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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Zierteil für Kraftfahrzeuginnenausstattungsteile.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen werden dekorative Zierteile eingesetzt. Gerade in der Automobilindustrie besteht ein zunehmender Trend, die Gestaltung des Fahrzeuginnenraums durch hochwertige Zierteile aufzuwerten, etwa in Form von Blenden, Leisten und Abdeckungen, die z. B. Holz-, Kunststoff- oder Metalloberflächen aufweisen.
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Ein typisches Echtholzzierteil besteht aus einem Träger, z. B. aus Aluminium oder Kunststoff, darauf aufgebrachten Blindfurnier-Zwischenschichten, z. B. aus Buchenholz, und einem darauf angeordneten Edelholzfurnier. Das Edelholzfurnier wird typischerweise durch Aufbringen mehrerer Klarlackschichten versiegelt, um physikalischen und chemischen Einflüssen entgegenzuwirken.
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Neben solchen Echtholzzierteilen werden beispielsweise auch Kunststoffzierteile oder Metallzierteile eingesetzt.
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Häufig ist es wünschenswert, bereits bestehende Zierteile zusätzlich mit einer weiteren Dekorschicht zu versehen, um eine optische Veränderung bzw. Aufwertung der Zierteiloberfläche zu erreichen.
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Kunststoffzierteile, die ein metallisches Erscheinungsbild aufweisen sollen, werden im Lackierverfahren, im Folien-Transfer-Verfahren oder in galvanischen Bädern dekoriert.
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Ein Kunststoffzierteil, dem ein metallisches Erscheinungsbild verliehen wird, ist z. B. aus der
DE 299 07 044 U1 bekannt, wobei auf einen Kunststoff mit hoher Elastizität und hoher Zugfestigkeit, der nach dem Wegfall einer äußeren Verformungskraft selbsttätig die ursprüngliche Form annimmt, eine metallische Oberfläche durch Bedampfen aufgebracht ist. Darüber hinaus ist aus der
DE 196 39 059 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Reflektors, insbesondere zum Einsatz bei Kraftfahrzeugscheinwerfern beschrieben, bei dem auf eine Trägerfläche eine gehärtete Lackschicht aufgebracht wird, auf welche eine dünne Metallschicht abgeschieden wird. Die Abscheidung erfolgt in der Regel durch ein Sputterverfahren. Auf dieser Metallschicht werden weitere niedrig und hoch brechende Schichten angeordnet. Darüber hinaus ist aus der
DE 197 02 566 A1 eine Kraftfahrzeugfelge bekannt, bei der eine metallische glänzende Schicht auf eine Trägerfläche aufgebracht wird und im Anschluss eine Hochglanzlackschicht in einem CVD-Verfahren als Schutzschicht aufgebracht ist.
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Soll als dekoratives Element eine Holz-Metall-Kombination realisiert werden, muss entweder ein separates Metallzierteil auf einem Holzzierteil montiert oder das Edelholzteil in Einlegertechnik auf einen dekorativ metallisierten Grundträger aufgebracht werden. Bei älteren Fahrzeugen war es z. B. bekannt, massive Holzleisten mit verchromten Metallleisten zu kombinieren, wobei die Metallleiste mit der Holzleiste verschraubt wurde.
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Die optische Veränderung der Zierteiloberfläche ist also mit relativ großem Aufwand verbunden und damit relativ teuer. Je nach Art, Form und Größe des Zierteils müssen unterschiedliche Verfahren zur Veränderung der Oberfläche verwendet werden. Oft muss die Oberfläche, z. B. bei der Galvanisierung entsprechend vorbereitet bzw. gereinigt werden. Gleichzeitig genügt ein derartiges Zierteil oft nicht mehr den heute von der Automobilindustrie gestellten hohen Anforderungen an eine optisch und haptisch einwandfreie Oberfläche.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Zierteil zu schaffen, bei dem eine neue Zierteiloberfläche, die hohen optischen und haptischen Anforderungen entspricht, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln realisiert ist.
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Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß von einem Zierteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Zierteil besteht aus einem Trägerteil, auf dem sich eine Versiegelungsschicht befindet. Auf das versiegelte Trägerteil ist auf einem Teilflächenbereich eine dekorative Beschichtung aufgebracht, die im Physical Vapour Deposition(PVD)-Verfahren hergestellt ist. Bei diesem Verfahren handelt es sich um die Abscheidung aus der physikalischen Gasphase. Das versiegelte Trägerteil für sich stellt ein Zierteil im herkömmlichen Sinn dar, also z. B. ein lackiertes Echtholzfurnierteil. Durch die dekorative Beschichtung wird dem Zierteil ein neuer optischer und haptischer Charakter verliehen, der den hohen Anforderungen der Automobilhersteller gerecht wird. Z. B. im Rahmen der Modellpflege eines Autos können so schnell und kostengünstig neue Zierteiloberflächen angeboten und hergestellt werden, ohne dass die bestehenden Serienwerkzeuge verändert werden müssen, weil die dünne dekorative Beschichtung die Abmessungen des fertigen Zierteils nicht merklich verändert. Diese Vorgehensweise bietet sich beispielsweise auch bei der Herstellung von Sondermodellen an. Hier wird lediglich in einem an die eigentliche Zierteilproduktion anschließenden Schritt die Oberfläche durch Aufbringen der dekorativen Beschichtung veredelt. Dadurch reduzieren sich die Kosten für die Herstellung von solchen Sonderzierteilen ganz erheblich. Durch Teilbeschichtung des herkömmlichen Zierteils können unterschiedliche Materialien kombiniert werden, also z. B. ein Zierteil hergestellt werden, bei dem eine Holzoberfläche an eine Metalloberfläche angrenzt. Gerade diese Art von Zierteilen war bisher nur unter großem Aufwand herzustellen bzw. das Ergebnis entsprach oft nicht den gewünschten Anforderungen. Das erfindungsgemäße Zierteil erfüllt jedoch auch hier die hohen Erwartungen der Automobilhersteller in Bezug auf Optik und Haptik und ist außerdem schnell und kostengünstig herzustellen.
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Unter einem erfindungsgemäßen Zierteil sind z. B. Leisten, Blenden oder sonstige dekorative Teile eines Automobils zu verstehen, die beispielsweise an Instrumententafeln, Mittelkonsolen, Türverkleidungen, Dachhimmeln, Lenkrädern, Schalthebeln oder ähnlichem angebracht sind. Die Form oder Größe des Zierteils kann bei der erfindungsgemäßen Lösung je nach den vorliegenden Anforderungen beliebig gestaltet sein.
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Bei der bereits bekannten PVD-Beschichtung, wie sie z. B. in der
DE 198 31 370 A1 beschrieben ist, werden feste Stoffe (Targets) in einer geschlossenen Kammer meist unter Hochvakuumbedingungen verdampft. Die Verdampfung kann durch induktives Erhitzen, Magnetron-Sputtering, Elektronen-, Ionen- oder Laserstrahlbeschuß erfolgen. Der Dampf besteht aus Ionen, neutralen Atomen oder feinkörnigen, neutralen oder ionisierten Kristalliten. Ebenfalls in der Beschichtungskammer befinden sich die zu beschichtenden Gegenstände (Substrate), auf deren Oberfläche sich die Dampfpartikel in einer dünnen Schicht niederschlagen. Durch Hinzufügen von Reaktivgasen kann die Zusammensetzung der aufzubringenden Schicht verändert werden.
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Vorzugsweise wird die dekorative Beschichtung durch magnetfeldunterstützte bzw. reaktive Kathodenzerstäubung im Vakuum erzeugt. Eine Beschreibung dieser Methode erfolgt in der
DE 37 26 731 A1 . Hierbei wird zwischen dem Beschichtungswerkstoff (Target) als Kathode und der Kammer als Anode ein Plasma gezündet. Durch die Einleitung eines Inertgases (Edelgas, z. B. Argon) wird die Atmosphäre zur Zündung des Plasmas geschaffen. Das Plasma wird durch Magnetfelder stabilisiert. Die so erzeugten Inertgasionen treffen mit hoher Geschwindigkeit auf das Target, das somit durch Impulsübertragung verdampft wird. Anschließend können sich die abgetragenen Targetpartikel auf den Substraten ablagern oder mit einem eventuell zugesetzten Reaktivgas reagieren und sich dann erst ablagern. Wird nach dem Verfahren der Kathodenzerstäubung gearbeitet, so ist eine deutliche Reduzierung der Prozesstemperatur im Vergleich zu anderen PVD-Beschichtungsverfahren möglich. Bisher konnte die dekorative PVD-Beschichtung nur auf Metallen, temperaturstabilen Kunststoffen oder anderen temperaturbeständigen Materialien zum Einsatz gebracht werden. Durch die Anwendung des PVD-Verfahrens im Niedertemperaturbereich wird die Möglichkeit eröffnet, Substrate mit einer Objekttemperatur von weniger als 60°C zu beschichten.
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In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zierteils kann die dekorative Beschichtung aus einem reinen Metall oder aus einer Legierung aus reinen Metallen bestehen. In Frage kommen prinzipiell alle Metalle, vorzugsweise werden jedoch Edelmetalle, wie z. B. Gold, Silber, Platin oder Palladium, aber auch unedlere Metalle wie Titan, Zirkon, Chrom, Kupfer, Wolfram oder Aluminium, sowie alle Elemente der periodischen Gruppen 4 bis 6 verwendet. Weiterhin ist es auch möglich, Legierungen aller möglichen reinen Metalle zu verwenden, also z. B. Titan-Aluminium-, Titan-Wolfram oder Chrom-Nickel-Legierungen.
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In einer zweiten Ausgestaltung kann die dekorative Beschichtung aus einer Metall-Reaktivgasverbindung bestehen. Als Metalle kommen hier ebenfalls wieder alle möglichen Metalle in Frage. Reaktivgase können z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Bor und Silizium enthaltende Gase, ebenso wie deren Mischungen untereinander sowie Mischungen mit weiteren Gasen, also beispielsweise mit Ethen, Kohlendioxid, Acetylen oder Silan sein. Als Metall-Reaktivgasverbindung ergeben sich demzufolge eine Vielzahl verschiedener Verbindungen, wie beispielsweise Titan-Aluminium-Oxinitrid, Titan-Wolfram-Silizium-Karbid oder ähnliches.
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Alle diese dekorativen Beschichtungen zeichnen sich durch eine hohe Kratzfestigkeit und durch eine Vielzahl von möglichen Farbschattierungen, je nach Zusammensetzung aus. Gleichzeitig weist die Oberfläche metallischen Glanz und metallische Kälte auf, fühlt sich also wie ein metallisches Zierteil an. Die Dicke der dekorativen Beschichtung ist beliebig, sie bewegt sich jedoch vorzugsweise im Bereich von einigen μm, z. B. zwischen 0,1 μm und 10 μm.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die dekorative Beschichtung von einer zumindest teiltransparenten Schutzschicht bedeckt. Diese bietet einen zusätzlichen Schutz, z. B. vor Korrosion, und ermöglicht eine leichte und schnelle Reinigung. Gleichzeitig verändert sie jedoch die optischen Eigenschaften der Oberfläche kaum.
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Die zumindest teiltransparente Schutzschicht kann beispielsweise aus Glas, aus einer siliziumhaltigen Legierung oder aus einem Lack bestehen. Die Aufbringung der Schutzschicht kann ebenfalls im Vakuum z. B. durch Plasmapolymerisation oder Plasma-CVD (CVD: Chemical Vapour Deposition; Abscheidung aus der chemischen Gasphase) erfolgen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zierteil befindet sich unter der im PVD-Verfahren aufgebrachten dekorativen Beschichtung eine Versiegelungsschicht. Diese ist transparent.
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In einer ersten Ausgestaltung ist diese Versiegelungsschicht des Trägers aus einem Lack gebildet. Dieser kann in einem allgemein bekannten Lackierverfahren, wie z. B. Spritzlackieren, Drucken, Walzlackieren oder ähnlichem aufgebracht worden sein. Als verwendete Materialien kommen z. B. Polyesterlacke, Polyurethanlacke, offenporige Lacksysteme, gewachste und geölte Systemen, Wasserlacke, Druckfarben und -lacke oder ähnliches in Frage.
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In einer zweiten Ausgestaltung besteht die Versiegelungsschicht aus einem Kunststoff. Es kann sich dabei z. B. um aufgespritzte oder anderweitig aufgebrachte Oberflächen auf Kunststoff-Basis handeln. Verwendete Kunststoffe sind beispielsweise Polymethylmetacrylat (PMMA) oder Styrolacrylnitril (SAN).
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Die Versiegelungsschicht besteht in der Regel aus einem wärmeempfindlichen Material und war bisher als Grundlage für eine PVD-Beschichtung nicht geeignet. Erst durch die Anwendung der Niedertemperatur-PVD-Beschichtung sind auch solche wärmeempfindlichen Materialien im PVD-Verfahren zu beschichten. Die Versiegelungsschicht hat keinen Einfluss auf die Farbe der dekorativen Beschichtung. Diese wird nur durch ihre eigene Zusammensetzung bestimmt. Lediglich die Struktur der Oberfläche übt einen Einfluss auf die dekorative Beschichtung aus. Eine glatte Versiegelungsschicht bedingt eine glänzende dekorative Beschichtung, eine strukturierte Versiegelungsschicht eine matte Beschichtung. Außerdem ist durch die Versiegelungsschicht eine Vorbereitung der Oberflächenbeschichtung nicht mehr notwendig, da die Versiegelungsschicht die Funktion der Nivellierung und der Reparatur von Oberflächendefekten am Trägerteil übernimmt.
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Erfindungsgemäß weist das Zierteil einen Schichtaufbau auf. Die Schichten können aus unterschiedlichen Materialien bestehen und in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein. Als Materialien kommen Metall-, Kunststoff- und/oder Holzschichten in Frage.
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Die Schichten können zu einem Schichtverbund verpresst werden. Das geschieht unter Einbringen z. B. von Leim- oder Kleberschichten zwischen die einzelnen Materialschichten und unter Ausüben von Druck auf den gesamten Aufbau, wobei sich die einzelnen Schichten zu einem Verbundteil verbinden.
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In einer Ausführung kann die Deckschicht des Schichtverbundes als Furnierschicht ausgebildet sein. Bevorzugte Furnierschichten bestehen aus Echtholz, insbesondere Edelholz, Papier, Kork oder Naturstein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigt:
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1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines nicht erfindungsgemäßen Zierteils ohne dekorative Deckschicht;
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2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zierteils;
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
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Die in den Figuren wiedergegebenen Verhältnisse sind nicht maßstabsgetreu.
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Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Zierteils besteht aus einem Trägerteil 1, einer Versiegelungsschicht 2, einer dekorativen Beschichtung 3 und abschließend aus einer Schutzschicht 4.
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Im Beispiel besteht das Trägerteil 1 aus einem Aluminium-Druckgussteil.
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Darauf angebracht ist eine transparente Versiegelungsschicht 2. Im Beispiel handelt es sich um einen Lack auf Polyesterbasis, der im Spritzlackierverfahren aufgebracht ist.
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Die dekorative Beschichtung 3, die sich auf der Versiegelungsschicht 2 befindet, besteht beispielsweise aus dem reinen Metall Titan, das im magnetfeldunterstützten Kathodenzerstäubungsverfahren aufgebracht ist. Diese dekorative Beschichtung zeichnet sich durch metallischen Glanz und durch metallische Kälte aus, so dass das ganze Zierteil metallisch erscheint.
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Auf der dekorativen Beschichtung 3 ist eine Schutzschicht 4 angebracht. Diese besteht aus Glas und dient zum Schutz der dekorativen Beschichtung, z. B. vor Korrosion. Weiterhin ist es Aufgabe dieser Schutzschicht, eine schnelle und einfache Reinigung des Zierteils zu gewährleisten.
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Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Zierteils besteht aus einem Trägerteil 1, einer auf dem Trägerteil 1 angebrachten Deckschicht 5, einer Versiegelungsschicht 2, einer dekorativen Beschichtung 3 und einer Schutzschicht 4. Das zweite Ausführungsbeispiel in 2 unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Art und Zahl der Schichten unter der dekorativen Beschichtung 3. In 1 und 2 sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das Trägerteil 1 besteht im Beispiel aus einem Schichtaufbau mit einem Aluminiumträger und verschiedenen Blindfurnier- und Leimschichten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dieser Schichtaufbau des Trägerteils 1 nicht dargestellt.
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Als Deckschicht 5 auf dem Trägerteil 1 befindet sich beispielsweise ein Edelholzfurnier.
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Dieses Edelholzfurnier ist in üblicher Weise versiegelt mit einer Versiegelungsschicht 2. Im Beispiel besteht diese aus einer Polymethylmetacrylat-Schicht, die durch Überspritzen der Edelholzfurnier-Oberfläche aufgebracht wurde.
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Das Trägerteil 1, zusammen mit der Deckschicht 5 und der Versiegelungsschicht 2 stellen für sich genommen ein herkömmliches Edelholzzierteil dar.
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Auf der Versiegelungsschicht 2 ist die dekorative Beschichtung 3 angebracht, die beispielsweise aus einer Titan-Aluminium-Legierung besteht.
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Zum Schutz der dekorativen Beschichtung 3 ist die Schutzschicht 4 als oberste Schicht des Zierteils aufgebracht. Im Beispiel besteht sie aus einer Glasschicht.
