DE102012003412A1

DE102012003412A1 - Hinterleuchtetes Formteil und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102012003412A1
Application number: DE201210003412
Authority: DE
Inventors: Marcel Bastiaanse; Udo Gayer; Michael Schade; Gottfried Schremmer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein hinterleuchtetes Formteil (1) aus Kunststoff mit metallisch erscheinender Sichtoberfläche und dessen Herstellungsverfahren bereit. Dabei weist das Formteil eine transluzente Folie (11) mit metallisch erscheinender Sichtoberfläche auf, die mit einer transparenten oder transluzenten Kunststoffmasse (13) hinterspritzt oder hintergossen ist. Zwischen der Folie (11) und der Kunststoffmasse (13) ist zumindest eine einen Transmissionsgrad (τ) bestimmende Siebdruckschicht (12) bereitgestellt. Das Formteil (1) umfasst zumindest eine Lichtquelle (3, 6), die auf der von der Folie (11) abgewandten Seite der Siebdruckschicht (12) angeordnet ist. Ferner weist das Formteil (1) zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche (A, B) auf, an denen sich die aus der transluzenten Folie (11) austretende Lichtmenge des von der Lichtquelle (3, 6) emittierten Lichts unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formteil aus Kunststoff mit metallisch erscheinender Sichtoberfläche, das hinterleuchtet werden kann, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Formteile wie Zierteile und Funktionsteile des Fahrzeuginterieurs im Fahrzeugbau mit einem metallischen Erscheinungsbild etwa verchromt zu fertigen, um die Wertanmutung zu erhöhen. Hierzu gibt es die Möglichkeit galvanisierte Kunststoffbauteile wie Kunststoff-Chromrahmen einzusetzen. Dazu können derartige galvanisierte Komponenten durch Fügeverfahren wie Schweißen oder Kleben oder durch Clipsverbindungen mit der Hauptkomponente verbunden werden.
Ein entsprechendes Bauteil wird in der DE 10 2008 032 761 A1 beschrieben, das wenigstens einen galvanisierten Oberflächenbereich aufweist, der ein Oberflächenbereich einer ein- oder mehrkomponentigen Kunststoffschicht aus Spritzgussmasse ist, die stoffschlüssig mit einer nicht galvanisierbaren Folie verbunden ist. Das zur Herstellung eines derartigen Bauteils eingesetzte Verfahren umfasst das Herstellen des zu galvanisierenden Oberflächenbereichs durch Hinterspritzen einer nicht galvanisierbaren Folie mit galvanisierbarer Spritzgussmasse, so dass der durch das Hinterspritzen der Folie entstehende Kunststoffkörper einem Galvanisierprozess zugeführt werden kann.
Um den Kundennutzen zu erhöhen, beispielsweise, wenn es sich bei dem Formteil um ein Betätigungselement handelt oder auch zur Erhöhung der Wertanmutung, werden derartige Formteile mit metallischer Anmutung wie z. B. chromfarbene Bauteile im Automobil direkt/gezielt beleuchtet. Bisher werden solche Chromapplikationen beispielsweise angestrahlt, so dass eine Beleuchtung nur indirekt durch Reflexion an der metallischen Schicht entsteht Alternativ werden Formteile eingesetzt, die hinterleuchtet werden können und somit eine direkte Ambientebeleuchtung erzeugen. Dazu wird auf transparente Formkörper eine transluzente PVD-Schicht aufgebracht, die so dünn ist, dass sie einerseits rückseitig eingebrachtes Licht durchlässt, im Auflicht aber silbern metallisch wirkt. Nachteilig ist hier die einheitliche Lichttransmission, welche am gesamten Formkörper gleich ist. Ferner ist der Einsatz von elektrolumineszenten Folien bekannt, wobei allerdings die anzubringende Hochspannung, die geringe Auswahl an Lichtfarben, die geringe Verformbarkeit dieser Folientypen, sowie die Kosten und die Grenzen der Fertigungsmöglichkeiten in der Schichttechnologie problematisch sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes hinterleuchtetes Formteil mit metallischer Anmutung und ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein Formteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen hinterleuchteten Formteils aus Kunststoff, das eine metallisch erscheinende Sichtoberfläche aufweist, umfasst dieses Formteil eine transluzente Folie mit metallisch erscheinender Sichtoberfläche. Diese ist fest hinterlegt, etwa hinterspritzt oder hintergossen, mit einer transparenten oder transluzenten Kunststoffmasse. Vorteilhaft ist zwischen der Folie und der Kunststoffmasse wenigstens eine Siebdruckschicht vorgesehen, die den Transmissionsgrad des Lichts bestimmt. Ferner umfasst das Formteil zumindest eine Lichtquelle, die auf der von der Folie abgewandten Seite der Siebdruckschicht angeordnet ist. Das Formteil weist erfindungsgemäß zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche auf, an denen sich die aus der transluzenten Folie austretende Lichtmenge des von der Lichtquelle emittierten Lichts unterscheidet. So ergibt sich ein hinterleuchtetes Formteil mit erhöhter Wertanmutung, wobei die austretende Lichtmenge der hinterleuchteten Bereiche auf die gewünschte Weise vorbestimmbar ist. Hierdurch ergibt sich ein optischer Effekt, der genau auf das zu erzielende Ambiente abgestimmt werden kann.
Die an den zwei oder mehr Lichtaustrittsbereichen austretende Lichtmenge kann durch unterschiedliche Transmissionsgrade einer oder auch mehrerer Siebdruckschicht(en) bestimmt werden. Dabei können die unterschiedlichen Transmissionsgrade der zumindest einen Siebdruckschicht vorteilhaft auf einfache Weise durch den Extinktionskoeffizienten der verwendeten Siebdruckfarbe, der bekannt ist, und die Anzahl und/oder die Dicke der Siebdruckschichten eingestellt werden.
Um weitere optische Effekte zu erzielen, kann die transluzente Kunststoffmasse in einen transparenten Kunststoff eingebettete Streuzentren umfassen Die Lichtquelle, die in die transluzente Kunststoffmasse integriert ist, kann eingespritzt oder eingegossen sein. Eine energie- und platzsparende Licht emittierende Diode wird als Lichtquelle bevorzugt, obgleich auch andere Lichtquellen in Frage kommen.
Die „Lichtquelle” im Sinne der Vorrichtung, die im Formteil das Licht ausgibt, kann in einer Ausführungsform auch eine auf der von der Folie abgewandten Seite der transparenten Kunststoffmasse angeordnete Lichtleitfolie sein. Die Kunststoffmasse umfasst dabei keine Streuzentren. Erfindungsgemäß wird in dieser Ausführungsform die an den zumindest zwei Lichtaustrittsbereichen austretende Lichtmenge durch unterschiedliche Mikrostrukturen der Lichtleitfolie bestimmt.
Die transluzente Folie kann eine Nano-Multilayerfolie Polyesterfolie, beispielsweise unter dem Markennamen Picasus^®-Folie vertrieben, oder eine Folie mit einer mittels PVD aufgebrachten metallischen Schicht sein.
Vortielihaft ist das erfindungsgemäße Formteil robust und weist auf der Sichtoberfläche der Folie eine transparente Schutzbeschichtung auf, die kratzfest, chemisch und/oder UV-beständig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des vorstehenden hinterleuchteten Formteils umfasst die Schritte:

– Aufbringen der zumindest einen Siebdruckschicht auf der von der Sichtoberfläche abgewandten Seite der die metallisch erscheinende Sichtoberfläche bereitstellenden transluzenten Folie,
– Formen der Folie entsprechend einem für das Formteil vorgesehenen Oberflächenverlauf, bevorzugt durch Hochdruckumformen oder Vakuumziehen,
– Zuschneiden der geformten Folie und Einlegen in eine für das Formteil vorgesehene Werkzeugkavität,
– Füllen der Werkzeugkavität mit der Kunststoffmasse, dabei Verbinden mit der Folie, bevorzugt durch Hinterspritzen oder Vergießen der Folie mit der Kunststoffmasse,
– Entformen des Formteils nach Aushärten der Kunststoffmasse,

So wird auf einfache Weise in einem kostengünstigen Prozess ein hinterleuchtetes Formteil geschaffen, das eine gesteigerte Wertanmutung aufweist.
Weiter kann das Verfahren den Schritt vorsehen:

– Einbringen zumindest einer LED als Lichtquelle in die Kavität und Einbetten der zumindest einen LED in die Kunststoffmasse, die durch enthaltene Streuzentren transluzent ist, und Schaffen der zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche durch unterschiedliche Transmissionsgrade der zumindest einen Siebdruckschicht.

Alternativ ist es möglich, eine Lichtleiffolie als Lichtquelle auf der von der Siebdruckschicht abgewandten Seite der Kunststoffmasse, die keine Streuzentren enthält und transparent ist, anzuordnen. Dabei weist die Lichtleitfolie zur Schaffung der zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche unterschiedliche Mikrostrukturen auf und die Siebdruckschicht hat einen einheitlichen Transmissionsgrad.
Ferner kann das Verfahren die Schritte umfassen:

– vor dem Aufbringen der Siebdruckschicht Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf die Sichtoberfläche der Folie und Fixieren der Schutzbeschichtung, bevorzugt thermisch Fixieren, und
– nach dem Formen der Folie Härten der Schutzbeschichtung, vorzugsweise UV-Härten.

So wird die Oberfläche robust und langlebig.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes beleuchtetes Formteil mit integrierten LEDs,
2 eine Detailansicht des schematischen Schichtaufbaus an der mit A markierten Stelle des Formteils aus 1,
3 eine Detailansicht des schematischen Schichtaufbaus an der mit B markierten Stelle des Formteils aus 1,
4 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes beleuchtetes Formteil nach einer weiteren Ausführungsform mit integrierten LEDs,
5 eine Detailansicht des schematischen Schichtaufbaus an der mit A markierten Stelle des Formteils aus 4,
6 eine Detailansicht des schematischen Schichtaufbaus an der mit B markierten Stelle des Formteils aus 4,
7 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes beleuchtetes Formteil mit separater Lichtleitfolie,
8 eine Detailansicht des schematischen Schichtaufbaus des Formteils aus 7,
9 eine vergrößerte Aufnahme der Mikrostruktur der Lichtleitfolie an der mit A markierten Stelle des Formteils aus 7,
10 eine vergrößerte Aufnahme der Mikrostruktur der Lichtleitfolie an der mit B markierten Stelle des Formteils aus 7.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf beleuchtete Formteile mit metallischer Anmutung. In der vorliegenden Anmeldung wird dabei häufig von „chromfarben” oder „silbrig” gesprochen, dies soll jedoch nur beispielhaft und in keiner Weise beschränkend sein. Denkbar sind selbstverständlich auch andere Metallfarben, hier seien nur goldfarben oder kupfern oder genannt.
Zur Erhöhung des Kundennutzens sowohl zur eventuell bei Nacht benötigten besseren Auffindbarkeit von Schaltern etc. und für eine höhere Wertanmutung werden metallisch anmutende Formteile im Fahrzeuginterieur beleuchtet.
Erfindungsgemäß wird hierin ein Formteil offenbart, das aus sich heraus leuchtet und dabei eine Vielfalt lichttechnischer Gestaltungsfreiheiten besitzt.
Durch die Verwendung von speziellen Folientypen, die in Auflicht silberglänzend metallisch wirken, aber noch eine gewisse Lichtdurchlässigkeit besitzen, können im FIM (Film Insert Molding) Prozess dreidimensionale Bauteile hergestellt werden. Durch Einsatz von Siebdruckfarben, welche auf der Rückseite einer solchen Folie aufgebracht werden, kann der Lichtaustritt durch lichtdämpfende Farben bzw. deren Schichtdicken an jedem Ort des Bauteils gezielt eingestellt werden. Nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz nimmt die Extinktion linear mit der Schichtdicke des absorbierenden Mediums zu.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird im Siebdruck eine Schicht mit einheitlicher, gleichmäßiger Lichtdämpfung hinter die Spezialfolie aufgebracht, wobei zur gezielten Einstellung des Lichtaustritts an jedem Ort des Bauteils als Beleuchtungsquelle eine Lichtleitfolie mit unterschiedlichen Mikrostrukturen genutzt wird, um das in das Bauteil eingekoppelte Licht zu steuern.
Im Anschluss an den Siebdruck der Licht dämpfenden Schicht wird die bedruckte Folie einem Formgebungsprozess unterzogen. Nach dem Verformen wird die Folie mit einem diffus streuenden Licht leitenden Material vergossen oder hinterspritzt und so das Bauteil erhalten. Hierbei kann eine Lichtquelle wie eine oder mehrere LEDs mit entsprechenden elektrischen Anschlussstrukturen mit vergossen bzw. eingespritzt werden. Im Falle der Verwendung einer Lichtleitfolie kann diese im Nachgang aufgebracht werden, oder wie die bedruckte Spezialfolie in die Kavität an entsprechender Stelle eingelegt und mit vergossen/eingespritzt werden; entsprechende Anschlüsse an eine weitere Lichtquelle, die in die Lichtleitfolie als interne im Formteil vorliegende Lichtquelle Licht einkoppelt, sind vorzusehen.
Durch den Einsatz einer speziellen Folie, dem Siebdrucken zur Lichtdämpfung, Verwendung einer diffus streuenden Vergussmasse und ggf. Integration der Lichtquellen in die Vergussmasse wird es erstmals möglich, auf einem silbern metallisch glänzenden Formteil die Lichtaustrittsmenge örtlich zu regulieren und damit die Tag-/Nacht-Designanforderungen zu erfüllen: Das Formteil zeigt bei Tag sein metallisches Erscheinungsbild und ist bei Nacht hinterleuchtet. Zudem besteht durch die Integration der Lichtquellen in die Vergussmasse die Möglichkeit, den Bauraum und die Anzahl an verwendeten Bauteilen zu reduzieren.
Mit dem FIM-Verfahren werden Folien hinterspritzt, wobei durch Einlegen von umgeformten und beschnittenen Folien bzw. Folienhalbzeugen in das Werkzeug während des Gießens bzw. Spritzgießprozesses fertige Bauteile hergestellt werden, die an der Oberfläche Dekors entsprechend der Folie, im vorliegenden Fall ein metallisches Erscheinungsbild aufweisen. Damit ist es möglich, auch komplex gekrümmte Bauteile mit Symbolen, Durchlichttechnik und mehrfarbigen flächigen Dekoren zu fertigen. Zudem kann das Dekor von Bauteil zu Bauteil einfach durch Einlegen einer anders gestalteten Folie variiert werde. Üblicherweise bildet die Folie am fertigen Bauteil die optische Oberfläche/Sichtfläche.
Als Spezialfolie, die ohne eine galvanisierte Metallschicht ein metallisches Erscheinungsbild aufweist, kann eine von Toray Industries, inc., Japan, hergestellte Polyesterfolie mit der Bezeichnung Picasus^® GH eingesetzt werden, die beispielsweise mit einer Dicke von 100 μm erhältlich ist. Diese Folie erhält durch ihren nano-Multilayeraufbau (etliche hundert Schichten) durch gezielte Steuerung der Schichtdicke und des Brechungsindex an den Schichtgrenzen ihr metallisches Erscheinungsbild.
Alternativ zu einer Picasus^®-Folie können aber auch Folien, auf denen mittels PVD eine transluzente metallische Schicht erzeugt wurde, eingesetzt werden.
Die für den auf der Spezialfolie aufgebrachten Druck verwendeten Druckfarben müssen aufgrund der erforderlichen Umformung hochflexibel sein und eine gute Haftung zur Folie aufweisen. Ferner muss die Farbe geeignet sein, der thermischen Belastung und Scherung beim Vergießen/Hinterspritzen Stand zu halten.
Als Siebdruckfarben kommen z. B. Noriphan^® oder Noripet^® von Pröll, Weißenburg, Deutschland, in verschiedenen Lichtdämpfungen, vorzugsweise in schwarzen Farbtönen zum Einsatz. Eine geeignete Farbe für ein blickdichtes Material ist Noriphan^® HTR 952. Generell können aber sämtliche zum Einsatz im FIM-Prozess geeigneten Farben eingesetzt werden. Die Farben lassen sich in sämtlichen Varianten mischen. Der auf der Spezialfolie aufgebrachte Siebdruck kann aus mehreren Schichten, in der Regel drei bis vier Schichten, unterschiedlicher Aufbauten bestehen. Die Schichtanzahl kann aber auch davon abweichen. Noriphan^® HTR ist eine lösemittelbasierte Einkomponenten-Siebdruckfarbe, die ein hochtemperaturbeständiges thermoplastisches Bindemittel enthält.
Die Variationsparameter beim Siebdruck sind so die Anzahl der aufgebrachten Schichten und die Deckkraft der einzelnen Schichten. Für bestimmte Lichteffekte kann die Pixelverteilung angepasst werden. Die Pixelauflösung geht im extremen Fall bis beispielsweise 2400 dpi. Somit kann Ort und Helligkeit mit dieser Auflösung eingestellt werden.
Als dunkle transluzente Verguss- bzw. Spritzgussmasse mit Streueffekt eignet sich ein von Albis Plastic GmbH, Hamburg, vertriebenes modifiziertes Polycarbonat mit dem Handelsnamen Alcom LD (Light duffusion), der in unterschiedlichen Farben erhältlich ist.
Prinzipiell ist es auch denkbar, Polyamide oder Polyesterwerkstoffe mit einer solchen Farbeinstellung zu modifizieren, ebenfalls lässt sich das optische Verhalten diffus einstellen: Als Beispiel für einen Polyesterwerkstoff sei Alcom HTC 300/1 GY 1055-10LD, ebenfalls von Albis Plastic GmbH, Hamburg, genannt. Ein geeigneter Polyamidwerkstoff ist beispielsweise ein PA12 von EMS-Grivory, Domat/Ems, Schweiz, mit ähnlichen optischen Eigenschaften: Grilamid TR 60 UV 09718.6E.
Die Variationsparameter der Verguss-/Sprizugussmasse liegen in dem eingestellten Transmissionsgrad der Vergussmassen, also der Farbeinstellung, der Anzahl an eingebrachten Streuzentren (Streukugeln), sowie der Materialdicke. Die Streuzentren bestehen aus einem Material, welches eine deutlich höhere Schmelztemperatur besitzt als das Vergussmassen-Polymer, in welches die Streuzentren eingebettet sind. Die Form der Streuzentren ist in der Regel kugelig, ihre Farbe transparent. Der Brechungsindex unterscheidet sich von dem des Polymers, sodass an den entstehenden Phasengrenzen eine Lichtbrechung stattfinden kann. Bei einer ausreichenden Anzahl von Streuzentren wird das Licht diffus verteilt und der gewünschte Streueffekt wird erzielt.
In einer Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass auf die Sichtseite des Formteils eine Schutzbeschichtung aufgebracht wird, um vor mechanischer Einwirkung (Krazern) zu schützen, dem Formteil chemische Beständigkeit (Reinigungsmittel) zu verleihen und/oder witterungsbeständig, insbesondere UV-beständig zu machen. Für eine Kratzfestbeschichtung eignen sich etwa Dual-Cure Schichtsysteme mit zweistufigem Härtungsprozess. Ein Lack (z. B. Norilux^® DC-4 von Pröll, Weißenburg, Deutschland) wird beispielsweise durch Rakeln oder Siebdrucken auf die Sichtoberfläche der Spezialfolie gebracht und thermisch fixiert. Der vorgehärtete Schutzlack ist elastisch und wird erst nach dem Formen der Spezialfolie mit UV-Licht ausgehärtet.
Um ein erfindungsgemäßes Formteil herzustellen, wird zunächst die Schutzbeschichtung, falls eine solche vorgesehen ist, auf die Sichtseite der Spezialfolie mit dem metallischen Erscheinungsbild aufgebracht und thermisch fixiert. Der nächste Schritt (bei Verfahren ohne Schutzbeschichtung der erste Schritt) ist die Aufbringung der Siebdruckfarben auf die Rückseite der Folie, um den gewünschten Dämpfungseffekt zu erzielen. Durch den Siebdruck wird das Formteil bereichsweise mit unterschiedlichen Transmissionsgraden ausgestattet, um die verschiedenen Durchleuchtungseffekte zu erzielen. In einer anderen Variante bei Verwendung einer Lichtleitfolie mit unterschiedlichen Mikrostrukturen, die für die unterschiedliche Durchleuchtung sogen, wird eine Siebdruckschicht mit einheitlichem Transmissionsgrad aufgebracht.
Die bedruckte Folie wird beispielsweise durch Hochdruckumformen oder Vakuumziehen geformt. Nach dem Formen wird die gegebenenfalls aufgebrachte Schutzbeschichtung in einer mittels UV-Licht ausgehärtet.
Nach dem Beschnitt der Folie wird sie in ein dafür vorgesehenes Spritzgusswerkzeug eingelegt und gegebenenfalls auch die als Lichtquellen verwendeten LEDs in der Kavität angeordnet, wobei sich die entsprechenden Anschlüsse der LEDs zumindest bis zum Rand der Kavität, vorzugsweise daraus heraus erstrecken. Beim Hinterspritzen der Folie mit dem diffus Licht streuenden Vergusskunststoff entsteht das Formteil, wobei die LEDs in den Vergusskunststoff eingebettet sind.
1 bis 6 beziehen sich auf eine Variante des Folienbauteils 1, das in den Bauteilkörper 2, der bis auf die durch die bedruckte Folie gebildete Sichtoberfläche aus der Kunststoffmasse besteht, integrierte Lichtquellen, vorzugsweise LEDs 3 aufweist, die in 1 und 4 zu sehen sind. Bei dem in der Schnittdarstellung gezeigten Formteil handelt es sich um einen Mercedes-Stern/dreizackigen Stern mit umlaufender Ringstruktur, wobei eine LED 3 in der Zentralachse und die beiden anderen zu sehenden LEDs 3 in dem umlaufenden Ring angeordnet sind. Selbstverständlich können in dem Formteil 1 noch mehr LEDs angeordnet sein, etwa gleichmäßig über den Umfang des umlaufenden Rings verteilt. Von dem Ring erstrecken sich von der Nichtsichtseite des Formteils 1 Montagestege 5 weg, mit denen das Formteil 1 verbaut werden kann. Die LEDs 3 sind in die Kunststoffmasse 13 des Bauteilkörpers 2 eingespritzt bzw. eingegossen, so dass jeweils nur ein elektrisches Anschlussstück 4 jeder LED 3 aus dem Bauteilkörper 2 herausragt. Die Anschlussstücke 4 der in dem Ring angeordneten LEDs erstrecken sich dabei durch die Montagestege 5.
Das Formteil 1 zeigt vorliegend an dem Ring und an dem Stern zwei Lichtaustrittsbereiche A, B, an denen sich die zur Sichtseite austretende Lichtmenge des von den LEDs 3 emittierten Lichts unterscheidet.
2 und 3 zeigen den Schichtaufbau an den jeweils mit A und B indizierten Lichtaustrittsbereichen des Formteils 1 aus 1, entsprechend zeigen 5 und 6 den Schichtaufbau an den jeweils mit A und B indizierten Stellen des Formteils aus 4.
Der Schichtaufbau des Formteils nach 2 und 3 setzt sich zusammen aus der Deckschicht 10, einem „Hard Coating” für den Kratzschutz, der darunter liegenden Multilayer-Polyesterfolie 11, die ein silberfarbiges Erscheinungsbild hat, der Siebdruckschicht 12, hierunter sind vorliegend auch mehrere sukzessiv aufgebrachte Einzelschichten zusammengefasst, die für die an A und B örtlich regulierte Lichtdämpfung sorgt und der Kunststoffmasse 13, die im Wesentlichen den Körper des Formteils 1 ausmacht. In der Siebdruckschicht 12 unterscheiden sich auch die beiden Detailschnitte A und B: während die Siebdruckschicht 12 in 2 einen Transmissionsgrad τ von 80% an der Stelle A, also einer Sternstrahlfläche, aufweist, sorgt die Siebdruckschicht 12 an der Stelle B (der äußeren Kante des umlaufenden Rings) aus 3 für eine Transmission von lediglich τ = 5%. Unter der Siebdruckschicht 12 liegt die transluzente Kunststoffmasse 13, die aus einem transparenten Kunststoff 15 und darin verteilten Lichtstreuungszentren 14 besteht, um das von den LEDs 3 eingebrachte Licht L_B gleichmäßig zu streuen, das in 2 und 3 (und 5 und 6) durch gepunktete Pfeile symbolisiert wird.
Weiter sind in 2 (und 5) mit gepunkteten Pfeilen das durch die Kunststoffmasse 13 gestreute Licht L_S und das die oberen Schichten 10, 11, 12 passierende Licht L_T dargestellt. Pfeil L_E symbolisiert das auf die Multilayerfolie 11 einfallende Auflicht, das dort reflektiert wird (L_R) und damit für das metallische Erscheinungsbild sorgt.
Der Aufbau des Formteils 1 in 4 entspricht dem in 1, bis auf die Siebdruckschicht 12, wie in 5 und 6 zu sehen ist. Allerdings kann der hier geschnittene Sternstrahl durch eine Fläche verlaufen, die benachbart der Sternstrahlfläche aus 1 ist. An der Stelle A (einer Sternstrahlfläche) des Formteils 1 aus 4 liegt der von der Siebdruckschicht 12 bereitgestellte Transmissionsgrad τ bei 0% (5), d. h., dass an dieser Stelle kein von den Dioden 3 emittiertes Licht durchgelassen wird. So kann durch die unterschiedliche Beleuchtung der benachbarten Flächen eines Sternstrahls eine deutlich verbesserte Tiefenwirkung erzeugt werden. Entsprechendes gilt für den umlaufenden Ring, der an der Stelle B, der abfallende äußeren Kante des Rings, einen Transmissionsgrad τ von 20% aufweist, wie 6 zeigt.
Mit den unterschiedlichen Transmissionsgraden, die an bestimmten Formelementen des Formteils vorgesehen sind, kann dem Formteil bei Hinterleuchtung durch „Licht- und Schatteneffekte” eine deutlich verbesserte 3D-Tiefenwirkung verliehen werden. Bisher wurde die Tiefenwirkung eines 3D-geformten Bauteil bei Hinterleuchtung eher abgeschwächt.
7 stellt eine Variante dar, in der die Lichtquelle (LED) nicht in die Kunststoffmasse 13 des Formteils 1 integriert wird, sondern über eine separate, an dem Körper 2 des Formteils 1 angebrachte Lichtleitfolie 6 bzw. -scheibe flächig eingekoppelt wird. Die LED 3, die das Licht in die Lichtleitfolie 6 vermittelt, ist hier in die Lichtleitfolie 6 integriert. Der für diese Variante vorgesehene Schichtaufbau ist in 8 dargestellt, in der die Siebdruckschicht 12 gleichmäßig über das ganze Formteil 1, hier mit einem Transmissionsgrad τ von 80%, beschaffen ist. Für den lokal über das Formteil 1 variierende Lichtdurchtritt/Lichtdämpfung sorgt hierbei die Lichtleitfolie 6 bzw. -scheibe, die dazu in den vorgesehenen Bereichen A, B mit unterschiedlichen Mikrostrukturen ausgebildet ist, wie sie in den 9 und 10 für die Stellen A und B aus 7 dargestellt sind. Mit den unterschiedlichen Mikrostrukturen kann der vertikale/horizontale Lichtaustritt aus der Lichtleitfolie 6 gesteuert werden.
Beide beschriebenen Varianten sind sowohl für direkte als auch indirekte Beleuchtung der Formteile geeignet. Im Auflicht bei Tag erscheint das Formteil in metallischer Anmutung mit Tiefenwirkung durch die geformten Sichtoberfläche, bei Nacht sorgen die erfindungsgemäßen definiert eingestellten Lichtaustrittsmengen an den verschiedenen Formteilelementen für die Tiefenwirkung und optisch ansprechende Anmutung bei Hinterleuchtung.
So weisen die Formteile durch den präzise gesteuerten Lichtaustritt eine gesteigerte Wertanmutung auf, die aufgrund des metallischen Erscheinungsbilds auch ohne Ambientebeleuchtung hoch ist.
Für verschiedene Formteile, bei denen es sich beispielsweise um ein Herstellersymbol wie den in den Figuren beschriebenen Stern, etwa zur Anordnung im Lenkrad handeln kann, aber auch um Funktionselemente wie Lüfterdüsen oder Einstiegschienen (ohne die Formteile darauf beschränken zu wollen), wird eine hohe gestalterische Freiheit bei der Lichtinszenierung erreicht.
Es bieten nicht nur die erfindungsgemäßen Formteile eine kostengünstige Möglichkeit zur Hinterleuchtung der Folienteile, sondern deren Herstellung kann kostengünstig erfolgen, da nur wenige Werkzeuge benötigt werden. Ferner ist ein hoher Individualisierungsgrad möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008032761 A1 [0003]

Claims

Hinterleuchtetes Formteil (1) aus Kunststoff mit metallisch erscheinender Sichtoberfläche, wobei das Formteil eine transluzente Folie (11) mit metallisch erscheinender Sichtoberfläche aufweist, die mit einer transparenten oder transluzenten Kunststoffmasse (13) hinterspritzt oder hintergossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Folie (11) und der Kunststoffmasse (13) zumindest eine einen Transmissionsgrad (τ) bestimmende Siebdruckschicht (12) bereitgestellt ist und das Formteil (1) zumindest eine Lichtquelle (3, 6) umfasst, die auf der von der Folie (11) abgewandten Seite der Siebdruckschicht (12) angeordnet ist, wobei das Formteil (1) zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche (A, B) aufweist, an denen sich die aus der transluzenten Folie (11) austretende Lichtmenge des von der Lichtquelle (3, 6) emittierten Lichts unterscheidet.
Formteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den zumindest zwei Lichtaustrittsbereichen (A, B) austretende Lichtmenge durch unterschiedliche, einstellbaren Transmissionsgrade (τ) der zumindest einen Siebdruckschicht (12) bestimmbar ist, wobei die unterschiedlichen Transmissionsgrade (τ), die in der zumindest einen Siebdruckschicht (12) vorliegen, durch den Extinktionskoeffizienten der verwendeten Siebdruckfarbe und eine Anzahl und/oder Dicke der Siebdruckschichten (12) einstellbar sind.
Formteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die transluzente Kunststoffmasse (13) in einen transparenten Kunststoff (15) eingebettete Streuzentren (14) umfasst.
Formteil (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3, 6) in die transluzente Kunststoffmasse (13) integriert, bevorzugt eingespritzt oder eingegossen ist, und/oder dass die Lichtquelle (3, 6) eine Licht emittierende Diode ist.
Formteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3, 6) eine auf der von der Folie (11) abgewandten Seite der transparenten Kunststoffmasse (13), die keine Streuzentren (14) umfasst, angeordnete Lichtleitfolie (6) ist, und die an den zumindest zwei Lichtaustrittsbereichen (A, B) austretende unterschiedliche Lichtmenge durch unterschiedliche Mikrostrukturen der Lichtleitfolie (6) bestimmt wird.
Formteil (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die transluzente Folie (11) eine Nano-Multilayerfolie Polyesterfolie oder eine Folie mit einer mittels PVD aufgebrachten metallischen Schicht ist.
Formteil (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (1) auf der Sichtoberfläche der Folie (11) eine transparente Schutzbeschichtung (10) aufweist, die kratzfest, chemisch und/oder UV-beständig ist.
Verfahren zur Herstellung des Formteils (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte – Aufbringen der zumindest einen Siebdruckschicht (12) auf der von der Sichtoberfläche abgewandten Seite der transluzenten Folie (11), die die metallisch erscheinende Sichtoberfläche bildet, – Formen der Folie (11) entsprechend einem für das Formteil (1) vorgesehenen Oberflächenverlauf, bevorzugt durch Hochdruckumformen oder Vakuumziehen, – Zuschneiden der geformten Folie (11) und Einlegen in eine für das Formteil (1) vorgesehene Werkzeugkavität, – Füllen der Werkzeugkavität mit der Kunststoffmasse (13), dabei Verbinden mit der Folie (11), bevorzugt durch Hinterspritzen oder Vergießen der Folie (11) mit der Kunststoffmasse (13), – Entformen des Formteils (1) nach Aushärten der Kunststoffmasse (13), wobei das Formteil (1) zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche (A, B) aufweist, an denen sich die aus der transluzenten Folie (11) austretende Lichtmenge des von der Lichtquelle (3, 6) emittierte Lichts unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend die Schritte – Einbringen zumindest einer LED (3) als Lichtquelle (3, 6) in die Kavität und Einbetten der zumindest einen LED (3) in die Kunststoffmasse (13), die durch enthaltene Streuzentren (14) transluzent ist, und Schaffen der zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche (A, B) durch unterschiedliche Transmissionsgrade (τ) der zumindest einen Siebdruckschicht (12), oder – Anordnen einer Lichtleitfolie (6) als Lichtquelle (3, 6) auf der von der Siebdruckschicht (12) abgewandten Seite der Kunststoffmasse (13), die keine Streuzentren (14) enthält und transparent ist, wobei die Lichtleitfolie (6) zur Schaffung der zumindest zwei Lichtaustrittsbereiche (A, B) unterschiedliche Mikrostrukturen aufweist, und wobei die Siebdruckschicht (12) einen einheitlichen Transmissionsgrad (τ) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, umfassend die Schritte – vor dem Aufbringen der Siebdruckschicht (12) Aufbringen einer Schutzbeschichtung (10) auf die Sichtoberfläche der Folie (11) und Fixieren der Schutzbeschichtung (10), bevorzugt thermisch Fixieren, und – nach dem Formen der Folie (11) Härten der Schutzbeschichtung (10), vorzugsweise UV-Härten.