DE102006005089A1

DE102006005089A1 - Bedienelement

Info

Publication number: DE102006005089A1
Application number: DE102006005089A
Authority: DE
Inventors: Matthias Lust; Horst Wilhelm; Michael Haller; Martin Stahl
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2006-02-04
Filing date: 2006-02-04
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-02-05
Also published as: DE102006005089B4; US20090022966A1; EP1981680B1; EP1981680A1; US20120315402A1; WO2007087990A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aus einem durchleuchtbaren Werkstoff (2), das mit mindestens einer opaken, mit einer Symbolik (5) versehenen Beschichtung (3) versehen ist und mit einer transparenten Lackschicht (4) auf der Beschichtung (3), wobei in die Lackschicht (4) Nanopartikel (11) eingebracht sind und dass die Beschichtung (3) und die Lackschicht (4) mittels eines Lasers entfernt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, aus einem durchleuchtbaren Werkstoff, das mit mindestens einer opaken Beschichtung versehen ist und mit einer transparenten Lackschicht auf der Beschichtung.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung liegt im Bereich der Kraftfahrzeuge und dort bei Bedienelementen, die zum größten Teil hinterleuchtet sind. Es ist darüber hinaus ebenfalls vorstellbar, die Erfindung an Bedienelementen der Unterhaltungselektronik, im Bereich von Küchengeräten oder an Waschmaschinen, der sogenannten weißen Ware, einzusetzen, eben dort, wo Bedienelemente eingesetzt werden, die hinterleuchtet sind und die von ihrer Optik her ein metallisches Aussehen aufweisen sollen. Zur Hinterleuchtung werden hierbei bevorzugt transluzente Kunststoffe eingesetzt, die die Möglichkeit bieten, mittels eines Leuchtmittels das Bedienelement oder den Taster von einer Rückseite her auszuleuchten und eine in die Beschichtung des Bedienelementes oder der Taste eingebrachte Symbolik zu hinterleuchten. Ein hierfür bevorzugt eingesetzter Werkstoff ist Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA), diese Kunststoffe bieten günstige Eigenschaften in Bezug auf die Verarbeitung und die Durch- oder Hinterleuchtung.

Ein Trend, der sich bei Bedienelementen in Kraftfahrzeugen durchsetzt, ist der, die Bedienelemente oder Taster mit einer metallisch anmutenden Optik zu versehen. Hierbei werden die Bauelemente aus einem Kunststoff gespritzt und nach verschiedensten Verfahren mit einer metallischen Beschichtung versehen. Metallische Beschichtungen, die eine hochglänzende Chromoptik oder das Aussehen von Aluminium (AL) oder Ruthenium (RU) oder eine vergleichbare glänzende Oberfläche aufweisen, werden nach heutigem Stand der Technik zumeist durch ein Galvanisierungs- oder PVD (Physical Vapor Deposition)-Verfahren aufgetragen.

Beim Galvanisieren erfolgt eine Metallisierung üblicherweise nach den Prozessschritten: Palladiumbekeimung, Reduktion, chemische Metallisierung, zum Beispiel mittels Nickel oder Kupfer, und galvanische Verstärkung, zum Beispiel mit Chrom. Beim PVD-Verfahren erfolgt das Metallisieren mittels einer physikalischen Abscheidung aus der Gasphase, zum Beispiel mittels Aufdampfens.

Ein Einsatz eines PVD-Verfahrens in Bezug auf Kunststoffe zur Erzeugung von metallischen Beschichtungen auf Werkstücken ist in der DE 103 37 456 A1 beschrieben. So bietet dieses Verfahren die Möglichkeit einer Direktmetallisierung der Oberfläche des Werkstoffes oder eines Bauteils, wobei die metallische Beschichtung aus einer oder mehreren aufeinander liegenden gleichen oder unterschiedlichen Metallschichten besteht. Mittels der in dem Verfahren beschriebenen Technik, können auch Werkstoffe oder Bauteile mit niedrigeren Oberflächenenergien beschichtet werden. Hierbei werden die Oberflächenenergien der Werkstoffe oder Bauteile mittels eines Plasmas aktiviert, wodurch eine sehr gute Haftung auf Polymeren erzeugt wird. Bei der Plasmaaktivierung wird ein Gas oder ein Gasgemisch einer elektrischen Gasentladung im Vakuum unterzogen. Dabei werden Elektronen, Ionen, Radikale und Neutralteilchen erzeugt, die auf die Oberfläche des Werkstoffs des Bauteils prallen, dadurch können Kontaminationen entfernt und die Oberfläche aufgeraut und chemisch modifiziert werden. Danach erfolgt eine Direktmetallisierung, bei der in einem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Chrom- und Aluminiumschicht erzeugt wird, die eine Gesamtschichtdicke von etwa 330 nm aufweist.

In der gattungsbildenden, unveröffentlichten DE 10 2005 006 459 ist ein metallisiertes Kunststoffbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Kunststoffbauteils mit einer metallischen Beschichtung und einer auf die metallische Beschichtung aufgebrachten Lackschicht, die in ungefärbter Form vorliegen kann, beschrieben. Beschrieben ist ein Bedienelement, das mit einer metallischen Beschichtung versehen ist, die beispielsweise mittels eines PVD-Verfahrens aufgetragen ist. Nach dem Aufbringen der metallischen Beschichtung wird mittels eines Lasers eine Symbolik in das Bedienelement eingebracht. Auf diese erste metallische Beschichtung, wird anschließend beispielsweise mittels eines galvanischen Verfahrens eine Metallschicht abgeschieden, so dass eine aus zwei Lagen bestehende metallische Beschichtung erzeugt ist, bei der der vorab freigelaserte Bereich nicht mit der metallischen Beschichtung versehen ist. Wird nun das Bedienelement hinterleuchtet, so tritt das Licht lediglich im Bereich des freigelaserten Bereichs des Bedienelementes aus. Der opake Bereich, auf dem die metallische Beschichtung vorhanden ist, erscheint hierbei als Metallteil, in das eine Symbolik eingebracht ist. Beschrieben ist ebenfalls das Auftragen einer ungefärbten Lackschicht, die auch als Klarlackschicht bezeichnet ist. Nachteilig hierbei ist, dass die Symbolik einen zusammenhängenden Bereich dargestellen muß, da die haft vermittelnde erste Beschichtung zum Galvanisieren unter Spannung gelegt werden muß. Es sind somit keine Symbole darstellbar, die in ihrem Inneren metallische Bereiche aufweisen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Bedienelement bereit zu stellen, dass mit mindestens einer opaken Beschichtung versehen ist und darüber hinaus eine transparente Lackschicht aufweist, wobei in die Lackschicht und die Beschichtung eine beliebige Symbolik einbringbar ist. Darüber hinaus soll die Symbolik in einem Arbeitsschritt einbringbar sein.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die transparente Lackschicht mit Nanopartikeln versehen ist und dass die Beschichtung und die Lackschicht bereichsweise mittels eines Lasers entfernt ist. Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung der transparenten Lackschicht, die auch als Klarlackschicht bezeichenbar ist, und den integrierten Nanopartikeln, ist erfindungsgemäß nun die Möglichkeit gegeben, dass der Klarlack mittels der Energie der Laserbestrahlung abtragbar ist. Durch die Auswahl der Partikel im Nanometerbereich bleibt die Klarlackschicht transparent und wird gleichzeitig mittels der Laserbestrahlung aktivierbar. Es ist somit möglich, das Bedienelement oder den Bedienknopf mit einer opaken Beschichtung und einer darüber angebrachten Klarlackschicht herzustellen und anschließend in einem Arbeitsgang eine Symbolik in das Bedienelement oder die Taste einzuarbeiten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil in Bezug auf den bekannten Stand der Technik ist der, dass das in das Bedienelement als letzten Arbeitsschritt die Symbolik eingebracht wird. Verschmutzungen des Bedienelementes durch das Einbringen der Symbolik in einen Zwischenschritt der Fertigung in die Beschichtung oder während des Transportes des Bedienelementes vor dem Lackieren können sich somit nicht nachteilig auf das Bedienelement, d.h. das Endprodukt oder den gesamten Fertigungsprozeß auswirken.

Durch die gezielte Auswahl der Durchmesser der in die Klarlackschicht eingebrachten Nanopartikel bleibt die Klarlackschicht transparent, so dass die metallisch anmutende Optik des Bedienteils erhalten bleibt. Die Durchmesser der Nanopartikel liegen dabei in Bereichen zwischen 10 nm bis etwas 10 μm und sind somit in der Klarlackschicht nicht sichtbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Bedienelementes erläutert.

Es zeigt
1 den Schnitt durch ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, das beispielsweise eine Taste für ein Klimabediengerät darstellt.
Die 1 zeigt den Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bedienelement 1, das in Form einer Taste 1 ausgebildet ist. Die Taste 1 ist in ihrem Inneren hohl ausgeführt, und weist unterschiedliche Dicken auf. Auf den Tastengrundkörper 2 ist eine opake Beschichtung 3 aufgebracht, auf die wiederum eine Klarlackschicht 4 aufgetragen wurde. In die Beschichtung 3 und die Klarlackschicht 4 wurde eine Symbolik 5 mittels eines Lasers eingebracht. Hierbei ist das Einbringen der Symbolik 5 mittels eines Lasers an der filigranen und beliebigen Form der Symbolik und anhand der Abtragung der Beschichtung 3 und der Klarlackschicht erkennbar, wobei die Abtragung in einem Arbeitsschritt und somit durch beide Schichten 3, 4 identisch, das heißt übereinstimmend erfolgt. Im Inneren 6 ist ein Leuchtmittel 7 angeordnet, das Licht L zumindest in Richtung der Oberseite 8 der Taste 1 emittiert.
Der Tastengrundkörper 2 ist hinsichtlich seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften nur in soweit eingeschränkt, dass er zumindest bereichsweise aus einem transluzenten Werkstoff besteht, ausgewählt aus der Gruppe: Glas, Keramik und Polymeren. Vorzugsweise ist der Werkstoff aus einem Polymer gefertigt. Bevorzugte Polymere sind Kunststoffe, wie Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS, (PC + ABS)-Blendes, Polyamid (PA) oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Weiterhin einsetzbar sind transparente Keramiken, wie zum Beispiel ein Saphir sowie der Werkstoff Glas. Je nach geforderter Lichtintensität des Symbols 5 ist es hierbei vorstellbar, den Werkstoff des Tastengrundkörpers 2 in unterschiedlichen Dicken 9, 10 auszubilden. Wie in der 1 dargestellt, sind die Dicken in den Bereichen 9 und 10 unterschiedlich, um somit eine ausreichende Leuchtdichte im Bereich des Symbols 5 bereit zu stellen.
Auf den Tastengrundkörper 2 ist eine opake Beschichtung 3, aus einer oder mehrerer unterschiedlichen Werkstoffen herstellbar. So ist es erfindungsgemäß vorstellbar, eine Metallschicht oder ein Metallschichtsystem mittels eines PVD- oder CVD-Verfahrens auf dem Tastengrundkörper 2 abzuschneiden. Die Beschichtung 3 hatte hierbei eine Dicke von bis zu 5 μm und besteht aus Übergangsmetallen, Edelmetallen, Legierungen oder auch oxidischen, carbidischen, nitridischen Metallschichten, die in einer oder mehreren Lagen aufgetragen sind. Die Dicke der Beschichtung 3 ist abhängig vom eingesetzten Werkstoff und ist in jedem Fall derart zu wählen, dass sie mittels einer Laseraktivierung abtragbar ist. Darüber hinaus hinaus ist die Beschichtung 3 auch aus einem eingefärbten Lack herstellbar. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Tastengrundkörper 2 einer geeigneten Vorbehandlung, wie beispielsweise einer Plasmabehandlung, zu unterwerfen. Darüber hinaus ist es ebenfalls vorstellbar auf den Tastengrundkörper 2 eine Primer-Lackierung als Beschichtung 3 aufzubringen. Die Beschichtung 3 ist auf jeden Fall lichtundurchlässig auszuführen, und besitzt die vorteilhafte Eigenschaft, dass der Tastengrundkörper mit einer metallischen oder optisch aufwerfenden Beschichtung 3 versehen ist.
Auf diese Beschichtung 3 wird die erfindungsgemäße transparente Klarlackschicht 4 aufgebracht. Das Aufbringen der Klarlackschicht 4 erfolgt in der üblichen Art und Weise mittels Sprühen. In die Klarlackschicht 4 sind Nanopartikel eingebracht, die mittels der Energie des Laserstrahls aktivierbar sind, so dass die Klarlackschicht 4 mittels des Lasers abtragbar ist. Die Nanopartikel bestehen aus Metalloxiden wie beispielsweise Zinkoxid, Indiumzinnoxid (ITO) und sind transparent. Die Nanopartikel weisen einen Durchmesser zwischen 10 nm und 10 μm auf. Eingesetzt werden die Nanopartikel in einer Volumenkonzentration von 0,01 % bis zu 10 %. Die Nanopartikel 11 sind in der Klarlackschicht 4 gleichmäßig verteilt und als Punkte 11 in der Klarlackschicht 4 der 1 dargestellt.
In das Schichtsystem 3, 4 aus Beschichtung 3 und Klarlackschicht 4 wird nach dem Aufbringen der Beschichtung 3 und der Klarlackschicht 4 mittels eines Lasers ein Symbol 5 eingebracht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch möglich, dass die Klarlackschicht 4 mittels des Lasers aktivierbar wird und weil die Beschichtung 3 eine Dicke aufweist, die mittels der Energie des Lasers abtragbar ist. Es ist somit erfindungsgemäß möglich, in das Bedienelement 1 eine beliebige Symbolik 5 nach dem Beschichten und Besprühen der Taste in die Taste 1 und in einem Arbeitsgang oder Verfahrensschritt einzubringen. Es ist somit erfindungsgemäß vorstellbar ein Bedienelement 1 herzustellen, dass eine metallische Optik aufweist, und in dem eine hinterleuchtbare Symbolik eingearbeitet ist.
Derartige Bedienelemente 1 sind beispielsweise im Kraftfahrzeug als Bedienelemente, in Gebrauchsartikeln der Unterhaltungselektronik, in Küchengeräten oder in der sogenannten weißen Ware, wie beispielsweise einer Waschmaschine im Edelstahllook, einsetzbar.
Die Klarlackschicht 4 weist eine Dicke von bis zu 100 μm auf. Die Symbolik ist somit bei geeignetem Werkstoff, das heißt Substrat hinterleuchtbar, wenn zum Beispiel als transluzenter Werkstoff Polycarbonat Verwendung findet.

Claims

Bedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aus einem transluzenten Werkstoff (2), das mit mindestens einer opaken, mit einer Symbolik (5) versehenen Beschichtung (3) versehen ist und mit einer transparenten Lackschicht (4) auf der Beschichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass in die Lackschicht (4) Nanopartikel (11) eingebracht sind und dass die Beschichtung (3) und die Lackschicht (4) bereichsweise mittels eines Lasers entfernt ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel (11) einen Durchmesser von 10 nm bis 10 μm aufweisen und in einer Volumenkonzentration von 0,01 % bis 10 % vorliegen und aus Metalloxiden bestehen.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klarlackschicht (4) eine Dicke aufweist, die kleiner ist als 100 μm.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (2) ein transluzenter Kunststoff (2), vorzugsweise ein Polycarbonat (PC) oder ein Polymethylmethacrylat (PMMA), oder eine transparente Keramik, vorzugsweise ein Saphir, oder ein Glas ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) eine Metallschicht (3) oder eine eingefärbte, mittels eines Lasers bearbeitbare Lackschicht (3) ist.
Bedienelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (3) eine Dicke von < 5 μm aufweist und mittels eines PVD- oder CVD-Verfahrens ein- oder mehrlagig aufgebracht ist.
Bedienelement nach Anspruche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (3) mittels eines reaktiven PVD-Verfahrens erzeugt ist und als oxidische, carbidische oder nitridische Metallschicht (3) vorliegt.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (2) mit einer unterhalb der Beschichtung (3) angeordneten zusätzlichen Haftschicht, insbesondere einer Primer-Lackierung, versehen ist.