非織造材料在汽車工業(yè)中的應用日益增多，其驅動力來自于對更輕、更可持續(xù)材料日益增長的需求，這些材料可同時提升車輛性能和舒適性。隨著汽車設計師專注于減輕重量、改善聲學性能并支持環(huán)保目標，非織造材料越來越被視為一種解決方案。電動汽車（EV）的興起也為這些材料創(chuàng)造了新的機遇，使得領先的供應商和制造商預期未來需求將增加，非織造材料將扮演重要角色。

 

“由于其多功能性和適應性，非織造材料的作用正在擴大：它們可以被制造以適應新的應用和新的移動出行概念，但也可以適應特定應用的性能需求，”德國非織造材料生產商Sandler的銷售主管Fabian Geyer說。“用于生產此類紡織品的廣泛技術拓展了應用領域，并為設計師和結構工程師提供了更多選擇。因此，它們非常適合滿足由電動出行和新型車輛設計所產生的新需求。”

 

對可持續(xù)性的需求

據Smithers非織造材料顧問Phil Mango稱，在汽車應用中增加非織造材料使用的幾個關鍵驅動因素是：提高燃油經濟性的需求、降低排放的需求以及增加可持續(xù)材料的需求。

“提高燃油經濟性的需求既基于政府法規(guī)，也基于消費者的興趣，”Mango解釋道，“提高燃油效率的一種方法是減輕車輛重量。在非織造材料的許多汽車用途中，對于給定的性能要求，非織造材料是最輕質的材料。車輛中每減少一克重量都會提高燃油經濟性。”

Mango補充說，更嚴格的政府法規(guī)也在推動降低排放的需求，因為全球變暖和公共健康問題要求內燃機降低排放。“雖然從長遠來看，電動汽車將有助于解決這一問題，但短期和對于更重的柴油車來說，新型改進的發(fā)動機在其燃燒室中具有更低的公差，需要超清潔燃料。雖然美國和西歐在這方面處于領先地位，但即使是中國的法規(guī)也在該領域不斷升級。”

同時，他表示，大多數主要汽車生產商都有改善其生產可持續(xù)性的計劃。汽車制造商實現(xiàn)更可持續(xù)生產的一些方式包括：用天然纖維基非織造材料替代聚氨酯泡沫，用單一組分（可回收）非織造材料替代多組分（不可回收）塑料，以及用更輕質的非織造材料替代重型紡織品。

與其理念一致，Sandler一直專注于減輕部件重量，同時仍提供高功能性。此外，其用于汽車工業(yè)的大多數非織造材料是單一聚合物材料，由100%聚酯制成。它們在使用后可完全回收，Sandler正在與客戶和合作伙伴密切合作解決這一問題。

在可能的情況下，Sandler也在制造中使用再生纖維。來自其生產的非織造布邊角料以及由其客戶生產的模切部件的邊角料被收集并送去再加工，使其可在生產中重復使用，從而支持封閉的材料循環(huán)。無法直接再利用的邊角料會被收集起來，之后用作后生產原材料并添加到纖維混合物中。

“除了所使用的原材料外，我們的非織造材料在使用過程中也支持環(huán)境保護，”Geyer解釋道。“它們可以將不同的性能組合在單一材料中。例如，應用于發(fā)動機罩的吸音器不僅能抑制發(fā)動機噪音，還能起到隔熱作用并減緩發(fā)動機的冷卻。從而，防止了冷啟動并降低了油耗。”

此外，噪音的降低有助于降低不健康的聲級，不僅對車內乘客如此，對車外的行人也是如此。“因此，單一聚合物材料提供了特性的組合，否則只有通過不同產品的組合才能實現(xiàn)。”他繼續(xù)說道。

Sandler的finexus品牌于9月推出，是用于車輛隔音、隔熱和可持續(xù)性的專利解決方案。它們是可持續(xù)的單一聚合物非織造材料，由100%聚酯制成。finexus專為乘用車和商用車的內部和外部的模塑部件應用而設計，提供了以前使用多層結構實現(xiàn)的功能。

新的finexus非織造材料可應用于廣泛的范圍，從車身底部到頂篷襯里，從輪拱襯里到行李箱襯里；適用于傳統(tǒng)驅動或電動出行。其良好的彎曲剛度和可成型性支持定制化，甚至是復雜的部件幾何形狀。同時，該材料提供高強度、聲學性能和高耐溫性。finexus還在車輛設計中提供重量和安裝空間方面的優(yōu)勢，從而減少資源和燃料的消耗。

“得益于我們的技術，可以利用高達80%的再生材料含量，并顯著減少碳足跡，”Geyer說，“其成果是可持續(xù)材料不僅碳足跡小，而且易于回收。非織造布、由其壓制而成的最終產品，以及生產過程中產生的邊角料都可以在移動出行領域重復使用。這樣，finexus在循環(huán)經濟中結合了可持續(xù)性和效率。”

 

圖片版權屬于Sandler

隨著可持續(xù)性重要性的增加，許多客戶，尤其是原始設備制造商（OEM）層面的客戶，期望明確承諾減少排放和車輛的整體足跡，科德寶高性能材料汽車與冷凝解決方案事業(yè)部高級副總裁An?e Manfreda說，“此外，特別是在OEM層面，人們對支持可回收設計方法同時保持良好成本和性能特征的材料表現(xiàn)出非常強烈的興趣。”

作為全球最大的非織造材料制造商之一，科德寶高性能材料為汽車市場生產含有大量再生原材料的非織造材料。該公司基于Lutradur技術的紡粘非織造材料用于汽車地毯、腳墊以及內飾和行李箱襯里，含有高達90%的再生聚酯。此外，用于模塑車身底板和車輪襯里的獨特多層材料是100%可回收的，并可用于閉環(huán)系統(tǒng)。

據Manfreda稱，該公司用于汽車工業(yè)的非織造材料也比傳統(tǒng)材料更輕。“它們有助于節(jié)省燃料并減少二氧化碳排放。”
科德寶基于Lutraflor技術用于汽車地毯、腳墊以及內飾和行李箱襯里的非織造材料，與傳統(tǒng)汽車地毯相比，可減輕高達40%的重量。同時，其用于模塑車身底板和車輪襯里的獨特多層材料，與傳統(tǒng)產品相比，可減輕15-40%的重量。
“由于政府對二氧化碳排放的法規(guī)，輕量化結構已成為汽車工程中的一個重要問題，”Manfreda說。

科德寶高性能材料的非織造材料可以非常高效地用于輕量化結構。由非織造材料制成的紡織車身底板比注塑成型的車身底板輕得多。使用注塑成型時，材料的密度要高得多。

此外，Manfreda補充道，對于聲學解決方案，OEM要求越來越多的減重。“非織造產品的智能設計，例如科德寶高性能材料的非織造隔音墊，可以滿足這一要求。由于將極少的纖維分布在大量空氣中，它比競爭產品輕得多。”他說。

 

創(chuàng)新解決方案

隨著汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對能夠滿足制造商和消費者日益增長需求的先進材料的需求也在增長。

Jones家族企業(yè)于2020年收購了位于新罕布什爾州阿默斯特的Rontex America，生產用于“A級”內飾和行李箱表面的針刺非織造布，以及旨在減少或最小化NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）類別干擾的材料。

“在過去幾年里，汽車制造商一直在追求更具創(chuàng)新性的設計，這反過來又需要可以根據其獨特需求定制的材料。”Jones家族企業(yè)Rontex America部門銷售與營銷副總裁Steve Eisendrath說。

為了滿足這一需求，該公司開發(fā)并成功實施了一種新的可模塑織物，可以配置為完美貼合任何特定的儀表板、地板或行李箱，同時還有用于儀表板和地板的隔音/降噪墊。

與其他非織造材料生產商一樣，Jones也觀察到向可持續(xù)性、整體減重和成本效益發(fā)展的趨勢，特別是隨著混合動力車和電動汽車在市場上的興起。“非織造材料的多功能性為所有這些因素提供了解決方案，非織造纖維結構還提供了無與倫比的隔音和隔熱效果。”Eisendrath說。

Jones預計非織造材料的需求將繼續(xù)增長，就像過去幾年一樣，因為“綠色”、更輕質和更安靜的車輛日益成為消費者的常態(tài)。“電動汽車尤其正在推動對非織造布的需求，以替代其他更重、不可持續(xù)的材料，”他說。

就Autoneum而言，這家專門從事隔音隔熱的瑞士汽車供應商最近在其產品組合中增加了完全由聚酯制成、基于其現(xiàn)有Pure技術Propylat PET的可持續(xù)單一材料產品。Propylat技術最初由Borgers Automotive開發(fā)，Autoneum于2023年4月收購了該公司。

諸如歐洲修訂的《報廢車輛指令》等新法規(guī)正在加速汽車工業(yè)從線性經濟向循環(huán)經濟的轉型，因此，車輛在其使用壽命結束時的可回收性正變得越來越重要。這提高了對在整個產品生命周期中具有卓越環(huán)保性能的汽車零部件的需求。

Autoneum新的100%聚酯行李箱側飾板支持客戶實現(xiàn)其可持續(xù)性目標，同時提供強大的耐用性、設計靈活性和美觀吸引力。

與其單一材料地毯系統(tǒng)類似，Autoneum的100%聚酯行李箱側飾板是完全可回收的。生產中的邊角料可以被回收、處理和再利用，確保封閉的材料循環(huán)。通過Autoneum的高價值回收概念，再生纖維也可以被造粒并紡成新纖維，這減少了對原生原材料的需求，從而保護了自然資源。

該基材基于輕量化的Autoneum Pure技術Propylat PET，并含有至少50%的再生纖維。該技術具有高比例的再生材料，并且由于其完全的垂直整合，可以實現(xiàn)無廢料生產。此外，Propylat PET由100% PET組成，因此是完全可回收的。

Autoneum針對100%聚酯行李箱部件的可持續(xù)概念也可應用于尾門和其他行李箱飾件。由于其獨特的材料組成，基于Propylat的行李箱飾件部件質輕且吸音，從而有助于降低輪胎和后部電機的噪音。

同時，全球非織造材料制造商Tenowo生產針刺非織造布、粘合劑粘合非織造布（UD和交叉鋪網）、熱粘合非織造布、水刺和縫編非織造布，品牌包括Maliwatt、Malivlies、Multiknit和Kunit。其在汽車工業(yè)的主要應用包括用于各種內外NVH飾件的非織造布，以及用于座椅、頂篷襯里、門板和行李箱飾件產品的環(huán)保材料。

其最新產品包括用于電動汽車的可持續(xù)解決方案和符合最新REACH標準的無PFAS后整理拒水非織造布。此外，其用于座椅泡沫替代的Multiknit產品現(xiàn)在已在全球范圍內上市，在歐洲、美國和中國均有本地生產。

 

圖片版權屬于 Autoneum

此外，據Tenowo非織造布汽車與工業(yè)部門負責人Detlev Käppel稱，Tenowo用于汽車座椅和其他工業(yè)應用的可持續(xù)產品系列，已引起了現(xiàn)有客戶和新客戶的極大興趣。“完全可回收的非織造布可以替代泡沫和其他‘笨重’材料，具有VOC（揮發(fā)性有機化合物）更少、透氣性好得多等優(yōu)勢。”他說。

Tenowo最近還開發(fā)了由100%再生碳纖維制成的新型復合非織造布，并已為該產品確定了汽車、航空航天和賽車工業(yè)的幾個應用領域。例如，Tenowo碳纖維非織造布Zetacomp目前用于F2系列賽車的座椅框架和其他區(qū)域。“除了額外的技術優(yōu)勢外，與傳統(tǒng)碳纖維紡織品相比，我們產品的低二氧化碳足跡有助于客戶實現(xiàn)其成品的二氧化碳排放目標。”Käppel說。

Tenowo的另一個里程碑是決定在越南增加一個新的制造工廠，該工廠將在今年年底完工。新工廠的產品組合將針對其汽車客戶以及其他細分市場的特定應用。“通過這一戰(zhàn)略舉措，Tenowo順應了我們行業(yè)的未來趨勢和市場，為客戶提供最佳的成本和產品解決方案。”Käppel說。

日本非織造材料生產商東麗生產的材料也用于各種汽車部件，但最大的非織造布應用是Airlite，這是一種在韓國生產的吸音非織造布。公司高管表示，由于電動汽車數量的增加，對進一步提高吸音性能的需求也在增長。

最近，該公司一直在加強推廣其用于汽車市場的阻燃材料Gulfeng。Gulfeng將阻燃性與“擋火”（屏蔽）性能相結合。它在暴露于火中時不會撕裂或開孔，提供防止火焰蔓延的屏障。這防止火焰到達另一側的可燃物；其屏蔽特性也降低了熱量傳遞的水平。Gulfeng有多種類型，從60μm的薄紙到厚的氈。該公司認為，用于電動汽車電池周圍的耐熱非織造布正引起越來越多的興趣。

“過去幾年，由于經濟變化，非織造布的需求與各地區(qū)生產的汽車數量成比例波動。然而，市場的需求持續(xù)擴大，特別是在吸音和耐熱等關鍵詞上，我們預計未來對更高功能性非織造布的需求將會增長。”公司高管表示。

旭化成也推出了一種用于增強電動汽車電池安全性的新材料解決方案。其阻燃且高柔性的非織造布Lastan是用于熱失控保護的傳統(tǒng)材料的替代品。它可用于電動汽車電池包內的頂蓋、母線保護套和其他應用。

盡管電動汽車在世界范圍內變得越來越普遍，但電池安全仍然是許多汽車用戶的主要關切點。根據最新的“旭化成汽車消費者調查”，中國34%的非電動汽車車主將提高安全性視為購買電動汽車的主要考慮因素。在此背景下，對用于電動汽車電池蓋應用的材料的需求日益增長，要求其具有優(yōu)異的抗火焰和抗顆粒爆炸性能，以及良好的電絕緣性能。雖然目前通常使用礦物基材料作為防止熱失控的保護層，但此類材料往往較重且脆。由于材料僵硬，難以適應復雜形狀，使得可加工性成為汽車OEM的一個問題。

Lastan是一種非礦物阻燃非織造布，通過在200-300°C下烘烤一種特殊的丙烯酸纖維制成。其特點是高阻燃性和良好的電絕緣性，這是通過特殊的涂層工藝進一步改善而得，該工藝還增強了耐磨性。這使得該材料能夠有效防護泄放氣體產生的顆粒轟擊。憑借這些卓越的特性，Lastan多年來一直被用作各種行業(yè)故障預防和安全性的最佳材料。

即使施加1300°C的火焰，Lastan背面的溫度仍保持在400°C以下。“極限氧指數”（LOI）值達到27或更高通常被認為表明具有阻燃性，該材料的LOI值達到50或更高。在UL94阻燃性測試中，Lastan獲得了最高等級5VA。即使暴露在1300°C火焰下一分鐘，Lastan也不會形成孔洞。除了高阻燃性外，Lastan還能抵抗200–500µm顆粒的高壓沖擊。它在1mm厚度下提供高達3.5kV的電絕緣能力。

Lastan還具有出色的加工性能，具有高柔韌性，同時能在薄至0.8毫米的片材中保持其性能特征。這使得它可以用普通工具輕松加工，有助于簡化制造過程。

 

充滿挑戰(zhàn)的時代

汽車工業(yè)的挑戰(zhàn)——例如全球供應鏈中斷、向電動汽車的轉變、材料成本上升以及更嚴格的環(huán)境法規(guī)——也影響著非織造材料制造商。

 

圖片版權屬于旭化成

Tenowo的Käppel表示，汽車工業(yè)的轉型以及許多其他相關業(yè)務領域的中斷給保持穩(wěn)定增長帶來了挑戰(zhàn)。“歐洲的汽車工業(yè)與其2018-19年的高點相比仍未恢復，”他解釋道。“此外，德國向電動汽車的轉型因一些政治決定（如突然取消補貼）而延遲。不斷上漲的能源成本和通貨膨脹給制造企業(yè)維持盈利增長在這方面帶來了其他困難。”

此外，全球許多OEM在該方面努力追趕一些領先的中國本土OEM。“在美國，生產汽車的高庫存水平也給整個供應鏈帶來了麻煩，”他繼續(xù)說道。“在亞洲，我們看到特別是外國高端OEM正在失去相對于一些本土制造商的地位。盡管許多歐洲和美國OEM的電動汽車平臺由于多種原因被推遲，但Tenowo已經獲得了用于NVH、車身底板、內飾、行李箱飾件和電池殼應用的不同材料合同。”

電動汽車將需要更多的NVH部件，因為不同頻率的噪音會出現(xiàn)。Käppel表示，OEM仍在評估管理吸音的最有效方法。

“盡管并非每個新部件都可能使用非織造布，但在基于纖維的泡沫替代解決方案領域、用于電池殼的非織造布（絕緣以及高性能不可燃產品以幫助防止火災事故）以及具有無PFAS拒水后整理的新NVH樣式方面，出現(xiàn)了許多新機遇。最終的問題仍然是歐洲和美國汽車工業(yè)需要多長時間才能在設計、IT解決方案、電池技術和成本競爭力方面趕上與中國競爭對手的技術差距。”

Sandler的Geyer補充說，汽車市場的特點是激烈的競爭，但也充滿創(chuàng)新和進一步發(fā)展。“經濟波動確實給該行業(yè)——實際上也給任何其他行業(yè)——帶來了挑戰(zhàn)。”他解釋道。原材料、部件和貨運空間的短缺；原材料價格、運輸成本以及最后但并非最不重要的能源成本的波動，給汽車工業(yè)的供應商以及OEM帶來了困難的局面。新競爭者的進入帶來了更多挑戰(zhàn)。在設計方面的創(chuàng)新、可持續(xù)性以及適應新的監(jiān)管要求，最重要的是通過整個供應鏈的合作以實現(xiàn)這些目標，將是未來前進的關鍵。

汽車工業(yè)的制造商面臨著一個不斷變化的市場，原因包括新的競爭對手（尤其來自亞洲）、來自消費者和政府法規(guī)對可持續(xù)性日益增加的要求，以及對車輛設計和駕駛舒適性的持續(xù)高標準。

“由于非織造材料的多功能性、適應性以及結合功能和可持續(xù)性的能力，它們將繼續(xù)成為汽車制造商的優(yōu)選材料，”Geyer說，“并且聯(lián)合開發(fā)將繼續(xù)開辟新的可能性和應用領域。”

雖然非織造材料的未來使用取決于整個汽車工業(yè)的健康和增長，但Smithers的Mango表示，在可持續(xù)性和燃油經濟性的主要驅動因素下，非織造材料是目前唯一能夠同時解決這兩個主要驅動因素的材料類別，未來非織造材料的使用以高于平均水平的速度增長是不可避免的。

來源：編譯自Nonwovens Industry雜志
     作者：Tara Olivo

 

來源：榮格-《國際非織造工業(yè)商情》

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