非织造材料提升汽车性能、舒适性与可持续性

非织造材料在汽车工业中的应用日益增多，其驱动力来自于对更轻、更可持续材料日益增长的需求，这些材料可同时提升车辆性能和舒适性。随着汽车设计师专注于减轻重量、改善声学性能并支持环保目标，非织造材料越来越被视为一种解决方案。电动汽车（EV）的兴起也为这些材料创造了新的机遇，使得领先的供应商和制造商预期未来需求将增加，非织造材料将扮演重要角色。

 

“由于其多功能性和适应性，非织造材料的作用正在扩大：它们可以被制造以适应新的应用和新的移动出行概念，但也可以适应特定应用的性能需求，”德国非织造材料生产商Sandler的销售主管Fabian Geyer说。“用于生产此类纺织品的广泛技术拓展了应用领域，并为设计师和结构工程师提供了更多选择。因此，它们非常适合满足由电动出行和新型车辆设计所产生的新需求。”

 

对可持续性的需求

据Smithers非织造材料顾问Phil Mango称，在汽车应用中增加非织造材料使用的几个关键驱动因素是：提高燃油经济性的需求、降低排放的需求以及增加可持续材料的需求。

“提高燃油经济性的需求既基于政府法规，也基于消费者的兴趣，”Mango解释道，“提高燃油效率的一种方法是减轻车辆重量。在非织造材料的许多汽车用途中，对于给定的性能要求，非织造材料是最轻质的材料。车辆中每减少一克重量都会提高燃油经济性。”

Mango补充说，更严格的政府法规也在推动降低排放的需求，因为全球变暖和公共健康问题要求内燃机降低排放。“虽然从长远来看，电动汽车将有助于解决这一问题，但短期和对于更重的柴油车来说，新型改进的发动机在其燃烧室中具有更低的公差，需要超清洁燃料。虽然美国和西欧在这方面处于领先地位，但即使是中国的法规也在该领域不断升级。”

同时，他表示，大多数主要汽车生产商都有改善其生产可持续性的计划。汽车制造商实现更可持续生产的一些方式包括：用天然纤维基非织造材料替代聚氨酯泡沫，用单一组分（可回收）非织造材料替代多组分（不可回收）塑料，以及用更轻质的非织造材料替代重型纺织品。

与其理念一致，Sandler一直专注于减轻部件重量，同时仍提供高功能性。此外，其用于汽车工业的大多数非织造材料是单一聚合物材料，由100%聚酯制成。它们在使用后可完全回收，Sandler正在与客户和合作伙伴密切合作解决这一问题。

在可能的情况下，Sandler也在制造中使用再生纤维。来自其生产的非织造布边角料以及由其客户生产的模切部件的边角料被收集并送去再加工，使其可在生产中重复使用，从而支持封闭的材料循环。无法直接再利用的边角料会被收集起来，之后用作后生产原材料并添加到纤维混合物中。

“除了所使用的原材料外，我们的非织造材料在使用过程中也支持环境保护，”Geyer解释道。“它们可以将不同的性能组合在单一材料中。例如，应用于发动机罩的吸音器不仅能抑制发动机噪音，还能起到隔热作用并减缓发动机的冷却。从而，防止了冷启动并降低了油耗。”

此外，噪音的降低有助于降低不健康的声级，不仅对车内乘客如此，对车外的行人也是如此。“因此，单一聚合物材料提供了特性的组合，否则只有通过不同产品的组合才能实现。”他继续说道。

Sandler的finexus品牌于9月推出，是用于车辆隔音、隔热和可持续性的专利解决方案。它们是可持续的单一聚合物非织造材料，由100%聚酯制成。finexus专为乘用车和商用车的内部和外部的模塑部件应用而设计，提供了以前使用多层结构实现的功能。

新的finexus非织造材料可应用于广泛的范围，从车身底部到顶篷衬里，从轮拱衬里到行李箱衬里；适用于传统驱动或电动出行。其良好的弯曲刚度和可成型性支持定制化，甚至是复杂的部件几何形状。同时，该材料提供高强度、声学性能和高耐温性。finexus还在车辆设计中提供重量和安装空间方面的优势，从而减少资源和燃料的消耗。

“得益于我们的技术，可以利用高达80%的再生材料含量，并显著减少碳足迹，”Geyer说，“其成果是可持续材料不仅碳足迹小，而且易于回收。非织造布、由其压制而成的最终产品，以及生产过程中产生的边角料都可以在移动出行领域重复使用。这样，finexus在循环经济中结合了可持续性和效率。”

 

图片版权属于Sandler

随着可持续性重要性的增加，许多客户，尤其是原始设备制造商（OEM）层面的客户，期望明确承诺减少排放和车辆的整体足迹，科德宝高性能材料汽车与冷凝解决方案事业部高级副总裁Anže Manfreda说，“此外，特别是在OEM层面，人们对支持可回收设计方法同时保持良好成本和性能特征的材料表现出非常强烈的兴趣。”

作为全球最大的非织造材料制造商之一，科德宝高性能材料为汽车市场生产含有大量再生原材料的非织造材料。该公司基于Lutradur技术的纺粘非织造材料用于汽车地毯、脚垫以及内饰和行李箱衬里，含有高达90%的再生聚酯。此外，用于模塑车身底板和车轮衬里的独特多层材料是100%可回收的，并可用于闭环系统。

据Manfreda称，该公司用于汽车工业的非织造材料也比传统材料更轻。“它们有助于节省燃料并减少二氧化碳排放。”
科德宝基于Lutraflor技术用于汽车地毯、脚垫以及内饰和行李箱衬里的非织造材料，与传统汽车地毯相比，可减轻高达40%的重量。同时，其用于模塑车身底板和车轮衬里的独特多层材料，与传统产品相比，可减轻15-40%的重量。
“由于政府对二氧化碳排放的法规，轻量化结构已成为汽车工程中的一个重要问题，”Manfreda说。

科德宝高性能材料的非织造材料可以非常高效地用于轻量化结构。由非织造材料制成的纺织车身底板比注塑成型的车身底板轻得多。使用注塑成型时，材料的密度要高得多。

此外，Manfreda补充道，对于声学解决方案，OEM要求越来越多的减重。“非织造产品的智能设计，例如科德宝高性能材料的非织造隔音垫，可以满足这一要求。由于将极少的纤维分布在大量空气中，它比竞争产品轻得多。”他说。

 

创新解决方案

随着汽车工业的持续发展，对能够满足制造商和消费者日益增长需求的先进材料的需求也在增长。

Jones家族企业于2020年收购了位于新罕布什尔州阿默斯特的Rontex America，生产用于“A级”内饰和行李箱表面的针刺非织造布，以及旨在减少或最小化NVH（噪声、振动与声振粗糙度）类别干扰的材料。

“在过去几年里，汽车制造商一直在追求更具创新性的设计，这反过来又需要可以根据其独特需求定制的材料。”Jones家族企业Rontex America部门销售与营销副总裁Steve Eisendrath说。

为了满足这一需求，该公司开发并成功实施了一种新的可模塑织物，可以配置为完美贴合任何特定的仪表板、地板或行李箱，同时还有用于仪表板和地板的隔音/降噪垫。

与其他非织造材料生产商一样，Jones也观察到向可持续性、整体减重和成本效益发展的趋势，特别是随着混合动力车和电动汽车在市场上的兴起。“非织造材料的多功能性为所有这些因素提供了解决方案，非织造纤维结构还提供了无与伦比的隔音和隔热效果。”Eisendrath说。

Jones预计非织造材料的需求将继续增长，就像过去几年一样，因为“绿色”、更轻质和更安静的车辆日益成为消费者的常态。“电动汽车尤其正在推动对非织造布的需求，以替代其他更重、不可持续的材料，”他说。

就Autoneum而言，这家专门从事隔音隔热的瑞士汽车供应商最近在其产品组合中增加了完全由聚酯制成、基于其现有Pure技术Propylat PET的可持续单一材料产品。Propylat技术最初由Borgers Automotive开发，Autoneum于2023年4月收购了该公司。

诸如欧洲修订的《报废车辆指令》等新法规正在加速汽车工业从线性经济向循环经济的转型，因此，车辆在其使用寿命结束时的可回收性正变得越来越重要。这提高了对在整个产品生命周期中具有卓越环保性能的汽车零部件的需求。

Autoneum新的100%聚酯行李箱侧饰板支持客户实现其可持续性目标，同时提供强大的耐用性、设计灵活性和美观吸引力。

与其单一材料地毯系统类似，Autoneum的100%聚酯行李箱侧饰板是完全可回收的。生产中的边角料可以被回收、处理和再利用，确保封闭的材料循环。通过Autoneum的高价值回收概念，再生纤维也可以被造粒并纺成新纤维，这减少了对原生原材料的需求，从而保护了自然资源。

该基材基于轻量化的Autoneum Pure技术Propylat PET，并含有至少50%的再生纤维。该技术具有高比例的再生材料，并且由于其完全的垂直整合，可以实现无废料生产。此外，Propylat PET由100% PET组成，因此是完全可回收的。

Autoneum针对100%聚酯行李箱部件的可持续概念也可应用于尾门和其他行李箱饰件。由于其独特的材料组成，基于Propylat的行李箱饰件部件质轻且吸音，从而有助于降低轮胎和后部电机的噪音。

同时，全球非织造材料制造商Tenowo生产针刺非织造布、粘合剂粘合非织造布（UD和交叉铺网）、热粘合非织造布、水刺和缝编非织造布，品牌包括Maliwatt、Malivlies、Multiknit和Kunit。其在汽车工业的主要应用包括用于各种内外NVH饰件的非织造布，以及用于座椅、顶篷衬里、门板和行李箱饰件产品的环保材料。

其最新产品包括用于电动汽车的可持续解决方案和符合最新REACH标准的无PFAS后整理拒水非织造布。此外，其用于座椅泡沫替代的Multiknit产品现在已在全球范围内上市，在欧洲、美国和中国均有本地生产。

 

图片版权属于 Autoneum

此外，据Tenowo非织造布汽车与工业部门负责人Detlev Käppel称，Tenowo用于汽车座椅和其他工业应用的可持续产品系列，已引起了现有客户和新客户的极大兴趣。“完全可回收的非织造布可以替代泡沫和其他‘笨重’材料，具有VOC（挥发性有机化合物）更少、透气性好得多等优势。”他说。

Tenowo最近还开发了由100%再生碳纤维制成的新型复合非织造布，并已为该产品确定了汽车、航空航天和赛车工业的几个应用领域。例如，Tenowo碳纤维非织造布Zetacomp目前用于F2系列赛车的座椅框架和其他区域。“除了额外的技术优势外，与传统碳纤维纺织品相比，我们产品的低二氧化碳足迹有助于客户实现其成品的二氧化碳排放目标。”Käppel说。

Tenowo的另一个里程碑是决定在越南增加一个新的制造工厂，该工厂将在今年年底完工。新工厂的产品组合将针对其汽车客户以及其他细分市场的特定应用。“通过这一战略举措，Tenowo顺应了我们行业的未来趋势和市场，为客户提供最佳的成本和产品解决方案。”Käppel说。

日本非织造材料生产商东丽生产的材料也用于各种汽车部件，但最大的非织造布应用是Airlite，这是一种在韩国生产的吸音非织造布。公司高管表示，由于电动汽车数量的增加，对进一步提高吸音性能的需求也在增长。

最近，该公司一直在加强推广其用于汽车市场的阻燃材料Gulfeng。Gulfeng将阻燃性与“挡火”（屏蔽）性能相结合。它在暴露于火中时不会撕裂或开孔，提供防止火焰蔓延的屏障。这防止火焰到达另一侧的可燃物；其屏蔽特性也降低了热量传递的水平。Gulfeng有多种类型，从60μm的薄纸到厚的毡。该公司认为，用于电动汽车电池周围的耐热非织造布正引起越来越多的兴趣。

“过去几年，由于经济变化，非织造布的需求与各地区生产的汽车数量成比例波动。然而，市场的需求持续扩大，特别是在吸音和耐热等关键词上，我们预计未来对更高功能性非织造布的需求将会增长。”公司高管表示。

旭化成也推出了一种用于增强电动汽车电池安全性的新材料解决方案。其阻燃且高柔性的非织造布Lastan是用于热失控保护的传统材料的替代品。它可用于电动汽车电池包内的顶盖、母线保护套和其他应用。

尽管电动汽车在世界范围内变得越来越普遍，但电池安全仍然是许多汽车用户的主要关切点。根据最新的“旭化成汽车消费者调查”，中国34%的非电动汽车车主将提高安全性视为购买电动汽车的主要考虑因素。在此背景下，对用于电动汽车电池盖应用的材料的需求日益增长，要求其具有优异的抗火焰和抗颗粒爆炸性能，以及良好的电绝缘性能。虽然目前通常使用矿物基材料作为防止热失控的保护层，但此类材料往往较重且脆。由于材料僵硬，难以适应复杂形状，使得可加工性成为汽车OEM的一个问题。

Lastan是一种非矿物阻燃非织造布，通过在200-300°C下烘烤一种特殊的丙烯酸纤维制成。其特点是高阻燃性和良好的电绝缘性，这是通过特殊的涂层工艺进一步改善而得，该工艺还增强了耐磨性。这使得该材料能够有效防护泄放气体产生的颗粒轰击。凭借这些卓越的特性，Lastan多年来一直被用作各种行业故障预防和安全性的最佳材料。

即使施加1300°C的火焰，Lastan背面的温度仍保持在400°C以下。“极限氧指数”（LOI）值达到27或更高通常被认为表明具有阻燃性，该材料的LOI值达到50或更高。在UL94阻燃性测试中，Lastan获得了最高等级5VA。即使暴露在1300°C火焰下一分钟，Lastan也不会形成孔洞。除了高阻燃性外，Lastan还能抵抗200–500µm颗粒的高压冲击。它在1mm厚度下提供高达3.5kV的电绝缘能力。

Lastan还具有出色的加工性能，具有高柔韧性，同时能在薄至0.8毫米的片材中保持其性能特征。这使得它可以用普通工具轻松加工，有助于简化制造过程。

 

充满挑战的时代

汽车工业的挑战——例如全球供应链中断、向电动汽车的转变、材料成本上升以及更严格的环境法规——也影响着非织造材料制造商。

 

图片版权属于旭化成

Tenowo的Käppel表示，汽车工业的转型以及许多其他相关业务领域的中断给保持稳定增长带来了挑战。“欧洲的汽车工业与其2018-19年的高点相比仍未恢复，”他解释道。“此外，德国向电动汽车的转型因一些政治决定（如突然取消补贴）而延迟。不断上涨的能源成本和通货膨胀给制造企业维持盈利增长在这方面带来了其他困难。”

此外，全球许多OEM在该方面努力追赶一些领先的中国本土OEM。“在美国，生产汽车的高库存水平也给整个供应链带来了麻烦，”他继续说道。“在亚洲，我们看到特别是外国高端OEM正在失去相对于一些本土制造商的地位。尽管许多欧洲和美国OEM的电动汽车平台由于多种原因被推迟，但Tenowo已经获得了用于NVH、车身底板、内饰、行李箱饰件和电池壳应用的不同材料合同。”

电动汽车将需要更多的NVH部件，因为不同频率的噪音会出现。Käppel表示，OEM仍在评估管理吸音的最有效方法。

“尽管并非每个新部件都可能使用非织造布，但在基于纤维的泡沫替代解决方案领域、用于电池壳的非织造布（绝缘以及高性能不可燃产品以帮助防止火灾事故）以及具有无PFAS拒水后整理的新NVH样式方面，出现了许多新机遇。最终的问题仍然是欧洲和美国汽车工业需要多长时间才能在设计、IT解决方案、电池技术和成本竞争力方面赶上与中国竞争对手的技术差距。”

Sandler的Geyer补充说，汽车市场的特点是激烈的竞争，但也充满创新和进一步发展。“经济波动确实给该行业——实际上也给任何其他行业——带来了挑战。”他解释道。原材料、部件和货运空间的短缺；原材料价格、运输成本以及最后但并非最不重要的能源成本的波动，给汽车工业的供应商以及OEM带来了困难的局面。新竞争者的进入带来了更多挑战。在设计方面的创新、可持续性以及适应新的监管要求，最重要的是通过整个供应链的合作以实现这些目标，将是未来前进的关键。

汽车工业的制造商面临着一个不断变化的市场，原因包括新的竞争对手（尤其来自亚洲）、来自消费者和政府法规对可持续性日益增加的要求，以及对车辆设计和驾驶舒适性的持续高标准。

“由于非织造材料的多功能性、适应性以及结合功能和可持续性的能力，它们将继续成为汽车制造商的优选材料，”Geyer说，“并且联合开发将继续开辟新的可能性和应用领域。”

虽然非织造材料的未来使用取决于整个汽车工业的健康和增长，但Smithers的Mango表示，在可持续性和燃油经济性的主要驱动因素下，非织造材料是目前唯一能够同时解决这两个主要驱动因素的材料类别，未来非织造材料的使用以高于平均水平的速度增长是不可避免的。

来源：编译自Nonwovens Industry杂志
     作者：Tara Olivo

 

来源：荣格-《国际非织造工业商情》

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