概述非織造布的原材料與在汽車領域中的應用
1.非織造布要求的課題
非織造布要求的重要課題有:(1)舒適性、(2)安全性、(3)環境適合化等。關于舒適性,有包括車內肅靜性、空氣凈化等在內的空調功能等,需要以吸音材料和絕熱材料等形式解決。關于安全性,提高阻燃化技術和耐久性提高技術等為具體課題。關于環境適合化,不僅不使用環境污染物質和具有揮發性有機化合物(VOC)發生可能性的物質,而且需要積極努力減少作為汽車最大命題的能源消耗量和二氧化碳發生量。本文將以環境適合化技術為中心介紹非織造布的高功能化。
2.環境適合化的經緯
作為環境對策,最初要求的是排除重金屬,染料、顏料、油劑和粘合劑樹脂等,進行其含有量向不影響環境轉移。作為今后課題,聚酯纖維的聚合催化劑殘渣中有時含有銻(Sb),不超過現在的規定,而開發使用鋁和鈦系新催化劑的安全纖維,另外,關于環境的側面正在重視不影響二氧化碳增減的碳中性概念,因為洋麻和黃麻等能夠生長快、收獲的纖維也多,作為木材漿粕的替代資源從2000年前后引起注視。被評價為“可以減少木材使用量,防止森林亂伐,友好環境”,模量高的韌皮纖維正在研究作為復合材料的補強材料使用。還有,從聚乳酸、玉米和芋頭等制造的纖維也正開始在汽車用途正式使用。杜邦公司由于確立了采用發酵法從玉米制造作為PTT原料丙二醇的生物技術而一舉成名,PTT纖維是兼備聚酯纖維形態穩定性和聚酰胺纖維柔韌性的纖維,正期待今后對汽車用途的使用量擴大。作為汽車內的環境舒適性對策,為了防止VOC等有害成分從外部環境的侵入,采用小室過濾器和空氣凈化器任選等方式,作為纖維過濾器和使用吸附纖維過濾器的非織造布使用量增加。另外,有時也從纖維材料自身檢測出VOC成分,但這種場合,由于比表面積大,釋放速度快,需要更嚴格的管理?! ?/div>
四、汽車用非織造布等用途案例
1.阻燃樹脂纖維作為材料
汽車有義務合格于阻燃規格FMVSS-302等,但在發動機周邊和安全氣囊周邊等有進一步要求高阻燃性的場合。如果使用阻燃性粘合劑樹脂,也有VOC等的發生危險性增大的問題。而且,如果采用后加工賦予阻燃樹脂,因為與空氣的暴露關系,比表面積高的克重低,樹脂附著量低,有阻燃效果小的問題。阻燃效果高的溴等鹵族系阻燃劑,由于臭氧空洞問題,以歐洲為中心停止使用,主要用磷系阻燃劑等。聚烯烴系樹脂也正在研究由HALS等自由基收集劑材料的阻燃化。作為聚合物骨架含有阻燃性官能團的材料,對沒有VOC問題和異物脫落的纖維,東洋紡公司的“哈伊姆”樹脂作為非織造布材料使用。作為阻燃機理是由于具有在表面形成碳化皮膜層引起的氧氣隔絕和絕熱效果、熱分解而發生的自由基收集。
2.復合化
為了提高非織造布的功能,廣泛進行復合化的研究。特別是吸音材料采取復合結構進行了飛躍的性能改善,對為汽車輕量化的燃費提高起到了很大作用。
3.超輕量吸音材料和絕熱材料
對汽車用纖維材料要求最強的特性之一是吸音和絕熱。汽車發動機低噪音化、電力和內燃機兩用汽車和燃料電池等非發動機為驅動力的車輛增加,關于音頻設備性能提高的肅靜性要求、由于在住宅地空轉音抑制的環境調和等吸音性能的提高要求正在高漲。從2000年前后開始,因為使用超細纖維的輕量化而廣泛使用高性能的吸音材料。住友3M公司的“新薩萊陶”和東洋紡公司的“薩翁道布勞庫”等的采用正在推廣。這些高性能吸音材料的特長,因為使用超細纖維即使薄而輕量也有極高的吸音性能,例如與原來的再生纖維氈比較,即使是約1/2的厚度、約1/3的克重,也具有同等以上的吸音性能。超細纖維可以增大纖維的比表面積,同時縮小纖維間的距離,能夠提高波音透過吸音材料時的空氣和纖維表面的粘性空氣摩擦阻力。作為其他聲音的能量吸收手段有素材自身的能量透過損失和吸音材料層自身的膜振動等,各個制造廠家正在下功夫。吸音材料除了頂棚和地板、車蓋、擋泥板、儀表盤周邊以外,還用于發動機罩和空調風道等。另外,高級車在柱狀物內部等空的空間都盡可能填入更多的吸音材料,以提高汽車全體的肅靜性。在吸音材料中,重量最多的是設置在儀表盤周邊的消音器裝置,3kg/m2左右的重量使用廣泛。最近,正在研究使用加入高性能薄型吸音材料的新電力、內燃兩用型車。這些都是以上述吸音機理的相乘效果為目的。地板和行李箱等其他的吸音材料, 使用作為回收再生纖維材料的再生氈,由于VOC問題而限于汽車的內裝飾用途,其使用部位受到限制。另外,今后的非織造布,要求強烈的特性是絕熱性。影響汽車燃費的空調動力費也很大,今后為了合格歐洲和美國加利福尼亞州發布的嚴格規定,提高絕熱性非常重要。特別是因為從汽車頂棚部的傳熱量左右車內空間的溫度,預測將在蓋板和車內頂棚之間的空間使用高性能絕熱材料。絕熱性能可由減少在絕熱材料內部的空氣對流擴散進行改善,與吸音材料同樣,為了較大寄予透過吸音材料時的空氣和纖維表面的粘性空氣摩擦阻力,吸音材料和絕熱材料多采用類似的結構。也就是說,高性能吸音材料成為高性能絕熱材料的場合居多。
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