新型環(huán)保再生車用絨面超纖針刺非織造布的應用及展望

馬信明

（福建福能南紡衛(wèi)生材料有限公司 福建南平 353000）

1 相關背景

由于環(huán)境污染和能源短缺問題備受關注，再生纖維及其非織造材料成為當今世界紡織領域研究的熱點。資料顯示，1輛汽車有近30 kg 的塑料制品，而其中內飾材料占比40%，這為再生車用絨面超纖針刺非織造布的使用提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著經(jīng)濟全球化的深度融合，中國已經(jīng)成為全球最大的汽車產銷市場。據(jù)有關資料顯示，2019 年，全球乘用車產量6 714.92 萬輛，其中中國2 144.4 萬輛［1］，占全球乘用車產量的近三分之一，是目前世界上最大的汽車消費國。當前，車用紡織品是產業(yè)用紡織品內比較重要的一個領域，車用絨面超纖革類似真皮結構，觸感舒適、外觀高雅，加之具有抗老化、使用壽命長、輕質化等優(yōu)點，相比于傳統(tǒng)材料，在重量、隔音隔熱性能、舒適性能和環(huán)保性能等方面均具有很強的優(yōu)勢，引起了汽車設計師的重視［2］。與此同時，在汽車的報廢處理過程中，座椅、頂棚等塑料制品材料的處理給社會環(huán)境帶來壓力，而多使用再生塑料、再生非織造材料則會大量減少新材料的使用，節(jié)能而環(huán)保。因此，在滿足汽車包覆材料如座椅、頂棚走向高端、動感、個性的同時，也要喚起業(yè)界對汽車內飾材料環(huán)保性的重視。用再生材料如PET 瓶片制成的汽車座椅及頂蓬用絨面超纖革已成為國內超纖廠家爭相研發(fā)的熱點。

車用絨面超纖一般用于高檔車內外包覆材料，替代機織、非織造紡織品材料和皮革材料，耐光照色牢度、耐干、濕擦色牢度達到4 級，阻燃、耐污，超過一般民用紡織品的要求。此外，對撕裂強度、剝離強度、耐磨等物性指標要求高，而要采用再生PET 瓶片材料制成座椅或頂棚包覆材料則對生產工藝提出更高的要求。首先選用潔凈度高的同類瓶片材料，這樣才能制成高品質的滌綸海島纖維。因為PET 瓶片的粘度比普通的滌綸切片的粘度高，對纖維生產工藝的穩(wěn)定也提出更高的要求。其次是高粘度的PET 瓶片制成的海島纖維偏硬，難以制成絨面超纖所要求的高密度的針刺非織造基布，在生產過程中容易出現(xiàn)斷針現(xiàn)象，從而在布面上容易出現(xiàn)針痕，故對針刺非織造工藝也提出非常高的要求。相比較而言，開發(fā)再生車用絨面超纖針刺非織造布的難度更高。

2 再生車用絨面超纖針刺非織造布結構性能及特點

針刺非織造布是利用三角形截面（或其他形狀）且棱邊帶有倒鉤的刺針對纖維網(wǎng)進行反復穿刺，以實現(xiàn)對纖維網(wǎng)的機械加固而形成具有一定面密度和強度的非織造布材料。倒鉤穿過纖維網(wǎng)時，將纖網(wǎng)的表面的纖維刺入纖網(wǎng)的內部。刺針推出纖網(wǎng)時，刺入的纖維束脫離倒鉤而留在纖網(wǎng)內，這樣許多纖維束糾纏住纖網(wǎng)使其不能恢復原來的蓬松狀態(tài)，形成具有一定強力和厚度的針刺非織造材料［3］。這樣的工藝適應不同種類的纖維材料，靈活多樣，自動化程度高，成網(wǎng)均勻性也好，具有通透性好、機械性能優(yōu)良等特點。

針刺非織造布作為1 種車用內飾材料，在汽車工業(yè)中已廣泛應用，其主要原因歸于汽車制造商對降低汽車部件生產成本的追求。許多型號的汽車地板已由原來的簇絨地毯轉換成了針刺地毯，車頂蓬也由原來的經(jīng)編織物改為針刺非織造布［4］。針刺非織造材料以其機械高效結合、多變的空隙結構、良好的尺寸穩(wěn)定性、較高的物性強度以及可加工厚型的非織造產品，成為車用紡織品的首選。

本文介紹的再生車用絨面革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，對紡絲工藝、針刺非織造工藝要求更高。它自身纖維材料一般是COPET（堿溶滌綸）/PET（瓶片）海島纖維，以COPET 為海、以PET 瓶片為島的纖度在3 dtex～6 dtex 的短纖維。為了達到車用高的干、濕擦色牢度和耐曬色牢度，海島纖維一般為有色纖維。該海島纖維制成針刺非織造布還要經(jīng)過含浸水性聚氨酯樹脂，經(jīng)過凝固、堿減量工藝制成定島超纖基布，再經(jīng)磨毛、阻燃處理等后整理工序，制成絨面細膩、耐磨耐曬、環(huán)保阻燃的車用絨面革［5］。它和合成革的針刺非織造基布及超纖光面革針刺非織造基布纏結結構與密度要求不同，并對表面平整度、針跡、針痕有更高的要求。圖1 為纖維針刺非織造布表面的掃描電鏡圖，其中（a）圖為常規(guī)針刺的纖維纏結，（b）圖為用于絨面超纖的帶有垂直取向（纖維纏結立體感強）纖維纏結，如b圖纖維纏結方式的針刺非織造布經(jīng)過含浸、凝固、減量磨毛后的絨面超纖絨感強。

圖1 非織造布內部纖維纏結結構圖

因此，用于絨面超纖的針刺非織造布的工藝與常規(guī)針刺布的工藝也有差異，對梳理、鋪網(wǎng)的要求更高，體現(xiàn)在：①不能過度梳理而減低纖維的卷曲彈性，更不能有棉結；②鋪網(wǎng)層網(wǎng)克重低、層數(shù)多，疊加后的纖網(wǎng)中間厚兩邊薄，經(jīng)過針刺后，兩邊收縮，制得的非織造布的厚度均勻性更好；③由于纖維材料采用高粘度的PET 瓶片，需要的針刺機臺也多，更多級的布針密度的變化和循序漸進的針頻變化可以提高纖維的立體纏結效果，減小布面的針跡和針痕。

總體說來，絨面超纖用的再生針刺非織造布密度高，布面平整，布面無針跡、針痕，纖維纏結密實立體感強，并且對開纖后纖維的耐磨，耐曬，干、濕擦牢度提出更高的要求。

3 再生車用絨面超纖針刺非織造布的應用現(xiàn)狀

我國超纖革行業(yè)獲得了爆發(fā)式增長，產能從2002 年的300 萬m2上升為2017 年的18 000 萬m2，增長了近60 倍，已成為全球產能最大的超纖生產基地。但是，超纖行業(yè)大而不強，高端產品與日本、意大利、韓國企業(yè)的產品存在差距，尤其車用絨面超纖差距最為明顯。我國作為汽車生產大國，目前還不是汽車內飾材料生產強國，車用絨面超纖基本依賴進口。國外企業(yè)近些年將精力集中在超纖產品的創(chuàng)新和研究，在拓寬產品的應用范圍的同時，采用再生纖維材料用于車用內飾材料上，減少新PET 切片材料在車用內飾中的使用，節(jié)能環(huán)保。日本東麗公司、旭化成公司和韓國的科隆公司已開始開發(fā)再生材料的車用絨面超纖。

隨著國家越來越重視廢舊塑料材料對環(huán)境造成的污染，而利用PET 瓶片料作為制作車用絨面超纖的主要材料，正是企業(yè)響應國家加快對廢舊資源的循環(huán)再利用的號召，樹立循環(huán)利用的資源觀，助推美麗中國建設。近些年，國內許多企業(yè)如明新旭騰公司、上海華峰公司、梅盛公司、藍海博隆公司等也在爭相研發(fā)車用絨面超纖產品。

目前，國內超纖行業(yè)普遍研發(fā)能力不強，同質化競爭激烈，多是“師傅帶徒弟式”在國內各地上馬超纖項目。由于缺乏原創(chuàng)性技術，只能將主要競爭力著眼于擴大產能，降低成本。造成國內超纖研發(fā)能力不足的另一原因是缺乏產業(yè)間的協(xié)同配合。國內的超纖企業(yè)大多數(shù)從PU 合成革企業(yè)“進化”而來，這些企業(yè)對涂層、后加工處理有豐富的技術積淀和經(jīng)驗，但對纖維加工和針刺工藝缺乏技術人才和技術儲備，尤其對針刺工藝技術缺乏研究，所用針刺非織造設備和工藝簡單借鑒普通針刺革基布，達不到車用絨面超纖針刺非織造布的品質要求，成為國內再生車用絨面超纖難以突破的技術瓶頸，致使國內車用超纖市場一直被國外產品占據(jù)。

從2017 年開始，福建福能南紡衛(wèi)生材料有限公司與明新旭騰新材料股份有限公司共同研發(fā)，配合國內汽車內飾廠家開發(fā)生產車用絨面超纖針刺非織造布。通過3 年多的試驗開發(fā)，再生車用絨面超纖已獲得成功，正式批量供應給相關汽車生產商試用。不僅開發(fā)出常規(guī)的車用絨面超纖用針刺非織造材料，而且開發(fā)出再生的車用絨面超纖用針刺非織造材料，使再生塑料材料再利用升級，并為再生塑料（PET 瓶片）拓展了更大的市場空間。再生車用絨面超纖涉及化纖、非織造、化工、后整理等行業(yè)，其品質也在于其加工工藝的多個方面，但關鍵在于所用海島纖維和針刺非織造布的加工品質，走產業(yè)融合、材料復合、工藝組合的創(chuàng)新驅動發(fā)展模式。

4 再生車用絨面超纖針刺非織造布市場前景

超纖革是PU 合成革的換代產品，它外在涂層結構的物性和手感超過普通PU 合成革，內在空隙結構近似真皮，備受合成革行業(yè)的推崇。近些年大幅度擠壓以針刺、水刺無紡布作為革基布的PU 合成革的市場空間，間接沖擊了針刺非織造布的市場，造成了普通針刺大量過剩，而高附加值、高檔的車用絨面超纖針刺非織造布做不出的尷尬局面。國內超纖企業(yè)都是大多以苯減量、不定島的超纖貝斯為主［6］。這類超纖在經(jīng)過干、濕法涂層制成沙發(fā)革、箱包革和運動鞋革。這類企業(yè)所配置的針刺設備一味追求較大的產量。為考慮到超纖貝斯的手感要求，對針刺布的密度要求反而低，針刺機臺數(shù)不多，不能滿足車用絨面超纖針刺非織造布生產要求，更談不上使用再生材料生產高檔次的車用絨面超纖。因此，要突破技術壁壘，必須采用跨行業(yè)配合，與上下游一道開發(fā)，彌補單一工藝技術和單一材料的不足，才能解決瓶頸問題。針刺非織布廠家應該利用自己多年生產針刺非織造布的技術經(jīng)驗，與愿意開發(fā)高附加值超纖產品的合成革企業(yè)一道建立高附加值超纖產品的產業(yè)鏈聯(lián)盟，以再生車用絨面超纖革替代進口的市場需求為契機，主打再生、節(jié)能、環(huán)保理念，在車用絨面超纖針刺非織造布中脫穎而出。

再生車用絨面超纖針刺非織造布將是整個針刺行業(yè)高端產品的發(fā)展趨勢。2017 年7 月，世界新能源汽車翹楚特斯拉高調宣布拒絕使用真皮，支持“素食環(huán)保主義”，在用戶購買汽車的可選配置選項中，將“真皮座椅”移除。國內諸多汽車品牌如比亞迪、泛亞、北汽、上汽、廣汽、東風、奇瑞等也將選用絨面超纖作為座椅和頂棚的包覆材料。1 輛車選用絨面超纖包覆大概需要15 m2，按國產乘用車2 000 萬輛計，10%使用絨面超纖，需要車用絨面超纖3000 萬m2。考慮到針刺布的切邊與收縮，按1∶1.2 匹配將需要3600 萬m2車用絨面超纖針刺非織造布。

“節(jié)能減排”使得近些年的汽車行業(yè)的各大廠商在“新能源”和“輕量化”兩個方向上探索，也讓各大車企探索再生塑料材料在汽車制造中的應用。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年有超過800 萬t的塑料流入海洋等自然環(huán)境中，威脅各類野生動植物的生存并對環(huán)境造成嚴重的影響。汽車廠商如果使用更多的再生塑料，不僅使得原本拋棄的垃圾有了價值，也減少新塑料材料的使用，“摸得著、看得見”的座椅、汽車頂棚材料占到整車所用塑料的30%～40%，因此，新型環(huán)保材料——再生車用絨面超纖大有可為。

隨著再生車用絨面針刺非織造布加工技術的進步，從而帶動提高再生絨面超纖材料在服裝、沙發(fā)、箱包等方面的應用，必將推動民用再生絨面超纖的需求，市場空間也將越來越大。

5 結語

汽車工業(yè)已是我國的支柱產業(yè)，針刺非織造布要以汽車工業(yè)的發(fā)展為導向，以再生車用絨面超纖非織造布應用市場為主要目標，才能提高針刺非織造行業(yè)的技術水平，拓展針刺非織造布應用領域。福建福能南紡衛(wèi)生材料有限公司近年充分發(fā)揮在針刺無紡布生產多年積淀的設備、技術、管理等方面的優(yōu)勢，走高端化、差異化路線，努力實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。要達到這樣的目的，還需要與上游化纖原料、非織造新設備、產品后整理等多方共同努力，跨行業(yè)進行技術協(xié)作，借鑒國外的先進的技術設備，利用再生塑料加工、針刺非織造和后處理等先進技術，利用現(xiàn)有再生材料開發(fā)一些具有高附加價值的針刺非織造產品，創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益和社會效益。