电动或混合动力车(EV)的飞速发展为更轻便、更安静、更高强度、更清洁、更易于回收的车用纺织品创造了必要条件。无纺品在汽车零部件中发挥着越来越重要的作用。诸如汽车车身布、顶衬和簇绒地毯的无纺品、行李箱衬里和扬声器盖、各种过滤系统等等,无纺品的用途越来越广。
充电桩不是随处都有的,因此电动车需要有足够的续航能力。那么减轻车身重量则成为关键性一环。用无纺复合材料代替注塑塑料,可使标准的车零部件重量降低50%。据美国米利肯公司无纺品副总裁杰夫·司代福(Jeff Stafford)称,该公司正以前所未有的速度转向研发用于轮式井衬套和车用翼型无纺品,以提高能源使用效率和可回收性。过去的模塑纤维强化塑料不易回收。一位汽车销售经理说:为了提高能源效率,现在公路上的大多数车辆都配有空气防护罩。这些部件减少了汽车的阻力,从而使每升汽油行驶里程增加3~5英里。诸如电动车之类的声学材料最需要改进的是无纺材料,如针状无纺布。电池和电子产品的成本因素则是怎样减轻电动车的质量。使用无纺品作为锂电池外壳、后备厢衬里,并作为簇绒地毯和座椅泡沫的替代品,可二次降低成本和重量。这已逐渐成为新能源车的时尚。
近期,德国科德宝全球化技术集团公司(Filc d.o.o,Freudenberg)研发出一种针孔状编织物,用于新能源车座椅,替代金属和更薄的泡沫层,为原始设备制造商(OEM)提供标准的泡沫层,这样可研发出相同舒适性的用材。该公司的创新型无纺品将全面取代塑料材质,从而减轻SUV的负荷。科德宝开发的另一无纺品类似于皮革,是利用可回收的纤维制造的,这类无纺品没有塑料或树脂释放的挥发性有机化合物,这对业界是种贡献。部分原始设备制造商要求在研发新品中回收材料要占25%。科德宝为此提供了有力支持,即在2022年簇绒地毯回收率达到90%。另一例证是,米利肯公司车用产品原材料中约有55%为回收品制成,而该公司研发的车用无纺品原本就是用回收的5亿个塑料瓶制成。米利肯无纺品取代了混合动力SUV的储物箱中的塑料,且更轻便更坚固。
世界级电动车专家斯塔福德认为:“电动汽车正在创造全新的吸音市场。新的中级车将拥有豪华车的超静音内饰,这就是未来车的发展趋势。”另一家无纺研发企业道客无纺公司(Dalco Nonwovens)研发出新型吸音纤维材料,它与玻璃/聚丙烯或塑料版本相比,更能增强吸音性能。
目前新能源车行业的挑战是,为了抑制发动机和外来噪音,无纺产品必须进行创新设计。另一家跨国企业莫纳德诺克(Monadnock Non-Wovens LLC)公司于2018年推出的HPAM®高性能吸音介质解决了轻质铝体吸声和改进声学的挑战。它由100%纯聚丙烯构建,HPAM比现有的竞争性产品更轻,报废后可回收。
众所周知,电动车很安静,所以需要抑制其他的噪音,莫纳德诺克公司董事总经理基思·海沃德说,这因此需要发动机降噪,它甚至能阻挡道路或风产生的噪音,或者来自可能是不同频率的电机声。许多乘用车公司因此重新定义了声学材质,并选择应用于他们所制造的模型。换句话说:“为了处理更高的音频,现在的声学材料已今非昔比。而科德宝的声垫解决方案则是另一专项开发,它以满足汽车声学的广泛要求为宗旨,无论是电动汽车还是燃油车,都能满足降噪要求。”
在欧洲以外的地区,电动车在2020年的销量仍十分平稳。除了疫情影响外,美国2020年重新推出的燃油效率标准也阻碍了电动车的市场发展。拜登政府若重新制定环保政策,那么也一定会鼓励消费电动车,这一趋势可能很快就会出现。美国最大汽车制造商通用汽车公司(GM)最近宣布,它计划到2035年只销售电动车,到2040年将完全实现碳中和。
在疫情的推动下,电子商务的爆发正在鼓励研发中程和最后一英里交付的电动车。早在2020年1月,世界经济论坛就预测,到2030年,全球前100个城市的货运车的数量将增加36%,货运交通的排放量将增加32%。而这些车型将使用带轮孔衬里的送货车,因为这能满足更轻便、更安静、更牢固的汽车材料需求。
2021年年初,通用汽车宣布了一个专注于电动交付车辆的新部门,名为“光明降排”,联邦快递公司是他们的第一批客户。在此之前,瑞薇安在2019年承诺交付给亚马逊10万辆电动车,福特在2020年年底也推出电子运货车。
美国的亚马逊、联邦快递和UPS等快递公司正在快速启动最后一英里快递运货车,以减少碳排放,保持强大的以可持续发展为重点的品牌,并节省燃料成本。来自沃尔沃、戴姆勒和特斯拉等公司的重型和长途卡车的电动版本也非遥不可及。虽然不可能把货运工具设计成与乘用车一样的降噪程度,但应确信,对能耗效率和可持续性的承诺而言,这已为无纺品供应商带来了很大的福音。
最值得注意的是,根据行业权威媒体《全球市场观察》(Global Market Insights)的数据,到2026年,世界汽车轻量化材料的市场预计将达到2470亿美元。《汽车内饰世界》(Automotive Interiors World)最近的一篇报道称:早在2010年,汽车平均重量40%的因素是由方便、舒适和娱乐的所需驱动。当把这三者融为一体时,业界就会发现,消除乘用车的超重因素已势在必行。这就是挑战。这对纺织业来说是个好消息,因为纺织业很适合满足这一需求。制造商看到了在现有生产线上创新和提升增值空间的机会来临,这必将转化为市场增长。其结果是将传感、太阳能和数字媒体等功能融合起来,将其与承载自身性能和审美特征的材料(包括纺织品)相结合。
电动车(EVS)即将到来,而曾经不可能的相关问题正在得到解决。续航问题一直是与电动车有关的消费者关注的问题,且导致这一市场一度受阻,但随着德国松诺汽车公司(Sono Motors)推出的一款自充电太阳能车(英文称为“Sion”)后,这一情况发生了变化。设计师以一种全新的方式探讨了“Sion”的充电问题——内配逾248个集成化太阳能电池,它不会因美学上的“另类”脱颖而出,相反该技术是将它们嵌入聚合物中,它实现了50%的重量级节省,与传统汽车比更具有性价比。该车型可预购,计划于2022年开始生产,仅在欧洲交付。不仅如此,疫情使人们更强调应对环境影响和气候变化,而随着消费者转向在线购物,货物的交付量急剧增加。欧盟资助的(MASTRO)项目旨在为运输部门开发基于新概念的智能散装材料,如自感、自除冰、自固化、自愈和自我保护方法。该项目旨在解决可持续发展和安全问题,这为材料行业提供了逾15%的市场机会。实现这一目标的关键是要研发导电纳米材料,如用于智能化的多壁碳纳米管和石墨纳米材料、轻量级聚合物复合材料,以及沥青和混凝土配方。
在德国,巴登-符腾堡州政府的经济、就业和住房部门联合发起了一项适用于中小型车企的倡议,旨在要求其减少产品的质量和提升传感器及执行器的功能化集成。而德国纺织和纤维研究中心DITF正在开发和测试的一个项目,英文称为“Tex Ex-Identification”,即评估和演示纺织品在汽车内饰中有意义的应用。研发者因此从中看到了机会,既减少对环境的影响,又实现经济效益的微型机动车辆,它用于包裹运途中的第一和最后一里程。
实现和管理复杂性是另一个挑战。减少材料的数量、重量和体积是需要与各种电子产品开发相结合的。美国艾薇瑞泰公司(Averatek)的做法是,用液体油墨技术来解决。该公司营销和业务发展副总裁塔拉·邓恩(Tara Dunn)表示,利用纳米技术,可制造出一种添加剂电子印刷电路板,除了聚四氟乙烯,它几乎可以把电路板印在任何物体表面。该技术节省了重量、空间,可用于形状表面或需要拉伸的地方。
宝马公司将新能源车的内饰与BYBORRE纺织品联系在一起。这原来是一家位于阿姆斯特丹的纺织品创新工作室,致力于研发功能性和美学的工程针织材料。他们确信其功能性针织材料有助于实现未来车乘客的愿景。车舱内有交互的智能屏,可转化为3种体验方式:探索、娱乐和休闲。
美国康涅狄格州沃特伯里ESI汽车公司(ESI Automotive)的显示器和模具电子产品总监希瑟·纳尔逊博士认为,消费者对用触摸感应和完全集成的显示器取代机械开关的需求很大。除了节省空间和重量,它还可提供表面消毒功能,以消除灰尘捕获斜面边缘的需要,这是几乎没有注册的消费者项目。
在集成方面,专家认为,他们目前在将电子学与柔性基板的背面结合方面做了很多工作,下一阶段是两层薄膜解决方案,最终是一层没有“鬼影”的薄膜,这样的电路就成为视而不见的智能化模式。
建立价值链对实现这一目标至关重要,许多制造商正在探索如何扩大和发展其能力。许多商业化的杂化电子材料基于聚合物,但随着制造过程的迅速发展,越来越多的纤维和纺织杂化材料将出现在市场上。这不能不说是一种趋势。
两种不同材料,即纺织品和电子材料的进一步融合又使可回收性问题摆在了桌面上。据估计,2019年人类制造了5360万吨电子垃圾。丹麦奥胡斯大学,助理教授西威塔·奥佳华拉(Shweta Agarwala)赢得了威尔姆基金会(Villum)颁发的600万丹麦克朗奖金,就因为他提供了一个解决方案,用100%的可生物降解水凝胶做基板并与粘合剂和电导率相融合,意即他个人创造了新的很有用的电功能材料。
新能源车为无纺市场提供了一个未来的愿景:让电子扩散在新能源车内部,让车辆发生重大变化的同时,也为无纺创新者提供了很多机会。业界还在迅速开发可持续社会的解决方案,包括可再生能源、智能制造、绿色航空。总而言之,世界无纺业界已达成这样的共识:让电子产品降解,让未来更可持续。
(据美国《高级纺织资源》https://advancedtextilessource.com/2021/02/08/transportation-textiles-on-the-move/https://advancedtextilessource.com/2021/02/22/nonwovens-and-the-newmobility/近期资料)