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封面专题:汽车内饰用纺织材料及其功能性整理进展
2011-4-15
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来源:汽车新材料网
汽车内饰用纺织材料及其功能性整理进展
袁红萍
(常州纺织服饰职业技术学院 纺织化学工程系,江苏 常州 213164)
 
摘要:概述了汽车内饰纺织材料的纤维原料和结构设计两方面的选择要点,介绍了其性能要求,除传统纺织品要求的舒适美观、经济耐用外,还包括染色牢度、防污、抗静电、阻燃、耐光和抗紫外线灯,并阐述了满足其上述性能要求的功能整理方法和工艺,包括防污整理、阻燃整理,已经防静电、阻燃、防污复合兼容加工技术。
关键词:汽车纺织品;汽车内饰;功能整理;纺织材料;防污;抗静电;阻燃;抗雾凇
中图分类号:TS 195.5     文献标志码:C      文章编号:1000-4033(2010)04-0039-03
 
      汽车工业是产业用纺织品的最大用户,与皮革材料相比,纺织材料以其透气、环保、成本低等特点受到消费者和生产商的广泛关注。据统计,每辆汽车耗用纺织品材料平均为42m2(50平方码),用于内装饰(坐席、车顶篷、侧面板、地毯、行李箱等)、增强材料、里衬、垫底织物、轮胎、皮带、气囊、消声器和隔热器材等。
      汽车用纺织品主要有梭织物、针织物、非织造布和纤维复合材料。因针织物具有柔软、舒适、弹性好、延伸性大、透气性好、电脑提花潜力大,以及可以进行三维成型编织等特点,近些年来市场所占的比例逐年上升[1-2]

      1   
汽车内饰用纺织材料的选择

      1.1  纤维主要以合成纤维为主。其中涤纶纤维耐磨性好,抗撕裂度高,耐霉变,抗紫外线能力较优,容易清洗,回弹性和抗折皱性好,价格也比较便宜,占车用纺织装饰物市场90%以上,但其吸湿性较低,舒适性较差;腈纶纤维具有良好的抗紫外线能力,手感柔软,但其耐磨性不好,适于作汽车的顶棚和有蓬汽车的车篷;锦纶纤维有较好的弹性和耐磨性,可应用在汽车座椅中;丙纶纤维在强度和密度上优于涤纶纤维,价格便宜,容易回用,但其职能使用原液染色或纺前染色纱,耐磨性和吸湿性差。
      用于汽车内装饰纺织材料中的天然纤维主要是羊毛及其混纺纱。它可以满足耐光牢度、耐磨性等性能要求,吸湿性好,具有更好的热湿舒适性和更好的抗静电能力,但由于羊毛织物的价格较高,一般只用于高档车[3]

      1.2  结构设计的选择
      普通单层梭织物由于缺乏豪华感,不太适应汽车工业的发展,其用量逐渐下降。梭织提花绒织物尺寸稳定性好、质地厚实、里绒感强,但价格较贵。
      针织物因其具有良好的延伸性而广泛应用在汽车座椅、地毯、车顶内饰、门饰、窗帘、安全带、背衬、蓬盖布、安全气囊等。针织物有纬编、经编和衬垫织物等。由于它们的组织结构不同,弹性也不同,因而可针对各种部件性能的要求来选择使用。针织绒类织物因其手感柔软、高雅华贵,且纵横向延伸性好,用于座椅套时不仅美观,而且具有良好的透气性,是中高档汽车内饰面料的优选材料,具有很广阔的发展前景[4-5]

      2   
汽车内饰用纺织材料的性能要求
      汽车内饰用纺织材料除了具备传统纺织品要求的舒适美观、经济耐用性能外,还在防污、阻燃、抗静电、易清洁、耐日晒等安全环保性能方面有更高的要求[6]

      2.1  染色牢度性能
      内饰面料的色彩(图案)都是通过染色、印花等工艺完成的。汽车座椅用织物的染色牢度包括耐日晒色牢度、耐水浸色牢度、耐汗渍色牢度和耐摩擦色牢度。由于汽车前挡风玻璃倾斜度很大,使汽车座椅长期暴露在阳光下,座椅用纺织品应具有良好的耐日啥色牢度性能。因驾乘人员长期与座位相接触面积大,有可能受到汗渍侵蚀,也有可能被水淋浸的可能。因此,良好的耐摩擦色牢度和耐汗渍色牢度以及耐水浸色牢度应成为汽车座椅用织物的基本要求。

      2.2  防污性能
      车用装饰织物固定在车内,往往伴随着整个汽车的寿命。汽车座椅不像服装一样经常洗涤,所以车内织物的抗污性能倍受人们的关注。含氟织物整理剂显示出一半烃类或硅酮类防水剂所不具备的优越性,成为当今防水防油剂的主流。并且多功能化已成为该类整理剂发展的必然趋势,也就是经含氟整理剂处理后的织物不仅有防水防油性,而且具有防污、去污、防静电、耐干洗、耐水洗等其他多种特性。
      由于含氟整理剂价格要比一般的织物整理剂昂贵,这在很大程度影响了其发展。将含氟整理剂和其他类型的整理剂混合使用,并产生持久的耐洗性,不仅可提高产品的性能,还可降低生产成本。

      2.3  抗静电性能
      汽车内装饰织物的静电现象是一个不容忽视的问题。首先,静电会使乘坐者(特别是穿着化纤服装时)感到不适,离开座位时产生摩擦放电现象,司机静电打手易引发二次事故;其次,静电荷在纤维表面聚集容易吸附灰尘,给车内的清洁和保养造成很大麻烦;另外,车内可能存在汽油或由于吸烟产生的烟气,在静电作用下容易引起火灾,而且静电会降低车内电子元件的灵敏度。
      对汽车内饰用合成纤维织物进行抗静电整理,比起从聚合开始的化学改性和从纺织开始的共混等抗静电发方法,更具机动灵活性,且加工流程短,工业化投资少,见效快。

      2.1  阻燃性能
      汽车内饰材料必须要有很好的延烧性能和阻燃性能,一旦汽车着火后乘客就可以有足够的时间离开。车用纺织材料中各种合成纤维的组成和化学结构各不相同,其热性能和燃烧性能也不一样,目前还没有找到一种对各种合成纤维都适用的理想阻燃整理剂。
聚酯纤维为熔隔热收缩性纤维,接触火焰形成熔滴而滴落,纤维本身不易燃烧,但聚酯织物制品因各种化学试剂的处理,妨碍了熔融时的熔滴效应,使其变得易燃。用于聚酯纤维的阻燃剂,主要为磷和溴的化合物。
      聚丙烯纤维属于易燃性纤维,燃烧时不易炭化,全部分解成可燃性气体,气体燃烧放出大量的热,促进燃烧迅速进行。因此,聚丙烯纤维的阻燃主要是应用含卤素的阻燃剂与阻燃助剂的协同效应抑制气体的燃烧反应。
      聚酰胺纤维在受热分解时,其N--C和CH2--CO链均断,添加含氮化合物作阻燃剂有助于聚酰胺纤维的阻燃[7]

      2.5  耐光和抗紫外线性能
      汽车内饰纺织材料因长期受紫外线辐射、热河湿气的作用会引起降解。在纤维中,腈纶纤维的抗紫外线性能要优于其他纤维,但其耐磨性不及涤纶和锦纶,实际应用不多。而涤纶纤维具有很好的耐磨性,抗紫外线性能也较好,所以使用较多。对内饰织物进行适当的抗紫外线整理,可有效地提高其抗紫外线性能,减少纤维材料的降解。

      2.6  抗雾凇性能
      雾凇是由内装饰材料尤其是各种以液态、膏状、粉末状以及固态为原料的汽车装饰材料以及安装这些材料所用的各种粘合剂中的易挥发成分蒸发出来,这些物质和汽化出的物质在玻璃板上冷凝,特别是在车窗及挡风玻璃上,影响司机视线,也很难去除,严重影响行车安全。
若织物没有经过长时间的拉幅定形,则会因为在纱线织造、染色和整理等过程中所用的化学试剂积累而产生严重雾化,由挥发性的物质引起雾凇现象影响到汽车内的空气质量。绒类织物正面的纤维表面积打,雾凇现象会更严重。因此,织物必须具有一定的抗雾凇性能。

      3   
汽车内饰材料功能性整理
      对染色(印花)后的织物进行合理的加工整理,可使车用内饰材料具有防污、抗静电、阻燃等性能,复合汽车用纺织品设计性能上的要求。

      3.1  防污整理
      涤纶纤维本身是疏水性纤维,表面能较低,通过整理可以赋予针织物优良的拒水拒油性能。例如,采用日本大金公司的TG-435、TG-5061有机氟产品,可获得较好的防污、易去污效果。一般工艺流程(轧烘焙工艺):配制工作液(有机氟整理剂20~40g/L)→调节PH值→室温二浸二轧(浸渍1min。带液率70%~80%)→预烘(80~100℃,2~3min)→焙烘(50~170℃,1~2min)。
      为了提高织物的耐水性和特殊功能,在配方中往往加入聚氨酯交联剂,抗紫外线整理剂或抗静电整理剂等添加剂。

      3.2  阻燃整理
      纺织品阻燃整理工艺的实施可采用以下几种方法:

      a.浸轧焙烘法
      该方法是阻燃整理工艺中应用最广的一种工艺。工艺流程为:浸轧→预烘→焙烘→后处理。浸轧液一般由阻燃剂、催化剂、树脂、润湿剂和柔软剂等组成,配制成水溶液或乳液进行整理。

      b. 浸渍-烘燥法
      该方法又称吸尽法,将织物放在阻燃液中浸渍一定时间,在干燥、焙烘,在高温或膨胀剂作用下阻燃剂渗入纤维内。整理过程基本上与分散染料上染过程相似。阻燃剂的化学结构、整理时涤纶纤维膨胀程度及焙烘固着温度对阻燃剂的固着率和持久性有明显的影响。
这类阻燃剂通常为卤代磷酸酯、环状磷酸酯等。有时这种阻燃整理法可与染色工序同浴一步进行。

      c. 涂布法
      涂布法是一种阻燃剂混入树脂内,靠树脂的黏合作用将阻燃剂固着在织物上的一种整理方法。例如,由三氧化二锑、聚磷酸铵与十溴二苯醚复配组成的非水溶性阻燃剂和聚丙烯酸酯或聚氨酯、聚乙烯基乙醚、丁苯橡胶等类黏合剂一起分散在水中,然后用涂布或浸轧→干燥→热定型工艺固着。这种方法的缺点是会使染料渗色、摩擦牢度降低、耐光牢度恶化等,通常仅用于汽车内部一些涤纶装饰织物的阻燃整理。

      d. 喷雾法
      烦死不能用普通设备整理的厚型产品,都是在最后一道工序用手工喷雾法进行阻燃整理。对于表面膨松、有花纹、簇绒或绒头起毛的织物,即不适于浸轧烘燥的织物,一般可采用连续喷雾法。

      3.3  防静电、阻燃、防污复合兼容加工技术
      防静电、阻燃及防污染性通常情况下是相互矛盾的,因为常用的防污剂、防静电剂都是可燃性材料,它们与阻燃剂共用时,不仅相当于织物上阻燃剂用量的减少,而且防静电剂、防水防油剂多附着于纤维表面,致使织物的阻燃性下降和织物表面的续燃性加大。显然,采用复配或复合兼容加工技术,满足汽车用纺织品多功能、缩短生产流程、降低生产成本,是较为理想的选择。将含有金属氧化物(或金属细粉)的有机导电纤维,作为经纱等间隔地织入织物而成防静电坯布,再经前处理和染色,最后用阻燃剂和防水防油污剂对织物进行整理,可获得具有防静电、阻燃、防水防油污功能的织物[8-9]。例如,日本东丽公司在“特开平8-260351阻燃聚酯纤维的制法及其安全网”中提出,在聚酯纤维表面同时附着着磷系阻燃剂的聚合物、防老化剂、防污剂、抗菌剂、防虫剂、防静电剂、拒水剂、柔软剂、染料和聚氨酯树脂,以获得具有优良耐久性的阻燃拒水的多功能纤维[10]

      4   
结束语
      我国是一个纺织生产和出口大国,随着汽车工业支柱产业地位的逐步确立,对汽车纺织品的需求量必将呈现持续增长态势,这为我国纺织工业又提供了新的机遇。开发多功能的汽车内饰纺织品,提高新产品开发能力,是最终达到消除国际技术贸易壁垒,增强产品竞争力,尽快占领国际市场的主要途径。

      参考文献
[1]冯庆祥,哈德卡斯特尔.汽车用纺织品[M].宋礼广,译.北京:中国纺织出版社,2004.
[2]ADANA S.产业用纺织品手册[M].北京:中国纺织出版社,2000.
[3]陈东生,甘应进,李强.汽车用针织内饰织物[J].汽车工艺与材料,2000(9):30-31.
[4]宋礼广,李雪梅,梁玉华.车用针织内饰产品设计综述[J].针织工业,2004(2):95-96.
[5]陈娜,孟家光.汽车针织内饰材料的应用[J].针织工业,2007(5):59-61.
[6]FINKE H.Treatment of automotive fabric from the view point of the use textile in automobile[J].VDI Congress Mannleim,1998(3):25-26.
[7]林小琴,纪莹,魏治国.防静电阻燃防油污织物研发[J].中国个体防护装备,2004(3):13-14.
[8]HORROCKS A R,KANDOLA B K,DAVIES PJ,et al.Developments in flame retardant textiles-a review[J].Polymer Degradation and Stability,2005,88:3-12.
[9]FLAMBARD X,BOURBIGOUT S KOZLOWSKIR,et al.Progress in safety,flame retardant textiles and flexible fire barriers for seats in transportation[J].Polymer Degradation and Stability,2005,88:98-105.
[10]陈世伦.阻燃纺织品的生产现状及发展趋势[J].中国安全科学学报,1999(8):32-35.
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