透光織物在汽車智能內飾表面裝飾中的應用研究

張亮，高思遠，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計中心，上海 200003；3.曠達汽車飾件系統有限公司，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、網聯化”新四化的最佳載體，迎來了發展熱潮。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，汽車內飾的體驗是多維度的，包括材質、色彩、燈光、舒適性、智能化等。其中，智能化的內飾體驗離不開各種智能材料、智能表面技術和氛圍燈等的應用。

目前內飾氛圍燈常見的有兩種：一種為可以變化不同顏色的導光條；另一種為固定圖案下，可以變化不同顏色的硬質塑料發光飾板。氛圍燈的應用改變了過去單調的、沉悶的座艙環境，增加了行車的樂趣，深受年輕人的喜愛。然而，在實際應用中仍然存在著一些局限性。導光條只能顯示顏色變化，無法顯示圖像，功能非常單一；硬質塑料發光飾板通常采用模內嵌件注塑(insert thermoforming-film to molding,INS)、模內轉印(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飾包覆材料，在傳統的設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設計的烙印。近些年，隨著智能表面裝飾技術的興起，內飾設計開始由傳統裝飾向裝飾與功能集成的智能化裝飾發展，傳統包覆材料顯然已不能夠滿足新發展的要求，面臨著嚴峻的挑戰。

因此，如何顯示智能化的動態數字或圖案，同時兼具視覺上的柔和美感和良好的觸感，仍是行業需提升的方向。目前，關于將織物面料與照明相結合，用于氛圍燈的應用尚無報道。為此，通過與織物面料供應商合作，嘗試將織物面料與不同的燈光圖案照明相結合，應用于氛圍燈，實現軟包覆裝飾功能的同時，實現圖案化照明，創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飾中的應用，并率先在量產車型進行了使用，通過這種傳統材料與當下流行的氛圍燈跨界組合的新設計理念，能夠打破傳統材料應用壁壘，為織物等傳統材料賦予新的功能價值，擴寬其應用范圍，也能夠為汽車行業的設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，嚴格來講，狹義上的透光材料，通常指能透過光的透明結構材料，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認知中不透光材料(如皮革、織物面料等)開發出來的，行業內為了與傳統的有所區別，習慣上叫作透光材料，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，實現圖案化照明。

1.2 透光材料的種類

目前，汽車行業內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。根本性的區別主要是結構的差異，即透光織物可以通過單層結構實現包覆，而普通織物必須復合其他材料。

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合其他材料，如無紡布、防滲膜等，而這些會嚴重影響透光性。然而，透光織物通過材料結構改進，可以不用復合其他材料，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異的防水性。透光織物優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，透光織物呈現出特殊的透光效果，開關切換，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 典型性能測試結果

透光織物材料由于特殊的應用環境和功能，除了具備普通織物常規的力學、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，結果見表2，并從以下幾個維度詳細進行了說明。

表2 典型性能測試結果

2.4.1 功能性

(1)裝飾性：結合內飾整體的風格，素雅、細膩的混色布藝效果。

(2)透光功能：顯示背光內容，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 量產成型性

具有特定內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，且在量產車型儀表板、門板上進行了應用。此外，由于目前該材料屬于新材料，行業尚無標準，量產應用研究成功后，制定了企業標準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，透光織物表面經過防水處理后，防水效果可以達到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，用負荷(總質量5 kg)進行8 h的摩擦，摩擦結束后，又用常見的污染試劑去污染，然后再用清潔試劑清理。結果表明，可以達到不小于8級的耐磨后抗污能力，具有很高的耐污性能。

(3)可清潔性：將日常可能接觸到的物品對透光織物進行了表面污染，并測試了清潔能力。結果表明，清潔能力可以達到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，抗勾絲結果表明，經向為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，更低碳環保。

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

(3)霧化：按照質量法，100 ℃、16 h，測試結果0.28 mg，遠低于汽車行業不大于2.0 mg要求,這表明散發性比較低，與氣味一致。

(4)禁限用物質：ELV六項檢測結果均為未檢出，石棉未檢出，多環芳烴也未檢出，符合汽車行業有害物質法規要求，不含有害物質，環保無毒害。

3 量產實物零件應用

3.1 氛圍燈結構設計

如圖5所示，透光織物包覆氛圍燈的產品結構由光源(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域，將要顯示的圖案呈現在最外層包覆材質上。

圖5 氛圍燈結構設計及效果示意

3.2 實物零件氛圍燈效果

圖6為透光織物應用氛圍燈實物效果。

圖6 透光織物應用氛圍燈實物效果

儀表板氛圍燈可以根據需要顯示不同圖案，字符、logo，也可以實現不同動態效果和顏色的多樣性變化，如圖5d所示。門板氛圍燈可實現呼吸、流水、閃爍等動態效果，并且通過不同動態效果組合，可實現音樂律動、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，以及傳統單純氛圍燈照明，透光織物柔和的色彩紋理應用于氛圍燈，不僅能實現圖案化照明、個性化的燈光主題定制，還可以呈現更加柔美的圖案，視覺上獲得更大的享受。

4 結論

(1)透光織物與照明相結合應用在內飾氛圍燈，具備技術上的量產可行性，能實現裝飾和透光雙重功能。

(2)相比早期的硬質透光塑料，軟質透光織物的應用，既能實現織物素雅、細膩、舒適的布藝裝飾效果，又能呈現獨特的透光效果，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)透光織物的應用為傳統織物材料賦予了新的功能價值，擴寬了其應用范圍，具有重要的現實意義。