透光织物在汽车智能内饰表面装饰中的应用研究

摘要: 对透光织物的特点和透光机制进行了阐述, 并对其性能进行了测试; 研究了透光织物与照明相结合在内饰包覆上的应用效果。结果表明: 透光织物材料由于其独特的结构和表面特性, 使其兼具软装饰和特殊透光的双重功能, 能够起到装饰和实现独特的氛围灯效果。透光织物应用在氛围灯上突破了当前硬质塑料氛围灯的局限性, 同时又为传统织物面料赋予了新的功能价值,扩宽了其应用范围。

    近年来，新能源汽车作为“智能化、共享化、电动化、网联化”新四化的最佳载体，迎来了发展热潮!与此同时，随着消费升级，消费群体的日趋年轻化，消费者对购车的需求也由最初的代步工具上升为舒适的智能移动空间。汽车内饰作为用户体验最直接的对象成为主机厂匠心打造的重点。然而，汽车内饰的体验是多维度的，包括材质、色彩、灯光、舒适性、智能化等。其中，智能化的内饰体验离不开各种智能材料、智能表面技术和氛围灯等的应用。目前内饰氛围灯常见的有两种:一种为可以变化不同颜色的导光条;另一种为固定图案下，可以变化不同颜色的硬质塑料发光饰板。氛围灯的应用改变了过去单调的、沉闷的座舱环境，增加了行车的乐趣，深受年轻人的喜爱。然而，在实际应用中仍然存在着一些局限性。导光条只能显示颜色变化，无法显示图像，功能非常单一;硬质塑料发光饰板通常采用模内嵌件注塑(insert thermoforming-film to molding，INS)、模内转印(in mold decoration，IMD) 等工艺，塑料饰板表面透明光滑、光泽度高、易反光眩目。此外，常用的透明基材PC 材料脆性大，受冲击易碎。织物面料作为常用的内饰包覆材料，在传统的设计中仅作为单纯软装饰，主要用来提升触感和舒适性[]其功能单一、附加值低。尽管近些年也衍生出一些功能性的织物，如负离子织物、抗菌织物、香氛面料[等，但是这些仍然没有去掉传统设计的烙印。近些年，随着智能表面装饰技术的兴起，内饰设计开始由传统装饰向装饰与功能集成的智能化装饰发展，传统包覆材料显然已不能够满足新发展的要求，面临着严峻的挑战。因此，如何显示智能化的动态数宇或图案，同时兼具视觉上的柔和美感和良好的触感，仍是行业需提升的方向。目前，关于将织物面料与照明相结合，用于氛围灯的应用尚无报道。为此，通过与织物面料供应商合作，尝试将织物面料与不同的灯光图案照明相结合，应用于氛围灯，实现软包覆装饰功能的同时，实现图案化照明，创造独特的视觉和功能体验。

  本文研究了基于织物的新型透光织物在汽车内饰中的应用，并率先在量产车型进行了使用，通过这种传统材料与当下流行的氛围灯跨界组合的新设计理念，能够打破传统材料应用壁垒，为织物等传统材料赋予新的功能价值，扩宽其应用范围，也能够为汽车行业的设计带来新的方向和思考。

1 透光织物

1.1 透光材料的概念

透光材料是对光具有透射或反射作用的所有材料的总称，严格来讲，狭义上的透光材料，通常指能透过光的透明结构材料，常见如无机玻璃、透明树脂等[5]。本文提到的透光材料与狭义上的概念有所不同，实际为半透光材料，而非真正意义上的透明透光材料。这种透光材料是基于传统认知中不透光材料(如皮革、织物面料等)开发出来的，行业内为了与传统的有所区别，习惯上叫作透光材料，如透光织物、透光皮革等。该材料的特点是底部无光源时，呈现为普通织物或皮革的外观特征;而底部有光源时，光源可以透过在其表面显示，实现图案化照明。

1.2 透光材料的种类

目前，汽车行业内提到的透光材料常见有织物型皮革型(PVC 型、PU 型和 TPO 型)、TOM 膜片型等随着应用的深入，基材的范围和种类还将进一步扩大和丰富。与其配套的零件成型工艺主要有包覆、INSIMD、三次元表面装饰(three dimension overlay methodTOM) 工艺等。

1.3 透光织物与普通织物的差异

透光织物与普通织物的差异见表 1。根本性的区别主要是结构的差异，即透光织物可以通过单层结构实现包覆，而普通织物必须复合其他材料。

1.4透光机制

由于织物面料是纱线纺织的，纱线相交、有空隙单层的织物面料都是可以透光的。但问题是织物面料与被包覆的塑料骨架结合需要用胶水黏接，单层普通织物面料直接包覆会渗胶，包覆工艺上存在困难。因此，为防止包覆过程渗胶，普通织物底部都需要复合其他材料，如无纺布、防渗膜等，而这些会严重影响透光性然而，透光织物通过材料结构改进，可以不用复合其他材料，直接用单一织物面料包覆，从而保留了特殊的透光功能。

2 透光织物性能

2.1 防水效果测试

将水倒在透光织物材料表面，直观测试防水性。如图1所示，水倒在透光织物表面后，迅速团聚成大水滴，甚至来回拉动时，水滴在表面来回滚动，并形成不同形状水滴，滚动过的表面仍然保持干燥，没有被浸湿，这说明透光织物具有优异的防水性。透光织物优异的疏水性归因于前面提到的表面仿生自清洁特殊工艺处理。

2.2 防污效果测试

将速溶雀巢咖啡溶液分别倒在普通织物和透光织物表面，如图2所示，普通织物表面很快就渗透，残留明显的褐色污渍痕迹:如图3所示，咖啡在透光织物表面团聚成液滴状，没有任何污渍残留，甚至来回拉动时，液滴在表面来回滚动，并形成不同形状液滴，滚动过的表面没有任何污染残留痕迹，这说明透光织物具有优异的防污性。

2.3 透光效果测试

如图4a 至图 4c 所示，光源未开启时，透光织物呈现出与普通织物一样的外观特征;如图4d 至图 4f 所示光源开启后，透光织物呈现出特殊的透光效果，开关切换，显示不同的灯光图案效果。由此看出，透光织物材料既有装饰作用，又有特殊的透光效果。

2.4 典型性能测试结果

透光织物材料由于特殊的应用环境和功能，除了具备普通织物常规的力学、阻燃、热老化、耐候、耐磨等性能，还需具备普通织物不具有或更高的特殊性能要求。由于涉及的试验项目比较多，只选择部分典型性能进行了测试，结果见表 2，并从以下几个维度详细进行了说明。

2.4.1 功能性

(1)装饰性:结合内饰整体的风格，素雅、细腻的混色布艺效果。

(2) 透光功能:显示背光内容，并具有一定的透光率和图文可辨别性，又不会漏光、露底

2.4.2 量产成型性

具有特定内饰零件总成的成型工艺可行性，已验证工艺，并做出实物样件，且在量产车型仪表板、门板上进行了应用。此外，由于目前该材料属于新材料，行业尚无标准，量产应用研究成功后，制定了企业标准Q/WM J031089-2021《车用透光织物面料材料性能》。

2.4.3实用性维度

(1)防水性:要具备很好的防水效果，防止日常使用过程，沾到水影响显示效果，透光织物表面经过防水处理后，防水效果可以达到 90%，也可以由图 1 直观地看出。

(2) 抗污性能 (耐磨后):由于日常使用过程，表面磨损后，容易污染弄脏而影响显示效果，用负荷 (总质量 5 kg) 进行8h的摩擦，摩擦结束后，又用常见的污染试剂去污染，然后再用清洁试剂清理。结果表明可以达到不小于8级的耐磨后抗污能力，具有很高的耐污性能。

(3)可清洁性:将日常可能接触到的物品对透光织物进行了表面污染，并测试了清洁能力。结果表明，清洁能力可以达到 4~5 级，具有良好的易清洁能力。(4)抗勾丝性:日常使用过程可能被尖锐的物体勾到而漏纤维丝，抗勾丝结果表明，经向为4~5 级，纬向为 4级，具有良好的抗勾丝效果。

(5) 摩擦色牢度:干擦和湿擦后，色度等级能保持4~5级，具有比较好的耐磨性，这也保证了日常磨损后对显示效果的影响。

(6) 耐潮湿性:试验结束后，表面无霉变、也无霉味，这表明具有良好的耐潮湿性。

2.4.4 环保性维度

(1) 原材料，织物为非染色的面料，采用有色的原液丝直接成型，更低碳环保。

(2)气味:汽车行业常见有两种评价方法，按照1~10 级评价方式，评价结果为干法6.0级，湿法80级，这表明无不良异味，气味表现也很好。

(3) 雾化;按照质量法，100C 、16 h，测试结果0.28 mg，远低于汽车行业不大于 2.0mg 要求，这表明散发性比较低，与气味一致。

(4)禁限用物质:ELV 六项检测结果均为未检出石棉未检出，多环芳烃也未检出，符合汽车行业有害物质法规要求，不含有害物质，环保无毒害。

3 量产实物零件应用

3.1 氛围灯结构设计

如图5所示，透光织物包覆氛围灯的产品结构由光源 (LED)、透明塑料骨架 (PC)黑色遮光素件 (图案镂空)、表面包覆材料 (透光织物) 4 个部分组成，通过透明胶膜黏接。LED 光源开启时，图案就会透过透明塑料基板，再通过黑色遮光素件镂空的图案区域，将要显示的图案呈现在最外层包覆材质上。

3.2 实物零件氛围灯效果

图6为透光织物应用氛围灯实物效果。

仪表板氛围灯可以根据需要显示不同图案，字符logo，也可以实现不同动态效果和颜色的多样性变化如图 5d 所示。门板氛围灯可实现呼吸、流水、闪烁等动态效果，并且通过不同动态效果组合，可实现音乐律动、多彩模式等可拓展功能，如图 5e所示。相比普通照明刺眼的灯光，以及传统单纯氛围灯照明，透光织物柔和的色彩纹理应用于氛围灯，不仅能实现图案化照明个性化的灯光主题定制，还可以呈现更加柔美的图案视觉上获得更大的享受。

4 结论

(1) 透光织物与照明相结合应用在内饰氛围灯，具备技术上的量产可行性，能实现装饰和透光双重功能(2) 相比早期的硬质透光塑料，软质透光织物的应用，既能实现织物素雅、细腻、舒适的布艺装饰效果又能呈现独特的透光效果，从而获得视觉上柔和的美感和触觉上舒适的体验，提升用户感知

(3)透光织物的应用为传统织物材料赋予了新的功能价值，扩宽了其应用范围，具有重要的现实意义。