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我国汽车用非织造布发展现状与趋势 |
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| http://cn.newmaker.com
7/3/2012 5:03:00 PM
复材在线
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东华大学研究院副院长 陈南梁
我国非织造布每年用于汽车工业的数量近7000万平方米，汽车用非织造布已占国内非织造布生产总产量的两成，品种规格达130多个。缝编非织造布非常适合于做汽车装饰材料，垂直成网非织造布主要用于汽车隔音隔热件，而它们在我国汽车应用中几乎为空白。
与纺织面料(机织和针织面料)相比，非织造材料更易进行工程化设计，可深度模压成型，适合各种内饰件复杂表面形状的要求，可按汽车制造厂的要求对材料的厚度、硬度等指标进行个性化设计。用于汽车中的基于非织造的零件已超过40种，一般采用聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和部分天然纤维等，经过水刺或纺粘、熔喷成网工艺制备而成的汽车结构件、装饰件以及配套产品，包括空气和油过滤介质、内饰材料、隔热绝缘板材料等。
车用非织造材料用量上升
自从非织造材料被用于汽车内饰以来，其优越的性能越来越被人们所认识，并且随着研究和开发的不断深入，非织造汽车内饰材料呈现出功能化、多样化的发展趋势，在汽车中的运用越来越广泛。据了解，1997年生产1辆轿车平均仅需1平方米的非织造材料，现在保守估计每辆车需20平方米以上的非织造材料(重15Kg~20Kg)，而且用量还在继续增加。主要用途涵盖衬垫材料、覆盖材料、过滤材料。
据大众汽车公司统计，仅高尔夫车型每年使用的汽车用纺织内饰材料就达到10万~15万平方米，多数为非织造材料，其中不包括纤维增强塑料基材、吸音材料等非织造材料。
近年来，我国非织造布每年用于汽车工业的数量近7000万平方米，汽车用非织造布已占国内非织造布生产总产量的两成，品种规格达130多个。在汽车制造领域，非织造布更能满足不同用途的需要。
非织造布在汽车领域的应用日益增长，其主要原因在于：一是可进行工程化设计的非织造材料具有较织造布不可比拟的优点；二是可以深度模压成型、适合任何内饰件复杂表面形状的要求，可以按汽车制造厂的要求对材料的厚度、硬度进行个性化设计。三是由于在轿车舱内各部位均可使用非织造材料，因此可使其在色彩和结构形态上达到一致，由于采用原液染色工艺，其产品具有较佳耐光及耐磨色牢度，此外，非织造材料较机织布在纵横向上具有更均衡的拉伸性能，因此在模压成型后，外观显得更加均匀。四是相对于其重量而言，非织造材料可设计得更强以及极耐磨和耐热。五是非织造材料具有更高的性价比，比织造材料轻，因此有利于改进车辆的燃油水平，从而更经济。六是可按需要在一种非织造材料中结合使用多种纤维来达到最佳的性价比。七是非织造吸音材料在200~400Hz频率范围内的吸音效果比标准的对照材料高5db，在400~1000Hz范围内的吸音效果则相仿。
不同用途原料及市场容量
目前，用于制备汽车内饰件的非织造布的原料主要有：聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和天然纤维(如再生棉纤维、亚麻、大麻、黄麻和剑麻纤维等)，其中以聚酯纤维、聚丙烯纤维为主。国外汽车内饰材料在开发研究时，在诸如车顶、车门内饰板及后舱盖板等，重视采用麻类等天然纤维。
用于汽车生产的非织造布，可分为模压内饰件(包括车顶、后舱盖板、车门内饰及头枕、模压地毯)，吸音/隔音和绝热材料(声、热绝缘材料，蓬松的纤维基衬垫可模压成型)及复合和叠层材料(高性能纤维、天然纤维非织造片材，玻璃纤维非织造片材及其他)三大类。
由于非织造材料具有优良的延伸性，所以其适合车顶棚等构件的模压成型，不仅外观颇佳，且成本较其他材料也有大幅降低。一般轿车的顶棚覆盖材料大约需4.3m2，旅行车为7.3m2。汽车顶棚通常采用的加工工序类似生产油毡基布，产品克重一般在100~200g/m2之间，针刺密度400~500针/cm2。汽车顶棚用非织造布主要有3种，一种是经过针刺工艺定型处理，另外两种分别为克重65g/m2涤纶热轧非织造布和规格为25g/m2的丙纶长丝非织造布。其加工过程是将上述3种非织造布和汽车顶棚主体材料复合在一起，再模压成型。
伴随着车用内饰件轻量化的发展趋势，车顶用非织造布也向低克重方向发展，如可采用100%涤纶短纤维经热轧工艺制备的定量为45g/m2和60g/m2的车顶材料，其具有高强力高延伸物理指标。车顶用非织造布其价格随使用原料、克重和加工方法及后处理方法的不同而存在较大的差异，汽车车顶用非织造布的克重一般为60~80g/m2，价格在6~8元/m2之间，其规格可根据实际要求选用。
汽车用隔音降噪材料应该尽可能满足以下指标：一是轻量化是整个汽车制造领域发展的大趋势，轻量化材料施工后不会使车身自重增加太多，增加油耗；二是在宽频带范围内隔音性能和吸音性能好，隔音性能和吸音性能长期稳定、可靠；三是具有一定的强度，安装和使用过程中不易破损，耐老化，耐候性好，使用寿命长；四是外观整洁，无污染；防潮防水，耐腐防蛀，不易发霉；五是不易燃烧，具有一定的防火助燃性能；六是环保，不含石棉、玻璃纤维、铅等重金属有害物质等；七是便于施工，如裁剪、粘贴牢固等。
吸音是汽车用非织造布材料的最主要用途之一，用量很大，主要用于顶棚、地板、车盖、挡泥板、仪表盘周围，以及发动机罩和空调风道等。另外，高级车在门柱内部等空间中都尽可能填入较多的吸音材料，以提高汽车整体的静音效果。在汽车各部位中，吸音材料用量最多的是仪表盘周边(吸音要求较高)。
目前，汽车用隔音非织造布的规格较多，克重一般在500~2200g/m2，其中500～800g/m2的用量居多，一般每辆轿车的使用量在3.5m2左右。
据统计，2010年中国轿车产量为983.84万辆，据此保守估计，目前我国每年所需的非织造隔音材料将达3400万平方米。该产品所用的主要原料为各种废纤维，再加入部分热熔粉或热融纤维加工而成，但吸音、隔音效果一般。目前较多用于中低档轿车。将该类产品加以改进，可提高吸音隔音性能，可扩大产品的应用领域。
绿色可再生材料主导趋势
目前流行的研发趋势是：根据生活方式的变化，追求便利性、经济性、明快舒适及多样化的需求，开发具有深度模压成形性、轻量化、薄型化的非织造材料；满足环境保护的需求，开发以节省能源、资源及具有循环再生使用特性的“绿色”的内饰材料，开发单一材质的非织造内饰材料；开发轻量化、具有更好吸音、隔音性能，防沾污、抗菌、消臭、芳香、具有负离子性能的功能性非织造内饰材料。
国外汽车内饰件开发研究方面一个值得注意的趋势是：在汽车内饰结构材料(如车顶、车门内饰板以及后舱盖板等)方面，重视采用麻类天然纤维。采用天然纤维的热塑性或热固性模压性(如车门板等)已成为欧系轿车的标准配置，每辆轿车所用的天然纤维达5～10千克，作为一种新的加工技术，“麻天然纤维+聚丙烯注射模压技术”在未来将呈继续增长的态势。麻类天然纤维在汽车模压内饰件中应用增长的原因在于它可提供生态与耐冲击更佳、韧性更佳的结构件，同时有助于降低车重，改进车辆的燃油经济性。
超细纤维结构的增强效果
汽车内饰用非织造布以长丝热轧布、针刺基材为主。目前用量较多的是纺粘和针刺非织造布，其他诸如化学粘合、热粘合、熔喷、缝编等非织造布也都有应用，采用何种方法主要取决于产品功用和成本等因素，其中纺粘法占66%，针刺占27%，水刺/树脂粘合占6%，其他占1%。
非织造布的吸音性可以通过超细纤维结构得到增强，如超细合成纤维或天然纤维(如棉)等。从2000年前后开始，超细纤维开始用于生产轻量化的高性能吸音材料。
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，并能提高声波透过吸音材料时空气和纤维表面的粘性空气摩擦阻力。另外，材料的隔热性能也可通过减少材料内部空气的对流扩散进行改善。吸音材料和绝热材料多采用相似结构，高性能吸音材料一般也能成为高性能隔热材料。
缝编和垂直成网仍是空白
废纺纤维加工制备的非织造布还用于汽车地板隔音、减震材料，以及与其他材料进行模塑。它是一种多孔吸声材料，随机分布的纤维间形成了无数曲折连通的微孔并通至表面，当声波射到非织造布上时，一部分能量被反射，一部分能量进入空隙，引起空隙中的空气和废纺纤维的细小纤维的振动，由于摩擦和粘滞阻力，使相当一部分声能转化为热能被吸收掉。
废纺纤维一般加工成与酚醛树脂结合网，密度为50~100Kg/m3，这些采用表面自粘性的片状或经过涂层用作车顶、地板隔音、减震。
用废纺纤维非织造布制备吸音材料和能承受自重部件时，克重一般为100~250Kg/m3。手感柔软有弹性或密实，这样的非织造布/网毡经模压可作为发动机机罩、汽车前身和仪表盘上的绝缘材料，也可作为汽车地板坑道、行李箱和车顶的衬里。
在高端汽车中还使用到诸如缝编和垂直成网(VLAP)制造技术。缝编非织造布非常适合于做汽车装饰材料，而垂直成网非织造布主要用于汽车隔音隔热件，这两种非织造布在我国汽车应用中几乎为空白。
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