无纺布在汽车领域中的应用

一、前言

非织造布是纺织工业中一个新兴领域，具有相当的发展前途，自1942年美国的非织造布开始产业化以来，因为具有生产过程短、产量高、成本低、产品变化快、原料来源广等特点，同时兼具有许多功能上的优异性能，使得非织造布在过去半世纪的时间内，已经获得了产业用纺织品的重视和消费者的青睐。一般非织造布的通俗定义为：凡是非经传统编或织的方法制造而成，而具有布的特性者，皆可统称为非织造布；其技术包含：材料、纺织、化工、机械、电子等技术之结合体，而产品的范畴则依其生产过程区分，包括：针刺非织造布、熔喷非织造布、热粘合非织造布、湿式非织造布、化学黏合非织造布，以及纺粘非织造布。

二、用于非织造布原料的部分类纤维名称

1.超吸水吸湿纤维DELL OASIS

由日本钟纺公司(Konebo)开发，该纤维的吸收性大大超过粉末。其性能：①吸水性是生理盐水的45倍；吸湿性在90%的湿度下为15％：具有优良的阻燃性；可吸收氨/胺、醋酸气体等除臭功能。

2.高性能聚丙烯纤维

由钟纺公司(Konebo)开发，纤维内部的抗菌消臭剂可与臭味物中和，去除臭味如硫化氢的恶臭、汗臭等气味。其抗菌性经JAFET（纤维制品新技能评价协议会）认证，可抵抗金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、大肠杆菌等。可用于面料和医疗卫生用品生产。由于纤维具备毛细管作用，吸水性好，并可排除水分，使肌肤保持干燥。同样60g质量的水，高性能聚丙烯纤维非织造布仅7分钟就可吸收，而普通布需22分钟吸收。50%含水率的高性能聚丙烯纤维非织造布混纺袜子，180分钟可完全变干，普通袜子则须要40分钟才变干。德国E-cofil有限公司推出了耐高温聚丙烯纤维。德国Asota公司生产的Asota纤维，牌号有F、L10、11、G、D、6100、6101、6102；纤度2.2dtex-400dtex，长度40mm-90mm。

3..海岛型复合纤维

海岛纤维的岛组分一般采用聚酯（PET）或聚酰胺（PA），与其复合的海组分可以用聚乙烯（PE）、聚酰胺（PA6或PA66）、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇（PVA）、聚苯乙烯（PS）以及丙烯酸共聚物或改性聚酯等。长丝一般都是定岛，短丝分定岛和不定岛两种。定岛数从16、37、64到200，甚至可以达到900或900以上。不定岛采用普通喷丝板，由两种聚合体共混的方法制得。海岛纤维最初由日本率先研究和开发成功。国外生产商主要集中在美国、日本、韩国和意大利。我国的厂商主要有上海海欣化纤公司、成都泰康新合纤有限公司，厦门翔鹭涤纶纺纤有限公司、吴江新生化纤厂等等。

4.聚乳酸纤维

卡吉尔?道聚合物公司开发了能从玉米中产出ＰＬＡ纤维的工艺,并由钟纺纤维公司联合岛津制作所共同开发出了商品名为“ＬＡＣＴＲＯＮ”的ＰＬＡ纤维。由于它是由玉米淀粉发酵形成的乳酸为原料,经脱水反应制成的聚乳酸溶液纺丝后所制成的可生物分解的合成纤维,所以“ＬＡＣＴＲＯＮ”又被称为“玉米纤维”。聚乳酸纤维是可生物降解纤维，自然循环，无公害。具有许多优点：高熔点、高结晶度以及很好的透明性、热塑性、生物可降解性。这种纤维的强度、伸长和纺丝方法与尼龙、涤纶及合成纤维相同，可生产机织物、针织物、非织造布等，用于生产衣料及产业用纺织品，如土工布、农业用丰收布、农林防草袋、鱼网、包装材料、医疗卫生等。

5.PTT纤维

PTT纤维主要由美国壳牌公司和杜邦公司生产。目前日本的旭化成公司、帝人公司、韩国SK化学公司、晓星公司已经工业化生产PTT纤维。我国台湾省华隆、远东纺织、南亚及新光等几家公司也同客牌公司达成协议开发PTT纤维产品。我过大陆的上海华源股份有限公司、安徽华源公司、辽阳染整设备化工总厂、上海石化等也生产PTT纤维。PTT纤维（聚对苯二甲酸丙二酯）综合了PET纤维的刚性和PBT纤维的柔性，兼具聚酯和聚酰胺的优点，具有优异的回弹性和易染性。将PTT纤维采用并列复合的方法制成中空并列复合纤维，可用于非织造布填充材料。利用其低温染色性能，可取代部分尼龙纤维用在需要低温染色的非织造布领域。

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三、汽车用途的非织造布要求特性

在对地球温暖化的二氧化碳排放规定等环境关心的高涨中，汽车给环境的影响很大，由于今后仍进行世界的汽车普及，越来越重视汽车环境负荷减少。受此影响制定了各种方针和规定，特别是在欧洲和美国加利福尼亚州有先进严格的燃费规定，作为其对策提出了由汽车的轻量化等能源有效利用的燃费改善必要性。其中，轻量化技术进行了相当研究，今后，由于空调使用带来的能源负荷也很大，这种能源减少也在燃费改善上具有重要意义。以轻量化为目的进行从金属材料向树脂材料和天然素材等非金属材料的转换。其中，非织造布（纤维材料）因为具有优异的图案设计性、轻量性和高的机械特性，作为内装饰材料等的使用量一直增加。而且，由于纤维具有大的比表面积和遮蔽性等特性，也作为过滤器材料广泛用于车内外的环境应对。非织造布材料在汽车内装饰材料中占有很高的使用率，用于顶棚材料、地板材料、消音装置、行李箱周边等，还作为吸音材料和绝热材料设置在车的所有空的空间。

1.非织造布要求的课题

非织造布要求的重要课题有：（1）舒适性、（2）安全性、（3）环境适合化等。关于舒适性，有包括车内肃静性、空气净化等在内的空调功能等，需要以吸音材料和绝热材料等形式解决。关于安全性，提高阻燃化技术和耐久性提高技术等为具体课题。关于环境适合化，不仅不使用环境污染物质和具有挥发性有机化合物（VOC）发生可能性的物质，而且需要积极努力减少作为汽车最大命题的能源消耗量和二氧化碳发生量。本文将以环境适合化技术为中心介绍非织造布的高功能化。

2.环境适合化的经纬

作为环境对策，最初要求的是排除重金属，染料、颜料、油剂和粘合剂树脂等，进行其含有量向不影响环境转移。作为今后课题，聚酯纤维的聚合催化剂残渣中有时含有锑（Sb），不超过现在的规定，而开发使用铝和钛系新催化剂的安全纤维，另外，关于环境的侧面正在重视不影响二氧化碳增减的碳中性概念，因为洋麻和黄麻等能够生长快、收获的纤维也多，作为木材浆粕的替代资源从2000年前后引起注视。被评价为“可以减少木材使用量，防止森林乱伐，友好环境”，模量高的韧皮纤维正在研究作为复合材料的补强材料使用。还有，从聚乳酸、玉米和芋头等制造的纤维也正开始在汽车用途正式使用。杜邦公司由于确立了采用发酵法从玉米制造作为PTT原料丙二醇的生物技术而一举成名，PTT纤维是兼备聚酯纤维形态稳定性和聚酰胺纤维柔韧性的纤维，正期待今后对汽车用途的使用量扩大。作为汽车内的环境舒适性对策，为了防止VOC等有害成分从外部环境的侵入，采用小室过滤器和空气净化器任选等方式，作为纤维过滤器和使用吸附纤维过滤器的非织造布使用量增加。另外，有时也从纤维材料自身检测出VOC成分，但这种场合，由于比表面积大，释放速度快，需要更严格的管理。

四、汽车用非织造布等用途案例

1.阻燃树脂纤维作为材料

汽车有义务合格于阻燃规格FMVSS－302等，但在发动机周边和安全气囊周边等有进一步要求高阻燃性的场合。如果使用阻燃性粘合剂树脂，也有VOC等的发生危险性增大的问题。而且，如果采用后加工赋予阻燃树脂，因为与空气的暴露关系，比表面积高的克重低，树脂附着量低，有阻燃效果小的问题。阻燃效果高的溴等卤族系阻燃剂，由于臭氧空洞问题，以欧洲为中心停止使用，主要用磷系阻燃剂等。聚烯烃系树脂也正在研究由HALS等自由基收集剂材料的阻燃化。作为聚合物骨架含有阻燃性官能团的材料，对没有VOC问题和异物脱落的纤维，东洋纺公司的“哈伊姆”树脂作为非织造布材料使用。作为阻燃机理是由于具有在表面形成碳化皮膜层引起的氧气隔绝和绝热效果、热分解而发生的自由基收集。

2.复合化

为了提高非织造布的功能，广泛进行复合化的研究。特别是吸音材料采取复合结构进行了飞跃的性能改善，对为汽车轻量化的燃费提高起到了很大作用。

3.超轻量吸音材料和绝热材料

对汽车用纤维材料要求最强的特性之一是吸音和绝热。汽车发动机低噪音化、电力和内燃机两用汽车和燃料电池等非发动机为驱动力的车辆增加，关于音频设备性能提高的肃静性要求、由于在住宅地空转音抑制的环境调和等吸音性能的提高要求正在高涨。从2000年前后开始，因为使用超细纤维的轻量化而广泛使用高性能的吸音材料。住友3M公司的“新萨莱陶”和东洋纺公司的“萨翁道布劳库”等的采用正在推广。这些高性能吸音材料的特长，因为使用超细纤维即使薄而轻量也有极高的吸音性能，例如与原来的再生纤维毡比较，即使是约1/2的厚度、约1/3的克重，也具有同等以上的吸音性能。超细纤维可以增大纤维的比表面积，同时缩小纤维间的距离，能够提高波音透过吸音材料时的空气和纤维表面的粘性空气摩擦阻力。作为其他声音的能量吸收手段有素材自身的能量透过损失和吸音材料层自身的膜振动等，各个制造厂家正在下功夫。吸音材料除了顶棚和地板、车盖、挡泥板、仪表盘周边以外，还用于发动机罩和空调风道等。另外，高级车在柱状物内部等空的空间都尽可能填入更多的吸音材料，以提高汽车全体的肃静性。在吸音材料中，重量最多的是设置在仪表盘周边的消音器装置，3kg／m2左右的重量使用广泛。最近，正在研究使用加入高性能薄型吸音材料的新电力、内燃两用型车。这些都是以上述吸音机理的相乘效果为目的。地板和行李箱等其他的吸音材料,使用作为回收再生纤维材料的再生毡，由于VOC问题而限于汽车的内装饰用途，其使用部位受到限制。另外，今后的非织造布，要求强烈的特性是绝热性。影响汽车燃费的空调动力费也很大，今后为了合格欧洲和美国加利福尼亚州发布的严格规定，提高绝热性非常重要。特别是因为从汽车顶棚部的传热量左右车内空间的温度，预测将在盖板和车内顶棚之间的空间使用高性能绝热材料。绝热性能可由减少在绝热材料内部的空气对流扩散进行改善，与吸音材料同样，为了较大寄予透过吸音材料时的空气和纤维表面的粘性空气摩擦阻力，吸音材料和绝热材料多采用类似的结构。也就是说，高性能吸音材料成为高性能绝热材料的场合居多。

4.脱聚氯乙烯合成皮革

汽车的内装饰材料在要求高级感的场合，多使用皮革风格的非织造布。关于坐席材料，有东洋纺公司生产的“阿康塔拉”为代表的产品，由于采取与真正皮革同样复杂的3维结构而发现其高功能。另外，RV车等的后座套，由于耐气候性和费用等问题，一直使用聚氯乙烯系皮革，但受欧洲的脱聚氯乙烯潮流影响，变为使用丙烯酸皮膜合成皮革和TPO合成皮革。特别是如果使用丙烯酸皮膜合成皮革（例如东洋纺公司生产的“卡特那”等），以与聚氯乙烯同等的费用，重量可以减少约1／2，从节能效果的观点考虑，其使用量正在增长。

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五、结束语

全球非织造布产品的使用纤维原料，人造纤维占85％，天然纤维占15％。其中以聚酯纤维占有最大使用比例，目前，高科技、高机能性的非织造布生产以差异化、双组分、超细、耐高温、阻燃、抗静电、抗菌防臭等为主要。非织造布的功能复合可用不同的方法进行，其目的都是为了使复合后织物性能具有原材料的特点，且是单一原材料所没有的性能或功能。