抗菌防水阻燃复合功能汽车顶棚面料的开发

2020-12-14吴双全

染整技术 2020年11期

吴双全

（旷达科技集团股份有限公司，江苏常州 213179）

汽车内饰空间作为封闭的座舱环境，其内部的湿热条件为细菌的滋生提供了有利条件，严重影响驾乘者的身心健康和安全。随着消费者对车内空气质量和环境的安全需求和关注度越来越高，尤其在当下新冠肺炎疫情肆虐全球的形势下，人们对汽车内饰空间的抗菌抗病毒功能越发重视，因此，打造全方位多维度的健康内饰座舱空间，为消费者提供健康安全、绿色环保的高品质产品，成为当下各大汽车主机厂进行内饰产品创新设计与开发的重要方向。

在汽车内饰表皮材料中，顶棚面料应用面积较大。顶棚面料以经编针织面料为主，具有稳定性高、柔软不易脱散、纬向延伸较大等特点，在中高端汽车顶饰中应用较多［1-4］。本研究通过工艺和材料的优化设计，开发出了满足汽车内饰标准要求的抗菌、防水、阻燃复合功能的汽车顶棚经编针织面料。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：汽车内饰用涤纶经编针织面料（自制），抗菌剂KD-2015、抗菌剂KD-9400、防水剂SFA（德国鲁道夫化工），阻燃剂HHS。

仪器：门富士定形机，水平阻燃仪，静态延伸架和防水测试仪。

1.2 工艺流程

出于造型设计的需要，汽车内饰顶棚面料多存在弧度较大或拉伸弯曲较大的区域，这些区域对织物面料的延伸性要求很高。为了减少定形次数对面料延伸性能的影响，保证成品面料的延伸率满足后道顶棚总成压制的工艺要求，选择阻燃、抗菌、防水一步法工艺进行复合功能整理。整理工艺流程：坯布预定形染色浸轧阻燃、抗菌、防水复合功能整理液定形。

1.3 测试

1.3.1 抗菌性能

用定量测试法衡量面料的抗菌性能，参照GB/T 20944.2—2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》进行测试。测试菌种分别为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌。当抑菌值大于等于1或抑菌率大于等于90%时，样品具有抗菌效果；当抑菌值大于等于2或抑菌率大于等于99%时，样品具有良好的抗菌效果。

1.3.2 防水性能

采用GB/T 4745—2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》进行测试。顶棚面料一般要求其沾水等级大于等于4级，此时具有很好的抗沾湿性能。

1.3.3 阻燃性能

将顶棚面料在（23±2）℃和相对湿度45%～55%的标准状态下调节至少24 h，参照GB/T 8410—2006《汽车内饰材料的燃烧特性》进行测试。燃烧速度取5块样品燃烧速度的最大值，燃烧速度小于等于100 mm/min，表明样品满足燃烧速度要求。

1.3.4 延伸性能

采用大众汽车标准PV3903进行静态延伸率测试：试样大小为5 cm×16 cm，在拉伸方向上做两条平行线标记，间距L1为10 cm，悬挂负荷50 N，静置30 min后测量两标记线的间距L2。静态延伸率=（L2/L1-1）×100%。

1.3.5 手感

采用主观评价法对面料的软硬度进行评价。

2 结果与讨论

2.1 影响复合功能整理效果的因素

2.1.1 抗菌剂

将织物分别浸轧3%的KD-2015抗菌整理液和3%的KD-9400抗菌整理液，带液率为70%，定形温度为170 ℃，测试抗菌整理后面料的抗菌性能、静态延伸率、水平燃烧速度和手感，结果如表1所示。

由表1可以看出，未整理面料的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌抑菌率分别是5.50%、12.60%、10.40%，基本没有抑菌效果；经过KD-2015和KD-9400整理后的面料，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率均达到99%，具有良好的抑菌效果。用两种不同的抗菌剂整理后，面料的静态延伸率、水平燃烧速度和手感都发生了不同程度的下降。KD-9400整理面料的经向延伸率由32%下降至24%，纬向由65%下降至56%，下降幅度较大；同时面料手感也较硬。抗菌整理后，面料的阻燃性能发生了不同程度的降低，KD-9400整理面料的纬向水平燃烧速度达到75.68 mm/min（C级）。综合比较，选择KD-2015抗菌剂进行抗菌功能整理。

表1 抗菌整理与未整理面料的性能比较

2.1.2 防水剂用量

内饰顶棚面料在压制成型后需要通过水切割的方式进行切边处理，处理过程中会有水溅出和残留，因此需要对面料进行防水整理，以确保面料表面不会出现水渍。为了确定防水剂用量，选择防水剂SFA（用量分别为1%、2%、3%）和3%的KD-2015抗菌剂对面料进行抗菌、防水整理，整理后面料的性能测试结果如表2所示。

表2 防水剂用量对织物性能的影响

由表2可以看出，随着防水剂用量的增加，面料的防水性能越来越好，当防水剂用量为2%时，面料的防水性能为4～5级，可以满足使用要求；防水剂用量为3%时，防水性能达5级，但此时面料的延伸率损失较大，且经纬向的水平燃烧性都变差，分别为87.52 mm/min（C级）和132.28 mm/min（D级）。防水整理面料的手感相比未处理面料偏硬。综合考虑防水、阻燃和静态延伸性能，选择2%的防水剂SFA和3%的KD-2015抗菌剂对面料进行抗菌、防水整理。

2.1.3 阻燃剂用量

对面料进行抗菌和防水整理后，面料的阻燃性能都发生了不同程度的降低。为了满足汽车内饰纺织面料阻燃性能的强制性要求，需要对阻燃性能进行改进和提升。选用阻燃剂HHS，阻燃剂与水按照质量比1∶5、1∶6、1∶8配制阻燃整理液，分别与3%的抗菌剂KD-2015、2%的防水剂SFA对面料进行同浴复合功能整理，测试整理后面料的静态延伸率和水平燃烧速度等，结果如表3所示。

表3 阻燃剂用量对织物性能的影响

由表3可以看出，当阻燃剂与水质量比1∶6时，面料的经纬向都具有非常好的阻燃性能，水平燃烧速度均为0（A级）。3种不同用量下，面料的静态延伸率差异不大。从成本经济性和性能方面综合考虑，阻燃剂与水质量比选择1∶6。

2.1.4 定形温度

定形温度对复合功能整理后面料静态延伸率和手感等的影响见表4。

表4 定形温度对面料性能的影响

由表4可以看出，当定形温度为170 ℃时，面料的经纬向静态延伸率分别为27%和56%，手感偏硬；当定形温度为160 ℃时，面料的经纬向静态延伸率分别为30%和60%，手感略硬（比170 ℃定形稍好），基本可以满足后道顶棚成型加工工艺要求。综合考虑，面料进行抗菌、防水、阻燃复合功能整理时的定形温度宜选择160 ℃。