GB/T 20944.2—2007《紡織品 抗菌性能的評價 第2部分：吸收法》進行測試。測試菌種分別為大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌。當抑菌值大于等于1或抑菌率大于等于90%時，樣品具有抗菌效果；當抑菌值大于等于2或抑菌率大于等于99%時，樣品具有良好的抗菌效果。

1.3.2 防水性能

采用GB/T 4745—2012《紡織品防水性能的檢測和評價沾水法》進行測試。頂棚面料一般要求其沾水等級大于等于4級，此時具有很好的抗沾濕性能。

1.3.3 阻燃性能

將頂棚面料在（23±2）℃和相對濕度45%～55%的標準狀態下調節至少24 h，參照GB/T 8410—2006《汽車內飾材料的燃燒特性》進行測試。燃燒速度取5塊樣品燃燒速度的最大值，燃燒速度小于等于100 mm/min，表明樣品滿足燃燒速度要求。

1.3.4 延伸性能

采用大眾汽車標準PV3903進行靜態延伸率測試：試樣大小為5 cm×16 cm，在拉伸方向上做兩條平行線標記，間距L1為10 cm，懸掛負荷50 N，靜置30 min后測量兩標記線的間距L2。靜態延伸率=（L2/L1-1）×100%。

1.3.5 手感

采用主觀評價法對面料的軟硬度進行評價。

2 結果與討論

2.1 影響復合功能整理效果的因素

2.1.1 抗菌劑

將織物分別浸軋3%的KD-2015抗菌整理液和3%的KD-9400抗菌整理液，帶液率為70%，定形溫度為170 ℃，測試抗菌整理后面料的抗菌性能、靜態延伸率、水平燃燒速度和手感，結果如表1所示。

由表1可以看出，未整理面料的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌抑菌率分別是5.50%、12.60%、10.40%，基本沒有抑菌效果；經過KD-2015和KD-9400整理后的面料，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率均達到99%，具有良好的抑菌效果。用兩種不同的抗菌劑整理后，面料的靜態延伸率、水平燃燒速度和手感都發生了不同程度的下降。KD-9400整理面料的經向延伸率由32%下降至24%，緯向由65%下降至56%，下降幅度較大；同時面料手感也較硬。抗菌整理后，面料的阻燃性能發生了不同程度的降低，KD-9400整理面料的緯向水平燃燒速度達到75.68 mm/min（C級）。綜合比較，選擇KD-2015抗菌劑進行抗菌功能整理。

表1 抗菌整理與未整理面料的性能比較

2.1.2 防水劑用量

內飾頂棚面料在壓制成型后需要通過水切割的方式進行切邊處理，處理過程中會有水濺出和殘留，因此需要對面料進行防水整理，以確保面料表面不會出現水漬。為了確定防水劑用量，選擇防水劑SFA（用量分別為1%、2%、3%）和3%的KD-2015抗菌劑對面料進行抗菌、防水整理，整理后面料的性能測試結果如表2所示。

表2 防水劑用量對織物性能的影響

由表2可以看出，隨著防水劑用量的增加，面料的防水性能越來越好，當防水劑用量為2%時，面料的防水性能為4～5級，可以滿足使用要求；防水劑用量為3%時，防水性能達5級，但此時面料的延伸率損失較大，且經緯向的水平燃燒性都變差，分別為87.52 mm/min（C級）和132.28 mm/min（D級）。防水整理面料的手感相比未處理面料偏硬。綜合考慮防水、阻燃和靜態延伸性能，選擇2%的防水劑SFA和3%的KD-2015抗菌劑對面料進行抗菌、防水整理。

2.1.3 阻燃劑用量

對面料進行抗菌和防水整理后，面料的阻燃性能都發生了不同程度的降低。為了滿足汽車內飾紡織面料阻燃性能的強制性要求，需要對阻燃性能進行改進和提升。選用阻燃劑HHS，阻燃劑與水按照質量比1∶5、1∶6、1∶8配制阻燃整理液，分別與3%的抗菌劑KD-2015、2%的防水劑SFA對面料進行同浴復合功能整理，測試整理后面料的靜態延伸率和水平燃燒速度等，結果如表3所示。

表3 阻燃劑用量對織物性能的影響

由表3可以看出，當阻燃劑與水質量比1∶6時，面料的經緯向都具有非常好的阻燃性能，水平燃燒速度均為0（A級）。3種不同用量下，面料的靜態延伸率差異不大。從成本經濟性和性能方面綜合考慮，阻燃劑與水質量比選擇1∶6。

2.1.4 定形溫度

定形溫度對復合功能整理后面料靜態延伸率和手感等的影響見表4。

表4 定形溫度對面料性能的影響

由表4可以看出，當定形溫度為170 ℃時，面料的經緯向靜態延伸率分別為27%和56%，手感偏硬；當定形溫度為160 ℃時，面料的經緯向靜態延伸率分別為30%和60%，手感略硬（比170 ℃定形稍好），基本可以滿足后道頂棚成型加工工藝要求。綜合考慮，面料進行抗菌、防水、阻燃復合功能整理時的定形溫度宜選擇160 ℃。

2.2 復合功能整理后面料的性能

選擇3%的抗菌劑KD-2015、2%的防水劑SFA、阻燃劑HHS和水質量比1∶6配制復合功能整理液對頂棚面料進行復合功能整理，定形溫度為170 ℃，測試整理后面料的性能，結果如表5所示。

表5 抗菌、防水、阻燃復合功能整理后面料的性能

由表5可以看出，對內飾面料進行抗菌、防水、阻燃復合功能整理后，面料具有良好的抑菌效果、防水性能和阻燃性能，但手感略微偏硬。

3 結論

（1）抗菌整理和防水整理對頂棚內飾用滌綸經編針織面料的阻燃性能、手感和靜態延伸率都會產生影響，尤其對阻燃性能影響較大。因此，在設計開發頂棚內飾面料的過程中需要增加阻燃功能整理，以保證內飾面料滿足國家阻燃強制標準要求。

（2）抗菌、防水、阻燃同浴一步法整理優化工藝為：浸軋復合功能整理液（抗菌劑3%，防水劑2%，阻燃劑和水質量比1∶6）定形（160 ℃，1 min）。