新型环保再生车用绒面超纤针刺非织造布的应用及展望

马信明

（福建福能南纺卫生材料有限公司 福建南平 353000）

1 相关背景

由于环境污染和能源短缺问题备受关注，再生纤维及其非织造材料成为当今世界纺织领域研究的热点。资料显示，1辆汽车有近30 kg 的塑料制品，而其中内饰材料占比40%，这为再生车用绒面超纤针刺非织造布的使用提供了广阔的发展空间。随着经济全球化的深度融合，中国已经成为全球最大的汽车产销市场。据有关资料显示，2019 年，全球乘用车产量6 714.92 万辆，其中中国2 144.4 万辆［1］，占全球乘用车产量的近三分之一，是目前世界上最大的汽车消费国。当前，车用纺织品是产业用纺织品内比较重要的一个领域，车用绒面超纤革类似真皮结构，触感舒适、外观高雅，加之具有抗老化、使用寿命长、轻质化等优点，相比于传统材料，在重量、隔音隔热性能、舒适性能和环保性能等方面均具有很强的优势，引起了汽车设计师的重视［2］。与此同时，在汽车的报废处理过程中，座椅、顶棚等塑料制品材料的处理给社会环境带来压力，而多使用再生塑料、再生非织造材料则会大量减少新材料的使用，节能而环保。因此，在满足汽车包覆材料如座椅、顶棚走向高端、动感、个性的同时，也要唤起业界对汽车内饰材料环保性的重视。用再生材料如PET 瓶片制成的汽车座椅及顶蓬用绒面超纤革已成为国内超纤厂家争相研发的热点。

车用绒面超纤一般用于高档车内外包覆材料，替代机织、非织造纺织品材料和皮革材料，耐光照色牢度、耐干、湿擦色牢度达到4 级，阻燃、耐污，超过一般民用纺织品的要求。此外，对撕裂强度、剥离强度、耐磨等物性指标要求高，而要采用再生PET 瓶片材料制成座椅或顶棚包覆材料则对生产工艺提出更高的要求。首先选用洁净度高的同类瓶片材料，这样才能制成高品质的涤纶海岛纤维。因为PET 瓶片的粘度比普通的涤纶切片的粘度高，对纤维生产工艺的稳定也提出更高的要求。其次是高粘度的PET 瓶片制成的海岛纤维偏硬，难以制成绒面超纤所要求的高密度的针刺非织造基布，在生产过程中容易出现断针现象，从而在布面上容易出现针痕，故对针刺非织造工艺也提出非常高的要求。相比较而言，开发再生车用绒面超纤针刺非织造布的难度更高。

2 再生车用绒面超纤针刺非织造布结构性能及特点

针刺非织造布是利用三角形截面（或其他形状）且棱边带有倒钩的刺针对纤维网进行反复穿刺，以实现对纤维网的机械加固而形成具有一定面密度和强度的非织造布材料。倒钩穿过纤维网时，将纤网的表面的纤维刺入纤网的内部。刺针推出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留在纤网内，这样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，成网均匀性也好，具有通透性好、机械性能优良等特点。

针刺非织造布作为1 种车用内饰材料，在汽车工业中已广泛应用，其主要原因归于汽车制造商对降低汽车部件生产成本的追求。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，车顶蓬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机械高效结合、多变的空隙结构、良好的尺寸稳定性、较高的物性强度以及可加工厚型的非织造产品，成为车用纺织品的首选。

本文介绍的再生车用绒面革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，对纺丝工艺、针刺非织造工艺要求更高。它自身纤维材料一般是COPET（碱溶涤纶）/PET（瓶片）海岛纤维，以COPET 为海、以PET 瓶片为岛的纤度在3 dtex～6 dtex 的短纤维。为了达到车用高的干、湿擦色牢度和耐晒色牢度，海岛纤维一般为有色纤维。该海岛纤维制成针刺非织造布还要经过含浸水性聚氨酯树脂，经过凝固、碱减量工艺制成定岛超纤基布，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］。它和合成革的针刺非织造基布及超纤光面革针刺非织造基布缠结结构与密度要求不同，并对表面平整度、针迹、针痕有更高的要求。图1 为纤维针刺非织造布表面的扫描电镜图，其中（a）图为常规针刺的纤维缠结，（b）图为用于绒面超纤的带有垂直取向（纤维缠结立体感强）纤维缠结，如b图纤维缠结方式的针刺非织造布经过含浸、凝固、减量磨毛后的绒面超纤绒感强。

图1 非织造布内部纤维缠结结构图

因此，用于绒面超纤的针刺非织造布的工艺与常规针刺布的工艺也有差异，对梳理、铺网的要求更高，体现在：①不能过度梳理而减低纤维的卷曲弹性，更不能有棉结；②铺网层网克重低、层数多，叠加后的纤网中间厚两边薄，经过针刺后，两边收缩，制得的非织造布的厚度均匀性更好；③由于纤维材料采用高粘度的PET 瓶片，需要的针刺机台也多，更多级的布针密度的变化和循序渐进的针频变化可以提高纤维的立体缠结效果，减小布面的针迹和针痕。

总体说来，绒面超纤用的再生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，并且对开纤后纤维的耐磨，耐晒，干、湿擦牢度提出更高的要求。

3 再生车用绒面超纤针刺非织造布的应用现状

我国超纤革行业获得了爆发式增长，产能从2002 年的300 万m2上升为2017 年的18 000 万m2，增长了近60 倍，已成为全球产能最大的超纤生产基地。但是，超纤行业大而不强，高端产品与日本、意大利、韩国企业的产品存在差距，尤其车用绒面超纤差距最为明显。我国作为汽车生产大国，目前还不是汽车内饰材料生产强国，车用绒面超纤基本依赖进口。国外企业近些年将精力集中在超纤产品的创新和研究，在拓宽产品的应用范围的同时，采用再生纤维材料用于车用内饰材料上，减少新PET 切片材料在车用内饰中的使用，节能环保。日本东丽公司、旭化成公司和韩国的科隆公司已开始开发再生材料的车用绒面超纤。

随着国家越来越重视废旧塑料材料对环境造成的污染，而利用PET 瓶片料作为制作车用绒面超纤的主要材料，正是企业响应国家加快对废旧资源的循环再利用的号召，树立循环利用的资源观，助推美丽中国建设。近些年，国内许多企业如明新旭腾公司、上海华峰公司、梅盛公司、蓝海博隆公司等也在争相研发车用绒面超纤产品。

目前，国内超纤行业普遍研发能力不强，同质化竞争激烈，多是“师傅带徒弟式”在国内各地上马超纤项目。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。造成国内超纤研发能力不足的另一原因是缺乏产业间的协同配合。国内的超纤企业大多数从PU 合成革企业“进化”而来，这些企业对涂层、后加工处理有丰富的技术积淀和经验，但对纤维加工和针刺工艺缺乏技术人才和技术储备，尤其对针刺工艺技术缺乏研究，所用针刺非织造设备和工艺简单借鉴普通针刺革基布，达不到车用绒面超纤针刺非织造布的品质要求，成为国内再生车用绒面超纤难以突破的技术瓶颈，致使国内车用超纤市场一直被国外产品占据。

从2017 年开始，福建福能南纺卫生材料有限公司与明新旭腾新材料股份有限公司共同研发，配合国内汽车内饰厂家开发生产车用绒面超纤针刺非织造布。通过3 年多的试验开发，再生车用绒面超纤已获得成功，正式批量供应给相关汽车生产商试用。不仅开发出常规的车用绒面超纤用针刺非织造材料，而且开发出再生的车用绒面超纤用针刺非织造材料，使再生塑料材料再利用升级，并为再生塑料（PET 瓶片）拓展了更大的市场空间。再生车用绒面超纤涉及化纤、非织造、化工、后整理等行业，其品质也在于其加工工艺的多个方面，但关键在于所用海岛纤维和针刺非织造布的加工品质，走产业融合、材料复合、工艺组合的创新驱动发展模式。

4 再生车用绒面超纤针刺非织造布市场前景

超纤革是PU 合成革的换代产品，它外在涂层结构的物性和手感超过普通PU 合成革，内在空隙结构近似真皮，备受合成革行业的推崇。近些年大幅度挤压以针刺、水刺无纺布作为革基布的PU 合成革的市场空间，间接冲击了针刺非织造布的市场，造成了普通针刺大量过剩，而高附加值、高档的车用绒面超纤针刺非织造布做不出的尴尬局面。国内超纤企业都是大多以苯减量、不定岛的超纤贝斯为主［6］。这类超纤在经过干、湿法涂层制成沙发革、箱包革和运动鞋革。这类企业所配置的针刺设备一味追求较大的产量。为考虑到超纤贝斯的手感要求，对针刺布的密度要求反而低，针刺机台数不多，不能满足车用绒面超纤针刺非织造布生产要求，更谈不上使用再生材料生产高档次的车用绒面超纤。因此，要突破技术壁垒，必须采用跨行业配合，与上下游一道开发，弥补单一工艺技术和单一材料的不足，才能解决瓶颈问题。针刺非织布厂家应该利用自己多年生产针刺非织造布的技术经验，与愿意开发高附加值超纤产品的合成革企业一道建立高附加值超纤产品的产业链联盟，以再生车用绒面超纤革替代进口的市场需求为契机，主打再生、节能、环保理念，在车用绒面超纤针刺非织造布中脱颖而出。

再生车用绒面超纤针刺非织造布将是整个针刺行业高端产品的发展趋势。2017 年7 月，世界新能源汽车翘楚特斯拉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。国内诸多汽车品牌如比亚迪、泛亚、北汽、上汽、广汽、东风、奇瑞等也将选用绒面超纤作为座椅和顶棚的包覆材料。1 辆车选用绒面超纤包覆大概需要15 m2，按国产乘用车2 000 万辆计，10%使用绒面超纤，需要车用绒面超纤3000 万m2。考虑到针刺布的切边与收缩，按1∶1.2 匹配将需要3600 万m2车用绒面超纤针刺非织造布。

“节能减排”使得近些年的汽车行业的各大厂商在“新能源”和“轻量化”两个方向上探索，也让各大车企探索再生塑料材料在汽车制造中的应用。据不完全统计，每年有超过800 万t的塑料流入海洋等自然环境中，威胁各类野生动植物的生存并对环境造成严重的影响。汽车厂商如果使用更多的再生塑料，不仅使得原本抛弃的垃圾有了价值，也减少新塑料材料的使用，“摸得着、看得见”的座椅、汽车顶棚材料占到整车所用塑料的30%～40%，因此，新型环保材料——再生车用绒面超纤大有可为。

随着再生车用绒面针刺非织造布加工技术的进步，从而带动提高再生绒面超纤材料在服装、沙发、箱包等方面的应用，必将推动民用再生绒面超纤的需求，市场空间也将越来越大。

5 结语

汽车工业已是我国的支柱产业，针刺非织造布要以汽车工业的发展为导向，以再生车用绒面超纤非织造布应用市场为主要目标，才能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。福建福能南纺卫生材料有限公司近年充分发挥在针刺无纺布生产多年积淀的设备、技术、管理等方面的优势，走高端化、差异化路线，努力实现创新发展。要达到这样的目的，还需要与上游化纤原料、非织造新设备、产品后整理等多方共同努力，跨行业进行技术协作，借鉴国外的先进的技术设备，利用再生塑料加工、针刺非织造和后处理等先进技术，利用现有再生材料开发一些具有高附加价值的针刺非织造产品，创造出更好的经济效益和社会效益。