木皮在汽車智能內飾表面透光性能研究

何平　戴曉東　沈朝梁　余鵬　張學昌

摘 要：為滿足客戶對汽車座艙駕駛性和舒適性需求，汽車內飾研發設計趨向智能化和集成化發展。針對內飾透光表皮材質透光率低及表面圖標顯示不清晰等問題，以木皮在汽車內飾件應用為研究開展相關透光率實驗及圖標透光研究。結果表明，木皮的透光性能取決于木皮材料、厚度及表面處理技術。在滿足木皮表面圖案透光性能條件下，木皮表面孔徑及孔距需滿足尺寸要求。通過透光性能研究為木皮大量應用于汽車智能內飾提供參考。

關鍵詞：木皮 透光率 圖標透光 尺寸要求

1 引言

伴隨著科技發展和智能駕駛技術的到來，為滿足客戶對汽車駕駛性和舒適性的需求，汽車的設計和研發不斷朝著一體化和智能化發展[1-2]。汽車內飾設計將成為汽車設計的關鍵，透光材料裝飾也在越來越多地應用到汽車內飾表面中，從而提升優良的人車交互體驗[3]。真木材料因其具備的環保、輕量和可塑性強等特點，大量地應用與汽車內飾件中，并從單純的裝飾功能向智能集成方向發展[4]。透光木皮具體效果是指在背部光源的作用下，將設計的圖案、文字和LOGO等清晰顯示在汽車真木裝飾件上。本文針對透光表皮材質透光率低及表面圖標顯示不清晰等問題，以木皮為研究對象開展相應透光率實驗及圖標透光研究。

2 木皮透光率實驗研究

2.1 實驗數據集

本文分別選取黃楊木、楓木、櫻桃木、法國梧桐木、柚木、雀眼木和歐椴木等木皮為研究對象，如圖1所示。木皮厚度為0.3mm—0.5mm，木皮經過增白化學處理。

2.2 實驗設備和環境

實驗所用設備為KONICA MINOLTA公司生產的型號為CS-2000分光輻射亮度計，使用CS-S10w專業版數據處理軟件控制CS-2000進行測量，實現透光率實驗數據管理和分析。所有實驗都在無外界直接照射光源的密閉室內進行，室內溫度保持在25±5℃，室內相對濕度控制在60%以下。

2.3 實驗結果與分析

透光率實驗采用木皮在標準光源作用下的透光能力作為評價指標。具體測量過程為：首先測量光源的亮度Lv值及記錄色度坐標x、y值；然后將木皮覆蓋住光源，記錄亮度Lv1值；最后通過計算得出木皮的透光率。本研究通過設置不同的參數開展多輪實驗并對實驗結果比較分析。

實驗一：噴漆前后色板木皮的透光率測試

實驗以PC/GF20材料為基材，使用漢高膠水將木皮集成到基材上，噴漆原料為T88棕色油漆。本實驗采用90%均勻度標準光源，色度坐標為：X=0.3010，Y=0.3078，針對每種色板木皮分別開展三次測試。噴漆前色板木皮透光率測試結果如表1所示。

圖2為色板木皮噴漆前后透光率對比圖。從圖中可以看出楓木和歐椴木表現出良好的透光性能，但是噴棕色漆后木皮的透光率普遍降低很多，說明棕色油漆不適合作為木皮表面色漆。

實驗二：不同色漆對木皮透光率的影響

針對實驗一色漆對木皮透光率影響較大的情況，實驗二重點測試不同色漆對木皮透光率的影響程度。分別從不同色漆自身透光性能、不同色漆混合配比透光性能、不同SiO2含量對色漆透光影響及以歐椴木為例表面涂不同色漆透光率等四個方面進行實驗，從而確定表面色漆的選用。

2.3.1 色漆自身透光性能實驗

本實驗分別選取藍、黃、紅、綠、棕、紫、白和黑等八種顏色油漆各2g，測試結果如表2所示。從測試結果可知，黃色的透光率最高。

2.3.2 不同色漆混合透光性能實驗

本實驗分別選取紅黃混合、紅綠混合和綠黃混合色漆各2g，透光率對比圖如圖3所示。從實驗結果可知，透光率高的色漿占比越高，混合后的色漿透光率越高。

2.3.3 不同SiO2含量對色漆透光的影響實驗

本實驗分別對SiO2含量為3%、5%、7%和9%的亞光面漆進行透光率實驗，實驗結果如圖4所示。從實驗結果可知，SiO2含量越高，色漆的透光率越低。

2.3.4 以歐椴木為例表面涂不同色漆的透光率實驗

本實驗以歐椴木原木及木皮表面涂油性色漆為對象，分別測量木皮表面的透光率，測量結果如表3所示。從實驗結果可知，色漆透光率越高，涂在木皮表面的透光率也越高。

通過木皮透光率實驗結果可知：真木材料應選用紋理致密且透光率高的木皮，木皮厚度以0.3mm左右為宜；木皮表面油漆需選用透光率高的淺色油漆。

3 木皮裝飾件圖標透光研究

隨著汽車行業智能化的發展趨勢，功能鍵不僅要求快捷準確發揮各自作用，美觀和個性化設計也成為新的需求。智能內飾按鍵是將設計好的圖案在背面光照下顯示功能按鍵的透光效果，清晰準確地顯示圖案成為裝飾件表面研究的重點。本文以木皮裝飾件為例研究圖案在其表面的透光性能。

3.1 圖案在木皮表面透光性

木皮試制基本工藝流程為：首先選取符合內飾件表面要求的木皮材料，并將其裁切成厚度為0.3mm左右；然后對其進行注塑并表面涂色漆，封閉處理后涂第一層面漆；最后鐳雕出所要求的圖案，并打磨處理后涂第二層面漆。木皮工藝處理完成后進行圖案透光實驗，選取90%均勻度白色光源觀測圖案的清晰度，如圖5所示。從觀測結果可知，木皮表面圖案顯示清晰，可以成型帶孤島的圖標，但是由于圖標區域存在凹坑，觸摸感不強且缺乏美觀性。為解決圖案區域存在凹坑現象，在鐳雕之后增加一道滴膠工序。在將木皮雕穿后采用滴膠的方案填充圖標區域，由于圖標較小，在填充過程中應確保圖標區域被膠填滿及不能產生氣泡，否則會降低透光率及影響內飾整體舒適性。

3.2 木皮表面孔徑及孔距要求

考慮到汽車內飾布局及空間的限制，選擇較大的孔徑或孔距雖然能提升圖案的透光性能，但是同時也增加了內飾的空間需求，因此要求合理控制鐳雕孔的大小和布局木皮表面鐳雕孔的位置，使得既能滿足透光要求，也能符合內飾空間布局要求。本文分別從最小孔徑和最小孔間距要求兩方面來開展實驗驗證。

孔徑及孔間距驗證實驗中木皮原材料經過氣囊熱壓、激光打孔和涂面漆等處理。孔徑以0.05mm為級差，范圍為0.1mm-0.5mm。孔間距以0.05mm為級差，范圍為0.2mm-0.5mm。驗證結果如圖6所示。從結果可知，最小孔徑為0.25mm時可以滿足圖標清晰且光強滿足要求，最小間距為0.25mm時木皮注塑不會出現破裂等缺陷。

4 結論

本文以木皮在汽車內飾件的應用為研究對象，分別從木皮表面的透光性能和圖案在木皮表面透光性兩方面開展研究。通過木皮表面透光率實驗得出，不同的木皮材料表現出透光性能差異較大，應選用透光率高（如歐椴木）的木皮材料作為汽車內飾件表面。從不同色漆對木皮透光率的影響實驗可知，木皮表面涂色漆在很大程度上了降低了木皮的透光性能，不同的色漆的透光率也有很大差別，應選用淺色油漆（如黃色漆）作為木皮表面色漆。圖案的清晰度對內飾的整體性能起到十分重要的作用，通過對圖案在木皮表面透光性能測試可知，要確保圖案的清晰度，對木皮的制作工藝及表面孔徑和孔距都有要求。通過透光性能研究為木皮大量應用于汽車智能內飾提供參考。

基金項目：寧波市企業創新聯合體項目（2022H005），寧波市重點研發計劃項目（2023Z031）。

參考文獻：

[1]譚浩，孫家豪，關岱松，等.智能汽車人機交互發展趨勢研究[J].包裝工程， 2019，40（20）：32-42.

[2]陳立峰.汽車智能化發展方向及產業供應鏈重塑[J].汽車維護與修理，2023（11）：1-8.

[3]殷佩，賈炳乾. 透光表皮在汽車裝飾件上的應用研究[J].汽車文摘，2021（09）：58-62.

[4]亨爾.我國木皮產業發展漸趨成熟[J].國際木業， 2008（04）：39-41.

[5]張亮，高思遠，楊小勇，等.透光織物在汽車智能內飾表面裝飾中的應用研究[J].汽車零部件，2022（09）：24-29.