DE102006037999A1

DE102006037999A1 - Dreidimensionales Bauteil und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102006037999A1
Application number: DE200610037999
Authority: DE
Inventors: Manfred Hartmann; Mark Dr. Walter; Dietmar Wechselberger
Original assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Current assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2008-02-21
Also published as: WO2008019959A1; EP2052586A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional gestalteten lichtemittierenden Bauteils (305a/b) mit mindestens einem elektrolumineszierenden Aufbau, wobei ein Substrat erwärmt, verformt und mit dem elektrolumineszierenden Aufbau verbunden wird, sowie ein aus diesem Prozess hervorgegangenes lichtemittierendes Bauteil.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensional gestaltetes lichtemittierendes Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Im speziellen betrifft sie ein solches Bauteil und Verfahren auf Basis mindestens einer elektrolumineszierenden Folie.
Elektrolumineszierende Folien bestehen im Grundaufbau aus mindestens folgenden Schichten: Einer Grundfolie, einer ersten Elektrodenschicht, einer Schicht mit Leuchtpigmenten, einer zweiten, transparenten Elektrodenschicht und einer transparenten Deckfolie. Zusätzliche Hilfsschichten wie Barriereschichten oder Dielektrika können vorhanden sein. Weiterhin können die Deck- und/oder Grundfolien gleichzeitig als Elektrodenschichten dienen. Durch Anlegen einer Spannung – bei anorganischen elektrolumineszierenden Aufbauten einer Wechselspannung – wird ein elektrisches Feld erzeugt, das die Leuchtpigmentschicht zur Lichtemission durch die transparente Elektrode hindurch anregt.
Zusätzlich zum vertikalen Schichtaufbau ist oft eine Strukturierung der Fläche notwendig: Hierzu muß eine Segmentierung der Elektrodenschicht vorgenommen werden, während die Leuchtpigmentschicht sowohl segmentiert als auch unsegmentiert strukturiert ansteuerbar ist. Eine Segmentierung der Pigmentschicht erfolgt üblicherweise durch Verdruckung unterschiedlicher Farbpigment-Segmente, während die Elektrodenschichten durch Unterbrechung der elektrischen Kontakte innerhalb der Schicht und Einzelkontaktierung der so gewonnenen Segmente erfolgt.
Ein solch flacher Folienaufbau ist aufgrund der Komplexität der Schichten und der Segmentierung ein Produkt, das sich nur bis zu einem gewissen Grade zur Verformung in die dritte Dimension eignet. Eine Verwendung elektrolumineszierender Folien ist aber auch in Anwendungen gewünscht, wo Dekor-Bauteile unebene Oberflächen aufweisen. Eine Verklebung von elektrolumineszierenden Folien auf derartige Bauteile ist jedoch nur dann möglich, wenn das Bauteil keine allzu unregelmäßigen Unebenheiten oder starke Oberflächenkrümmungen aufweist, da bei der Applikation sonst leicht Luftblasen eingeschlossen werden oder sich der klebende elektrolumineszierende Verbund am Rande aufstellt.
DE 197 17 740 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine elektrolumineszierende Folie im sogenannten Inmould-Verfahren in eine Spritzgussform eingelegt und mit einem heißen, flüssigen Kunststoff hinterspritzt wird. Die Folie kann hierzu im Vorfeld durch Tiefziehen bereits verformt worden sein. Hierbei stellt sich jedoch das Problem, dass der komplexe Folienaufbau durch den heißen flüssigen Kunststoff leicht beschädigt werden kann. Zudem treten lokal hohe Temperaturspitzen auf, was lokal Beschädigungen des Folienaufbaus hervorrufen und damit eine Unbrauchbarkeit des gesamten Bauteils zur Folge haben kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein dreidimensionales Bauteil so mit einer elektrolumineszierenden Folie auszustatten, dass prozesssicher und auch bei komplexeren Oberflächenstrukturen ein lichtemittierender Formkörper entsteht.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Erwärmen und Verformen eines Substrats und das Verbinden mit einer elektrolumineszierenden Folie während dieses Verformungsprozesses.
Anhand der 1–3 wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Dabei sind die Zeichnungen nicht als maßstäblich zu verstehen. Besonders die Schichtdicken von Folien sind aus Anschaulichkeitsgründen stark übertrieben dargestellt.
Es zeigen
1 das Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses eines erfindungsgemäßen Bauteils,
2 ein alternatives Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses,
3a und 3b die erfindungsgemäßen Endprodukte (Bauteile) der zuvor dargestellten beiden Herstellungsprozesse,
4 ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Herstellprozesses in kontinuierlicher Form,
5a–c verschiedene Formen von Formgebungswerkzeugen für den kontinuierlichen Herstellungsprozeß.
In 1 wird ein Substrat 101 mit Hilfe eines Werkzeugs 103 fixiert. Ein Gegenwerkzeug 104 mit einem darauf fixierten elektrolumineszierenden Folienaufbau 102 wird gegen das Substrat 101 gebracht. Unter Einfluß von Wärme wird das Substrat 101 plastisch verformt und gleichzeitig mit dem elektrolumineszierenden Folienaufbau 102 an den einander berührenden Oberflächen verbunden. In der Figur ist angedeutet, dass der elektrolumineszierende Folienaufbau 102 aus mehreren Funktionsschichten besteht, wie in der Einleitung bereits ausgeführt.
Durch die rein oberflächige Verbindung von Substrat 101 und elektrolumineszierendem Folienaufbau 102 ist es einerseits möglich, eine parallele Verformung beider Folien zu erreichen und andererseits den elektrolumineszierenden Aufbau dabei so zu schonen, dass ein funktionsfähiges Produkt entsteht. Die Verbindung zwischen den beiden Elementen erfolgt üblicherweise durch oberflächige Verschmelzung. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, die Folien so auf einander abzustimmen oder die Oberflächen so auszustatten (beispielsweise durch Beschichtung), dass zwei miteinander kompatible (verschmelzbare) Materialien aufeinander treffen. Eine weitere Möglichkeit ist die Ausstattung mit einer aktivierbaren Verbindungsschicht, beispielsweise einem aktivierbaren Klebstoff. Als aktivierbare Klebstoffe sind vorzugsweise solche zu wählen, die speziell durch Hitze oder durch Abkühlungsprozesse nach der Applikation aktiviert bzw. ver netzt werden, zum Beispiel Heißschmelzklebstoffe, Mehrkomponentenklebstoffe oder latent reaktive Klebstoffe, die durch Wärmezufuhr reagieren und dadurch aushärten. Möglich sind aber auch solche Klebstoffe, die durch physikalische, nach dem Folien-Verformungsprozeß von außen angewandte Einflüsse angeregt werden; beispielsweise durch Elektronenstrahl- oder UV-Härtung. Zuletzt sind auch spezielle Haftklebstoffe verwendbar, wenn sie den jeweiligen Anforderungen, speziell an Hitzebeständigkeit und Klebkraft, genügen.
In 2 wird ein elektrolumineszierender Aufbau 202 in eine sogenannte Tiefziehform eingelegt. Mit Hilfe einer Gegenform 204 und unter Wärmeeinfluß wird ein Substrat 201 in die Form verbracht, verformt und mit dem elektrolumineszierenden Aufbau 202 verbunden.
Alternativ zu den hier dargestellten Verfahren mit Hilfe von Werkzeug und Gegenwerkzeug ist es auch möglich, eine zielgerichtete Verformung des Substrats durch Vakuum oder durch Überdruck zu erreichen. Als Werkzeug bzw. Gegenwerkzeug können neben Stempeln auch Walzen (etwa in Form von rotierbaren Zylindern, Kugeln, Ellipsen oder Kegeln, beispielsweise auch mit Bürstenoberfläche zum besseren Andrücken) dienen Die Endprodukte 305a bzw. 305b in den 3a bzw. 3b unterscheiden sich vor allem in ihrer Formgebung, können jedoch auch in der Funktionalität variieren: In 3a liegt der elektrolumineszierende Aufbau 302a innerhalb einer Rundung. Er kann Licht entweder in Richtung weg von dem Substrat 301a emittieren, so dass das Bauteil 305a eine Vertiefung wäre. Alternativ kann dieser Aufbau auch eine Erhöhung darstellen, wenn der elektrolumineszierende Aufbau 302a durch das Substrat 301a hindurch Licht abstrahlt. Hierzu muß das Substrat zumindest teiltransparent ausgestaltet sein.
Analoges ergibt sich für die Ausführungsform eines Bauteils 305b in 3b.
In den 1 und 2 wurden jeweils Verfahrensvarianten dargestellt, die auf einem getakteten Prozeß basieren. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Erfindung mit Hilfe eines kontinuierlichen Prozesses zu realisieren.
Ein solches Verfahren ist in 4 schematisch dargestellt: Eine elektrolumineszierende Folie 406 wird von Rolle hin zu einer Maschine geführt, ebenso wie ein Substrat 407, das auch in Endlos-Form angeliefert wird. In der Maschine werden beide Folien erhitzt und zusammengeführt. Zusätzlich können noch Werkzeuge 409 und Gegenwerkzeuge 410, hier in Form von Rollen dargestellt, zur weiteren Formgebung eingesetzt werden.
Ein zusammengeführter und verformter Endlos-Verbund 411 wird aus der Maschine herausgeführt und an einer Vereinzelungseinheit (beispielsweise einer Stanz- oder Schneidanlage) 413 vereinzelt, so dass schließlich Bauteile 412 vorliegen.
Vorteil eines solchen kontinuierlichen Verfahrens ist die schnellere Durchführbarkeit und der einfacher kontrollierbare Prozeß. Der Nachteil besteht darin, dass die Formgebung üblicherweise immer das gleiche Profil quer zur Bahnlaufrichtung ergibt. Die angedeuteten Werkzeuge 409 und Gegenwerkzeuge 410 können hier eine gewisse Abhilfe schaffen. Sie können beispielsweise in Form von Stempeln und Gegenformen ausgebildet sein.
5a–c zeigen verschiedene Formen solcher Walzen. Dabei sind in 5a herkömmlich geformte, d.h. zylinderförmige Walzen dargestellt. Eine Abart hiervon sind die in 5b gezeigten Werkzeuge, von denen das obere eine Tonnenform, das andere die Gegenform dazu hat.
Eine Variante, die zur Herstellung von Oberflächen mit unregelmäßigen Profilen geeignet ist, ist in 5c dargestellt. Hier ist angedeutet, dass Walzen, bzw. auch andere rotierende Werkzeuge, in Form eines Stempels (oben) und eines Gegenstempels ausgeführt sein können.
Anstatt von rotierenden Walzen kann der Endlos-Verbund in manchen Fällen auch durch einen entsprechend geformten Spalt gezogen und hierdurch verformt werden.
Als kontinuierliches Verfahren kann auch ein solches verstanden werden, bei dem eines der beiden Elemente – elektrolumineszierende Folie 406 oder Substrat 407 kontinuierlich zugeführt werden, während das andere Element als Einzelstück aufgespendet wird.
Der hier offenbarte erfindungsgemäße Herstellungsprozess weist zahlreiche Untervarianten auf. Sie werden in erster Linie in Abhängigkeit von Produkt, Menge und Form eingesetzt.
Nach dem Prozeß kann das gewonnene Bauteil zusätzlich stabilisiert werden, beispielsweise durch Hinterspritzung (vorzugsweise an der dem elektrolumineszierenden Aufbau entgegensetzten Seite des Substrats) oder durch Verklebung auf ein Formteil. Der erfindungsgemäße Prozeß hat dann ein Zwischen-Werkstück geliefert, das noch weiter veredelt werden kann. In jedem Fall kann durch die Erfindung gewährleistet werden, dass das Bauteil mit hoher Sorgfalt gegenüber dem empfindlichen Elektrolumineszenz-Aufbau und dennoch effektiv und kostensparend hergestellt wurde.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional gestalteten lichtemittierenden Bauteils (305a/b) mit mindestens einem elektrolumineszierenden Aufbau, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrat erwärmt, verformt und mit dem elektrolumineszierenden Aufbau verbunden wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen mit Hilfe mindestens eines Werkzeugs (103, 203, 104, 204, 409, 410) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen mit Hilfe mindestens eines Werkzeugs und eines Gegenwerkzeugs (103, 203, 104, 204, 409, 410) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen mit Hilfe von Walzen (409, 410) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verformen mit Hilfe von Unter- und/oder Überdruck unterstützt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Luftdurchlaßöffnungen im Werkzeug und/oder im Gegenwerkzeug zur Erzeugung von Unter- und/oder Überdruck verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Substrats und des elektrolumineszierenden Aufbaus direkt miteinander verschmolzen werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass Substrat und elektrolumineszierender Aufbau mittels einer Hilfsschicht miteinander verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschicht zur Verbindung von Substrat und elektrolumineszierendem Aufbau ein Klebstoff ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein latent reaktiver Klebstoff ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Mehrkomponenten- und/oder ein Heißschmelzklebstoff ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein UV- oder elektronenstrahl-härtbarer Klebstoff ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrolumineszierende Aufbau in Form eines Einzel-Folienteils vorgelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrolumineszierende Aufbau kontinuierlich von Rolle vorgelegt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Substrat in Form eines Einzelstücks vorgelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet dass das Substrat in kontinuierlicher Form vorgelegt wird.
Dreidimensional gestaltetes lichtemittierendes Bauteil mit mindestens einem elektrolumineszierenden Aufbau, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrolumineszierende Aufbau an mindestens einer Oberfläche mit einem verformten Substrat verbunden ist.
Bauteil gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober flächen des Substrats und des elektrolumineszierenden Aufbaus direkt miteinander verschmolzen sind.
Bauteil gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Substrats und des elektrolumineszierenden Aufbaus mittels einer Hilfsschicht miteinander verbunden sind.
Bauteil gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschicht, die Substrat und elektrolumineszierenden Aufbau verbindet, ein latent reaktiver Klebstoff ist.
Bauteil gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschicht, die Substrat und elektrolumineszierenden Aufbau verbindet, ein Klebstoff ist.
Bauteil gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Mehrkomponenten- und/oder ein Heißschmelzklebstoff ist.