淋膜技术在车用非织造材料领域的应用及发展＊

陈文龙，徐玉康，杨旭红

（苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州 215021）

汽车成为人们出行的重要交通工具[1]，车用非织造材料在汽车防护及内饰等方面发挥着重大作用。据汽车工业协会统计，2021 年全国汽车销售超2 000 万台，汽车中使用的基于非织造材料的零件已超过40 种，一辆轿车平均要消耗20 m2左右的非织造布，包括衬垫、覆盖、过滤、加固材料等[2]。在车体防护方面，根据2021 年汽车车衣行业分析报告，仅车体防护材料市场规模已达100 亿，并保持稳中向好发展趋势。

淋膜非织造材料是车体防护材料中的重要组成部分，该材料结构主要分为表面层和基材，同时也会添加抗老化助剂、染色剂、阻燃剂等以满足产品的各类实用需求。表面层为采用淋膜技术制备的高聚物膜层，基材选用非织造材料，将高聚物熔体膜淋于非织造材料表面而制成淋膜非织造材料。在汽车领域，淋膜非织造材料主要被用于车体防护产品中，同时在顶棚、地毯、行李箱内衬等汽车内饰领域也具有较多的应用[3]。在汽车应用领域，淋膜非织造材料所选用的基材类型主要为针刺非织造材料、水刺非织造材料以及纺粘非织造材料，再根据汽车不同应用部件的特性要求，制备具有柔软性、防晒性、防腐性等功能性淋膜复合非织造材料。本文将从淋膜非织造材料成型工艺机理、材料类型及产品等方面进行综述。

1 淋膜非织造材料

淋膜是使高聚物熔体通过淋膜机淋到基材上的涂层，再经过烘干成为基材表面的保护膜。淋膜高聚物通常为聚乙烯、聚丙烯或聚酯，根据淋膜高聚物特性分为水性淋膜和油性淋膜。水性淋膜技术将高聚物溶于水中，再将该溶剂涂覆于织物表面，最后经红外线烘干或者自然干燥而制成基材保护层。油性淋膜技术采用的溶剂主要为UV 感光树脂，只能通过紫外线烘干。油性淋膜层具有较好的耐摩擦性能，能在红外线、紫外线、激光或风霜雨雪及酸碱等各种生态或物理化学环境下长期使用[4]。

淋膜非织造材料以非织造材料为基材，再淋覆高聚物熔体或溶剂制备获得，形式有单层淋膜和双层淋膜，如图1、图2 所示。淋膜层能够提供一定的强力并束缚基材表面纤维、抑制纤维间的相互滑移，提高复合材料的力学性能。同时利用淋膜层特性还可赋予材料拒水、拒油等性能。

图1 单面淋膜非织造材料

图2 双面淋膜非织造材料

2 淋膜非织造材料类型

目前，规模化使用的淋膜非织造材料所采用的基材主要为针刺非织造材料和纺粘非织造材料，部分采用水刺非织造材料。

2.1 淋膜针刺非织造材料

针刺非织造材料由三维立体网状结构的纤维组成，使得针刺非织造布具有较好的通透性与过滤性能。在成型过程中，刺针对纤网进行反复穿刺，将纤网表面和局部的纤维强迫刺入纤网内部，原来蓬松的纤网被压缩，使得针刺非织造布具有优良的机械性能。在针刺非织造材料表面淋覆一层高聚物膜、熔融态的膜层能够渗透至该材料内部，提高淋膜复合强度[5]。对于双组分纤维针刺毡，熔融膜与纤维形成更多的键合，使得材料结构更加紧密[6]。

2.2 淋膜纺粘非织造材料

纺粘非织造布具有强度高、表面光滑、手感柔软、耐折耐磨等优异性能，被广泛应用于车用纺织品中[7]。纺粘非织造材料内部纤维通过轧点进行紧密粘合，在该材料表面淋覆一层高聚物层，熔融态膜易与纺粘材料纤维及轧点粘合，提高了淋膜纺粘非织造材料综合性能。

2.3 淋膜水刺非织造材料

水刺非织造材料成型工艺机理为高压极细水射流冲击纤维网，使得纤维网内的纤维在水射流冲击作用下发生相互缠结、形成连续状非织造材料。水刺非织造材料具有好的柔软性能、弹性性能。相对于刚性针刺非织造材料，水针冲击作用强度较弱，使得水刺非织造材料内部纤维间相互缠结度较低，赋予水刺非织造材料较好的透气性能。采用淋膜技术，在水刺非织造材料表面淋覆一层高聚物流体膜使得淋膜水刺非织造材料既具有优异的膜层防护性能又具有较好的柔软度和拉伸弹性性能。

3 车用淋膜非织造材料

3.1 车用过滤材料

对于车用过滤材料，早期研究人员采用湿法无纺布，但综合过滤性能较低[8]。三维立体网状结构赋予针刺非织造材料较高的孔隙率（可达70%～80%）、高容量、高过滤精度等优点，成为车用过滤材料的重要原料[9]。LAWRENCE 等[10]通过涂层压延等手段使针刺非织造布表面平均孔径减小、颗粒渗透能力降低，从而提高了针刺非织造布的过滤效能。因此，采用淋膜技术能够显著提高针刺非织造材料的过滤效率。

3.2 汽车内饰材料

CHEN 等[11]在针刺非织造布上淋膜一层热塑性聚氨酯以提高TPU 淋膜针刺非织造材料的机械性能和耐燃性。孙辉等[12]制备了2 种针刺布淋膜复合材料，使用原色与黑色2 种聚乙烯作为淋膜原料，并分析复合材料的微观和宏观性能，研究结果表明，淋膜加工能够提升原色聚乙烯的结晶度，对淋膜层的力学性能有促进作用。

3.3 车用防护材料

纺粘非织造布凭借其诸多优势成为汽车用防护材料的首选原料。赵博[13]对几种淋膜纺粘非织造布进行了力学性能、透气透湿性、尺寸稳定性率等测试，得出淋膜后的纺粘非织造材料透气透湿性能均降低。因此，淋膜对纺粘非织造材料起到防水防油效果，在汽车内饰、过滤、包装方面的应用效果突出。

随着人均收入与消费水平的提高，拥有汽车的家庭越来越多，导致城市的家用轿车车位供不应求，很多车量不得不被迫停在露天环境中，车辆表面易受到侵蚀或损伤，车衣是包覆于车体外表面的防护材料，对车体起到有效防护。车衣也叫汽车服饰，按汽车的外形尺寸用帆布或其他柔韧耐磨材料制作的外罩衣等汽车防护用品，能对车漆、车窗玻璃起到较好的保护作用[14-15]。

3.3.1 车衣分类与相应特点

对于传统型车衣，材料上通常使用帆布或其他耐磨材料制作而成，虽能起到除尘、阻燃、防腐蚀、防辐射作用，但很难做到有机配合。非织造材料从材料结构和性能到生产制备上都具有较大优势，如弹性强促使包覆效果更好的水刺无纺布、强力较好且力学性能易调控的针刺无纺布等。传统型车衣依据使用功能主要分为防尘遮阳车衣、隔热车衣、防盗车衣以及防晒隔热防盗等多功能车衣，依据结构可分为卷轴式[16]、折叠式[17]、齿轮收卷式[18]车衣等[19]。

隐形车衣具有多功能性与便捷性，逐渐成为车衣的首选。隐形车衣也可称为汽车漆面保护膜，早期通常使用PVC 和PU 作为基材，但具备无法修复划痕、易发黄等缺陷。新一代的TPU 隐形车衣则使用TPU基膜，通过精密涂布防护涂层和胶水、贴合膜制成。这种隐形车衣不仅具备优良的抗冲击、抗穿刺、抗腐蚀、抗断裂和耐候性，而且具备高光亮度、优异的耐黄变性能和划痕自我修复能力，使用在车身上可以使得漆面与空气隔绝，大大减轻路面刮蹭、飞石、紫外线、酸雨等对车身漆层造成的损伤，起到保护车身的作用。

3.3.2 隐形车衣发展

从发展历程来看，隐形车衣在国外形成产业已经有近30 年的时间。隐形车衣从最开始的PU 材质到PVC 材质，再到TPU 材质以及如今的TPU 材质+涂层及其他技术，经历了至少4 次迭代升级，性能及效果也越来越好。

近期，经过多次迭代的隐形车衣逐渐在国内市场出现，促进中国汽车美容养护发展，汽车漆面养护正从简单的洗车、打蜡、封釉、镀晶逐步转向“隐形车衣”的终极漆面保护形态。有数据调查显示：超过90%的高端车车主有给爱车做养护的习惯，大部分车主都会选择对汽车漆面进行养护保养，隐形车衣是他们的优选。

3.3.3 隐形车衣市场分析

TPU 隐形车衣制备成本相对较高，这就导致该车衣终端售价较传统型车衣更高，普遍超过万元，其中TPU 基膜成本约1 000 元，因此隐形车衣多为高端车型采用。如今随着居民可支配收入的稳步提高，豪华车潜在消费群体快速扩大，据车衣行业数据统计分析，2019 年中国汽车总销量达2 576.9 万台，其中豪华车销量为319.5 万台，按TPU 车衣50%的渗透率，国内TPU基膜的市场空间达16 亿元。

然而，目前车衣行业存在着2 个发展瓶颈。首先并不是所有的TPU 都能适用于制备淋膜车衣，制备隐形车衣的通常为脂肪族聚己内酯TPU 原料，隐形车衣产业便受其产能所限，这也是价格过万的主要原因。其次，国内好的车衣TPU 基膜厂并不多，主要依赖于进口，如美国Argotec 公司，隐形车衣行业克服原料产能与基膜制备成为亟待解决的首要难题。

4 结论

汽车行业发展带动车衣行业的快速发展，特别是热门的隐形车衣领域，进而促进车衣用淋膜复合非织造材料产业的发展。淋膜技术相对于非织造与汽车行业的发展起步较晚，尤其在中国汽车工业领域，淋膜技术还有着巨大的发展空间。本文介绍了淋膜非织造材料成型工艺以及现有淋膜复合非织造材料结构特点及产业发展规模。相较于传统车衣，淋膜复合非织造材料制成的各种功能性车衣已成为车衣行业发展主流。然而，面向高端车衣，现有淋膜复合非织造材料车衣急需解决原料广泛性及产业规模化的行业问题。