第一节　汽车工业常用纤维材料

按汽车内装饰材料常用纤维分类，基本上各种纤维都能应用于汽车内装饰材料，如天然纤维中的棉、毛、麻和椰壳纤维，化学纤维中的涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、芳纶、黏胶纤维，无机纤维中的玻璃纤维和碳纤维等。

一、天然纤维

棉、毛、麻、丝等由于组成成分不同，通常将其分为纤维素纤维和蛋白质纤维。纤维素纤维包括棉纤维、麻纤维和椰壳纤维；蛋白质纤维主要包括毛纤维和丝，毛纤维又包括绵羊毛纤维、山羊绒纤维、兔毛纤维、驼绒纤维等。

1.纤维素纤维

（1）棉纤维。棉纤维是最传统的纺织原料，也是最基本的纺织原料。最早期的汽车内装饰材料几乎是以棉纤维为主，高档产品用棉毛混纺。后来，棉纤维汽车内装饰材料在汽车工业中的应用量明显下降，但是棉纤维废料的利用量，废棉再生纤维在汽车工业的隔音减震材料中的应用量，却是大幅度增加。棉纤维一直是汽车工业不可缺少的重要纤维原料之一。

棉纤维手感柔软、蓬松度好，干、湿态强度较高，吸湿性好，具有较好的耐磨性。一般湿态强度比干态强度可提高10%左右。缺点是棉纤维弹性略差，均匀性差，弹性回复率低。棉产品易出现褶皱，但是棉纤维价格比较低廉，产品成本易于接受。

（2）麻纤维。麻纤维也是纤维素纤维的一类，其中包括黄麻、红麻、亚麻、苎麻、剑麻、大麻、洋麻等。但汽车内装饰材料常用的麻纤维有亚麻、黄麻、洋麻、苎麻纤维。麻纤维是一年或多年生草本双子叶植物的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维的总称。

黄麻纤维长度较短，平均长度为25～37mm，纤维较粗硬，纤维直径为0.01～0.10mm。可以作为汽车簇绒地毯底布，也可以对黄麻进行改性处理或混纺使用，加工汽车内装饰材料用针刺地毯或隔音减震毡。通常为了降低汽车内装饰材料的制造成本，可以利用黄麻纤维部分取代汽车内装饰材料的辅助原材料，减少高价化学纤维的应用量，同时又确保了应用性能。

亚麻纤维长度比较短，平均长度为17～20mm，细度为16～18μm，纤维密度为1.46～1.51g/m3，回潮率为13%左右，单纤维强度为6.3～10.1cN/dtex，其最大的特点是湿态伸长率可比干态的提高10%～20%。具有良好的吸湿性和可纺性，可与棉混纺生产汽车用内装饰材料，也可以与丙纶混合生产针刺法非织造布增强材料。

苎麻纤维在汽车用内装饰材料的生产中也得到了大量的应用。尤其是苎麻的精梳落麻纤维，更是汽车内装饰材料中理想的填充材料，吸湿好，隔音减震，吸音降噪，防寒保暖性强。苎麻纤维长度为60～250mm，细度为28～40μm，密度为1.32～1.54g/m3。纤维长度长、可纺性好、吸湿性强、硬挺、刚度高，可与毛混纺加工成不同的汽车用内装饰材料，也可用苎麻加工汽车顶棚和门内衬板增强材料。

（3）椰壳纤维。椰壳纤维也是纤维素纤维的一种，这种纤维是从椰子壳外层剥取下来的，其突出特点是弹性好、刚度大，有假弹簧之美称。是生产汽车坐垫、靠背的理想填充材料。一般平均长度为150～330mm，直径为0.05～0.30mm，在汽车内装饰材料中得到大量应用。

2.蛋白质纤维　所有动物纤维基本上都属于蛋白质纤维，如绵羊毛、山羊绒、驼绒、牦牛绒、兔毛，也包括桑蚕丝、柞蚕丝等。蚕丝在汽车内装饰材料中很少使用，故不介绍其性能。在汽车工业的发展初期，化学纤维和非织造布生产技术不发达的时候，毛纤维在汽车内装饰材料中，有着很大的应用市场。毛混纺机织绒类、针织绒类产品，在美国、日本、欧洲各大汽车工业市场，都被看作是一种高档的汽车内装饰材料，也曾为汽车工业的发展发挥了积极的作用。羊毛纤维的主体成分是蛋白质，它的突出特点是弹性好、手感柔软、吸湿性强、保暖性好、可纺性强，是一种传统的纺织品用纤维。由于羊毛纤维的性能所决定，它多用于高档纺织品，从而，也得到了汽车内装饰材料的尊崇。羊毛单纤维细度范围：直径为20～30μm；长度一般为50～100mm。山羊毛直径为30～50μm，长度一般为150～250mm，通常与椰丝纤维混合，用于加工汽车坐垫和靠背芯。毛纤维的回潮率为13%，纤维密度为1.28～1.33g/m3；单纤维强度为1.7～3.1cN/dtex，伸长率为29～43%。毛纤维具有较好的耐热性和耐光性，但是因价格较贵，在汽车内装饰材料的应用中也受到一定的限制。采用非织造布做汽车内装饰材料，已是一种国际发展趋势。特别是利用羊毛纤维加工的非织造布更是受到汽车工业的普遍欢迎。由于羊毛纤维具有天然的阻燃性，并能吸收空气中的有害气体，如甲醛、二氧化氮、二氧化硫等，让人们免受有毒气体之害，所以，常用羊毛纤维加工成汽车顶棚衬垫材料、汽车地毯、汽车座椅衬垫材料。采用羊毛纤维加工的汽车内装饰材料，不仅具有良好的吸音、隔音、减震、防潮、防寒、隔热、抗污、阻燃等功能性，而且还能够增加汽车的美学性能和舒适性能，同时还具有净化汽车内部空气的特殊功能。

二、化学纤维

化学纤维是一种高新技术产品，多数化学纤维都是以石油副产品为加工原料。最大优点是长细度变化范围大，可按生产工艺要求人为控制，物理机械性能远好于天然纤维。长细度一致性好，不含杂质，易于深加工。其单纤强度、伸长率、弹性和耐磨性能够满足汽车内装饰材料的技术性能要求。所以，在汽车工业的应用量逐年递增，为此，必须学习和掌握化学纤维的基本性能，以便更好地利用各种化学纤维，加工出不同风格特点的汽车内装饰材料，以满足汽车工业高速发展的需求。

由于化学纤维的生产工艺方法的不同，通常人们把化学纤维分成两大类，一类称作再生纤维，另一类称作合成纤维。

1.再生纤维　再生纤维包括再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维。常用的黏胶纤维、醋酯纤维和铜氨纤维都属于再生纤维素纤维；大豆纤维、花生纤维、玉米纤维和酪酸纤维都属于再生蛋白质纤维。应用于汽车内装饰材料较多的是黏胶纤维，这是由于其特性接近天然纤维，具有良好的吸湿性，其化学组成与棉纤维相似，而应用性能优于棉纤维，这是由于黏胶纤维的内部结构所决定的。黏胶纤维的聚合度和结晶度都比棉纤维的低，因此在纤维内部结构中的无定形区较多，使其具有更大的吸湿性，一般可达到115%，最高可达到300%。当然，此种结构特点也决定了其单纤维强度比棉纤维的低，一般单纤维强度为2.0～8.0cN/dtex。纤维密度为1.50～1.52g/cm3，常用黏胶纤维的线密度为3.34dtex，伸长率为17～29%，回潮率为12%，湿态强度一般仅为干态强度的40%～65%。其最大的缺点是耐磨性差，且弹性回复能力弱、手感略差；其优点除吸湿性好、干态强度大以外，它还具有良好的悬垂性、不起毛起球、易清洁、价格便宜，所以被大量混纺用于汽车内装饰材料中，以提高汽车内装饰材料的舒适性。

随着化学纤维生产工艺技术的不断进步，黏胶纤维的品种越来越多，应用性能也越来越强，国内外不断研制出差别化黏胶纤维，通过纤维截面形状的改变，采用不同的生产工艺路线和方法，利用各种助剂进行处理，使黏胶纤维结晶度提高，单纤维强度增大，弹性和伸长率增强，卷曲数和中空度增加；使其具有更好的吸湿性、蓬松性；改善手感和染色性，增强耐温性和阻燃性，这就使得黏胶纤维扩大了应用范围，提高了应用性能。除可以用于加工汽车内装饰材料外，还可用于加工汽车用擦拭布、过滤材料、隔音减震衬垫材料、防寒保暖填充材料，从而受到了汽车工业的高度重视。

2.合成纤维　随着世界化学工业的不断发展，化学纤维生产技术水平不断提高，合成纤维的品种数量、质量性能都在不断增强和增加。合成纤维与人造纤维相比，物理机械性能有了质的飞跃。由于合成纤维在强度、伸长率、弹性、耐磨、耐光、耐腐蚀等方面的条件得天独厚。合成纤维从某种意义上讲，可以替代传统的各种纺织纤维原料。而且具有天然纤维、人造纤维所不具备的应用功能。合成纤维不仅是纺织服装必不可少的纤维原料，而且未来的汽车工业发展，同样也离不开合成纤维原料。因此，更应该学习和掌握合成纤维的相关知识和基本性能，这对于汽车内装饰材料的发展和功能性提高，以及促进整个汽车工业的快速发展，都具有十分重要的意义。

（1）聚酯纤维。聚酯纤维是以聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯为原料，经熔融纺丝加工而成的一种合成纤维。以聚对苯二甲酸乙二酯为原料的称为涤纶，用PET表示；以聚对苯二甲酸丙二酯为原料的用PTT表示；以聚对苯二甲酸丁二酯为原料的用PBT表示。涤纶分为涤纶长丝和涤纶短，涤纶长丝是汽车内装饰材料经编或纬编针织物的理想原材料。经过机械加工，将连续长丝束切断成等长纤维，就制成涤纶短纤维。一般涤纶长丝用量占其产量的 35%～45%，而涤纶短纤维用量占其产量的55%～65%。这就是说，涤纶短纤维的用途更加广泛。涤纶无论是长丝或短纤维，在汽车工业的发展中，尤其是作为汽车内装饰材料的所需原料，一直发挥着重要的作用，而且应用量越来越大，占据着所有纤维原料的统治地位。这完全是由于涤纶的结构特点和基本性能所决定的。

涤纶的主要特点是单纤维强力高、弹性好、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀，干湿态机械性能一致性好、尺寸稳定性强、易洗快干，还具有良好的电绝缘性。缺点是吸湿性差，易产生静电，不耐碱、不阻燃。到目前为止，涤纶通过改性处理已经完全弥补了其先天不足，从而，使其得到了大量的应用。正是由于涤纶的基本性能，使其可以替代各种天然纤维，可与各种纤维混合使用，所以先后出现了不同类型的涤纶。涤纶长丝又分为细旦变形长丝、异形长丝和复合长丝。按其用途不同又分为棉型涤纶、毛型涤纶和麻型涤纶；按其功能性又分为中空型涤纶、高卷曲性涤纶、超细涤纶、复合型涤纶、双组分型涤纶、高收缩型涤纶等。这些功能性涤纶恰好是加工汽车内装饰材料广泛应用的纤维原料。涤纶的特性完全能够满足汽车内装饰材料的功能性要求。

涤纶工艺适应性强，既可采用棉纺工艺、精梳毛纺工艺、粗梳毛纺工艺、半精梳毛纺工艺，也可用化纤工艺加工，同时又能用各种非织造工艺生产汽车内饰材料。无论是机织、针织、经编、纬编、缝编工艺，还是针刺、水刺、热轧工艺，涤纶都能满足工艺技术要求。

涤纶染色牢度特别好，根据用途的不同，涤纶又分别可加工成有光涤纶长丝、无光涤纶长丝、半有光涤纶长丝。这就为汽车内装饰材料在花型、美学性方面提供了更多的选择余地，增加了涤纶长丝在汽车内装饰材料中的应用机会。涤纶短纤维也同样可以加工成有光涤纶短纤维、无光涤纶短纤维、半有光涤纶短纤维。光泽的变化不仅会影响到汽车内装饰材料的外观风格、花型色彩和美学效果，同时也会影响着汽车内装饰材料的耐光性能和使用寿命。

涤纶不仅性能优良，从生产成本的角度分析，价格也比较便宜。因此，在汽车内装饰材料的生产加工中的用量越来越大。现在已是主要原料，将来随着涤纶应用性能的进一步增强，将一直占据着汽车内装饰材料所用纤维原料的主导地位。

（2）锦纶。俗称尼龙，它的主要成分是聚酰胺，是由聚酰胺切片，经熔融纺丝加工而成的锦纶，用PA表示。常用的锦纶有锦纶6和锦纶66。最早期的汽车内装饰材料是以锦纶为主，因为锦纶的最突出特点是耐磨性好，单纤维强度高。弹性也特别好，光泽亮、抗污性好、易洗快干、耐化学稳定性较好、干湿态强度高。缺点也很突出，热收缩大、热稳定性不好、耐光差、不耐酸、静电大、易起球、价格高，这就使其在汽车内装饰材料中的应用受到了极大的影响。在汽车工业发展的初期阶段，锦纶无论是长丝还是短纤维，在汽车内装饰材料的生产加工中，都发挥了重要作用。

（3）丙纶。也称聚丙烯纤维，通常用符号PP表示，是聚烯烃纤维中的一种，它的主要原料是丙烯，是石油裂解的产物。烯烃是由不饱和碳氢化合物组成，其分子极易形成链状结构，聚丙烯经过熔融纺丝工艺，可以加工成丙纶长丝和短纤维。常用的聚丙烯纤维是等规聚丙烯，这种纤维原料来源广泛、成本低、废料可重新利用，环保性强，无污染，被称作绿色环保纤维。

丙纶的最大优点是比重轻，纤维密度只有0.90～0.91g/cm3，比黏胶纤维轻40%；比涤纶轻30%；比锦纶轻20%。从汽车内装饰材料轻量化的角度考虑，丙纶占有绝对的竞争优势。丙纶耐磨性也符合汽车内装饰材料所需纤维原料的性能要求，其具有弹性好、不起球，耐酸、耐碱、耐化学溶剂性好，防霉防蛀、环保卫生性能好，对人体无过敏现象，易洗快干，电绝缘性好，还具有良好的吸附性、隔音减震的功能，吸音吸油能力强，价格便宜等优点。从汽车内装饰材料对纤维原料性能要求来看，丙纶的缺点是易老化、不吸湿、耐热性差、静电大、不易染色、不阻燃，从而在应用上受到一定的影响。

丙纶熔点低，通常被认为是一种缺点，由于汽车内装饰材料逐渐趋于模压组件化，而现实生产中却把丙纶作为一种低熔点黏结纤维利用，恰好发挥了丙纶熔点低的特性。同时，还可以利用丙纶的低熔点性加工成双组分纤维，可以将聚丙烯作为双组分纤维的皮层与高熔点聚酯复合，形成皮芯层双组分PP/PET纤维，如图2-1所示。也可以利用聚丙烯作为芯层，以聚乙烯为皮层，加工成PE/PP双组分皮芯层复合纤维。这些双组分皮芯层纤维在汽车内装饰材料的生产加工中，都是非常有用的。不仅可以替代传统的黏合粉剂，用于汽车内装饰材料中，如汽车顶棚、车门板多层组合黏合在一起，增加了复合牢度，同时也可以改善组合件的功能性。因此，丙纶和丙纶双组分纤维被大量地应用于汽车内装饰材料的生产加工中，受到了汽车工业的高度重视，对汽车工业的发展起到了积极的作用。

丙纶的导热系数非常低[0.080～0.109J/（m·℃·h）]，比羊毛还低，所以是一种十分理想的保暖材料，用于汽车内装饰材料中，可以发挥其良好的保温性。利用丙纶加工的汽车内装饰材料模压组件，其回收利用十分方便。所以说丙纶是汽车内装饰材料中一种十分重要的纤维原料。

（4）腈纶。也称聚丙烯腈纤维，常用PAN表示。聚丙烯腈纤维与聚酯纤维和聚酰胺纤维不同，它不是将高聚物经过熔融纺丝制成纤维，而是采用湿法或干法溶剂纺丝工艺制成腈纶。腈纶耐光性优良，日晒1000h，单纤维强力仍能保持在80%以上，这是由于其内部结构含有腈基所决定的。从耐光性方面考虑是可优先选择的汽车内装饰材料所需的纤维原料。腈纶的突出特点是，比重小，比羊毛轻10%，比棉纤维轻20%，导热系数低，保暖性比羊毛高11.6倍，初始模量比羊毛高2.2倍，高于锦纶而低于涤纶，伸长性、弹性好于棉纤维、麻纤维和黏胶纤维，仅次于羊毛。多次变形后的剩余延伸率较大，这一特点非常适用于加工汽车内装饰材料。

腈纶耐酸不耐碱，对氧化剂及有机溶剂比较稳定，腈纶特性近似于羊毛，所以人们通常称其为人造羊毛。手感柔软，触摸温暖舒适，所以腈纶是汽车内装饰材料的理想原材料，尤其是座椅套。冬季用人造毛皮，全部采用腈纶。腈纶产品无论是色泽度和鲜艳性，还是丰满飘逸感、厚重温暖感，都受到了汽车主人的喜爱。早期的汽车内装饰材料中，腈纶与毛混纺的机织绒类和针织绒类产品，占有很大的市场份额，而且还占据着高档汽车用品领域。

腈纶的截面是天然异形，外观酷似羊毛，手感、弹性、易染性、保暖性、抱合力、覆盖性及吸湿性都很好。尤其采用干法溶剂纺丝工艺，可纺成细旦异形、复合、三维立体卷曲、高收缩的腈纶。腈纶的回潮率为2.0%，通过改性可制成高吸水腈纶，所以利用腈纶改性纤维，可以提高汽车内装饰材料的舒适性。腈纶的良好回弹性和高蓬松度，特别适用于加工座椅外套，美观大方、色泽鲜艳、柔软飘逸、高雅尊贵，能充分体现汽车主人的个性化。腈纶的致命缺点是耐磨性能差，使其在汽车内装饰材料中的应用量受到了极大的影响。耐磨性是汽车内装饰材料最基本的要求，可腈纶与涤纶和锦纶相比要差得多，另外易起球，造价高。

虽然目前腈纶在汽车工业的用量有限，但是，随着汽车工业高速发展，从汽车工业发展趋势看，腈纶在未来市场还有很大的潜力。

三、无机纤维

无机纤维在纺织服装方面应用量很小，但是，在汽车工业中的应用，将会越来越大。因为无机纤维的特殊结构决定了它的高强度和抗拉伸性，是未来复合新型汽车材料的主体。

1.玻璃纤维　玻璃纤维可以采用玻璃熔体经过熔体喷丝法制成束状的玻璃长丝，也可以采用玻璃熔体经过玻璃棒加热抽丝法制成玻璃长丝，还可以采用玻璃熔体经过熔体喷丝吹出法制成玻璃短纤维。由于玻璃纤维截面呈圆形，所以表面光滑、刚度大、抗拉伸、脆性大、易折断，常用玻璃纤维密度为2.50g/cm3；细度范围在：8～12μm。在汽车工业用的超细过滤材料中，常用玻璃纤维的细度为5μm。根据需要玻璃纤维直径可纺成18～20μm。

玻璃纤维的突出特点是耐高温不燃、耐磨耐酸、刚性大、尺寸稳定性好，因此，是模压汽车顶棚板、门内衬板等组件的理想原材料，成本低也是玻璃纤维被汽车工业作为内装饰材料所选用的一个重要因素。因为玻璃纤维的自身特点，加工成汽车内装饰材料不能够使用化学黏合剂，只能采用湿法加工成非织造布，或采用针刺法和缝编法制成玻璃纤维复合材料。不仅目前被大量应用于汽车内装饰材料，而且将来也会随着汽车工业的发展，应用量会越来越大。由于玻璃纤维的独特结构，决定了它具有良好的绝热性和良好的吸音性，这一性能在汽车内装饰材料中，可以用于加工发动机隔板、前翻板衬垫材料，也可以加工成各种汽车内装饰材料的隔音、吸音、减震、降噪材料。

2.碳纤维　碳纤维是高科技的新型材料，它的用途极其广泛，未来的发展潜力极大。在汽车工业中，碳纤维复合材料将会大量地取代金属和塑料汽车零部件，从而使汽车实现真正意义上的轻量化和节能减排。

碳纤维是以黏胶纤维、腈纶或沥青纤维为基体，经过1000～1500℃高温炭化处理，制成高强度含碳量在96%～98%的碳纤维。碳纤维的突出优点是强度大、刚性强、耐高温阻燃、尺寸稳定性好。纤维密度只有1.7～1.9g/cm3，比玻璃纤维还轻25%，所以碳纤维复合材料将是今后汽车工业应用的重点，前途广阔。

四、汽车用纤维材料的发展趋势

从国内外汽车内装饰材料市场应用纤维材料现状分析，结合汽车未来的发展趋势，将来天然纤维用量的比例将会越来越小，天然纤维将来主要应用在衬垫材料方面，而化学纤维和无机纤维的应用量将会越来越大，因为，功能性、差别化纤维品种会越来越多，功能性会越来越强，能够适应汽车未来发展的需要。例如：汽车座椅内衬材料用V形截面的高弹、中空多孔涤纶短纤维，既具有较强的吸湿性，还具有较高的弹性恢复能力，是聚氨酯泡沫的最佳替代品，所以，是未来最理想的汽车座椅衬垫材料。超细纤维在未来汽车内装饰材料中，也将成为主力军，尤其是超纤皮革基布，将来会大量使用超细纤维；另外，将来汽车的高级吸音材料，也将会大量使用超细纤维。将来汽车零部件逐渐模压组件化，汽车逐渐向轻量化方向发展，所以，对丙纶短纤维、玻璃纤维、各种天然麻纤维的应用量也会明显增加。随着碳纤维生产技术的发展，碳纤维的生产成本会越来越低，汽车零部件碳纤维化是一个必然的发展趋势。汽车室内空气环境越来越引起人们的高度重视，汽车过滤器是今后的发展方向，因此将大量使用活性碳纤维，黏胶纤维是活性碳纤维的基础原料，所以，在未来的汽车工业中，也将发挥重要的作用。双组分、多组分改性差别化纤维，在未来的汽车工业中，用量将越来越大。为了净化汽车内部空气，保证局部空间的空气质量，今后汽车内装饰材料用非织造布，将采用高科技的负离子纤维、纳米纤维等，而且应用量会逐渐增加。