吳雙全

（1.東華大學 紡織學院，上海201620；2.曠達科技集團股份有限公司，常州213179）

1 前言

汽車內(nèi)飾面料是交通運輸產(chǎn)業(yè)用紡織品的重要細分門類。伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車內(nèi)飾面料的設(shè)計研發(fā)與生產(chǎn)制造都取得了長足的進步。尤其是近些年，在化工工藝、新材料、紡織新技術(shù)、高端裝備等專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新驅(qū)動下，汽車內(nèi)飾面料產(chǎn)品的制造工藝、研發(fā)能力和技術(shù)裝備水平都得到了較大幅度提升，新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

2 內(nèi)飾用纖維材料制造工藝

汽車內(nèi)飾面料的原材料以化學纖維為主，其中聚酯長絲占比超過95%，短纖紗應(yīng)用較少；部分內(nèi)飾面料中會少量使用羊毛等天然纖維以及錦綸、丙綸等化纖材料[1]。目前，內(nèi)飾纖維材料的先進制造技術(shù)主要集中在原液著色纖維、高性能纖維、循環(huán)利用纖維、差異化纖維以及生物基材料等領(lǐng)域。

2.1 原液著色纖維

汽車內(nèi)飾面料的上色方式一般有3種，即紗線染色、面料染色和原液著色。前2種上色工藝比較常用，但不管是紗線染色還是面料染色都會消耗大量的水、電、汽等能源，且有大量污染物的排放，在節(jié)能降耗、環(huán)保形勢嚴峻的當下，原液著色纖維的開發(fā)應(yīng)用將成為汽車內(nèi)飾面料未來的發(fā)展趨勢。根據(jù)需求制備色母粒，將色母粒按照一定比例的添加量與聚酯切片混合熔融，通過螺桿擠壓進行紡絲，制備出有色聚酯長絲，再根據(jù)設(shè)計需要進行空氣變形或者假捻變形，可以制備出原液著色的空變絲（Air Textured Yarn，ATY）或者低彈絲（Drawn Textured Yarn，DTY）。原色著色技術(shù)制備的有色纖維，其顏色批次一致性、穩(wěn)定性好，適合大批量的生產(chǎn)制造，摩擦、耐光色牢度性能優(yōu)異，同時無需染色加工工序，整個制造過程綠色環(huán)保、降耗節(jié)能。原液著色纖維適合大批量化的生產(chǎn)，對于多品種小批量的轉(zhuǎn)換靈活度受限，開發(fā)周期相對較長，成本偏高。目前，原液著色纖維已經(jīng)在大眾、通用、長城、吉利等主機廠內(nèi)飾座椅、門板面料中應(yīng)用，頂棚面料中的應(yīng)用較少。

2.2 高性能纖維

汽車內(nèi)飾面料的應(yīng)用環(huán)境具有特殊性，對內(nèi)飾面料的性能要求也有很大差異，例如高耐磨滌綸纖維用于座椅面料以滿足其耐磨性能需要；高耐光色牢度抗紫外纖維用于遮陽簾或者儀表板包覆用面料，高彈性、高延伸性纖維用于弧度較大的商用車車頂以及凹凸曲度較大的門板。營運客車、校車等專用車對內(nèi)飾面料燃燒性能有著嚴苛的要求，主要的考量指標有燃燒速率、煙密度和極限氧指數(shù)；采用高阻燃性能滌綸纖維制備面料可以滿足標準和法規(guī)要求。另外，將通過納米雜化技術(shù)制備的功能母粒與聚酯切片熔融紡絲可以開發(fā)出具有不同附加功能的高性能聚酯纖維，如抗菌功能纖維、負離子功能纖維、撥水纖維等。

高性能的智能纖維也逐漸在汽車內(nèi)飾面料中得到應(yīng)用。例如，采用夜光功能聚酯纖維可以開發(fā)出不同視覺效果的夜光面料用于概念車內(nèi)飾中；為了滿足汽車內(nèi)飾環(huán)境氛圍的需要開發(fā)具有光傳導功能的纖維，如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA塑料光纖，將其應(yīng)用在機織提花面料的開發(fā)中可以制備出具有發(fā)光功能的內(nèi)飾面料；也可以采用柔韌性更好的高透型熱塑性聚氨酯纖維制備發(fā)光織物。此外，光致變色、熱變色及遇水變色等智能纖維也越來越多地被汽車內(nèi)飾面料設(shè)計師所關(guān)注，并進行相關(guān)的前瞻設(shè)計與開發(fā)。高性能智能纖維在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用還處在探索階段，這些纖維自身性能特點與車用內(nèi)飾材料的技術(shù)要求、加工條件的匹配性問題還需要做更深入的研究。

2.3 回收再利用環(huán)保纖維

對于汽車材料的回收再利用，各個國家都有著明確的法規(guī)要求，隨著社會責任意識的增強和越來越嚴的法規(guī)監(jiān)管，回收再利用纖維材料備受汽車主機廠的青睞，在汽車內(nèi)飾面料及零部件骨架復合材料中得到開發(fā)應(yīng)用。極星Polestar Precept概念車中，座椅織物使用100%回收利用塑料瓶制備的再生聚酯為原料制成，其地毯面料則是以廢棄的漁網(wǎng)回收制成的尼龍纖維編織而成。全新奧迪A3座椅面料中89%的纖維材料為再生聚酯纖維，地毯、隔熱材料、吸音材料等也都有使用此材料。

除了再生聚酯纖維外，意大利Aquafil公司通過回收利用廢棄漁網(wǎng)、織物廢料、地毯和工業(yè)廢料、海洋垃圾和垃圾填埋場的廢舊塑料等，開發(fā)出了1種環(huán)保再生尼龍纖維Econyl，領(lǐng)克汽車在其最新發(fā)布的ZERO車型中使用了Econyl材料，如圖1所示。再生尼龍材質(zhì)本身的耐老化性能與滌綸相比要差，在主機廠現(xiàn)有的內(nèi)飾材料耐久性技術(shù)標準下，量產(chǎn)車中應(yīng)用再生尼龍材料的可行性還值得進一步思考。

圖1 領(lǐng)克ZERO概念車ECONYL環(huán)保賽車座椅

2.4 差別化纖維

隨著消費者對內(nèi)飾產(chǎn)品視覺、觸覺等感知質(zhì)量體驗需求的提升,不同觸感、不同光澤和具有豐富視覺效果的汽車內(nèi)飾面料產(chǎn)品成為開發(fā)趨勢。三角、扁平、十字等異形截面纖維、全消光高質(zhì)感纖維、超亮光纖維等越來越多地被應(yīng)用到汽車內(nèi)飾面料中。為了賦予內(nèi)飾面料柔軟細膩的親膚感，以83dtex/144f、167dtex/144f等細旦高孔聚酯纖維為原料，通過機織提花或者經(jīng)編針織工藝制備出細旦高密的親膚絲絨面料，雷克薩斯品牌汽車內(nèi)飾座椅、頂棚中即應(yīng)用了此類面料；或者以海島纖維為原料，通過織造或者非織造鋪網(wǎng)針刺工藝，同時進行聚氨酯樹脂含浸和堿減量開纖，制備具有高級柔軟觸感的仿麂皮面料應(yīng)用在中高端汽車內(nèi)飾座椅、門飾板、儀表板和車頂?shù)葏^(qū)域，目前合資品牌和自主品牌車型中多有應(yīng)用。除此之外，通過接枝共聚等方式制備出具有良好吸濕性能和光澤感的超仿棉聚酯纖維，用于仿棉型手感內(nèi)飾面料的開發(fā)；亦有采用具有高亮光的FDY長絲為原料，開發(fā)出具有絲綢般光澤和細膩順滑觸感的仿絲綢內(nèi)飾面料；還可以通過紗線顏色與組織結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，實現(xiàn)面料隨角異色的豐富視覺效果。在汽車設(shè)計追求高感知品質(zhì)的大趨勢下，柔軟親膚、細膩順滑的絲絨類面料、絲綢面料以及仿麂皮面料，在未來的汽車內(nèi)飾設(shè)計中將會成為趨勢。

2.5 生物基纖維

生物基纖維是重要的綠色、環(huán)境友好和原料可再生型纖維，它也是未來汽車內(nèi)飾面料纖維原料開發(fā)的重要方向。東麗公司與美國Vrient公司聯(lián)合研發(fā)出了首款百分百植物滌綸纖維。豐田汽車公司采用聚乳酸纖維為原料制備出了汽車內(nèi)飾材料。由于生物基材料自身耐熱性等理化特性以及汽車內(nèi)飾面料較高的技術(shù)標準要求，使得生物基纖維在汽車內(nèi)飾面料開發(fā)中的應(yīng)用還存在一定的局限性，隨著技術(shù)的發(fā)展，不久的將來生物基纖維材料用于汽車內(nèi)飾面料的開發(fā)將成為可能。

3 內(nèi)飾面料織造工藝

3.1 常用織造工藝概述

汽車內(nèi)飾面料的常用織造工藝主要有機織和針織2類，機織又可以細分為機織平布、機織提花、雙劍桿提花等；針織可分為經(jīng)編和緯編，根據(jù)機型的不同經(jīng)編又可以分為單針床和雙針床2類，緯編可以分為圓機和橫機2類。

3.2 新型織造技術(shù)

3.2.1 細旦高密織造技術(shù)

原料細旦化和高密的組織結(jié)構(gòu)是機織類汽車內(nèi)飾面料開發(fā)的趨勢。常規(guī)的機織提花面料經(jīng)密在270～560根/10 cm范圍，使用的紗線規(guī)格多為33.3～66.7 tex聚酯長絲。細旦高密織造技術(shù)使用的紗線粗細在8.3～16.7 tex，面料的上機經(jīng)密在800～1 200根/10 cm，這種細旦高密織物在織造過程中其紗線張力控制至關(guān)重要，同時要控制好車間的溫濕度，減少靜電及毛絲問題出現(xiàn)。如圖2所示，DS品牌Aero Sport Lounge Concept概念車座椅面料即采用細旦高密度織造技術(shù)，非常精細的編織，光滑的表面，絲綢般的觸感，具有無與倫比的強度、柔軟度和舒適感。

圖2 細旦高密絲綢觸感機織座椅面料

3.2.2 雙經(jīng)軸織造技術(shù)

機織類汽車內(nèi)飾面料的設(shè)計開發(fā)中，根據(jù)色彩紋理和視覺效果的設(shè)計需要，經(jīng)常會遇到采用2種粗細、送紗量或者性能差異較大的紗線作為經(jīng)紗，為了保證織造的順利進行，一般多采用具有2套送經(jīng)裝置的雙經(jīng)軸織機進行織造。每套送經(jīng)裝置通過伺服電機、傳動齒輪、后梁以及張力裝置等進行控制，雙經(jīng)軸的擺放可以是上下式，節(jié)約空間，也可以是前后并列式。超高經(jīng)密的面料織造時，為避免出現(xiàn)經(jīng)紗層疊問題，也常采用雙經(jīng)軸工藝進行織造。雙經(jīng)軸機織面料多用于汽車內(nèi)飾座椅上，奧迪Q2座椅上有此織造技術(shù)制備的面料。雙經(jīng)軸織造工藝相對復雜，過程控制要求較高，成本也較高。

3.2.3 電子橫移高速經(jīng)編織造技術(shù)

無獨有偶，來自十建公司下屬工程項目部的總工程師胡善芳，一說起“創(chuàng)新”就像被點了“激活”按鈕。在十建公司今年征集的167項創(chuàng)新成果中，他個人獨自研發(fā)18項，參與研發(fā)7項。他認為：“創(chuàng)新要從一線來用到一線去?！?/p>

隨著經(jīng)編機制造技術(shù)的發(fā)展，電子橫移機構(gòu)逐漸取代了采用花盤、鏈塊的機械式橫移機構(gòu)。電子橫移高速經(jīng)編織造技術(shù)可以實現(xiàn)花型的自由更換，方便快捷，可以突破花型循壞的限制，在高速條件下穩(wěn)定運行，這些都是具有機械式橫移機構(gòu)的經(jīng)編機所無法實現(xiàn)的。電子橫移機構(gòu)的應(yīng)用為經(jīng)編機實現(xiàn)高速高效發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2.4 大隔距間隔織物織造技術(shù)

大隔距間隔織物的織造技術(shù)主要是利用經(jīng)編雙針床設(shè)備進行的，通過調(diào)整經(jīng)編機前后針床間的隔距，可以實現(xiàn)不同厚度的間隔織物的織造。用于開發(fā)大隔距間隔織物的經(jīng)編機，一般多為6把或者7把梳櫛，前2把梳櫛用于面層織造，后2把梳櫛用于底面織造，中間2把或者3把梳櫛用于中間鏈接層的成形。面層和底層多采用聚酯DTY低彈絲作為原料，為了保證成形需求及間隔織物的壓縮回彈等性能，多采用聚酯單絲作為原料。汽車用大隔距間隔織物的厚度在4～10 mm范圍內(nèi)，主要應(yīng)用于座椅面料或者通風座椅骨架、儀表板或者門板基層等區(qū)域；還可以通過膠水或者膠膜復合取代海綿，實現(xiàn)與織物面料或者皮革材料的多層貼合。大隔距間隔織物織造過程的厚度均勻一致性控制是重點和難點，厚度不均會影響零部件成型和外觀質(zhì)量。一汽紅旗HS7儀表板包覆中應(yīng)用了此技術(shù)制備的間隔織物。

3.2.5 飛織織造技術(shù)

飛織技術(shù)又稱飛線技術(shù)，最早應(yīng)用在運動鞋的設(shè)計開發(fā)中。飛織技術(shù)可以實現(xiàn)面料豐富的組織紋理和結(jié)構(gòu)變化，賦予面料非常好的彈性、延展性和優(yōu)異的透氣性。同時，利用飛織技術(shù)的成形特點，根據(jù)實際需要，利用全自動的電腦橫機，通過數(shù)據(jù)編程和自動編織，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的一體成型，減少原有的裁剪與縫制加工工序，開發(fā)出半成形或者全成形的內(nèi)飾飛織面料，革新原有的裁剪、縫制等工藝流程，實現(xiàn)內(nèi)飾件的半成形包覆或者全成形包覆。如圖3所示，Polestar概念車Precept中座椅就是采用3D飛織技術(shù)一體成型制備的。飛織織造技術(shù)的加工效率相對較低，可用幅寬受限，工藝也較為復雜，尤其是3D一體成型技術(shù)，成本也較高，這也在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。國內(nèi)主機廠多采用飛織技術(shù)進行2D平面織物的設(shè)計開發(fā)，且多以片材形式進行。

圖3 3D飛織技術(shù)一體成型座椅

4 內(nèi)飾面料染整工藝

4.1 染色技術(shù)

汽車內(nèi)飾面料所用的纖維材料多為聚酯纖維，這就決定了其染色加工技術(shù)的特殊性。聚酯纖維親水性差，分子結(jié)構(gòu)中缺少活性基團，分子排列緊密，因此染色上染的難度較大，需要在高溫高壓的條件下進行。

4.1.1 低溫染色技術(shù)

高溫高壓染色技術(shù)，對于能源的消耗量較大，產(chǎn)生的廢水污染物也較多，染色成本較高。降低染色溫度、減少能耗，降低染色成本，一直是行業(yè)內(nèi)研究的熱點問題。通過染色載體的引入，染色溫度可以從目前的130～135℃降低到95～110℃，亦可獲得比較好的染色效果和色牢度。但是對于染色載體的選擇和應(yīng)用需要比較謹慎，要充分考慮載體引入后對生態(tài)環(huán)境、產(chǎn)品健康安全的影響。

相比較家紡服裝產(chǎn)品，汽車內(nèi)飾面料對耐光色牢度有著很高的要求。對于染色面料來說，實現(xiàn)其較高的耐光色牢度功能需要選擇具有高耐光的染料并配合合適的染色工藝，如前處理工藝、升溫速率、保溫時間以及后處理工藝等。一般情況下，延長染色保溫時間能夠降低升溫速率，充分的后處理是保證染色均勻性和染色牢度的關(guān)鍵控制點。根據(jù)具體產(chǎn)品和工藝的需要，可以添加適量的日曬增進劑，提高產(chǎn)品的耐光色牢度。汽車儀表板、遮陽簾、遮陽板及座椅用面料多采用此染色技術(shù)，確保使用過程中面料色牢度滿足要求。

4.2 后整理技術(shù)

4.2.1 常用的后整理技術(shù)

汽車內(nèi)飾面料常用的后整理技術(shù)，主要包括熱定形、平幅水洗、干洗、機械預縮、汽蒸預縮、平幅氣流洗、拉毛、剪毛、磨毛等整理工藝，根據(jù)不同的產(chǎn)品特點及開發(fā)需要可以選擇不同的組合工藝[2]。

4.2.2 功能整理技術(shù)

汽車內(nèi)飾面料的功能性也是產(chǎn)品開發(fā)的重點。對面料進行阻燃整理、抗靜電整理、抗耐磨整理、硬挺整理、柔軟整理、三防整理等，一般都可以通過浸軋整理劑溶液的工藝實施。部分產(chǎn)品需要進行多種功能疊加的復合功能整理，需要對助劑的相融性及浸軋方式進行優(yōu)化選擇，如阻燃和三防整理，可以選擇相容性好的2種助劑進行同浴一浸一軋方式進行，也可以采用分步式進行整理。對內(nèi)飾面料進行復合功能整理是汽車內(nèi)飾面料的應(yīng)用趨勢，2020款榮威RX5頂棚面料即采用復合功能整理技術(shù)賦予其抗菌、三防和阻燃功能。

涂層也是常用的整理工藝，一般都是采用刮刀式涂層頭進行。涂層膠的類型以水基的丙烯酸類和聚氨酯類為主，丙烯酸最常用，聚氨酯類成本相對高一些，但具有較好的彈性。根據(jù)實際需求可以選擇對涂層膠漿進行泡沫加工，亦可在涂層膠中加入阻燃劑、抗菌劑等功能材料，對面料進行功能性的涂層整理。

5 內(nèi)飾面料后加工工藝

近年來，汽車消費群體呈現(xiàn)年輕化趨勢，對內(nèi)飾面料的需求也朝著時尚化、個性化和高品質(zhì)化發(fā)展，越來越多的加工技術(shù)和工藝被應(yīng)用到汽車內(nèi)飾面料的設(shè)計開發(fā)中，為消費者提供了更多維度多重感官的價值體驗[3]。

5.1 數(shù)碼印花技術(shù)

數(shù)碼印花工藝因其所具有的生產(chǎn)高效、設(shè)計開發(fā)便捷等特點，在民用紡織領(lǐng)域應(yīng)用較多。由于高耐光色牢度墨水技術(shù)的不斷成熟，數(shù)碼印花技術(shù)也開始逐漸在汽車內(nèi)飾面料的設(shè)計開發(fā)中應(yīng)用。除了在織物面料表面進行印花外，還可以在涂層織物如PVC人造革和PU合成革上進行印花。上汽MG3概念車座椅面料曾應(yīng)用過數(shù)碼印花技術(shù)；此外，在合成革表面進行數(shù)碼印花也是汽車內(nèi)飾材料的設(shè)計開發(fā)趨勢。

5.2 鐳雕技術(shù)

在仿麂皮面料或者絲絨面料表面，利用激光的燒蝕作用，在織物表面形成特定的花型紋理，這個新技術(shù)也已開始在汽車內(nèi)飾面料中使用。通過調(diào)整激光的能量及速度等參數(shù)，可以實現(xiàn)鐳雕紋理的深淺及視覺層次感。在PVC和PU革表面亦可進行鐳雕加工。

5.3 熔接技術(shù)

將塑料材質(zhì)與紡織面料熔接，形成材質(zhì)和色彩的對比，也是目前汽車內(nèi)飾面料設(shè)計的一種創(chuàng)新手法。這種技術(shù)，主要是采用熱塑性的PVC或者TPU材料，通過高周波的作用實現(xiàn)其在織物面料表面的熔接。2020款一汽奔騰E01座椅面料中應(yīng)用了熔接技術(shù)。

5.4 燙印技術(shù)

將設(shè)計的花型紋理雕刻成燙印平板或者圓輥，在高溫和壓力的作用下，將模具紋理燙印到織物或者皮革表面，賦予織物和皮革3D立體視覺效果，這個工藝就是熱燙印技術(shù)?；ㄐ图y理可以是極細紋理的線條，也可以是較大的塊面，可以是平面直壓亦可以實現(xiàn)帶有一定坡度或者弧度的立體壓紋[4]。燙印紋理的層次感可以通過模具中紋理的高低不同進行設(shè)計。燙印技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，經(jīng)過燙印的內(nèi)飾材料其應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的座椅面料擴展到門板、儀表板、扶手等零部件區(qū)域。

5.5 層合技術(shù)

汽車內(nèi)飾面料通常需要與海綿、間隔織物或者無紡布等進行多層貼合后使用。常用層合技術(shù)主要是通過火焰復合將海綿與面料貼合，隨著環(huán)保和氣味問題的凸顯，采用水性膠水進行復合或者采用PUR、PET熱熔膠進行多層材料的貼合成為趨勢。層合技術(shù)主要的關(guān)注點在于貼合的牢度以及對面料氣味性的影響。

6 結(jié)束語

面對不斷升級的客戶需求，汽車內(nèi)飾面料的設(shè)計開發(fā)將會面臨著更多的挑戰(zhàn)，這些新的需求也推動了汽車內(nèi)飾面料加工制造技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新發(fā)展。在新技術(shù)、新材料和新工藝的研發(fā)與應(yīng)用將會是所有汽車內(nèi)飾面料設(shè)計研發(fā)人員及企業(yè)需要認真思考和面對的持續(xù)性課題。