纺织品在汽车行业的应用

随着亚洲、非洲和拉丁美洲快速工业化以及东欧需求的增加，汽车生产水平和相应的全球库存不断上升，纺织品在汽车中的比例越来越大响应美国、日本和西欧等工业化国家更严格的舒适和安全需求。

汽车用纺织品是非服装纺织品，广泛用于汽车、火车、公共汽车、飞机和船舶等交通工具。因此，术语汽车纺织品是指所有类型的纺织品组件，例如汽车中使用的纤维、长丝、纱线和织物。

将近三分之二的汽车纺织品用于内饰，即座套、地毯以及车顶和车门内衬。其余用于加固轮胎、胶管、安全带、安全气囊等。下表列出了汽车各部位纺织品的分布情况：

预计一辆汽车的内饰（座椅区、顶篷、侧板、地毯和后备箱）将使用近 45 平方米的纺织材料。根据一项调查，汽车中纺织品的比例占汽车总重量的 2%。除此之外，可见的纺织部件，消除了轮胎和复合材料、软管和过滤器等隐藏部件；按绝对值计算，每辆车 10-11 公斤。工业用纺织品主要用于车辆和系统，包括汽车、公共汽车、火车、飞机和船舶。在汽车纺织工业中，使用四种面料，即：

气囊面料
织物用作减轻身体部位重量的基础
轮胎帘子布
汽车内饰和其他车内使用的纺织面料

用作安全措施的安全气囊和安全带是汽车中最新的纺织品类型之一，具有相当大的增长和发展空间的产业用纺织品的潜在市场。由于政府立法和消费者利益，这些应用在过去十到十五年中非常成功。

在过去的十年中，安全气囊或充气式约束装置作为在发生事故时保护驾驶员和乘客的安全装置而具有显着的意义。最初，这些袋子是为正面碰撞而设计的，但现在，有许多其他安全装置，如侧面碰撞袋、护膝、侧帘等，可在任何类型的碰撞中提供安全保护。由于正面碰撞是造成意外死亡的主要原因，因此立法将安全气囊列为车辆的标准产品，这使得安全气囊业务在过去十年中迅速增长。NHTSA 和 HHS 报告说，自 1985 年以来，安全气囊系统在挽救数千人的生命方面发挥了重要作用。仅在 2002 年，由于安全气囊系统，致命碰撞造成的死亡人数减少了 20%。

1999年，有5500万辆汽车配备了8100万个安全气囊。2004年正面安全气囊数量近1亿个，侧面安全气囊数量近6500万个。同年，北美近 23% 的新车配备了用于保护胸部的侧面安全气囊，17% 的新车配备了用于保护头部的侧面安全气囊。到 2005 年，这一数字已增加到 1.8 亿个安全气囊和 6500 万辆汽车。

2005 年织物应用需求增加到 3.25 亿平方米，使用了 83 吨纤维，主要是尼龙。

据估计，世界安全气囊市场将从 1996 年的 6600 万个增加到 2006 年的 2 亿多个，复合年增长率为 12%。在这十年中，欧洲将投入 6000 万台，亚太地区将投入 3000 万台，北美将投入 2400 万台。

在北美和西欧市场增长的同时，国际市场也有长足的发展。随着安全气囊的新应用不断开发，包括后座气囊、充气式安全带和行人外部安全气囊系统，新的织物和组合正在被应用。前排行李箱和副行李箱由于与乘员的距离不同而有不同的要求，但它们都在很短的时间跨度内快速增加和放气。

翻滚袋必须保持充气五秒钟。除了新用途之外，预期的趋势还包括与新型“冷充气机”一起使用的更轻的织物，与织物和薄膜等材料混合，新型涂层聚合物（硅酮现在占主导地位，取代了氯丁橡胶）。

汽车内部安全装置的增长
越来越多的电子产品和安全装置需要更多的内部空间以及新的布置理念。

PA 安全气囊纱线的全球市场
纤维制造商 Accordis Industrial Fibers BV，阿纳姆/荷兰报告说，2005 年 PA 安全气囊的全球市场为 84,000 吨。

安全气囊 安全
气囊于 1960 年代末首次推出，但直到 1990 年代其使用才惊人地增加，而且还将进一步增长。这证实了在设计、部署和基布材料方面仍在进行的研究和开发。

纺织和化妆行业在安全气囊生产领域的前景广阔。这是由于它的大量要求，特别是考虑到许多国家已经实施的立法。

生产轻型卡车驾驶员侧安全气囊需要大约 1.42 平方米的织物。这一估计表明，安全气囊市场对于产业用纺织品的使用非常重要。安全气囊通常由透气性较低的 PA 6.6 纱线的涂层或未涂层织物制成。

织物垫作为安全气囊纺织成分的一部分，折叠到方向盘的中心（对于驾驶员）或手套箱（对于前排乘客）。袋子一般采用尼龙6、6长丝编织而成，具有强度重量比高、延伸率好、热性能好、生产成本相对较低等特点，需求量大。所需的其他性能包括高撕裂强度、高抗接缝滑移、可控的透气性以及能够折叠到狭窄的地方超过十年而不会退化。

功能
当感应到车速超过 35 公里/小时的事故即将发生时，触发装置会触发爆炸性化学物质。这些化学物质阻止并缓冲汽车乘员与较硬物体的碰撞。制作袋子的织物必须能够承受化学推进剂的强度。此外，热气不得穿透织物并灼伤乘员的皮肤。

为了使安全气囊发挥其保护功能，系统中的每个功能都必须可靠且可预测地工作。在正面安全气囊启动中，缓冲垫在碰撞后 20 毫秒内开始展开，并在 50 毫秒内完全设置。在这段时间内，袋子必须穿过塑料罩展开、膨胀并填满仪表板和乘员之间的空间。

材料应用 安全
气囊一般由高强复丝尼龙6制成，纱线质量细度为210、420至840旦，但也有部分涤纶，甚至部分尼龙6。由于尼龙 6 更柔软，因此可用于减少皮肤磨损。安全气囊织物未染色，但必须经过洗涤以去除不纯物质，这些物质可能助长霉变或其他问题。安全气囊采用尺寸紧凑的平纹织物制成。

制造安全气囊所需的织物数量取决于它在汽车中的位置和它所服务的市场。用于生产驾驶员和乘客安全气囊的织物完全不同。大多数驾驶员侧安全气囊都使用低旦纱线进行涂层，从而提供结实且重量轻的织物。更强韧的尼龙 6、6 纱线允许更宽松的编织，从而制造出重量更轻、刚度更小且可包装性更好的织物。

用于生产乘客安全气囊的织物通常没有涂层。这些类型的乘客包较大，因此它们产生较低的气压，充气时间较长，并且气体温度较低。构成纱线是相对粗旦的。通常，安全气囊面料由剑杆织机或带有电子多臂机的喷气织机制成。

安全气囊面料品种
最早的安全气囊是Neoprene涂层和编织的Nylon 6、6，但后来更轻更薄的硅胶涂层版本相继问世。不过，后来出现了无涂层织物。大多数这些织物都涂有弹性材料，如氯丁橡胶或硅胶。安全气囊涂层材料的长期流行是因为它能够作为隔热罩工作，并且设计工程师可以期望其在使用中具有更广泛的性能。

然而，涂层安全气囊存在一些内在问题，这些问题覆盖了它们的大厚度，无法折叠成狭小空间以及随着时间的推移容易腐烂。涂层织物易于裁剪和缝制，并且可以很好地控制空气孔隙率。

与涂层安全气囊相关的缺点及其随后用未涂层材料的替代品已经保证了该行业两个部门的重大发展。未涂层的安全气囊可以简单的方式回收利用。第一个开发来自纱线和织物生产商，他们同时开发了织物的性能。自从未涂层织物排出气体并建立安全气囊抵抗冲击能力的方式以来，它们的透气性受到了特别的审查。第二个发展来自充气机生产商，他们已经开始用像氩气和氦气这样的设备来代替原来的充气机，这些充气机会释放空气。这非常有用，因为这些气体在较低温度下同样有效，并且排放的热粒子较少。

安全气囊面料后整理程序 安全
气囊面料经织造后，经过煮炼缩浆。为了获得准确的透气性，可以对气囊织物进行压延。除了通过织造和后整理来影响透气性外，还可以通过涂层来实现精确的透气性控制。安全气囊材料完成后，将其缝合在一起；最佳做法是将其与激光一起使用。

安全气囊采用尼龙 6、6、涤纶和凯夫拉尔芳纶纱线缝制而成，缝纫图案和密度经过精心挑选以最大限度地提高性能。缝制袋子时，它会折叠在封面内。包装应允许系绳连接到袋子以管理操作。最后，可以在袋子上盖一个盖子以防止磨损。

安全气囊尺寸
安全气囊有多种尺寸和配置，具体取决于汽车类型和转向系统。此外，驾驶员侧安全气囊的容量比前排乘客小约65升以上。

供应商
在安全气囊系统中，安全气囊模块本身的供应商主要有五家，占安全气囊系统价值的32%。关键安全气囊控制单元有四家供应商，占总价值的 24%，系统的安全带部分有两家供应商，占总价值的 31%。然而，仅占安全气囊系统价值 13% 的其余部分有 40 多家供应商。

两年前，英威达（前身为杜邦纺织与室内装饰）扩大了尼龙 6、6 纤维的产能，两个工厂的总产能为 7.5 千吨；一个在中国青岛，第二个在英国格洛斯特。

Polymide High Performance 在其 Obernburg（德国）和 Scottsboro（阿拉巴马州/美国）工厂生产各种高度专业化的聚酰胺 6.6 安全气囊纱线 Enka Nylon。

Zapata Corporation 于 2005 年 12 月宣布已完成将其持有的 Safety Components International, Inc. 的全部 4,162,394 股股份以近 5,120 万美元的价格出售给私募股权投资者 Wilbur L. Ross, Jr.。Zapata 的股份占 Safety Components 已发行普通股总数的近 77.3%。Safety Components 是一家独立的安全气囊生产商，该公司的织物主要用于汽车安全气囊以及利基工业和商业应用。Safety Components 总部位于南卡罗来纳州格林维尔，在北美、欧洲、中国和南非设有工厂。

高田是一家汽车安全带制造商。高田于1952年开始研究安全带技术。经过八年的研发，高田于1960年成为第一家将安全带作为标准装备提供给日本市场的安全公司。在1970年代初期，高田与NHTSA合作以满足新的高速碰撞测试要求并提供了第一个通过 30 mph 碰撞测试的能量吸收安全带系统。Irvin Automotive 是高田公司旗下的另一家公司。Irvin 生产扶手、货物罩、模制控制台、座套和遮阳板。

Narricot Industries, LP 位于宾夕法尼亚州南安普敦，是北美一家机织窄幅织物生产商。Narricot 在弗吉尼亚州博伊金斯和南山设有制造工厂，是北美汽车行业安全带织带的头号供应商。

奥托立夫是安全气囊、安全带和其他汽车安全装置的制造商。奥托立夫在 30 个汽车生产国拥有近 80 个全资或部分拥有的制造工厂。奥托立夫及其合资企业和被许可人每年生产超过 8000 万个安全带系统。

生产用于汽车安全气囊的尼龙 6、6 纤维和纺织品的 Toray Industries, Inc 计划于 2006 年 1 月在其捷克纺织子公司开始生产汽车安全气囊的基布。该公司计划投资必要的设备来生产汽车安全气囊子公司 Toray Textiles Central Europe。预计2006年产量为60万米，2010年产量为400万米。目前，东丽在日本、泰国和中国生产的面料主要用于日本汽车的安全气囊。

性能测试和标准
许多对安全气囊纱线和织物进行的单独测试据说超过 50 项。ASTM、SAE 和汽车乘员约束委员会 (AORC) 已经制定了各种标准来表达对安全气囊的适当测试。

安全带
安全带是一种能量吸收装置，旨在将碰撞过程中施加在受害者身体上的负荷降至生存极限。基本上，它旨在提供不可恢复的伸展，以减少身体在碰撞中遇到的减速力。不可恢复的伸展对于防止乘员在碰撞后立即被束缚在座位上并立即遭受挥鞭伤具有重要意义。为了防止事故发生后更多的织带松开，自动安全带有一个称为惯性卷轴的锁定装置。有效的安全带最多只能让佩戴者向前移动约 30 厘米，以避免接触汽车的任何固定部件。

性能标准
通常，性能标准要求安全带将体重 90 公斤的乘客约束在以 50 公里/小时（约 30 英里/小时）的速度撞到固定物体上。直拉抗拉强度应至少为 30 KN/50 mm。其他测试包括加速老化和组装形式、耐紧固和松开 10,000 次。安全带必须经久耐用，没有任何明显的劣化。在很多汽车中，在确保安全气囊的加入之后，努力将两个装置（安全带和安全气囊）的功能联系起来。

结论
毫无疑问，安全气囊有助于挽救生命，但有时它们也可能成为严重伤害的来源。正在寻找一种统一的智能安全气囊，它可以感知乘客的体型或座位是否空着，并以这种方式做出反应。这种“智能”安全气囊将结合传感器来判断汽车乘客的重量、体型和位置，从而更恰当地展开。

此外，正在开发与安全带相关的集成安全装置以及其他安全物品，特别是针对儿童乘客的安全装置。无涂层织物的趋势预计将继续下去，每辆汽车和全尺寸袋子的安全气囊的改进趋势也会继续。使用更合理的技术和汽车行业制定的相关规范来生产袋子也是一个技术挑战。