何平　戴曉東　沈朝梁　余鵬　張學(xué)昌

摘 要：為滿足客戶對(duì)汽車座艙駕駛性和舒適性需求，汽車內(nèi)飾研發(fā)設(shè)計(jì)趨向智能化和集成化發(fā)展。針對(duì)內(nèi)飾透光表皮材質(zhì)透光率低及表面圖標(biāo)顯示不清晰等問(wèn)題，以木皮在汽車內(nèi)飾件應(yīng)用為研究開(kāi)展相關(guān)透光率實(shí)驗(yàn)及圖標(biāo)透光研究。結(jié)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(shù)。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(guò)透光性能研究為木皮大量應(yīng)用于汽車智能內(nèi)飾提供參考。

關(guān)鍵詞：木皮 透光率 圖標(biāo)透光 尺寸要求

1 引言

伴隨著科技發(fā)展和智能駕駛技術(shù)的到來(lái)，為滿足客戶對(duì)汽車駕駛性和舒適性的需求，汽車的設(shè)計(jì)和研發(fā)不斷朝著一體化和智能化發(fā)展[1-2]。汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)將成為汽車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，透光材料裝飾也在越來(lái)越多地應(yīng)用到汽車內(nèi)飾表面中，從而提升優(yōu)良的人車交互體驗(yàn)[3]。真木材料因其具備的環(huán)保、輕量和可塑性強(qiáng)等特點(diǎn)，大量地應(yīng)用與汽車內(nèi)飾件中，并從單純的裝飾功能向智能集成方向發(fā)展[4]。透光木皮具體效果是指在背部光源的作用下，將設(shè)計(jì)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(duì)透光表皮材質(zhì)透光率低及表面圖標(biāo)顯示不清晰等問(wèn)題，以木皮為研究對(duì)象開(kāi)展相應(yīng)透光率實(shí)驗(yàn)及圖標(biāo)透光研究。

2 木皮透光率實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集

本文分別選取黃楊木、楓木、櫻桃木、法國(guó)梧桐木、柚木、雀眼木和歐椴木等木皮為研究對(duì)象，如圖1所示。木皮厚度為0.3mm—0.5mm，木皮經(jīng)過(guò)增白化學(xué)處理。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境

實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為KONICA MINOLTA公司生產(chǎn)的型號(hào)為CS-2000分光輻射亮度計(jì)，使用CS-S10w專業(yè)版數(shù)據(jù)處理軟件控制CS-2000進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)透光率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理和分析。所有實(shí)驗(yàn)都在無(wú)外界直接照射光源的密閉室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)溫度保持在25±5℃，室內(nèi)相對(duì)濕度控制在60%以下。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

透光率實(shí)驗(yàn)采用木皮在標(biāo)準(zhǔn)光源作用下的透光能力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體測(cè)量過(guò)程為：首先測(cè)量光源的亮度Lv值及記錄色度坐標(biāo)x、y值；然后將木皮覆蓋住光源，記錄亮度Lv1值；最后通過(guò)計(jì)算得出木皮的透光率。本研究通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)開(kāi)展多輪實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析。

實(shí)驗(yàn)一：噴漆前后色板木皮的透光率測(cè)試

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)采用90%均勻度標(biāo)準(zhǔn)光源，色度坐標(biāo)為：X=0.3010，Y=0.3078，針對(duì)每種色板木皮分別開(kāi)展三次測(cè)試。噴漆前色板木皮透光率測(cè)試結(jié)果如表1所示。

圖2為色板木皮噴漆前后透光率對(duì)比圖。從圖中可以看出楓木和歐椴木表現(xiàn)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(shuō)明棕色油漆不適合作為木皮表面色漆。

實(shí)驗(yàn)二：不同色漆對(duì)木皮透光率的影響

針對(duì)實(shí)驗(yàn)一色漆對(duì)木皮透光率影響較大的情況，實(shí)驗(yàn)二重點(diǎn)測(cè)試不同色漆對(duì)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(duì)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(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而確定表面色漆的選用。

2.3.1 色漆自身透光性能實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)分別選取藍(lán)、黃、紅、綠、棕、紫、白和黑等八種顏色油漆各2g，測(cè)試結(jié)果如表2所示。從測(cè)試結(jié)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(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)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(duì)比圖如圖3所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)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(duì)色漆透光的影響實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)分別對(duì)SiO2含量為3%、5%、7%和9%的亞光面漆進(jìn)行透光率實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)以歐椴木原木及木皮表面涂油性色漆為對(duì)象，分別測(cè)量木皮表面的透光率，測(cè)量結(jié)果如表3所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)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(guò)木皮透光率實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：真木材料應(yīng)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(biāo)透光研究

隨著汽車行業(yè)智能化的發(fā)展趨勢(shì)，功能鍵不僅要求快捷準(zhǔn)確發(fā)揮各自作用，美觀和個(gè)性化設(shè)計(jì)也成為新的需求。智能內(nèi)飾按鍵是將設(shè)計(jì)好的圖案在背面光照下顯示功能按鍵的透光效果，清晰準(zhǔn)確地顯示圖案成為裝飾件表面研究的重點(diǎn)。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(nèi)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(duì)其進(jìn)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(jìn)行圖案透光實(shí)驗(yàn)，選取90%均勻度白色光源觀測(cè)圖案的清晰度，如圖5所示。從觀測(cè)結(jié)果可知，木皮表面圖案顯示清晰，可以成型帶孤島的圖標(biāo)，但是由于圖標(biāo)區(qū)域存在凹坑，觸摸感不強(qiáng)且缺乏美觀性。為解決圖案區(qū)域存在凹坑現(xiàn)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(biāo)區(qū)域，由于圖標(biāo)較小，在填充過(guò)程中應(yīng)確保圖標(biāo)區(qū)域被膠填滿及不能產(chǎn)生氣泡，否則會(huì)降低透光率及影響內(nèi)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(nèi)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(shí)也增加了內(nèi)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(nèi)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(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

孔徑及孔間距驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中木皮原材料經(jīng)過(guò)氣囊熱壓、激光打孔和涂面漆等處理?？讖揭?.05mm為級(jí)差，范圍為0.1mm-0.5mm?？组g距以0.05mm為級(jí)差，范圍為0.2mm-0.5mm。驗(yàn)證結(jié)果如圖6所示。從結(jié)果可知，最小孔徑為0.25mm時(shí)可以滿足圖標(biāo)清晰且光強(qiáng)滿足要求，最小間距為0.25mm時(shí)木皮注塑不會(huì)出現(xiàn)破裂等缺陷。

4 結(jié)論

本文以木皮在汽車內(nèi)飾件的應(yīng)用為研究對(duì)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(kāi)展研究。通過(guò)木皮表面透光率實(shí)驗(yàn)得出，不同的木皮材料表現(xiàn)出透光性能差異較大，應(yīng)選用透光率高（如歐椴木）的木皮材料作為汽車內(nèi)飾件表面。從不同色漆對(duì)木皮透光率的影響實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(duì)內(nèi)飾的整體性能起到十分重要的作用，通過(guò)對(duì)圖案在木皮表面透光性能測(cè)試可知，要確保圖案的清晰度，對(duì)木皮的制作工藝及表面孔徑和孔距都有要求。通過(guò)透光性能研究為木皮大量應(yīng)用于汽車智能內(nèi)飾提供參考。

基金項(xiàng)目：寧波市企業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體項(xiàng)目（2022H005），寧波市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023Z031）。

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