汽车地毯用BCF纱线的新趋势

P. Saragat

兰蒂奇化工有限公司(意大利)

受诸如城市化、共享经济、气候变化及物联网等发展的大势所趋，新的要求和法规应运而生，这些要求和法规促使代加工制造商(OEM)设计出具有自主性、共享性、互联性、可持续性及电动或带有其他任何环境可持续性推进系统的车辆。所有这些变化将如何改变车辆内饰？

——借助自动驾驶，车辆将成为工作和生活的空间，内饰在车辆中将具有不同的功能，且需要新的特性。从起居空间与工作空间中汲取的新设计理念设计车辆内饰，将为使用者提供舒适感。根据预测，将有必要使内饰更加耐用且易于保养。

——共享车辆意味着持续的疏于保养的使用。日常不爱护车辆的用户数量会增加，车辆的每日使用量和行驶里程也将增加。这将催生对汽车内饰更耐用和易于保养的需求。

——互联意味着活跃的内饰。物联网正在改变人们对产品功能的视角。这将有机会对汽车地板产生特殊功能需求，开辟新的设计可能性。

——可持续性意味着减少对环境的影响。在客户的习惯和相关法规要求的强烈推动下，可持续发展方面的竞争将促使产品来自可持续/可回收资源，且易于回收和可能更加耐用。

总体而言，汽车内饰发展的关键点在于需更加耐用、易于保养，原材料和制作工艺需具有可持续性，且产品设计更具创意。

着眼于最近和即将到来的概念，OEM已经考虑这些主要特征，开发出相应车辆(如宝马远景未来100、奥迪爱康、丰田i概念车及沃尔沃)的内饰。其内饰概念的关键点在于耐用、更具创造性，以及质轻和纤薄的设计。

通过一级地毯制造商分析可知，其中期战略和愿景聚焦轻量化解决方案，同时也关注可持续性和创造性。兰蒂奇集团(RadiciGroup)客户对汽车地毯的需求反映了这一愿景，这些汽车地毯质轻，成本效益高(如转向针刺毡)，均来自可持续性资源(rPA 6，rPET和生物质聚酰胺)，并具有更强的抵抗能力和清洁性能。

1 轻量化和耐用性的发展

为了满足汽车内饰的当前和未来需求，兰蒂奇集团的膨体连续长丝(BCF)纱线业务部高性能纱分部2018年一直专注于开发质轻、耐用、易于保养和环境可持续性产品，同时为一级地毯制造商和OEM提供创造性生态设计支持。

为了提供轻量化解决方案，该部门对不同类型的纱线进行了调研，以了解其减轻质量和实现相关性能的真实能力。考虑到减轻质量的主要目的是降低成本，因此调查主要聚焦于成本效益较高的产品。

调研重点是PA 6的BCF复丝纱线，其通过减少纱线数量，增大单丝线密度实现轻量化。将其与当前应用于地毯的主流产品即Samtvelour进行比较，该纱线线密度为1 020 dtex，由128根单丝(线密度为8 dtex)构成，能确保制成的轻质地毯(面密度为320 g/m2)具有良好的耐磨性和柔软的触感。

为实现PA 6的BCF复丝纱线制得的地毯面密度低于320 g/m2，且确保足以覆盖模压主地板的高延伸区域，重点研究3种纱线制备的地毯，其纱线线密度均低于1 000，单丝线密度度分别为7、10和12 dtex(图1)。

大多数由Samtvelour制造的汽车地板地毯的针脚密度为每10厘米50～60针，绒头高度为3～5 mm，确切数据取决于应用、覆盖范围需求和OEM要求。本研究中，每种纱线制备的地毯各有4个不同针脚密度的样品，其针脚密度分别为47、52、57和62针/10 cm，绒头高度为3.5 mm。

图1 不同纱线制成的地毯的对比

覆盖性能分析使人们关注针脚密度分别为52和57针/10 cm的地毯，与Samtvelour产品比较，其面密度平均减少18%(表1)。

表1 纱线、地毯质量相关参数

假定地毯的面密度合理减少，且具有适当覆盖率，则耐磨性将成为汽车地板产品的主要性能。

使用Taber设备(用于汽车地毯评估的标准设备)进行磨损测试，与Samtvelour产品进行定性比较。所有试样仅由基底(PET非织造布)和长丝组成，以尽可能减少与纱线本身无关的任何影响。根据OEMs的主要标准和规定，该测试的输出是质量损失和灰度，前者表征纤维损失，后者表征颜色变化。正如预期，单丝线密度为10和12 dtex的纱线在色牢度和较粗长丝引起的质量损失方面，表现优于Samtvelour产品。所得重要试验结果与地毯结构有关。分析表明，质量损失与针脚密度不成正比，正如色牢度与纤维线密度不成正比一样。使用针脚密度为50～60针/10 cm，单丝线密度为10 dtex的纱线所得地毯可获得更佳的整体性能(图2)。

图2 磨损测试后的质量损失

车辆地毯设计的其他关键之处在于触觉和表面视觉方面的设计，这是设计师的设计重点，有时这方面的设计可影响OEM决策。基于前期研究的假设和技术性能试验结果，使用Radifloor单丝线密度为10或12 dtex纱线制成的簇绒地毯是LV针刺毡的良好替代品，可减轻产品质量，降低成本，同时不会损失品质、清洁性和耐久性能，尤其对后备箱室的耐磨性要求而言。

Samtvelour产品仍然是主地板材料的良好解决方案，因为它在技术特征和手感柔软的奢华感之间取得了平衡。

2 清洁性和耐用性的发展

随着汽车共享行业的发展，共享车辆将被不同的人使用，但大多数使用者不会注意车辆的保养或清洁。同时，自动驾驶技术将使车辆内部成为生活和工作的空间。这场车辆使用方式的变革将催生保持车辆内部清洁和健康的需求。为了满足这一需求，兰蒂奇高性能纱线公司开发了两类产品：抑菌和耐污的PA 6 BCF纱线。

Radifloor Bacteriostatic是一种经过处理的抑菌制品，符合欧盟杀菌剂法规的要求。该产品掺入了具有抑菌功能的活性物质，可抑制微生物在纱线表面生长。该活性物质为磷酸银、钠及磷酸氢锆盐，根据欧盟杀菌剂法规528/2012第95条，其属于欧洲化学品管理局(ECHA)发布的所属产品(PT9)。该产品已依据ISO 20743进行测试，与未经处理的PA 6相比，即使在5次洗涤循环后，仍显示出较强的抗菌活性。表2数据为抗菌活性值，在此用以表征处理效率。测试值高于3时表明产品具有强烈的抑菌性能，测试值为2～3时表明产品抑菌效果显著。

表2 抗菌活性值

Radifloor Stanet是一种本质防污产品，因而其防污性能持久显著，且其清洗处理不影响环境。采用两种不同的方法对其进行防污性能测试，所得结果表明，Radifloor Stanet产品的优势在于即使对酒或咖啡等强污渍也显示出易清洁性能，且清洗污渍仅使用水或腐蚀性小的清洁剂即可。用Radifloor Stanet制成的地毯使用寿命更长，可安全地在严苛的环境如共享车辆中安装使用。图3显示了根据AATCC标准测试的被Red 40染料(用于食品和饮料的典型强染色剂)污染的两种地毯清洗效果对比，表3为根据ISO 105 A03测试的被咖啡、葡萄酒、鞋油和巧克力污染的Radifloor Stanet地毯的抗污等级，其中1级表示差，5级表示优秀。

图3 被Red 40染料污染的两种地毯产品的清洗效果AATCC测试结果

表3 根据ISO 105 A03的测试结果单位：级

3 可持续性和耐久性的发展

何种材料满足可持续材料需求？兰蒂奇的答案是生物基聚合物Radipol DC(图4)，其64%来自植物蓖麻的蓖麻油，36%来自原油。这种生物基聚酰胺的优点不仅在于其生物源不是来自食用植物，还与这种聚合物具有的技术特性有关。从车内空气质量的角度来看，这种聚合物不涉及己内酰胺的排放，而己内酰胺排放是地毯挥发性有机化合物(VOC)排放的部分原因。

从有关该产品耐久性的可持续性观点来看，Radipol DC具有更高的耐化学性，更好的耐高温性，且具有更好的弹性记忆性和出色的回弹性。

4 结语

趋势分析和市场预测表明，未来20年内汽车内饰将发生系列变化，该变化的主要驱动因素是自动化/共享车辆和电气化的发展。即使5级自动驾驶在未来20年或25年内不太可能占据显著的市场份额，但内饰已经在朝着5级自动驾驶方向发展，其目标是在车内获得更多空间并创造更舒适的环境。

尽管针刺毡越来越多，PA 6 BCF簇绒地毯仍然是汽车地板的首选，这是因为其质量更好、经久耐用、易于保养，且其高性能纱线产品具有显著的成本效益。耐用性、易于保养，采用Radipol DC原料，均有利于PA 6 BCF簇绒地毯的可持续性。

图4 生物基聚合物Radipol DC