透光織物在汽車智能內(nèi)飾表面裝飾中的應(yīng)用研究

張亮，高思遠(yuǎn)，楊小勇，李大超，何家志，朱文峰

1.威馬汽車科技集團有限公司成都研究院，四川成都 600100；2.威馬汽車科技集團有限公司上海設(shè)計中心，上海 200003；3.曠達(dá)汽車飾件系統(tǒng)有限公司，江蘇常州 213179

0 引言

近年來，新能源汽車作為“智能化、共享化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化”新四化的最佳載體，迎來了發(fā)展熱潮。與此同時，隨著消費升級，消費群體的日趨年輕化，消費者對購車的需求也由最初的代步工具上升為舒適的智能移動空間。汽車內(nèi)飾作為用戶體驗最直接的對象，成為主機廠匠心打造的重點。然而，汽車內(nèi)飾的體驗是多維度的，包括材質(zhì)、色彩、燈光、舒適性、智能化等。其中，智能化的內(nèi)飾體驗離不開各種智能材料、智能表面技術(shù)和氛圍燈等的應(yīng)用。

目前內(nèi)飾氛圍燈常見的有兩種：一種為可以變化不同顏色的導(dǎo)光條；另一種為固定圖案下，可以變化不同顏色的硬質(zhì)塑料發(fā)光飾板。氛圍燈的應(yīng)用改變了過去單調(diào)的、沉悶的座艙環(huán)境，增加了行車的樂趣，深受年輕人的喜愛。然而，在實際應(yīng)用中仍然存在著一些局限性。導(dǎo)光條只能顯示顏色變化，無法顯示圖像，功能非常單一；硬質(zhì)塑料發(fā)光飾板通常采用模內(nèi)嵌件注塑(insert thermoforming-film to molding,INS)、模內(nèi)轉(zhuǎn)印(in mold decoration,IMD)等工藝，塑料飾板表面透明光滑、光澤度高、易反光眩目。此外，常用的透明基材PC材料脆性大，受沖擊易碎。

織物面料作為常用的內(nèi)飾包覆材料，在傳統(tǒng)的設(shè)計中僅作為單純軟裝飾，主要用來提升觸感和舒適性，其功能單一、附加值低。盡管近些年也衍生出一些功能性的織物，如負(fù)離子織物、抗菌織物、香氛面料等，但是這些仍然沒有去掉傳統(tǒng)設(shè)計的烙印。近些年，隨著智能表面裝飾技術(shù)的興起，內(nèi)飾設(shè)計開始由傳統(tǒng)裝飾向裝飾與功能集成的智能化裝飾發(fā)展，傳統(tǒng)包覆材料顯然已不能夠滿足新發(fā)展的要求，面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

因此，如何顯示智能化的動態(tài)數(shù)字或圖案，同時兼具視覺上的柔和美感和良好的觸感，仍是行業(yè)需提升的方向。目前，關(guān)于將織物面料與照明相結(jié)合，用于氛圍燈的應(yīng)用尚無報道。為此，通過與織物面料供應(yīng)商合作，嘗試將織物面料與不同的燈光圖案照明相結(jié)合，應(yīng)用于氛圍燈，實現(xiàn)軟包覆裝飾功能的同時，實現(xiàn)圖案化照明，創(chuàng)造獨特的視覺和功能體驗。

本文研究了基于織物的新型透光織物在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用，并率先在量產(chǎn)車型進行了使用，通過這種傳統(tǒng)材料與當(dāng)下流行的氛圍燈跨界組合的新設(shè)計理念，能夠打破傳統(tǒng)材料應(yīng)用壁壘，為織物等傳統(tǒng)材料賦予新的功能價值，擴寬其應(yīng)用范圍，也能夠為汽車行業(yè)的設(shè)計帶來新的方向和思考。

1 透光織物

1.1 透光材料的概念

透光材料是對光具有透射或反射作用的所有材料的總稱，嚴(yán)格來講，狹義上的透光材料，通常指能透過光的透明結(jié)構(gòu)材料，常見如無機玻璃、透明樹脂等。本文提到的透光材料與狹義上的概念有所不同，實際為半透光材料，而非真正意義上的透明透光材料。這種透光材料是基于傳統(tǒng)認(rèn)知中不透光材料(如皮革、織物面料等)開發(fā)出來的，行業(yè)內(nèi)為了與傳統(tǒng)的有所區(qū)別，習(xí)慣上叫作透光材料，如透光織物、透光皮革等。該材料的特點是底部無光源時，呈現(xiàn)為普通織物或皮革的外觀特征;而底部有光源時，光源可以透過在其表面顯示，實現(xiàn)圖案化照明。

1.2 透光材料的種類

目前，汽車行業(yè)內(nèi)提到的透光材料常見有織物型、皮革型(PVC型、PU型和TPO型)、TOM膜片型等。隨著應(yīng)用的深入，基材的范圍和種類還將進一步擴大和豐富。與其配套的零件成型工藝主要有包覆、INS、IMD、三次元表面裝飾(three dimension overlay method,TOM)工藝等。

1.3 透光織物與普通織物的差異

透光織物與普通織物的差異見表1。根本性的區(qū)別主要是結(jié)構(gòu)的差異，即透光織物可以通過單層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)包覆，而普通織物必須復(fù)合其他材料。

表1 透光織物與普通織物的差異

1.4 透光機制

由于織物面料是紗線紡織的，紗線相交、有空隙、單層的織物面料都是可以透光的。但問題是織物面料與被包覆的塑料骨架結(jié)合需要用膠水黏接，單層普通織物面料直接包覆會滲膠，包覆工藝上存在困難。因此，為防止包覆過程滲膠，普通織物底部都需要復(fù)合其他材料，如無紡布、防滲膜等，而這些會嚴(yán)重影響透光性。然而，透光織物通過材料結(jié)構(gòu)改進，可以不用復(fù)合其他材料，直接用單一織物面料包覆，從而保留了特殊的透光功能。

2 透光織物性能

2.1 防水效果測試

將水倒在透光織物材料表面，直觀測試防水性。如圖1所示，水倒在透光織物表面后，迅速團聚成大水滴，甚至來回拉動時，水滴在表面來回滾動，并形成不同形狀水滴，滾動過的表面仍然保持干燥，沒有被浸濕，這說明透光織物具有優(yōu)異的防水性。透光織物優(yōu)異的疏水性歸因于前面提到的表面仿生自清潔特殊工藝處理。

圖1 透光織物防水性測試

2.2 防污效果測試

將速溶雀巢咖啡溶液分別倒在普通織物和透光織物表面，如圖2所示，普通織物表面很快就滲透，殘留明顯的褐色污漬痕跡;如圖3所示，咖啡在透光織物表面團聚成液滴狀，沒有任何污漬殘留，甚至來回拉動時，液滴在表面來回滾動，并形成不同形狀液滴，滾動過的表面沒有任何污染殘留痕跡，這說明透光織物具有優(yōu)異的防污性。

圖2 普通織物防污效果比較

圖3 透光織物防污效果比較

2.3 透光效果測試

如圖4a至圖4c所示，光源未開啟時，透光織物呈現(xiàn)出與普通織物一樣的外觀特征;如圖4d至圖4f所示，光源開啟后，透光織物呈現(xiàn)出特殊的透光效果，開關(guān)切換，顯示不同的燈光圖案效果。由此看出，透光織物材料既有裝飾作用，又有特殊的透光效果。

圖4 透光織物透光效果

2.4 典型性能測試結(jié)果

透光織物材料由于特殊的應(yīng)用環(huán)境和功能，除了具備普通織物常規(guī)的力學(xué)、阻燃、熱老化、耐候、耐磨等性能，還需具備普通織物不具有或更高的特殊性能要求。由于涉及的試驗項目比較多，只選擇部分典型性能進行了測試，結(jié)果見表2，并從以下幾個維度詳細(xì)進行了說明。

表2 典型性能測試結(jié)果

2.4.1 功能性

(1)裝飾性：結(jié)合內(nèi)飾整體的風(fēng)格，素雅、細(xì)膩的混色布藝效果。

(2)透光功能：顯示背光內(nèi)容，并具有一定的透光率和圖文可辨別性，又不會漏光、露底。

2.4.2 量產(chǎn)成型性

具有特定內(nèi)飾零件總成的成型工藝可行性，已驗證工藝，并做出實物樣件，且在量產(chǎn)車型儀表板、門板上進行了應(yīng)用。此外，由于目前該材料屬于新材料，行業(yè)尚無標(biāo)準(zhǔn)，量產(chǎn)應(yīng)用研究成功后，制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/WM J031089—2021《車用透光織物面料材料性能》。

2.4.3 實用性維度

(1)防水性：要具備很好的防水效果，防止日常使用過程，沾到水影響顯示效果，透光織物表面經(jīng)過防水處理后，防水效果可以達(dá)到90%，也可以由圖1直觀地看出。

(2)抗污性能(耐磨后)：由于日常使用過程，表面磨損后，容易污染弄臟而影響顯示效果，用負(fù)荷(總質(zhì)量5 kg)進行8 h的摩擦，摩擦結(jié)束后，又用常見的污染試劑去污染，然后再用清潔試劑清理。結(jié)果表明，可以達(dá)到不小于8級的耐磨后抗污能力，具有很高的耐污性能。

(3)可清潔性：將日?？赡芙佑|到的物品對透光織物進行了表面污染，并測試了清潔能力。結(jié)果表明，清潔能力可以達(dá)到4～5級，具有良好的易清潔能力。

(4)抗勾絲性：日常使用過程可能被尖銳的物體勾到而漏纖維絲，抗勾絲結(jié)果表明，經(jīng)向為4～5級,緯向為4級，具有良好的抗勾絲效果。

(5)摩擦色牢度：干擦和濕擦后，色度等級能保持4～5級，具有比較好的耐磨性，這也保證了日常磨損后對顯示效果的影響。

(6)耐潮濕性：試驗結(jié)束后，表面無霉變、也無霉味，這表明具有良好的耐潮濕性。

2.4.4 環(huán)保性維度

(1)原材料：織物為非染色的面料，采用有色的原液絲直接成型，更低碳環(huán)保。

(2)氣味：汽車行業(yè)常見有兩種評價方法，按照1～10級評價方式，評價結(jié)果為干法6.0級，濕法8.0級，這表明無不良異味，氣味表現(xiàn)也很好。

(3)霧化：按照質(zhì)量法，100 ℃、16 h，測試結(jié)果0.28 mg，遠(yuǎn)低于汽車行業(yè)不大于2.0 mg要求,這表明散發(fā)性比較低，與氣味一致。

(4)禁限用物質(zhì)：ELV六項檢測結(jié)果均為未檢出，石棉未檢出，多環(huán)芳烴也未檢出，符合汽車行業(yè)有害物質(zhì)法規(guī)要求，不含有害物質(zhì)，環(huán)保無毒害。

3 量產(chǎn)實物零件應(yīng)用

3.1 氛圍燈結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖5所示，透光織物包覆氛圍燈的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由光源(LED)、透明塑料骨架(PC)、黑色遮光素件(圖案鏤空)、表面包覆材料(透光織物)4個部分組成，通過透明膠膜黏接。LED光源開啟時，圖案就會透過透明塑料基板，再通過黑色遮光素件鏤空的圖案區(qū)域，將要顯示的圖案呈現(xiàn)在最外層包覆材質(zhì)上。

圖5 氛圍燈結(jié)構(gòu)設(shè)計及效果示意

3.2 實物零件氛圍燈效果

圖6為透光織物應(yīng)用氛圍燈實物效果。

圖6 透光織物應(yīng)用氛圍燈實物效果

儀表板氛圍燈可以根據(jù)需要顯示不同圖案，字符、logo，也可以實現(xiàn)不同動態(tài)效果和顏色的多樣性變化，如圖5d所示。門板氛圍燈可實現(xiàn)呼吸、流水、閃爍等動態(tài)效果，并且通過不同動態(tài)效果組合，可實現(xiàn)音樂律動、多彩模式等可拓展功能，如圖5e所示。相比普通照明刺眼的燈光，以及傳統(tǒng)單純氛圍燈照明，透光織物柔和的色彩紋理應(yīng)用于氛圍燈，不僅能實現(xiàn)圖案化照明、個性化的燈光主題定制，還可以呈現(xiàn)更加柔美的圖案，視覺上獲得更大的享受。

4 結(jié)論

(1)透光織物與照明相結(jié)合應(yīng)用在內(nèi)飾氛圍燈，具備技術(shù)上的量產(chǎn)可行性，能實現(xiàn)裝飾和透光雙重功能。

(2)相比早期的硬質(zhì)透光塑料，軟質(zhì)透光織物的應(yīng)用，既能實現(xiàn)織物素雅、細(xì)膩、舒適的布藝裝飾效果，又能呈現(xiàn)獨特的透光效果，從而獲得視覺上柔和的美感和觸覺上舒適的體驗，提升用戶感知。

(3)透光織物的應(yīng)用為傳統(tǒng)織物材料賦予了新的功能價值，擴寬了其應(yīng)用范圍，具有重要的現(xiàn)實意義。