车用针织内饰产品设计综述

天津工业大学  宋广礼

 

1概述

随着社会的发展和人们生活水平的提高,世界汽车生产和销售量也在稳步上升。尽管在美国、日本和西欧发达国家轿车的产量已经过剩,市场也几近饱和,但从对未来的预测看,全球轿车产量仍在增加,特别是在发展中国家。据预测,到2004年世界私人汽车销售量将超过5000万辆。从19962004年世界上的汽车销售情况如表1所示。

1 世界私人汽车销售量(万辆)

               1996  1997  1998  1999  2000  2001  2002  2003  2004

北美             1560  1598  1656  1659  1563  1543  1597  1645  1689

其中:

美国:轿车        853   827   816   799   755   736   760   781   806

轻型卡车    571   599   650   667   614   623   653   671   687

南美              168   186   150   130   150   167   178   189   198

西欧             1286  1346  1443  1452  1451  1487  1503  1468  1427

其中:

德国              347   353   374   384   387   393   398   393   379

意大利            173   240   237   209   202   222   224   210   204

法国              213   171   194   206   213   221   224   219   211

英国              203   217   225   212   207   210   214   210   214

东欧              188   230   225   212   229   253   274   301   320

日本              467   449   409   416   433   469   490   517   534

亚洲/大洋洲      309   308  217   245   284   317   345   374   404

其它              389   406   418   441   487   516   522   533   535

总计             4367  4525  4520  4554  4596  4752  4909  5027  5107

来源:SMMT,国家资源,J.D.Power-LMC

与发达国家的停滞状态相比,我国汽车的生产和销售在近几年却呈上升趋势。到2000年,汽车产量超过200万辆,轿车产量超过60万辆;在加入WTO后,随着行业保护措施的减让和市场的开放,我国的汽车工业正面临着明显的外来冲击。但是从入世一年来的情况看,我国的汽车生产不仅没有萎缩,反而有了较大的增长。2002年我国汽车生产已经超过了300万辆,轿车生产和销售已经突破了100万辆,比上年增长30%以上,由世界排名第14跃升为第10。据有关人士预测,到2010年,我国家用汽车产量可能达到1000万辆。19972001年我国汽车产量如表2所示。

2  我国汽车生产量(万辆)

年车型

1997

1998

1999

2000

2001

2002

轿车

48.8

50.8

56.7

61.2

70.4

108.8

卡车

65.9

66.2

75.6

75.2

80.2

109.5

客车

43.6

45.9

50.8

70.4

82.9

106.6

总计

158.1

162.8

183.0

206.8

233.4

324.9

汽车工业是产业用纺织品的最大用户,在各类车用纺织品中,车内装饰产品所占比例最大。据计算,每辆轿车需用大约20公斤纺织品,主要由下列部分组成:3.5公斤的座套,4.5公斤的地毯,6公斤的其他内装饰和轮胎以及6公斤的玻璃纤维增强材料。这里,作为内装饰的座套、地毯和其他装饰,如门板等约14公斤,占整个车用纺织品的70%。按我国2002年的轿车产量108.8万辆计算,则需要装饰用纺织品1.5万吨。到2010年我国的家用汽车产量如果达到1000万辆,则需要装饰用纺织材料14万吨。

最早的车内装饰织物主要以机织物为主,但是近些年来,针织物所占的比例逐年上升。车用针织装饰产品已经成为针织产品的一个重要领域。从统计资料看,针织产品所占比例与上世纪90年代相比有了很大提高。在美国、欧洲和日本这三大汽车生产区域中,经编织物占所用装饰材料的36%左右,机织物占46%左右,纬编织物占18%左右。针织物占到了一半以上。与机织产品相比,针织物具有成本低,易于模压成形,毛绒固着牢度好,重量轻,电脑提花潜力大以及可以进行三维成型编织等特点。

2.车内装饰产品的的设计要求

车内装饰产品是一种特殊的装饰产品,它不同于服用和普通装饰用产品,它除了有与常规装饰产品相类似的一些要求和标准之外,还有其特殊的标准和要求。车内装饰织物的设计要求包括织物的外观美学要求和产品性能要求两大部分。

21 车内装饰织物的外观设计要求

车内装饰织物作为一种特殊的产业用纺织品不仅有它的性能要求,还有其美学要求。在发达国家,不管是工作还是休闲,轿车可满足人类活动的基本需求。轿车表现了个人的自由,体现了人的个性。按照汽车制造商的观点,改变一种现存车型的内装饰设计,是翻新滞销车型的一条非常经济的途径。消费者购买某种款式的汽车,往往可能仅是因为他更喜欢它的内部装饰设计。美国的消费研究人士认为,汽车内装饰将成为一个广泛关注的焦点。纺织品的色彩和结构设计毫无疑问将是创造这些有特色产品的基本途径。纺织品不仅为汽车座椅提供优美的外观,柔软和温暖的手感,也为地毯和顶棚提供了总体的舒适性和装饰性。

汽车座套是最常见的车用纺织品。汽车内部装饰,特别是车座的图案和颜色,是吸引消费者注意的重要方面。座椅必须从触感到视觉都给人以舒适的感觉。舒适也可以减轻压力和紧张感,从而有利于交通安全,纺织品在这方面起着很重要的作用。

与服装设计一样,在美学方面,内装饰必需作为一个整体来考虑,汽车及其内装饰应该向它的最终用户传达一个总体的概念和思想。如:“豪华型”,“优雅型”,“时尚型”或“运动型”等。另外还要考虑市场定位,如消费者是“年轻人”还是“老年夫妇”,是对美国的消费者还是中国的消费者。根据消费对象的不同,图案、色彩、所用的材料和织造方法都会有所不同。如,在日本印花是大多数产品的基本要求,而在欧洲,除了印花丝绸,印花不被认为是高档产品;在美国织物装饰被看作是一种便宜的选择,比皮革要低档的多;而在欧洲,毛混纺绒类织物与皮革的价格几乎在同一水平上;在美国和日本,经编产品在车内装饰中占主导地位,而在欧洲,近几年纬编产品的比例已经超过了经编产品占据主导地位。

由于车用装饰织物固定在车内,伴随着整个汽车的寿命,不大可能用洗衣机来清洗,只能用刷、气吹和清洁剂喷洒等方法来清洁,因此,使得它的内装饰颜色基本上限制在暗色调。在欧洲,车内装饰织物的一半以上是灰色,其余是黑色、蓝色和其它颜色。

另一个很重要的方面就是,车内装饰织物不是一个最终产品,它必须要与汽车的总体设计风格和色彩相吻合,因此它所面对的不仅是消费者,而且还是汽车设计师和生产厂家,因此不能采取闭门造车的办法,而是要与汽车生产公司相互协作和沟通。

22 车内装饰织物的性能要求

除了传统的纺织产品的各种性能要求之外,车用纺织品因其特殊的用途还有其特殊的要求。和服用纺织品相比,它在耐磨、耐日晒、抗紫外线、防污、阻燃、易清洁和尺寸稳定性等方面有更高的要求。

221 耐磨性

对车座套的最重要要求是高耐磨性和抗紫外线降解。车座套必须经得住汽车的寿命,很可能超过10年。在两年内还要保持一流的状态,以保持一种良好的转卖价值。大多数买车的人对机械并不很在行,但如果车座看起来磨损了,他们可能认为发动机和汽车的其他部件肯定也磨损了。

耐磨性受织物结构、所用纱线、所用整理方法和涂层量的影响。号数高的纱线比号数低的纱线耐磨性好。变形度高的纱线比变形度低的纱线耐磨性要稍差一些。过多的湿加工,过长的染色工序或过度的还原清洗都可能降低耐磨性,原液染色的纱线比同颜色的水溶液染色的色纱耐磨性更好一些。织物结构对织物表面耐磨也有很大的影响。在结构中带有浮线或有磨擦应力集中的地方耐磨性较差。织物整理可以大大地改善织物的耐磨性,但因为它可能引起雾淞现象,也因为在受热、受潮和光辐射的情况下其化学物资可能降解,在织物表面产生难看的或粘性的沉淀,水滴也可能导致“潮”点或褪色,某些蜡和硅还可能在层压过程中影响泡沫的粘合性,所以在车用织物中却很少用。

222 耐光和抗紫外线性能

在现代汽车中,大量的玻璃使得大量的阳光进入车内,加热汽车中狭窄的空间,在极端的气候条件下,其温度可高达130。在普通的夏季,当外部温度只有23℃时,汽车内部的表面温度可能超过70℃。随着太阳的降落,车内温度将下降,这将大大地影响到相对湿度,产生湿汽。在一天内冷热循环的较大反差可能影响到织物的褪色和降解。通过几十年的探索,研究人员认为,在各种因素和因素的组合中,由日光引起降解的三种最主要的因素是紫外线辐射、热和湿汽。可以通过合理的选择原料和进行相应的整理来提高产品的抗紫外线性能。在纤维中,腈纶纤维的抗紫外线性能要优于其它纤维,但因其耐磨性不及涤纶和锦纶,实际应用不多。而涤纶具有很好的耐磨性,抗紫外线性能也不错,所以使用较多。

223 色牢度和摩擦掉色

汽车座椅套被固定在座椅上,其水洗色牢度不是问题。但是必须检验耐汗渍色牢度、冷水淋湿色牢度和摩擦色牢度。

224 雾淞现象

这是一种在汽车挡风玻璃上形成的雾状的沉淀物,它影响视线,也很难去除。它是由所有来自内装饰材料的易挥发物质的蒸化产生的,如塑料板、聚氨酯泡沫,也包括织物。织物如果没有经过很好的拉幅或精炼,会因为在纱线染色、织造和整理过程中所使用的润滑剂的积累而产生很严重的雾淞现象。由于绒类织物正面的纤维表面积要大的多,雾淞现象会更严重。由挥发性的物质引起的雾淞现象在最近已经变得更加重要了,它影响到汽车内的空气质量,这个问题越来越受到重视。

225 防污

如前所述,由于车内装饰织物,特别是座椅不能象服装一样用洗衣机洗涤,所以其防污就显得更加重要。抗污似乎日益受到人们的关注。

226 舒适性

今天的汽车座椅为了能够被使用者所接受,不仅要有迷人的设计和优良的机械性能,还要满足生理舒适的要求。应该具有控制人体导热和导湿的要求。它包括绝热性、导热性和透水汽性等。天然纤维,如羊毛与合成纤维相比就具有更好的透气和透湿性,因此毛和毛混纺是一种高档的汽车座椅材料。

许多汽车制造商还要求材料必须没有任何令人不愉快的气味,这个问题随着健康和安全意识的增强会变得更加重要。在车内装饰织物的染整加工中,特别是在与泡沫塑料的粘合过程中所使用的粘合剂以及在阻燃整理中所用到的阻燃剂,可能含有苯和甲醛等有害物质,会产生一些异味并刺激人体的呼吸道粘膜,影响人体健康。特别是随着国家颁布了对室内装饰和对服装中有害物质的检测标准,相信车内的环境要求也将被提出来,从而形成“绿色座椅和装饰织物”的概念。

汽车制造商也特别关注环境问题,在一些欧洲国家,从2006年开始他们将负责收回所有的报废汽车进行拆卸、回用和处理。一些主要的汽车制造商已经要求所提供部件的可回收量。为了树立企业的正面形象,汽车制造商和他们的供货商作为一个整体,致力于清洁环境,树立可持续发展的思想。

对车用织物开发与生产不利的是,各个汽车制造商所要求的试验标准和试验方法往往会有很大不同。但他们通常都是以国家标准、国际标准或公共机构的标准为基础,如英国标准(BS)、德国工业标准(DIN)、美国材料试验标准(ASTM)或美国汽车工程协会标准(SAE)。当然,执行的标准和方法可能会有相当大的变化,被一个汽车制造商所接受的东西可能不被另一个汽车制造商所接受。一般在世界范围内,主要有三大汽车标准区域,以美国为代表的北美标准区域,以日本为代表的日本和东南亚标准区域和以西欧为代表的欧洲标准区域。在我国,由于外资企业的形成,各区域的汽车生产厂商都在中国进行制造和生产,就使得标准执行起来更加复杂。有时一种性能的试验可能有两种、三种或更多种的试验设备、方法和标准。

3.针织车内饰产品的结构设计

31 车内饰产品的原料选择

311 纤维选择

从耐磨、强度和易保养等方面考虑,车用纤维主要以合成纤维为主,使用最多的是涤纶纤维,涤纶纤维耐磨性好,抗撕裂强度高,耐霉变,抗紫外线能力较优,容易清洗,回弹性和抗折皱性好,价格也比较便宜。据统计,它占车用纺织装饰织物世界市场的90%以上。通过在强度、可变染色、不同光泽以及聚酯长丝的色挤压喷丝等方面的改进,使得聚酯纤维在这个领域的应用更加广泛。涤纶可以借助于玻璃滤掉大多数有害的紫外线。然而由于它的吸湿性较低,在热天热舒适性差。

腈纶具有良好的抗紫外线能力,颜色鲜艳,手感柔软,但它的耐磨性不是特别的好,使得腈纶特别适合于汽车的顶棚和有蓬汽车的车蓬。

锦纶纤维有较好的弹性和耐磨性,在汽车座椅中也有所应用。其吸湿性也要优于涤纶纤维。

丙纶纤维在强度和低重量上优于涤纶纤维,比涤纶更便宜,据称更容易回用。但是在目前它的缺点超过了它的优点。最大的问题是它的商业化产品还不能在染浴中被染色,只能使用原液染色或纺前染色纱。而原液染色纱只能大批量生产,这不能满足目前对颜色灵活多变、快速反应的要求。另外,它的熔点低,耐磨性有限,吸湿性比涤纶更低,因此在热天热舒适性更差。

在汽车内装饰纺织材料的生产中所用到的天然纤维主要是羊毛及其混纺纱,它可以满足耐光牢度、耐磨性等的最低性能要求,由于它的吸湿性好于涤纶纤维,具有更好的热湿舒适性和更好的抗静电能力,羊毛还可以通过锆化(Zirpro)处理降低其可燃性,但由于它的价格较高,所以一般只用于高档车。各种主要车内饰纤维的特性如表3所示。

3 主要车用纤维的特性

原料

优点

缺点

用途

涤纶

耐磨性好

抗紫外线较好

价格便宜

吸湿差

夏季不舒适

压缩弹性差

座套织物

内装饰面料

地毯

锦纶

弹性好

耐磨性好

热吸收好

抗紫外线差

簇绒地毯

腈纶

抗紫外线性好

手感柔软

耐磨中等

车顶材料

丙纶

价廉

质轻

色泽受限

熔点低

吸湿差

内装饰面料(非车座)

地毯(针刺)

羊毛

舒适

弹性好

价格较高

抗紫外线差

豪华车座套

312 纱线选择

为了生产质量优良、设计合理和美观舒适的织物,还必须考虑所用纱线的加工方法。考虑到车用纺织品的性能要求,生产中可以用到许多纱线,在欧洲70%为变形丝,占据主导地位,其中空气变形丝为60%,假捻变形丝为40%。但是,花式纱,特别是高技术纱的使用日渐增多,以使汽车具有导热、导湿、保暖、透气等优良性能。

32 车内饰织物的织物结构

321经编织物

经编织物包括特里科脱经编织物和拉舍尔经编织物。特里科脱经编织物有平面织物和毛圈绒织物两大类。平面织物表面花型范围有限,这样设计时就必须从纱线的光泽、截面形状和混纺比等方面考虑。在这里,整理也起着非常重要的作用,表面带有长延展线的特里科脱经编织物可以经过染色和重刷毛形成绒毛结构,此时单纱和单纤维被刷起来但是没有被严重的拉断,形成高密度起绒表面。它在成本、手感以及容易加工成最终产品方面有一定的优势。这种整理技术要求较高,其产品已经有了一个很可观的市场。

在特里科脱毛圈绒产品中,为了和提花织物进行竞争,可以通过一些新型手段,如喷墨印花以提高其花形的可能性

拉舍尔经编织物主要有双针床拉舍尔经编绒织物和双针床经编间隔织物。双针床拉舍尔经编绒织物比梭织绒类织物使用纱线的局限性更大,表面花型受限。但由于它的生产速度高,生产成本低,绒毛固着牢度好,因而在车用装饰领域应用最多,主要用于做车座垫和靠垫等。另外,它也是一种很好的印花底布,可以考虑用新型的喷墨印花来丰富其花形能力。在开发上,设计人员还可以使用一些特殊纱线,如在纱线的截面形态方面和细度、外形和光泽等方面的变化。

拉舍尔经编间隔织物在车用针织物市场中也有着很广泛的应用前景。特别是如前所述,从环保和有利于回用的角度考虑,传统的聚氨酯泡沫塑料层压结构不仅在生产中和使用中会对环境产生污染,也可能产生对身体有害的物质,而且由于它是由不同组分的材料复合而成,也不易于回用。德国政府近日批准了环境部提出的一项法律草案,要求到2006年,报废汽车总重量的85%要被回收利用,其中作为材料而不是焚烧的重新利用率要占到80%以上。从2015年起,报废汽车的回收利用率要达到95%,材料的重新利用率也要提高到85%。因此已经考虑采用一些替代方法代替传统的泡沫材料,这里就包括用单一材料的间隔织物。德国奔驰汽车公司就采用间隔织物作为顶棚装饰织物面料。研究表明间隔织物的抗压弹性、机械性能、隔音性和透气性都优于聚氨酯泡沫,可用于制作顶棚和地毯材料。当然它在变形或受压后迅速恢复的能力不如泡沫塑料好。

323 纬编织物

纬编生产工艺可以使用具有各种不同特性的纱线,也可以利用提花技术进行各种色彩和图案选择。横机还可以产生三维效果。电脑提花可以使花形更加活泼,克服了经编织物只能形成镜像花形的不足。在产品的批量和变化周期上也比经编更加灵活,特别是使用电脑提花,因而也更能适应个性化设计的要求,也使设计开发成本降低。

纬编圆机织物主要包括提花织物和绒类织物,花型潜力较大。生产非常灵活,在欧洲的装饰市场上占据主导地位。单面提花织物比较便宜,在法国和意大利使用较多。近几年来,圆纬机绒类产品的最大发展是用以迈耶西公司的MCPE为代表的电脑提花毛圈圆机生产的高密度提花绒类,它可以提供相当豪华的绒类织物,如,可以用多种颜色和纱线形成多色花型。尽管这种织物价格较高,但它为设计者提供了广泛的设计可能性。

在选择绒类织物纱线时,地纱对织物的弹性、强度和密度影响较大,地纱应该便宜和结实;而毛圈纱主要影响织物的花型、色彩、耐磨和手感,毛圈纱应该是手感柔软、容易着色、单丝容易散开以便在织物表面形成密实的绒毛,也可以采用不同收缩度的纱线产生两种不同高度的绒毛效果。用不同捻度的组合或预染色单丝的混纺可以在织物表面产生混色效果。

尽管涤纶用于纬编绒类织物的生产,但它远不是一种理想的绒纱原料,因为它的脆性和当绒毛受压时抗变形能力较差,而尼龙几乎从各方面讲都是一种理想的绒纱原料,除了耐光和长久紫外线照射牢度差一些,它的一些关键性能确保了在大多数车用织物结构中胜过涤纶纤维。

纬编织物在各个方向都具有很好的弹性和延伸性和相对较低的抗变形能力。这个特性对以三维形状设计和制造汽车座椅和门板是非常有用的。但太大的延伸性在使用时也会产生一些其它问题,如有时它的伸长不能完全恢复。可以通过改变地组织结构,也可以通过控制层压工艺来控制延伸性。

利用电脑横机也可以生产三维成型的汽车座椅和门板,据称这种全成型座椅可以使研制时间减少40%,原料节约15-20%,工时节约60%,也减少了仓储。

在纬编圆机和横机上也可以生产间隔织物。另外马里莫系列缝编机也可以用于生产泡沫塑料的替代品。

4.总结

4.1 随着我国经济的发展和人们生活水平的提高,我国必将成为汽车生产和消费的大国。因此作为汽车装饰材料的针织品也必然会有较大的市场潜力和发展空间,当然也面临着激烈的竞争。

4.2 由于汽车装饰材料的特殊性和高要求,汽车装饰材料生产厂必需要有技术优势、设备优势和规模优势,必须与汽车装备生产厂乃至汽车生产厂密切合作,共同参与设计、研制和开发,才能生产出满足市场需求的产品。

4.3 在产品的设计、研制和开发过程中,要充分考虑产品的美学要求、性能要求、安全要求、卫生要求和环保再利用的要求,使其成为一种具有较高技术含量的产品。

4,4 为了达到上述要求,同样要不断地探索和采用新型原料、新型结构和新型整理方法。