車用絨面超纖針刺非織造布的應(yīng)用及展望

黃族健

福建福能南紡衛(wèi)生材料有限公司 福建省產(chǎn)業(yè)用紡織品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化深度融合，中國已成為全球最大的汽車產(chǎn)銷市場。2019年，中國乘用車產(chǎn)量達(dá)2 136萬輛，占全球乘用車產(chǎn)量的近1/3，乘用車銷量達(dá)2 144萬輛[1]。雖然中國乘用車市場進(jìn)入穩(wěn)定增長期，但預(yù)計(jì)未來乘用車市場仍將保持2%左右的增速。在中國汽車工業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，汽車內(nèi)飾材料工業(yè)也得到了飛躍式發(fā)展，座椅和頂篷的包覆材料逐步向高端、動(dòng)感、個(gè)性、環(huán)保和功能性方向發(fā)展。絨面超纖革的材料結(jié)構(gòu)類似真皮結(jié)構(gòu)，觸感舒適、外觀高雅，加之其還具有抗老化、使用壽命長、輕質(zhì)化等特點(diǎn)，引起汽車設(shè)計(jì)師的重視[2]。用于汽車座椅及頂篷的絨面超纖革已成為中國超纖廠家爭先研發(fā)的熱點(diǎn)。本文介紹車用絨面超纖針刺非織造布的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，綜述其在車用絨面超纖革領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，旨在為車用絨面超纖針刺非織造布的研發(fā)提供方向。

1 車用絨面超纖針刺非織造布的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

針刺非織造布是將短纖維開松、梳理、鋪成纖維網(wǎng)，然后將纖維網(wǎng)通過刺針加固成布。帶有倒鉤的刺針穿過纖維網(wǎng)時(shí)，將纖網(wǎng)表面的纖維刺入纖網(wǎng)內(nèi)部，刺針退出纖網(wǎng)時(shí)，被刺針倒鉤帶入的纖維束脫離倒鉤而留在纖網(wǎng)內(nèi)，經(jīng)過反復(fù)穿刺，許多纖維束糾纏住纖網(wǎng)使其不能恢復(fù)原來的蓬松狀態(tài)，形成具有一定強(qiáng)力和厚度的針刺非織造材料[3]。這樣的工藝適應(yīng)不同種類的纖維材料，靈活多樣，自動(dòng)化程度高，成網(wǎng)均勻性好。針刺非織造布作為一種車用內(nèi)飾材料在汽車工業(yè)中早已廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在許多型號(hào)的汽車地板已由原來的簇絨地毯轉(zhuǎn)換成了針刺地毯，汽車頂篷也由原來的經(jīng)編織物改為針刺非織造布[4]。針刺非織造材料以其密實(shí)的纏結(jié)、多變的空隙結(jié)構(gòu)、良好的尺寸穩(wěn)定性及優(yōu)良的物理性能成為車用紡織品的首選。

本文介紹的車用絨面超纖針刺非織造布是車用絨面超纖革的基體材料，不同于普通的針刺非織造材料，其品類、規(guī)格要求高于普通的車用針刺非織造布和合成革基布。其所用的纖維材料一般為堿溶聚酯(COPET)/聚酯(PET)海島纖維，即以COPET為海、以PET為島的線密度為3～6 dtex的短纖維。為了達(dá)到較高的車用干、濕擦色牢度和耐曬色牢度，海島纖維一般為有色纖維，用其制成的針刺非織造布經(jīng)水性聚氨酯樹脂含浸處理，再經(jīng)凝固、堿減量工藝，可制成定島型超纖基布，再經(jīng)磨毛、阻燃處理等后整理工序制成絨面細(xì)膩、耐磨耐曬、環(huán)保阻燃的車用絨面革[5]。它與合成革的針刺非織造基布和超纖光面革的針刺非織造基布在纏結(jié)結(jié)構(gòu)與密度方面的要求不同，并在表面平整度、針跡、針痕方面有更高的要求。

圖1所示為纖維針刺非織造布表面的掃描電子顯微鏡照片，顯示了非織造布內(nèi)部纖維纏結(jié)結(jié)構(gòu)。其中圖1a)所示為常規(guī)針刺的纖維纏結(jié)，圖1b)所示為用于絨面超纖的帶有垂直取向(纖維纏結(jié)立體感強(qiáng))的纖維纏結(jié)。由具有垂直取向纖維纏結(jié)的纖維制成的針刺非織造布經(jīng)過含浸、凝固、堿減量、磨毛后所得絨面的超纖絨感強(qiáng)。

a) 常規(guī)針刺的纖維纏結(jié)

車用絨面超纖針刺非織造布的工藝與常規(guī)針刺非織造布的工藝存在差異。前者對(duì)梳理、鋪網(wǎng)的要求更高：不能過度梳理而降低纖維的卷曲彈性，更不能有棉結(jié)；單層鋪網(wǎng)面密度低，鋪網(wǎng)層數(shù)多，整體密度高；疊加后的纖網(wǎng)中間厚兩邊薄，以便經(jīng)過針刺后，兩邊收縮，所得非織造布的厚度均勻性更好。此外，前者還需要更多的針刺機(jī)臺(tái)，更多級(jí)的布針密度變化和循序漸進(jìn)的針頻變化，以提高纖維的立體纏結(jié)效果，減小布面的針跡和針痕。

總體而言，車用絨面超纖針刺非織造布密度高，布面平整，布面無針跡、針痕，纖維纏結(jié)密實(shí)，立體感強(qiáng)，對(duì)開纖后纖維的耐磨、耐曬及干、濕擦色牢度的要求更高。

2 車用絨面超纖針刺非織造布的應(yīng)用現(xiàn)狀

中國超纖革行業(yè)增長迅速，其產(chǎn)能于2002年僅為300萬m2，2017年上升至18 000萬m2，增長了近60倍，現(xiàn)已成為全球產(chǎn)能最大的超纖革生產(chǎn)基地。但是，中國超纖革行業(yè)大而不強(qiáng)，高端產(chǎn)品與日本、意大利、韓國企業(yè)的產(chǎn)品存在差距，尤其是絨面超纖產(chǎn)品，其中車用絨面超纖產(chǎn)品差距最為明顯。中國作為汽車生產(chǎn)大國，目前還不是汽車內(nèi)飾材料生產(chǎn)強(qiáng)國，車用絨面超纖產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口。日本東麗公司、旭化成公司，韓國的科隆公司均以車用絨面超纖產(chǎn)品作為主要開發(fā)方向，并重點(diǎn)在中國推廣，賺取高額利潤。中國企業(yè)，如明新旭騰新材料股份有限公司、上海華峰超纖材料股份有限公司、梅盛實(shí)業(yè)有限公司、藍(lán)海博隆超纖材料有限公司等也爭相研發(fā)車用絨面超纖產(chǎn)品，但目前這些產(chǎn)品還不能完全滿足市場需求。中國車用超纖產(chǎn)品市場近10年來一直被國外產(chǎn)品占據(jù)，其主要原因是中國超纖行業(yè)同質(zhì)化競爭較嚴(yán)重，多以“師傅帶徒弟”的方式開展超纖項(xiàng)目。由于缺乏原創(chuàng)性技術(shù)，只能將主要競爭力著眼于擴(kuò)大產(chǎn)能，降低成本。另一原因是缺乏產(chǎn)業(yè)間的協(xié)同配合。中國大多數(shù)超纖革企業(yè)是從聚氨酯(PU)合成革企業(yè)“進(jìn)化”而來的，對(duì)涂層、后加工處理有豐富的技術(shù)積淀和經(jīng)驗(yàn)，但在纖維加工和針刺工藝方面缺乏技術(shù)人才和技術(shù)儲(chǔ)備，尤其缺乏針刺工藝技術(shù)研究。簡單借鑒普通針刺非織造布的織造設(shè)備和工藝達(dá)不到車用絨面超纖針刺非織造布的品質(zhì)要求，這已成為中國車用絨面超纖革產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)瓶頸。

車用絨面超纖針刺非織造布一般用于高檔車的內(nèi)飾物包覆材料，替代機(jī)織、普通非織造紡織品材料和皮革材料，主要分為座椅包覆材料和頂篷包覆材料。二者都要求耐光照色牢度及耐干、濕擦色牢度達(dá)到4級(jí)，且阻燃、耐污，超過一般民用紡織品的要求。此外，用于座椅包覆材料的絨面超纖材料對(duì)撕裂強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、耐磨等物理性能指標(biāo)要求高，而若用于頂篷包覆材料，則對(duì)絨面外觀、絨細(xì)度及延伸性有更高的要求。兩者外觀絨感差異不大，但對(duì)所用的纖維材料和針刺非織造布性能的要求則有較大差異，尤其在布面的斷裂伸長方面。座椅用包覆材料強(qiáng)調(diào)材質(zhì)的尺寸穩(wěn)定性，要求所用的針刺非織布的斷裂伸長較低；而汽車頂篷采用模壓成型工藝制作，需要針刺非織布具有較好的延伸性，即較高的斷裂伸長。然而，為了達(dá)到一定強(qiáng)度，通常車用絨面超纖針刺非織造布的密度較大，導(dǎo)致其斷裂伸長較低。所以，與開發(fā)用于座椅包覆的針刺非織造布相比，開發(fā)用于汽車頂篷的針刺非織造布難度更大。從2017年開始，福建福能南紡衛(wèi)生材料股份有限公司配合中國汽車內(nèi)飾廠家開發(fā)生產(chǎn)車用絨面超纖針刺非織造布。目前，由該公司研發(fā)的絨面超纖產(chǎn)品已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。

車用絨面超纖產(chǎn)品涉及化纖、非織造、化工、后整理等行業(yè)，其品質(zhì)的關(guān)鍵影響因素為所用海島纖維品質(zhì)和針刺非織造布的加工質(zhì)量。要提高車用絨面超纖產(chǎn)品的品質(zhì)，必須在產(chǎn)業(yè)融合、材料復(fù)合、工藝組合上實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展。

3 車用絨面超纖針刺非織造布的市場前景

超纖革是PU合成革的換代產(chǎn)品，其外在涂層結(jié)構(gòu)的物理性能和手感超過普通PU合成革，內(nèi)在孔隙結(jié)構(gòu)近似真皮，備受合成革行業(yè)的推崇。近年，超纖革逐步擠占PU合成革的市場空間，間接沖擊了針刺非織造布的市場。由于缺乏先進(jìn)的車用絨面超纖針刺非織造布纖維加工和針刺工藝技術(shù)，針刺非織造布市場呈現(xiàn)普通針刺非織造布大量過剩，而高附加值、高檔車用絨面超纖針刺非織造布做不出的尷尬局面。車用絨面超纖是以定島纖維超纖基布為主要基體材料的，而目前多數(shù)超纖革生產(chǎn)企業(yè)采用不定島纖維超纖基布[6]生產(chǎn)沙發(fā)革、箱包革和運(yùn)動(dòng)鞋革。不定島纖維超纖基布在手感、色牢度、氣味等方面不能滿足車用絨面超纖產(chǎn)品要求。因而，專業(yè)生產(chǎn)車用絨面超纖針刺非織造布具有良好的市場前景。

隨著生態(tài)環(huán)保理念深入人心，車用絨面超纖針刺非織造布將成為針刺行業(yè)高端產(chǎn)品的發(fā)展重點(diǎn)。2017年7月，電動(dòng)汽車生產(chǎn)商特斯拉公司高調(diào)宣布拒絕使用真皮，支持“素食環(huán)保主義”，在用戶購買汽車的可選配置選項(xiàng)中，將“真皮座椅”移除。中國比亞迪、泛亞、北汽、上汽、廣汽、東風(fēng)、奇瑞等汽車品牌也將選用絨面超纖革作為座椅和頂篷的包覆材料。包覆一輛車的座椅和頂篷需要約15 m2包覆材料，按國產(chǎn)乘用車2 000萬輛計(jì)，若10%車輛使用絨面超纖革作為包覆材料，則需要絨面超纖針刺非織造布約3 000萬m2，考慮到針刺布的切邊與收縮，按1.0∶1.2匹配，則需要3 600萬m2車用絨面超纖針刺非織造布，市場前景廣闊。此外，車用絨面針刺非織造布加工技術(shù)的進(jìn)步，將帶動(dòng)服裝、家具等領(lǐng)域絨面超纖產(chǎn)品的市場需求，從而使絨面超纖針刺非織造布的市場空間越來越大。

4 結(jié)語

汽車工業(yè)已成為中國的支柱產(chǎn)業(yè)，中國新能源汽車在全球新能源車市場處于領(lǐng)導(dǎo)地位。車用絨面超纖產(chǎn)品將成為中高檔車的主要包覆材料，因此，針刺非織造布應(yīng)以汽車工業(yè)的發(fā)展為導(dǎo)向，以車用絨面超纖非織造布應(yīng)用市場為主要目標(biāo)，提高針刺非織造行業(yè)的技術(shù)水平，拓展針刺非織造布應(yīng)用領(lǐng)域。為此，需要化纖、非織造、后整理等行業(yè)共同努力，進(jìn)行跨行業(yè)技術(shù)協(xié)作，同時(shí)借鑒世界先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，利用新型纖維原料和各種后處理技術(shù)，開發(fā)具有更高科技含量和更高附加價(jià)值的針刺非織造產(chǎn)品，使針刺非織造產(chǎn)品企業(yè)創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。