新能源車為無紡品研發(fā)創(chuàng)造了機會

2021-11-21 10:17

中國纖檢 2021年5期

電動或混合動力車(EV)的飛速發(fā)展為更輕便、更安靜、更高強度、更清潔、更易于回收的車用紡織品創(chuàng)造了必要條件。無紡品在汽車零部件中發(fā)揮著越來越重要的作用。諸如汽車車身布、頂襯和簇絨地毯的無紡品、行李箱襯里和揚聲器蓋、各種過濾系統(tǒng)等等，無紡品的用途越來越廣。

新能源車減重離不開無紡

充電樁不是隨處都有的，因此電動車需要有足夠的續(xù)航能力。那么減輕車身重量則成為關(guān)鍵性一環(huán)。用無紡復(fù)合材料代替注塑塑料，可使標準的車零部件重量降低50%。據(jù)美國米利肯公司無紡品副總裁杰夫·司代福（Jeff Stafford）稱，該公司正以前所未有的速度轉(zhuǎn)向研發(fā)用于輪式井襯套和車用翼型無紡品，以提高能源使用效率和可回收性。過去的模塑纖維強化塑料不易回收。一位汽車銷售經(jīng)理說：為了提高能源效率，現(xiàn)在公路上的大多數(shù)車輛都配有空氣防護罩。這些部件減少了汽車的阻力，從而使每升汽油行駛里程增加3～5英里。諸如電動車之類的聲學(xué)材料最需要改進的是無紡材料，如針狀無紡布。電池和電子產(chǎn)品的成本因素則是怎樣減輕電動車的質(zhì)量。使用無紡品作為鋰電池外殼、后備廂襯里，并作為簇絨地毯和座椅泡沫的替代品，可二次降低成本和重量。這已逐漸成為新能源車的時尚。

近期，德國科德寶全球化技術(shù)集團公司（Filc d.o.o，F(xiàn)reudenberg）研發(fā)出一種針孔狀編織物，用于新能源車座椅，替代金屬和更薄的泡沫層，為原始設(shè)備制造商（OEM）提供標準的泡沫層，這樣可研發(fā)出相同舒適性的用材。該公司的創(chuàng)新型無紡品將全面取代塑料材質(zhì)，從而減輕SUV的負荷?？频聦氶_發(fā)的另一無紡品類似于皮革，是利用可回收的纖維制造的，這類無紡品沒有塑料或樹脂釋放的揮發(fā)性有機化合物，這對業(yè)界是種貢獻。部分原始設(shè)備制造商要求在研發(fā)新品中回收材料要占25%。科德寶為此提供了有力支持，即在2022年簇絨地毯回收率達到90%。另一例證是，米利肯公司車用產(chǎn)品原材料中約有55%為回收品制成，而該公司研發(fā)的車用無紡品原本就是用回收的5億個塑料瓶制成。米利肯無紡品取代了混合動力SUV的儲物箱中的塑料，且更輕便更堅固。

重新定義降噪材質(zhì)

世界級電動車專家斯塔福德認為：“電動汽車正在創(chuàng)造全新的吸音市場。新的中級車將擁有豪華車的超靜音內(nèi)飾，這就是未來車的發(fā)展趨勢?！绷硪患覠o紡研發(fā)企業(yè)道客無紡公司（Dalco Nonwovens）研發(fā)出新型吸音纖維材料，它與玻璃/聚丙烯或塑料版本相比，更能增強吸音性能。

目前新能源車行業(yè)的挑戰(zhàn)是，為了抑制發(fā)動機和外來噪音，無紡產(chǎn)品必須進行創(chuàng)新設(shè)計。另一家跨國企業(yè)莫納德諾克（Monadnock Non-Wovens LLC）公司于2018年推出的HPAM?高性能吸音介質(zhì)解決了輕質(zhì)鋁體吸聲和改進聲學(xué)的挑戰(zhàn)。它由100%純聚丙烯構(gòu)建，HPAM比現(xiàn)有的競爭性產(chǎn)品更輕，報廢后可回收。

眾所周知，電動車很安靜，所以需要抑制其他的噪音，莫納德諾克公司董事總經(jīng)理基思·海沃德說，這因此需要發(fā)動機降噪，它甚至能阻擋道路或風(fēng)產(chǎn)生的噪音，或者來自可能是不同頻率的電機聲。許多乘用車公司因此重新定義了聲學(xué)材質(zhì)，并選擇應(yīng)用于他們所制造的模型。換句話說：“為了處理更高的音頻，現(xiàn)在的聲學(xué)材料已今非昔比。而科德寶的聲墊解決方案則是另一專項開發(fā)，它以滿足汽車聲學(xué)的廣泛要求為宗旨，無論是電動汽車還是燃油車，都能滿足降噪要求?！?/p>

電子商務(wù)傳遞出的碳中和機會

在歐洲以外的地區(qū)，電動車在2020年的銷量仍十分平穩(wěn)。除了疫情影響外，美國2020年重新推出的燃油效率標準也阻礙了電動車的市場發(fā)展。拜登政府若重新制定環(huán)保政策，那么也一定會鼓勵消費電動車，這一趨勢可能很快就會出現(xiàn)。美國最大汽車制造商通用汽車公司(GM)最近宣布，它計劃到2035年只銷售電動車，到2040年將完全實現(xiàn)碳中和。

在疫情的推動下，電子商務(wù)的爆發(fā)正在鼓勵研發(fā)中程和最后一英里交付的電動車。早在2020年1月，世界經(jīng)濟論壇就預(yù)測，到2030年，全球前100個城市的貨運車的數(shù)量將增加36%，貨運交通的排放量將增加32%。而這些車型將使用帶輪孔襯里的送貨車，因為這能滿足更輕便、更安靜、更牢固的汽車材料需求。

2021年年初，通用汽車宣布了一個專注于電動交付車輛的新部門，名為“光明降排”，聯(lián)邦快遞公司是他們的第一批客戶。在此之前，瑞薇安在2019年承諾交付給亞馬遜10萬輛電動車，福特在2020年年底也推出電子運貨車。

美國的亞馬遜、聯(lián)邦快遞和UPS等快遞公司正在快速啟動最后一英里快遞運貨車，以減少碳排放，保持強大的以可持續(xù)發(fā)展為重點的品牌，并節(jié)省燃料成本。來自沃爾沃、戴姆勒和特斯拉等公司的重型和長途卡車的電動版本也非遙不可及。雖然不可能把貨運工具設(shè)計成與乘用車一樣的降噪程度，但應(yīng)確信，對能耗效率和可持續(xù)性的承諾而言，這已為無紡品供應(yīng)商帶來了很大的福音。

最值得注意的是，根據(jù)行業(yè)權(quán)威媒體《全球市場觀察》（Global Market Insights）的數(shù)據(jù)，到2026年，世界汽車輕量化材料的市場預(yù)計將達到2470億美元。《汽車內(nèi)飾世界》(Automotive Interiors World)最近的一篇報道稱：早在2010年，汽車平均重量40%的因素是由方便、舒適和娛樂的所需驅(qū)動。當(dāng)把這三者融為一體時，業(yè)界就會發(fā)現(xiàn)，消除乘用車的超重因素已勢在必行。這就是挑戰(zhàn)。這對紡織業(yè)來說是個好消息，因為紡織業(yè)很適合滿足這一需求。制造商看到了在現(xiàn)有生產(chǎn)線上創(chuàng)新和提升增值空間的機會來臨，這必將轉(zhuǎn)化為市場增長。其結(jié)果是將傳感、太陽能和數(shù)字媒體等功能融合起來，將其與承載自身性能和審美特征的材料（包括紡織品）相結(jié)合。

降噪材料的可持續(xù)性和功能化

電動車(EVS)即將到來，而曾經(jīng)不可能的相關(guān)問題正在得到解決。續(xù)航問題一直是與電動車有關(guān)的消費者關(guān)注的問題，且導(dǎo)致這一市場一度受阻，但隨著德國松諾汽車公司(Sono Motors)推出的一款自充電太陽能車（英文稱為“Sion”）后，這一情況發(fā)生了變化。設(shè)計師以一種全新的方式探討了“Sion”的充電問題——內(nèi)配逾248個集成化太陽能電池，它不會因美學(xué)上的“另類”脫穎而出，相反該技術(shù)是將它們嵌入聚合物中，它實現(xiàn)了50%的重量級節(jié)省，與傳統(tǒng)汽車比更具有性價比。該車型可預(yù)購，計劃于2022年開始生產(chǎn)，僅在歐洲交付。不僅如此，疫情使人們更強調(diào)應(yīng)對環(huán)境影響和氣候變化，而隨著消費者轉(zhuǎn)向在線購物，貨物的交付量急劇增加。歐盟資助的(MASTRO)項目旨在為運輸部門開發(fā)基于新概念的智能散裝材料，如自感、自除冰、自固化、自愈和自我保護方法。該項目旨在解決可持續(xù)發(fā)展和安全問題，這為材料行業(yè)提供了逾15%的市場機會。實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵是要研發(fā)導(dǎo)電納米材料，如用于智能化的多壁碳納米管和石墨納米材料、輕量級聚合物復(fù)合材料，以及瀝青和混凝土配方。

在德國，巴登-符騰堡州政府的經(jīng)濟、就業(yè)和住房部門聯(lián)合發(fā)起了一項適用于中小型車企的倡議，旨在要求其減少產(chǎn)品的質(zhì)量和提升傳感器及執(zhí)行器的功能化集成。而德國紡織和纖維研究中心DITF正在開發(fā)和測試的一個項目，英文稱為“Tex Ex-Identification”，即評估和演示紡織品在汽車內(nèi)飾中有意義的應(yīng)用。研發(fā)者因此從中看到了機會，既減少對環(huán)境的影響，又實現(xiàn)經(jīng)濟效益的微型機動車輛，它用于包裹運途中的第一和最后一里程。

實現(xiàn)和管理復(fù)雜性是另一個挑戰(zhàn)。減少材料的數(shù)量、重量和體積是需要與各種電子產(chǎn)品開發(fā)相結(jié)合的。美國艾薇瑞泰公司（Averatek）的做法是，用液體油墨技術(shù)來解決。該公司營銷和業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁塔拉·鄧恩(Tara Dunn)表示，利用納米技術(shù)，可制造出一種添加劑電子印刷電路板，除了聚四氟乙烯，它幾乎可以把電路板印在任何物體表面。該技術(shù)節(jié)省了重量、空間，可用于形狀表面或需要拉伸的地方。

寶馬公司將新能源車的內(nèi)飾與BYBORRE紡織品聯(lián)系在一起。這原來是一家位于阿姆斯特丹的紡織品創(chuàng)新工作室，致力于研發(fā)功能性和美學(xué)的工程針織材料。他們確信其功能性針織材料有助于實現(xiàn)未來車乘客的愿景。車艙內(nèi)有交互的智能屏，可轉(zhuǎn)化為3種體驗方式：探索、娛樂和休閑。

基于觸摸的表面

美國康涅狄格州沃特伯里ESI汽車公司(ESI Automotive)的顯示器和模具電子產(chǎn)品總監(jiān)希瑟·納爾遜博士認為，消費者對用觸摸感應(yīng)和完全集成的顯示器取代機械開關(guān)的需求很大。除了節(jié)省空間和重量，它還可提供表面消毒功能，以消除灰塵捕獲斜面邊緣的需要，這是幾乎沒有注冊的消費者項目。

在集成方面，專家認為，他們目前在將電子學(xué)與柔性基板的背面結(jié)合方面做了很多工作，下一階段是兩層薄膜解決方案，最終是一層沒有“鬼影”的薄膜，這樣的電路就成為視而不見的智能化模式。

建立價值鏈對實現(xiàn)這一目標至關(guān)重要，許多制造商正在探索如何擴大和發(fā)展其能力。許多商業(yè)化的雜化電子材料基于聚合物，但隨著制造過程的迅速發(fā)展，越來越多的纖維和紡織雜化材料將出現(xiàn)在市場上。這不能不說是一種趨勢。

兩種不同材料，即紡織品和電子材料的進一步融合又使可回收性問題擺在了桌面上。據(jù)估計，2019年人類制造了5360萬噸電子垃圾。丹麥奧胡斯大學(xué)，助理教授西威塔·奧佳華拉（Shweta Agarwala）贏得了威爾姆基金會（Villum）頒發(fā)的600萬丹麥克朗獎金，就因為他提供了一個解決方案，用100%的可生物降解水凝膠做基板并與粘合劑和電導(dǎo)率相融合，意即他個人創(chuàng)造了新的很有用的電功能材料。

新能源車為無紡市場提供了一個未來的愿景：讓電子擴散在新能源車內(nèi)部，讓車輛發(fā)生重大變化的同時，也為無紡創(chuàng)新者提供了很多機會。業(yè)界還在迅速開發(fā)可持續(xù)社會的解決方案，包括可再生能源、智能制造、綠色航空?？偠灾?，世界無紡業(yè)界已達成這樣的共識：讓電子產(chǎn)品降解，讓未來更可持續(xù)。