车用绒面超纤针刺非织造布的应用及展望

黄族健

福建福能南纺卫生材料有限公司 福建省产业用纺织品重点实验室(中国)

随着经济全球化深度融合，中国已成为全球最大的汽车产销市场。2019年，中国乘用车产量达2 136万辆，占全球乘用车产量的近1/3，乘用车销量达2 144万辆[1]。虽然中国乘用车市场进入稳定增长期，但预计未来乘用车市场仍将保持2%左右的增速。在中国汽车工业快速发展的同时，汽车内饰材料工业也得到了飞跃式发展，座椅和顶篷的包覆材料逐步向高端、动感、个性、环保和功能性方向发展。绒面超纤革的材料结构类似真皮结构，触感舒适、外观高雅，加之其还具有抗老化、使用寿命长、轻质化等特点，引起汽车设计师的重视[2]。用于汽车座椅及顶篷的绒面超纤革已成为中国超纤厂家争先研发的热点。本文介绍车用绒面超纤针刺非织造布的内在结构和特点，综述其在车用绒面超纤革领域的应用现状，旨在为车用绒面超纤针刺非织造布的研发提供方向。

1 车用绒面超纤针刺非织造布的结构和特点

针刺非织造布是将短纤维开松、梳理、铺成纤维网，然后将纤维网通过刺针加固成布。带有倒钩的刺针穿过纤维网时，将纤网表面的纤维刺入纤网内部，刺针退出纤网时，被刺针倒钩带入的纤维束脱离倒钩而留在纤网内，经过反复穿刺，许多纤维束纠缠住纤网使其不能恢复原来的蓬松状态，形成具有一定强力和厚度的针刺非织造材料[3]。这样的工艺适应不同种类的纤维材料，灵活多样，自动化程度高，成网均匀性好。针刺非织造布作为一种车用内饰材料在汽车工业中早已广泛应用。现在许多型号的汽车地板已由原来的簇绒地毯转换成了针刺地毯，汽车顶篷也由原来的经编织物改为针刺非织造布[4]。针刺非织造材料以其密实的缠结、多变的空隙结构、良好的尺寸稳定性及优良的物理性能成为车用纺织品的首选。

本文介绍的车用绒面超纤针刺非织造布是车用绒面超纤革的基体材料，不同于普通的针刺非织造材料，其品类、规格要求高于普通的车用针刺非织造布和合成革基布。其所用的纤维材料一般为碱溶聚酯(COPET)/聚酯(PET)海岛纤维，即以COPET为海、以PET为岛的线密度为3～6 dtex的短纤维。为了达到较高的车用干、湿擦色牢度和耐晒色牢度，海岛纤维一般为有色纤维，用其制成的针刺非织造布经水性聚氨酯树脂含浸处理，再经凝固、碱减量工艺，可制成定岛型超纤基布，再经磨毛、阻燃处理等后整理工序制成绒面细腻、耐磨耐晒、环保阻燃的车用绒面革[5]。它与合成革的针刺非织造基布和超纤光面革的针刺非织造基布在缠结结构与密度方面的要求不同，并在表面平整度、针迹、针痕方面有更高的要求。

图1所示为纤维针刺非织造布表面的扫描电子显微镜照片，显示了非织造布内部纤维缠结结构。其中图1a)所示为常规针刺的纤维缠结，图1b)所示为用于绒面超纤的带有垂直取向(纤维缠结立体感强)的纤维缠结。由具有垂直取向纤维缠结的纤维制成的针刺非织造布经过含浸、凝固、碱减量、磨毛后所得绒面的超纤绒感强。

a) 常规针刺的纤维缠结

车用绒面超纤针刺非织造布的工艺与常规针刺非织造布的工艺存在差异。前者对梳理、铺网的要求更高：不能过度梳理而降低纤维的卷曲弹性，更不能有棉结；单层铺网面密度低，铺网层数多，整体密度高；叠加后的纤网中间厚两边薄，以便经过针刺后，两边收缩，所得非织造布的厚度均匀性更好。此外，前者还需要更多的针刺机台，更多级的布针密度变化和循序渐进的针频变化，以提高纤维的立体缠结效果，减小布面的针迹和针痕。

总体而言，车用绒面超纤针刺非织造布密度高，布面平整，布面无针迹、针痕，纤维缠结密实，立体感强，对开纤后纤维的耐磨、耐晒及干、湿擦色牢度的要求更高。

2 车用绒面超纤针刺非织造布的应用现状

中国超纤革行业增长迅速，其产能于2002年仅为300万m2，2017年上升至18 000万m2，增长了近60倍，现已成为全球产能最大的超纤革生产基地。但是，中国超纤革行业大而不强，高端产品与日本、意大利、韩国企业的产品存在差距，尤其是绒面超纤产品，其中车用绒面超纤产品差距最为明显。中国作为汽车生产大国，目前还不是汽车内饰材料生产强国，车用绒面超纤产品基本依赖进口。日本东丽公司、旭化成公司，韩国的科隆公司均以车用绒面超纤产品作为主要开发方向，并重点在中国推广，赚取高额利润。中国企业，如明新旭腾新材料股份有限公司、上海华峰超纤材料股份有限公司、梅盛实业有限公司、蓝海博隆超纤材料有限公司等也争相研发车用绒面超纤产品，但目前这些产品还不能完全满足市场需求。中国车用超纤产品市场近10年来一直被国外产品占据，其主要原因是中国超纤行业同质化竞争较严重，多以“师傅带徒弟”的方式开展超纤项目。由于缺乏原创性技术，只能将主要竞争力着眼于扩大产能，降低成本。另一原因是缺乏产业间的协同配合。中国大多数超纤革企业是从聚氨酯(PU)合成革企业“进化”而来的，对涂层、后加工处理有丰富的技术积淀和经验，但在纤维加工和针刺工艺方面缺乏技术人才和技术储备，尤其缺乏针刺工艺技术研究。简单借鉴普通针刺非织造布的织造设备和工艺达不到车用绒面超纤针刺非织造布的品质要求，这已成为中国车用绒面超纤革产品开发的技术瓶颈。

车用绒面超纤针刺非织造布一般用于高档车的内饰物包覆材料，替代机织、普通非织造纺织品材料和皮革材料，主要分为座椅包覆材料和顶篷包覆材料。二者都要求耐光照色牢度及耐干、湿擦色牢度达到4级，且阻燃、耐污，超过一般民用纺织品的要求。此外，用于座椅包覆材料的绒面超纤材料对撕裂强度、剥离强度、耐磨等物理性能指标要求高，而若用于顶篷包覆材料，则对绒面外观、绒细度及延伸性有更高的要求。两者外观绒感差异不大，但对所用的纤维材料和针刺非织造布性能的要求则有较大差异，尤其在布面的断裂伸长方面。座椅用包覆材料强调材质的尺寸稳定性，要求所用的针刺非织布的断裂伸长较低；而汽车顶篷采用模压成型工艺制作，需要针刺非织布具有较好的延伸性，即较高的断裂伸长。然而，为了达到一定强度，通常车用绒面超纤针刺非织造布的密度较大，导致其断裂伸长较低。所以，与开发用于座椅包覆的针刺非织造布相比，开发用于汽车顶篷的针刺非织造布难度更大。从2017年开始，福建福能南纺卫生材料股份有限公司配合中国汽车内饰厂家开发生产车用绒面超纤针刺非织造布。目前，由该公司研发的绒面超纤产品已进入批量生产阶段。

车用绒面超纤产品涉及化纤、非织造、化工、后整理等行业，其品质的关键影响因素为所用海岛纤维品质和针刺非织造布的加工质量。要提高车用绒面超纤产品的品质，必须在产业融合、材料复合、工艺组合上实施创新驱动发展。

3 车用绒面超纤针刺非织造布的市场前景

超纤革是PU合成革的换代产品，其外在涂层结构的物理性能和手感超过普通PU合成革，内在孔隙结构近似真皮，备受合成革行业的推崇。近年，超纤革逐步挤占PU合成革的市场空间，间接冲击了针刺非织造布的市场。由于缺乏先进的车用绒面超纤针刺非织造布纤维加工和针刺工艺技术，针刺非织造布市场呈现普通针刺非织造布大量过剩，而高附加值、高档车用绒面超纤针刺非织造布做不出的尴尬局面。车用绒面超纤是以定岛纤维超纤基布为主要基体材料的，而目前多数超纤革生产企业采用不定岛纤维超纤基布[6]生产沙发革、箱包革和运动鞋革。不定岛纤维超纤基布在手感、色牢度、气味等方面不能满足车用绒面超纤产品要求。因而，专业生产车用绒面超纤针刺非织造布具有良好的市场前景。

随着生态环保理念深入人心，车用绒面超纤针刺非织造布将成为针刺行业高端产品的发展重点。2017年7月，电动汽车生产商特斯拉公司高调宣布拒绝使用真皮，支持“素食环保主义”，在用户购买汽车的可选配置选项中，将“真皮座椅”移除。中国比亚迪、泛亚、北汽、上汽、广汽、东风、奇瑞等汽车品牌也将选用绒面超纤革作为座椅和顶篷的包覆材料。包覆一辆车的座椅和顶篷需要约15 m2包覆材料，按国产乘用车2 000万辆计，若10%车辆使用绒面超纤革作为包覆材料，则需要绒面超纤针刺非织造布约3 000万m2，考虑到针刺布的切边与收缩，按1.0∶1.2匹配，则需要3 600万m2车用绒面超纤针刺非织造布，市场前景广阔。此外，车用绒面针刺非织造布加工技术的进步，将带动服装、家具等领域绒面超纤产品的市场需求，从而使绒面超纤针刺非织造布的市场空间越来越大。

4 结语

汽车工业已成为中国的支柱产业，中国新能源汽车在全球新能源车市场处于领导地位。车用绒面超纤产品将成为中高档车的主要包覆材料，因此，针刺非织造布应以汽车工业的发展为导向，以车用绒面超纤非织造布应用市场为主要目标，提高针刺非织造行业的技术水平，拓展针刺非织造布应用领域。为此，需要化纤、非织造、后整理等行业共同努力，进行跨行业技术协作，同时借鉴世界先进技术设备，利用新型纤维原料和各种后处理技术，开发具有更高科技含量和更高附加价值的针刺非织造产品，使针刺非织造产品企业创造出更好的经济效益和社会效益。