【技术干货】汽车用纺织品的应用现状及发展趋势

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关键词：汽车用纺织品；纺织纤维材料；应用现状；发展趋势

作者：龚杜弟，上海申达股份有限公司；李梦楠，申达（上海）科技有限公司

公安部交通管理局统计数据显示，截至2021年6月，我国汽车保有量约2.92亿辆，其中新能源汽车保有量达603万辆，占汽车总量的2.06%。汽车用纺织品是产业用纺织材料应用最广的领域之一。据统计，每辆汽车平均耗用纺织材料为42㎡（50平方码），纺织材料主要应用于汽车的各类内外饰件和声学零部件，如引擎盖隔音隔热件、内/外前围隔音件、主地毯、顶棚、座椅、安全带、衣帽架、行李箱地毯、行李箱盖内饰、行李箱侧饰、外轮罩、底护板等。

汽车用纺织品发展现状

汽车工业发展现状

2009年，我国汽车年产量达1379万辆，位居世界第一。自中国跃居世界汽车制造第一大国以来，汽车年产量持续增长，2019年汽车年产量达2572万辆。虽然受疫情影响，全球汽车行业遭到重创，但得益于中国政府积极且有效的防疫措施，2020年中国汽车年产量依然高达2522.5万辆，连续10年蝉联世界第一（图1）。新能源汽车产销量表现更为亮眼，2020年中国新能源汽车产销量分别达136.6万和136.7万辆，同比分别增长7.5%和10.9%（图2）。

图1 2015—2020年中国汽车产量

数据来源：国家统计局

图2 2015—2020年中国新能源汽车产量

数据来源：国家统计局

乘用车中的纺织零部件

乘用车中的纺织零部件主要是指用单层或多层纺织复合材料模压制成半制品，再结合其他橡塑、化工材料，采用多样化的制造工艺制成的汽车总成及零部件。纺织零部件是汽车零部件种类中表面积最大的零部件类型，与塑料零部件具有同等重要地位，对整车的安全性能、外观性能、声学性能、环保节能等方面具有重要作用。

汽车纺织零部件有多种分类方式，依据其功能及安装于车内位置的不同可以分为发动机舱系统内饰件、乘客舱系统内饰件、行李箱系统内饰件以及其他外饰件。

1、发动机舱系统内饰件

发动机舱系统内饰件主要指位于发动机舱内的纺织零部件，如外前围隔音隔热件、引擎盖隔音隔热件（图3）等。发动机舱系统内饰件往往要求具有隔音、隔热、减震和一定的热塑或热固性能，主要用于吸收位于发动机罩内的热量及噪音，阻挡其传入乘客舱。随着新能源汽车的不断发展及汽车动力系统的改变，发动机舱系统内饰件也将发生较大改变，如小鹏P7（图4）、特斯拉Model 3、沃尔沃XC40等纯电动车前舱均改变成小型储物盒。

图3 引擎盖隔音隔热件

图4 小鹏P7发动机舱储物盒

2、乘客舱系统内饰件

乘客舱系统内饰件是指驾驶员及乘客能够直接看到、接触的各类内装饰及非接触的隔音件，如座椅、乘客舱地毯总成（图5）、汽车顶棚、车厢脚垫、地板隔音垫（图6）、衣帽架总成件等。乘客舱系统内饰件往往对舒适、美观、功能性等要求更高，如汽车顶棚一般采用复合材料，要求有刚性、阻燃防污、隔音隔热、花型色泽美观时尚等要求；汽车地毯总成需要具备美观舒适、吸音隔热、耐脏易清洁、耐磨耐用等功能。不同型号及档次的乘用车对内饰的要求也有所不同，高端品牌轿车对内饰的安全性、舒适性要求更高。

图5 汽车地毯总成

图6 中央通道隔音垫

3、行李箱系统内饰件

行李箱系统内饰件是指位于汽车后备箱内的各种配件，如行李箱地毯、行李箱盖内饰、行李箱侧饰（图7）、行李箱储物盒（图8）等。行李箱地毯要求具有耐刮擦、表面不起毛、抗负载变形等性能；行李箱侧饰件主要要求具有抗碰撞变形、耐气候等性能。

图7 行李箱侧饰

图8 行李箱多功能储物盒

4、其他内外饰件

除传统内饰件之外，汽车用纺织品还有如轮罩、挡泥板、底护板、底部隔音件等外饰件。此外，作为局部使用的纺织材料还有座椅套、安全带、安全气囊总成中的气袋、门板总成中的内嵌板、A/B/C柱针织面料或仿麂皮面料、人造革基布、过滤器、网兜、松紧带、隔音毡片等。

此外，新能源汽车中有一些特殊零部件，如起到电机吸隔音作用的包裹件、用玻璃纤维或碳纤维材料与热塑性树脂或热固性树脂（通常为环氧树脂）制作的新能源车电池盒等。

汽车用纺织纤维材料与加工工艺

汽车用纺织品零部件往往经历多道工序，从纤维原材料经过梳理、机织、簇绒等多种工艺制成单层或多层纺织复合材料，并进一步复合模压成型。汽车用纺织纤维材料种类繁多，主要包括短纤、长丝及其他类型，其中短纤在制成单层或多层纺织复合材料时需增加一道加固工艺进行处理。表1对汽车用纺织材料及加工工艺进行了分类归纳。

表1 汽车用纺织纤维材料及工艺一览表

汽车用纺织品结构可分为表层、黏合层、中间层、背层、本体、附件等。其中，表层主要起美观、装饰、耐用等作用，黏合层起黏结表层和底层织物的作用，中间层起加固或功能性作用，背层主要是赋予零部件一些功能性作用。经过多道制备工艺生产出的不同功能的汽车用纺织复合材料产品可应用于汽车的不同部位（表2）。

表2 汽车用纺织材料及其应用部位

汽车纺织零部件制造技术

单层或多层纺织复合材料压制成卷材或片材后，还需要经过原材料复合—成型—切割—组装等工序，再结合橡塑、化工材料等，采用多样化的制造工艺制成总成及零部件。原材料复合主要是对由纤维原材料制成的车用纺织复合材料进一步处理，利用撒粉、热熔胶、火焰、涂层等方式对多层车用纺织材料进行复合。成型主要是通过加热模压成型工艺，使材料模压成型。切割是通过水刀、激光、超声波等多种方式对初步成型的纺织品零部件去除边角料。组装是对成型的纺织品零部件进行进一步增添附件的工艺。图9展示了汽车用纺织品零部件制造工艺，表3对汽车用纺织品零部件制造技术路线进行了归纳总结。

图9 汽车用纺织品零部件制造工艺示意图

表3 汽车用纺织品零部件制造技术路线

材料和零部件基本试验要求

汽车对于车用纺织材料及零部件要求较高，主要依据TS 16949质量管理体系进行规范。但目前其对各类汽车用纺织材料的物理、化学及声学性能并不统一，零部件供应商往往依据整车厂车型等来提供不同限值的材料。其主要要求包含以下4个方面。

限制挥发性有机化合物（VOC）。各整车厂要求整车满足车内污染物限值，包括苯、甲醛、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、乙醛、丙烯醛等各类有机化合物。尤其针对乘客舱各零部件供应商，汽车纺织内饰作为乘客舱内主要装饰物对于VOC限值要求较高。

禁止重金属。在汽车零部件和材料中不得使用铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、六价铬（Cr 6+）等重金属。

气味。整车厂对零部件供应商一般要求至少满足3级。

此外，还需满足尺寸要求、耐温要求、雾化性能、抗霉性能、抗沾污及易清洁性能、耐光照色牢度、耐摩擦色牢度、强力伸长剥离弹性、声学性能、阻燃性能等多种要求。2019年6月3日，中国汽车纺织内饰及声学材料技术研发测试中心于第八届中国国际非织造布会议上正式揭牌，上海申达股份有限公司在中国投资建设了首个针对汽车纺织内饰及声学材料的研发测试中心。

汽车用纺织品的发展趋势

汽车工业的发展趋势

2020年，新冠肺炎疫情对全球汽车市场造成严重冲击，中国乘用车市场约下跌7%，但与2019年相比，中国乘用车在高端市场仍然增长了13%，新能源汽车市场增长率更是达到了22%。国内乘用车市场由增量切换为存量，豪华车及新能源车依然持续增长，消费者在考虑增换购时，消费升级仍是关注焦点。

1、汽车“新四化”趋势

国家政府机构及相关协会先后发布了政策文件以缓解环境压力及对外原油的依赖度，如国务院印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，中国汽车工程学会发布了《节能与新能源汽车技术路线2.0》等（表4）。

表4 中国汽车产业发展规划相关政策

此外，各国政府针对汽车能源消耗和污染排放，也纷纷出台了新能源汽车相关政策（表5）。汽车工业掀起了电动化、网联化、智能化、共享化的“新四化”发展新浪潮，汽车逐渐由“代步工具”转变为“第三生活空间”的角色。

表5 全球主要国家新能源汽车发展目标规划

2、整车厂开发全球化

传统车企主要聚集在欧、美、日、韩等国家及地区，以往新车型的开发均是率先在海外进行，之后再进入中国市场。随着中国汽车市场的持续增长，经济全球化进一步深化，各大主机厂开始转变策略，开展全球布局。对于新车型，各大主机厂采用全球同步开发、全球同步生产及全球采购的策略。作为汽车配套内饰零部件企业也往往需要紧跟主机厂步伐，进行全球化布局。目前全球排名前五的汽车纺织内饰公司，包括Autoneum、Adler Pelzer、申达股份、Borgers、Ideal Automotive，均开展了全球布局，与主机厂同步进行开发。

汽车用纺织品的发展趋势

汽车用纺织品的发展趋势紧紧跟随汽车发展趋势，在汽车这个“第三生活空间”内，驾驶员及乘客对汽车内环境噪声、安全性能、内饰产品的舒适、美观、环保、健康等要求进一步提高。

1、绿色环保化

随着人们生活水平的提高及对汽车产品环保概念的重视，汽车用纺织品越来越要求绿色环保化。中国政府提出，力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和，并制定了相关具体计划。汽车用纺织品绿色环保化要求汽车用纺织零部件在原材料选用、开发、生产制造、报废回收等多个环节绿色环保。

原材料环节要求各级供应商不得使用有害物质超标的原材料，减少纺织零部件的VOC和重金属的含量；在原材料的选择上尽量减少使用热固性材料，多选用热塑性材料；为避免多种材料性能差异造成难以回收的问题，应尽量采用单一材料制造汽车纺织品和零部件；尽量选用可循环利用的材料，如Audi（奥迪）e-tron采用了无皮革设计，地毯和地垫采用了Aquafil公司的由100%再生尼龙构成的Econyl材料，这种材料由回收的工业塑料、服装边角料及废弃渔网制成。在开发环节要求选用无废料生产的工艺，如模内注塑一体化成型工艺；在开发过程尽量不采用溶剂胶。在生产制造环节，选用工艺稳定的设备，减少自身生产过程中混入的或加工不彻底产生的有害杂质，减少生产环节废气、废液、废边角料的产生。能源方面选择清洁绿色新能源，如BMW（宝马）公司要求新项目能源使用太阳能等新能源。

上海汽车地毯总厂有限公司开发的一款可循环再生型等密度汽车隔音垫就是在原材料、开发、加工、报废回收等各个环节都具有绿色环保特点的产品。其是一款既具有聚氨酯隔音垫等密度的优点，又兼具废纤毡价格低廉、可循环利用、节能环保等优点的填充成型的汽车隔音垫。在原材料环节，其利用回收棉/化纤、回收PU海绵、低熔点纤维、涤纶等材料制成；开发环节其特殊的制造工艺和技术使产品的粉尘含量极低，产品各部位密度均匀，且具有防霉和阻燃功能；在生产过程中一次成型，流程短、速度快，提高效率，节能环保。此外，其不仅在制造过程中节能，废边料还可循环再利用，而且产品在车辆报废后也可循环再利用。

2、节能轻量化

相关研究表明，车身重量每减少10%，汽车的燃油消耗就会减少7%左右，碳排放量降低3%～5%。2020年11月2日，国务院办公厅正式发布的《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》提出，要突破整车轻量化等共性节能技术。相关资料显示，车身、内外饰和底盘约占整车总质量的2/3。业内人士一致认为，目前三电系统轻量化进程缓慢，在动力电池能量密度问题暂时无法很好解决的情况下，新能源汽车整车的轻量化技术的重点应放在轻量化材料的应用上，这也是汽车轻量化最基础、最核心的手段。汽车用纺织品约占整车重量的15%，降低汽车用纺织品的重量是实现整车轻量化进而实现汽车节能减排的重要途径。因此，汽车用纺织品向轻量化发展也是必然趋势之一。

碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理性能，在同样体积下，碳纤维质量比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7～9倍。目前，以树脂和金属为基体的碳纤维复合材料在车身上的应用比较成熟，并且已经在宝马Z-9和Z-22系列中大量使用。宝马i3全碳纤维承载式车身总质量仅有112.2kg；德国Volkswagen（大众）汽车公司的“2L车”CC1研究项目中，碳纤维复合材料用于车身的比例高达45%；北汽的纯电动汽车ARCFOX-1采用了整体成型碳纤维复合材料车体，BJ80SUV采用了碳纤维前机盖。在汽车用纺织品材料中，碳纤维增强复合材料的使用趋势主要是采用碳纤维和玻纤混用、短纤非纺结构以及回用碳纤维的使用。

结构件塑料化塑料也是轻质材料之一，与相同结构性能的钢材相比，塑料和复合材料一般可减轻部件质量的35%。低密度与超低密度复合材料的发展为汽车轻量化提供了更多的发展潜力。使用PP、PET、PA以及聚氨酯等多种增强塑料复合材料用来向外饰件、车身、结构件等开发扩展。如新能源汽车电池盒可采用高强度的复合材料代替传统钢结构进行轻量化。

3、汽车用纺织品感官品质化

根据2021麦肯锡中国汽车消费者洞察报告，近年来人们对汽车高端品牌、乘坐舒适、安全性能等方面的要求越来越高。汽车内饰系统的设计工作量占到汽车造型设计工作量的60%，是汽车设计的重要部分。此外，作为驾乘环境中最直接接触的纺织内饰，其承担驾乘环境安全健康、安静舒适、美观时尚、绿色环保的重要作用。

稳定控制汽车内外噪声水平是各主机厂追求的重要目标，优异的安静舒适水平能更好地获得消费者的青睐。汽车用纺织品在控制车内噪声方面起到了重要的作用。汽车噪声包含了很多来源，主要有动力总成等机械噪声（30km/h以下）、胎路噪（30～70km/h逐渐增强，50km/h已经成为主要噪音来源）、风噪（70km/h以上）3种类型。目前控制噪声的方式主要有被动消噪法和主动消噪法。因主动消噪法技术尚不成熟，成本较高，目前汽车主要采用被动消噪法，即利用优异的吸声、隔声材料对噪声源进行控制，降低车内噪声水平。吸隔声材料大量应用于汽车用纺织品中，从车顶棚到地毯总成、从发动机舱盖板到行李箱盖板均有大量需求。

随着新能源汽车尤其是电动汽车的发展普及，电机逐渐替代了传统的发动机。在汽车行驶的过程中，由原发动机的低频噪音变为了电机的高频噪音，需要有针对性地对电机的高频噪音进行控制。上海市纺织科学研究院有限公司及傲锐汽车部件（上海）有限公司联合开发的汽车用高性能异形聚酯纤维吸音棉，采用20%～42%的低熔点纤维、30%～46%扁平截面形态的聚酯纤维、12%～50%牛仔棉，通过纤维气流成网工艺生产吸音棉，降低了材料成本、制造成本，并具有更优异的吸声性能，用于汽车内饰的制造。

4、汽车用纺织品安全可靠化

作为汽车用纺织品，最重要就是具备安全性与耐久性（耐热性、耐光性、耐磨性等），其次是应具备各种功能（包括抗静电性、防水-疏水-透湿性、抗菌性等），为乘用者提供一个快乐、健康、舒适的空间环境。

汽车纺织内饰作为汽车内部的表皮材料，是驾乘人员接触机会较多和接触面积最大的材料。受新冠肺炎疫情影响，抗菌、抗病毒汽车内饰面料逐步获得消费者的关注，研发具有安全防护功能的抗菌抗病毒汽车用纺织品，成为保障驾乘人员安全健康的重要途径。

结语

随着汽车用纺织复合材料的发展，越来越多的新材料、新工艺、新技术的出现为新型汽车用纺织品零部件的发展奠定基础。同时，随着现代社会的发展需要，汽车“新四化”及智能驾驶、自动驾驶时代的到来，消费者对汽车产品的消费升级，安全舒适、环保健康、美观时尚的“第三生活空间”成为消费者的购买点。

参考文献

[1]ADANAS.产业用纺织品手册[M].北京：中国纺织出版社，2000.

[2]杨勇，范君，樊理山.浅谈车用纺织材料的发展[J].山东纺织经济，2010（11）：44-46.

[3]中国汽车纺织内饰及声学材料技术研发测试中心正式揭牌[J].纺织检测与标准，2019，5（3）：4.

[4]姚明华，万玉峰.新型纺织品复合材料在汽车内饰中的应用[J].上海纺织科技，2010，38（5）：20-22.

[5]于艳敏.新能源汽车轻量化技术应用现状[J].汽车工程师，2018（11）：51-53，58.

[6]周锦涛，焦晓宁，胡炳辉.汽车用吸声非织造材料的应用现状及发展趋势[J].产业用纺织品，2016，34（3）：1-7.

[7]魏奕雯，谢晓龙，付昌飞，等.汽车用高性能聚酯异形纤维吸音棉：中国专利，111038039A[P].2020-04-21.

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