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Darstellung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorverbunds mit einer Dekorschicht und einer Dekorfolie, der insbesondere zur Verwendung für Interieurteile in Fahrzeugen in Frage kommt.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2008 041 701 A1 beschreibt einen Dekorverbund, insbesondere zur Verwendung für Interieurteile in Fahrzeugen, der eine Dekorschicht aufweist, die mit einem Perforationsbereich versehen ist, wodurch Öffnungen in der Dekorschicht ausgebildet sind, wobei eine Folie zumindest teilweise in Öffnungen des Perforationsbereichs eingebracht ist. Durch das Einbringen der Folie in die Öffnungen werden verschiedene Wirkungen erzielt. Die Öffnungen werden durch die Folie nicht nur verschlossen, so dass keine Fremdpartikel oder Fluide in den Dekorverbund eindringen können, sondern es wird zusätzlich eine Stabilisierung der Dekorschicht bewerkstelligt, wodurch ein Verziehen der Dekorschicht aufgrund einer Schwächung durch die Öffnungen vermindert wird. Außerdem können mit der Folie besondere optische Effekte erzielt werden.
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Die Herstellung des obigen Dekorverbunds erfolgt dadurch, dass die Folie beispielsweise durch Einpressen, Hinterschäumen, Besprühen oder Einziehen aufgrund einer Druckdifferenz auf beiden Seiten der Dekorschicht verformt und in die Öffnungen des Dekorverbunds eingebracht wird.
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Ferner beschreibt die
EP 1 839 834 B1 die Herstellung eines Formteils, dass ein Basisteil aus mehreren Schichten und eine damit in Verbindung stehendes thermoplastisches oder duroplastisch das Kunststoffmaterial aufweist. Die Verbindung des Basismaterials mit dem Kunststoffmaterial erfolgt dadurch, dass das Kunststoffmaterial unter Druck verformt wird, sodass es fließfähig wird oder bereits verflüssigt unter Druck eingebracht wird und mit dem Basisteil einen Verbund eingeht.
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Die
WO 2011/029207 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem flächigen Dekorelement. Hierbei wird das Dekorelement mit Durchbrüchen versehen. Im Bereich der Durchbrüche wird auf die Rückseite des flächigen Dekorelements eine Folie aufgebracht. Beim Einbringen einer Kunststoffschmelze, beispielsweise durch Spritzgießen oder Extrudieren, wird die Folie durch den Druck der Kunststoffschmelze in die Durchbrüche hineingepresst.
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Das Einbringen einer Folie in Öffnungen, insbesondere in sehr kleine Öffnungen, die oft als Mikroöffnungen bezeichnet werden, ist mit verschiedenen Problemen verbunden. Beispielsweise sind nur bestimmte Folien und bestimmte Foliendicken realisierbar. Ferner wird die Folie beim Umformen großflächig belastet. Hierbei werden auch solche Bereiche der Folie gedehnt oder gestaucht, die nicht zum Einbringen in Öffnungen vorgesehen sind. Dies hat zur Folge, dass unbeabsichtigte Spannungen in der Folie die Qualität des Interieurteils beinträchtigen, insbesondere zu einer verminderten Haltbarkeit führen können. Die Umformung der Folie erfolgt zum Schutz des Dekormaterials bei relativ niedrigen Temperaturen. Würde man die Folie über ihre Erweichungstemperatur hinaus erwärmen, wäre damit eine Schädigung des Dekors verbunden. Im Allgemeinen ist somit ein schonender Umgang des Dekormaterials und der Folie beim Umformen wünschenswert.
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Als weiterer Stand der Technik ist die
DE 102 22 458 A1 zu nennen, die die Herstellung von Formteilen und Schichtverbunden aus Schaumpartikeln offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorverbunds verbesserter Qualität mit einer mit Öffnungen versehenen Dekorschicht und einer zumindest teilweise in den Öffnungen vorgesehenen Folie bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird eine Dekorschicht bereitgestellt, die bevorzugt aus Leder, Kunstleder oder einem lederähnlichen Material gefertigt ist. Dennoch eignen sich auch andere Materialien zur Ausführung der Erfindung, beispielsweise Folie, Polymer, Holz, Furnier, Papier, Glas, Metall, Textilien, Naturfasern, Naturfaserverbundmaterialien, Imitate der genannten Materialien, polymerbenetzte und/oder in Polymere eingebettete Naturfasern, Textilien, Vliesstoffe, Geflechte und Kombinationen der genannten Materialien, insbesondere Mehrschichtdekore.
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In die Dekorschicht sind mehrere Öffnungen eingebracht, wobei bevorzugt mindestens ein mit Mikroöffnungen perforierter Bereich vorgesehen ist. Die Einbringung der Öffnungen kann mit Laser, Stanzen, Wasserstrahl, Schneiden oder anderen Techniken erfolgen. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Öffnungen die Dekorschicht nicht vollständig durchlaufen müssen. Öffnungen, die nur bis zu einer gewissen Tiefe eingebracht sind, sind mitumfasst. Wenn in der vorliegenden Beschreibung von „Mikroöffnungen“ die Rede ist, sind damit Öffnungen gemeint, die so klein sind, dass sie von einem Fahrgast in einem üblichen Abstand zum Dekorelement einzeln nicht oder nur kaum zu erkennen sind. Da die Sichtbarkeit der einzelnen Öffnungen nicht nur von ihrem Durchmesser und ihrem Abstand abhängt, sondern auch von der Beschaffenheit des Dekormaterials, d.h. beispielsweise der Farbe, der Oberflächenrauigkeit des Dekormaterials usw., ist eine exakte Angabe von Öffnungsdurchmessern für Mikroöffnungen schwierig.
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Dennoch haben sich für viele Fälle Öffnungsdurchmesser im Bereich von 0,02 mm bis 0,5 mm, noch bevorzugter ungefähr 0,1 mm als geeignete erwiesen. Nichtsdestotrotz ist die vorliegende Erfindung auch zur Behandlung größerer Öffnungen geeignet, etwa im Bereich von 0 mm bis 3 mm, bis etwa 10 mm.
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Ein „perforierter“ Bereich soll in dieser Beschreibung einen Bereich auf einer Dekorschicht bezeichnen, in dem mehrere Öffnungen vorgesehen sind, die in ihrer Gesamtheit zu sehen sind, indem sie etwa ein Symbol darstellen. Auch die Öffnungen einer Perforation müssen die Schicht nicht vollständig durchlaufen. Öffnungen, die nur bis zu einer gewissen Tiefe eingebracht sind, sollen auch unter den Begriff der „Perforation“ fallen.
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In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Folie auf die Dekorschicht aufgebracht, wobei die Folie eine oder mehrere der Öffnungen der Dekorschicht überdeckt. Vorzugsweise wird die Folie rückseitig auf die Dekorschicht aufgebracht, d.h. auf die der Sichtseite abgewandten Seite. Bei einem Lederdekor kann es sich dabei um die „schlechte“ Seite handeln. Bei der Folie kann es sich um eine Folie aus einem Kunststoff, vorzugsweise Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyester (PET) oder aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE), beispielsweise auf Olefinbasis (TPO) oder Urethanbasis (TPU) oder (PU) handeln. Auch Folien aus sogenannten „COP“-Kunststoffen sind für die vorliegende Erfindung geeignet. Bevorzugt sind Folien mit thermoplastischem Umformverhalten. In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Mehrschichtfolie aus den oben genannten Materialien verwendet, wodurch die Umformungseigenschaften der Folie noch besser eingestellt werden können. Mehrschichtfolie in diesem Fall kann auch bedeuten, dass mindestens eine Seite dieser Folie Haftungseigenschaften besitzt bzw. eine Klebeschicht aufweist. Die Stärke der Folie wird in Abhängigkeit von den zu befüllenden Öffnungsdurchmessern und den Eigenschaften der Folie gewählt und liegt vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 300 µm, besonders bevorzugt zwischen 30 µm und 60 µm.
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In einem dritten Schritt wird die Folie zumindest partiell im Bereich der einen oder im Bereich mehrerer Öffnungen so umgeformt, dass diese zumindest teilweise in die entsprechenden zu füllenden Öffnungen eindringt, wobei die Umformung mittels eines Laserstrahls und/oder eines Warmluftstrahls, vorzugsweise bei Vorliegen einer Druckdifferenz am Dekorverbund, unterstützt wird. Mit einem Warmluftstrahl ist hierbei ein Luftstrahl mit einer gewissen örtlichen Begrenzung senkrecht zur Lufttransportrichtung gemeint, dessen Temperatur größer als die Umgebungstemperatur ist, d.h. größer als die Temperatur außerhalb des Strahldurchmessers ist, sofern es sich um einen kreiszylindrischen Strahl handelt. Der Laserstrahl und/oder Warmluftstrahl tastet bevorzugt Öffnung für Öffnung und/oder ganze Öffnungsgruppen ab, um eine gezielte Erwärmung der Folie an diesen Stellen und damit eine gezielte verbesserte Umformbarkeit zu bewirken. Die Folie kann, muss aber nicht, an den behandelten Stellen über ihre Erweichungstemperatur hinaus erhitzt werden. In jedem Fall erfolgt eine vereinfachte Umformung der Folie im Bereich der zu füllenden Öffnungen, im Vergleich zu unbehandelten oder unabgetasteten Stellen. Dadurch werden Spannungen der Folie in solchen Bereichen vermieden, in denen keine Umformung erwünscht ist, d.h. insbesondere in Bereichen zwischen den Öffnungen. Auch wenn, wie es oben erwähnt ist, die Folie nicht über ihre Erweichungstemperatur hinaus erhitzt wird, findet eine Art „Fließen“ oder „Absacken“ in die Öffnungen statt. Somit erfolgt eine sehr schonende Umformung der Folie. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass optional vor Beginn einer Verformung, während einer Verformung oder am Ende einer Verformung mit Laser und/oder Luftstrahl die Folie an der Dekorrückseite punktuell und/oder linienartig und/oder flächig befestigt werden kann. Diese Verbindung kann durch Aktivierung einer Klebeschicht und/oder Anschmelzen und/oder Anschweißen einer oder mehrerer Verbundschichten erfolgen.
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Das heißt, es können z.B. gezielt Nachziehbereiche für die Verformung vorgegeben werden. Vorzugsweise ist diese Verbindung intensiver als die allgemeine Fügung der Folie mit der Dekorschicht vor oder nach der Verformung. Ein weiterer Vorteil dieser Verbindung durch den Laser- und/oder Luftstrahl besteht darin, ein Herausziehen der eingeformten Wölbung aus der Öffnung zu unterbinden, z.B. bei mechanischen Belastungen, nachträglichen Verformungen des Dekorverbundes oder bei Alterungstests. Durch die partielle und bevorzugt sehr gezielte Behandlung der Folie mit dem Laserstrahl und/oder Warmluftstrahl wurde überraschend festgestellt, dass die Folie lokal bis auf über 100°C, sogar bis über 150°C und teilweise bis zu 450°C erwärmt werden kann, ohne dass eine Beschädigung des Dekorverbunds stattfindet. Insbesondere bei der Verwendung von Leder oder lederähnlichen Materialien als Dekorschicht wurde bei einer großflächigeren Erhitzung der Folie mit solchen Temperaturen eine irreparable Schädigung des Dekors festgestellt. Hier kann die Folie eine weitere Funktion als Wärmeschutzfolie bei temperatursensiblen Dekormaterialien übernehmen. Dass eine Lokalisierung der Erhitzung auf die umzuformenden Bereiche keine Schädigung des Dekors zur Folge hatte, war überraschend. Mit der gezielten Erwärmung der Folie lassen sich darüber hinaus die zur Umformung der Folie notwendigen Kräfte deutlich verringern, wodurch der Dekorverbund aus Dekorschicht und Folie insgesamt schonend behandelt wird. Damit gehen nicht nur eine Verbesserung der Qualität und eine Verbesserung der Haltbarkeit des Dekorverbunds einher, sondern auch eine Verringerung der Herstellungskosten. Außerdem lässt sich die Beschaffenheit der in die Öffnungen eingezogenen Folie besser steuern. Beispielsweise kann die Folie in den Öffnungen als optische Linse dienen, wenn eine Hinterleuchtung des Dekorverbunds beabsichtigt ist. In diesem Fall ist eine feinere „Tröpfchenbildung“ bzw. eine gezieltere Linsenformung durch die lokale Erwärmung möglich.
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Neben optischen Effekten hat das Einziehen bzw. Einbringen der Folie in Öffnungen der Dekorschicht weitere Wirkungen.
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Beispielsweise wird das Zusammenziehen bzw. Verziehen des Dekorverbunds durch etwaige entstehende Kapillaritäten der Öffnungen vermindert oder sogar ganz vermieden. Bilden die Öffnungen beispielsweise eine Perforation zur Darstellung einer Symbolik, wird eine haltbare, verzugsarme Beschaffenheit der Symbolik gewährleistet. Durch das Einbringen der Folie werden die Öffnungen derart verschlossen, dass keine Fremdpartikel oder Fluide in die Dekorschicht eindringen können. Durch das Hinterlegen und Einbringen einer Folie in die Öffnungen einer Perforation ist die etwaige Symbolik selbst dann abriebfest, wenn die Perforationsöffnungen die Folie vollständig durchlaufen.
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Durch die gezielte Wärmeeinbringung mit sehr kleinen Wärmeeinbringbereichen/Wärmeeinflussbereichen wird die Folie nur dort erwärmt wo es unbedingt erforderlich ist. Das heißt, die Bereiche in denen Spannungen verbleiben, sind sehr klein. Die Belastung z.B. auf die Dekorstege (Zwischenräume zwischen Öffnungen) und Delaminationserscheinungen werden somit so klein wie möglich gehalten.
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Ein großer Vorteil bei der Verwendung eines Lasers besteht darin, dass sehr kurzzeitig eine sehr hohe Wärmeenergie bzw. Wärmeübertrag erzeugt werden kann. Besonders bei Bearbeitung von Kunststoffen mit Laser hat es sich gezeigt, dass eine hohe Laserleistung bei kurzer Einwirkzeit (im Bereich von Millisekunden) einen „Thermoschaden“ vermeidet.
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Ferner weist die Verwendung einer Folie gegenüber einer Einzelbefüllung von Öffnungen den Vorteil auf, dass die Folie den gesamten Öffnungsbereich oder Perforationsbereich verstärkt und stabilisiert. Damit wird ein ungewolltes Verziehen des Öffnungsbereichs oder Perforationsbereichs vermieden. Durch das Einbringen der Folie in Öffnungen der Dekorschicht wird die Struktur der Dekorschicht stabilisiert, wodurch eine Alterung des Dekorverbunds verlangsamt wird. Auch bei einer haptischen, weichen Auslegung mit einer unter der Dekorschicht liegenden Weichkomponente (z.B. Abstandsgewirke, Vlies) wird das Dekor hinsichtlich Eindrückungen, langen Dehnwegen, gegen Rissanfällig usw. im Öffnungsbereich stabilisiert. All diese technischen Wirkungen werden durch die gezielte Behandlung der Folie mittels eines Laserstrahls und/oder Warmluftstrahls in besonderem Maße erzielt, da die Folie in den Bereichen, in denen keine Umformung erwünscht ist, ihre ursprüngliche Beschaffenheit beibehält.
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Die zu füllenden Öffnungen können die Dekorschicht vollständig und/oder teilweise durchdringen. Soll die sichtbare Seite der Dekorschicht unbeschädigt bleiben, können Öffnungen von der der sichtbaren Seite gegenüberliegenden Seite bis zu einer gewissen Tiefe eingebracht werden. Auch in diesem Fall lässt sich beispielsweise eine Symbolik darstellen oder eine Hinterleuchtung realisieren, wenn die Tiefe der Öffnungen so gewählt ist, dass die in der Dekorschicht verbleibende Restwandstärke transparent ist oder eine Resttransparenz aufweist.
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Erfindungsgemäß wird der Laserstrahl und/oder Warmluftstrahl gezielt im Bereich von zu füllenden Öffnungen auf der Folie angewendet. Hierfür kann eine gezielte Laserbahnsteuerung vorgesehen sein, mit der verschiedene Trajektorien bevorzugt auf der Rückseite des Dekorverbunds abgefahren werden. Neben der Temperatur, die vom Laser oder vom Warmluftstrahl lokal erzeugt wird, kann das Verformungsverhalten durch andere Parameter beeinflusst werden, indem beispielsweise Trajektorien mehrfach überfahren werden, die Folie selbst in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Verformungseigenschaften aufweist, usw.. Der Laserstrahl und/oder Warmluftstrahl kann geneigt werden, Einrichtungen zum Fokussieren und/oder Aufweiten, wie beispielsweise entsprechende Optiken im Fall eines Lasers, aufweisen, gepulst sein usw.. Ferner können Laser oder mehrere Laser und Warmluftstrahl oder mehrere Wärmeluftstrahler zeitgleich, zeitnah, zeitversetzt kombiniert angewendet werden. Es ist außerdem denkbar, dass ein Warmluftstrahl und/oder ein Laserstrahl mit einem Kältestrahl kombiniert wird, wenn beispielsweise eine Schrumpfung der Folie lokal erzeugt werden soll. Selbstverständlich können mehrere Laserstrahlen und/oder Warmluftstrahlen gleichzeitig zur Bearbeitung des Materials eingesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass zur Einbringung der Öffnungen in das Dekormaterial und zur lokalen Wärmebehandlung der Folie dieselben Einrichtungen verwendet werden, deren Betriebsparameter mittels einer Steuereinheit entsprechend dem Verfahrensschritt angepasst werden.
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Im Falle der Verwendung eines Lasers liegt der Fokus des Lasers bevorzugt außerhalb der Folienebene, besonders bevorzugt im Bereich von ±2 mm über oder unter der umzuformenden Folie, wodurch die Temperaturentwicklung auf der Folie auf einfache Art und Weise gesteuert wird.
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Der in der vorliegenden Beschreibung besprochene Dekorverbund ist insbesondere zur Verwendung in Fahrzeuginnenräumen geeignet. Dazu kann der Dekorverbund als Halbzeug zur Weiterverarbeitung zu einem Interieurteil dienen, wobei der Dekorverbund beispielsweise auf einen formstabilen Träger aufgebracht wird. Zwischen dem Dekorverbund und dem formstabilen Träger kann eine oder können mehrere Schichten vorgesehen sein, beispielsweise eine Haptikschicht zur Erzeugung einer angenehmen Weichheit auf der Dekoroberfläche, die oft aus einem vergleichsweise dicken Textil, vorzugsweise einem Abstandsgewirke, oder PU-Schaum gefertigt ist.
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Vorzugsweise wird vor und/oder nach und/oder während der Anwendung des Laserstrahls und/oder des Warmluftstrahls eine großflächige Erwärmung der Folie vorgenommen. Eine großflächige Erwärmung, etwa im Bereich von 50°C bis 70°C, vorzugsweise ungefähr 60°C, kann die Verformungseigenschaft der Folie weiter verbessern und die Qualität des Dekorverbunds verbessern. Unter einer großflächigen Erwärmung ist hierbei eine Wärmebehandlung gemeint, die insbesondere solche Bereiche der Folie zwischen den Öffnungen mittumfasst, die keiner direkten Verformung durch das Einziehen in Öffnungen unterliegen.
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Vorzugsweise weist die Dekorschicht eine sichtbare Dekorseite auf, wobei die Folie über die entsprechenden Öffnungen auf der sichtbaren Dekorseite hinaus hervorsteht. Damit kann beispielsweise die seitliche Lichtstreuung verbessert werden, wodurch die Sichtbarkeit einer etwaigen Symbolik verbessert wird. Die hervorstehenden Teile der Folie können darüber hinaus die Funktion einer „Fingerführung“ übernehmen, d.h. sofern hinter dem einen oder mehreren Perforationsbereichen beispielsweise ein oder mehrere Schalter angeordnet ist bzw. sind, wäre der Schaltbereich für den Bediener durch die hervorstehenden Teile der Folie auch spürbar.
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Vorzugsweise weist die Folie Klebeeigenschaften auf, oder es ist ein Haftvermittler zwischen der Folie und der Dekorschicht vorgesehen, um eine Verbindung mit der Dekorschicht zu verbessern.
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Vorzugsweise weist die Folie zumindest in Teilbereichen lichtstreuende Eigenschaften auf, um eine diffuse Wirkung des Verbundes zu erreichen. Insbesondere kann somit gewährleistet werden, dass eine etwaige Symbolik in einem großen Blickwinkelbereich gut erkennbar ist.
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Vorzugsweise ist auf der sichtbaren Seite der Dekorschicht eine Abdeckschicht vorgesehen, um die Dekoroberfläche vor äußeren Einwirkungen besser zu schützen.
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Vorzugsweise wird das Einziehen der Folie in die Öffnungen mittels eines der folgenden Verfahren durchgeführt oder unterstützt: Einpressen; Hinterschäumen; Besprühen; Einziehen mittels einer Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Dekorschicht oder einer Kombination davon.
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Wie oben dargelegt, ist die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt für Dekormaterialien aus Leder, Kunstleder, Folien oder lederähnlichen Materialen geeignet. Diese können zuvor verschiedenen Bearbeitungsschritten unterzogen worden sein, darunter fallen das Schärfen, Spalten und Schärfspalten. Unter „Schärfen“ wird in dieser Beschreibung das Abtragen eines Teils der betreffenden Schicht, beispielsweise einer Lederhaut, verstanden, die der hochwertigeren Seite der Schicht gegenüberliegt („schlechte Seite“). Der abgetrennte Teil der Schicht ist dabei im Allgemeinen nicht mehr zusammenhängend, sondern zerfällt in eine Vielzahl von Einzelteilen. Dagegen bezeichnet das „Spalten“ ein Teilen der betreffenden Schicht in zwei durchgehende Schichten, von denen eine die höherwertige Seite und die andere die geringerwertige Seite aufweist. Beim „Schärfspalten“ wird die Schicht über eine Schablone gelegt, die an definierten Stellen Erhebungen bzw. Senken aufweist. Ein zum Schärfspalten verwendetes Schnittwerkzeug wird dann in einem kleinen Abstand über die Schicht bewegt. An den Stellen, an denen die Schablone die Schicht über den Pfad des Schnittwerkzeugs hinaus vorstehen lässt, werden teilweise oder vollständig Teile der Schicht abgetragen. Die abgeschnittenen Teile können dabei wie beim Schärfen in eine Vielzahl von Einzelteilen zerfallen oder wie beim Spalten zusammenhängend bleiben.
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Im Folgenden wird ein Kaschierverfahren beschrieben, das im Zusammenhang mit der Befüllung von Öffnungen geeignet ist. Zunächst wird ein planer oder konturierter (3D) Dekorverbund mit Folie bereitgestellt, an dem eine Verformung der Folie bereits vorliegt. Dieser Verbund wird anschließend in eine Werkzeugform eingebracht. Der Dekorverbund wird auf einen formstabilen Träger mit oder ohne Haptikmaterial aufkaschiert. Das Kaschieren kann innerhalb oder außerhalb der Werkzeugform, an der die Folienumformung stattfand, erfolgen.
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Die Verformung der Folie an Öffnungen kann bei Dekorschichten mit dreidimensionaler Kontur auf unterschiedliche Weise erfolgen, wobei folgende Varianten stichwortartig genannt seien:
- - Verformung der Folie an Öffnungen am planen Zuschnitt oder Nähkleid, anschließend (dreidimensionale) Umformung des Dekorverbunds
- - Dekor wird zuerst dreidimensional umgeformt, anschließend mit Öffnungen versehen, etwa perforiert, danach wird Folie an Dekor angesaugt, umgeformt und in die zu befüllenden Öffnungen eingebracht
- - Fertigen einer dreidimensional konturierten Dekorschicht, Einbringen von zu befüllenden Öffnungen; gleichzeitig oder nacheinander Fertigen einer dreidimensional konturierten Folie, Übereinanderlegen von Dekorschicht und Folie; dann Verformen der Folie an den zu befüllenden Öffnungen
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Die Verbindung der Folie mit der Dekorschicht kann z.B. durch Presskaschieren , Handkaschieren, HPF-kaschieren, Gummituchkaschieren usw. erfolgen. Dieses Kaschieren kann vor/während/nach der Verformung der Folie an den zu befüllenden Öffnungen erfolgen.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand eines Interieurteils für ein Automobil erläutert wurde, versteht es sich, dass die Erfindung auch in anderen Bereichen umgesetzt werden kann, z.B. in der Luftfahrt und der Schifffahrt, im Möbelbau, in der Haustechnik, der Bekleidungsindustrie usw.. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1A und 1B zeigen zwei Dekorverbünde mit einer Dekorschicht mit Öffnung und einer darin eingebrachten Folie.
- 2 zeigt einen Dekorverbund mit einer zusätzlichen transparenten Abdeckschicht.
- 3 zeigt einen umgeformten, hinterschäumten Dekorverbund.
- 4A, 4B und 4C zeigen Dekorverbünde mit überstehender Folie, wobei in der 4C eine Werkzeugkontur eingezeichnet ist.
- 5A zeigt ein Symbol, das aus einer Vielzahl von Mikroöffnungen erzeugt ist; 5B zeigt Variationen einer Laserbahn zum gezielten Erwärmen der Folie.
- 6 zeigt einen Dekorverbund mit bündiger und überstehender Folie mit Hinterschnitt.
- 7A zeigt einen Dekorverbund vor dem Umformen der Folie; 7B zeigt den Dekorverbund der 7A nach dem Umformen der Folie.
- 8A zeigt ein Werkzeug mit beweglicher Werkzeugkontur; 8B zeigt einen mit dem Werkzeug der 8A hergestellten Dekorverbund.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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1A ist eine Schnittdarstellung eines Dekorverbunds. Darin bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Dekorschicht, das Bezugszeichen 10 eine Folie und das Bezugszeichen 5 eine Öffnung, die Teil eines Perforationsbereichs ist. Die gezeigte Perforationsöffnung 5 weist einen Durchmesser von 0,15 mm bis 0,6 mm auf. In der gezeigten Ausführungsvariante durchdringt die Perforationsöffnung 5 die Dekorschicht 1 vollständig. Demgegenüber zeigt 1B eine Ausführungsform, bei der die Perforationsöffnung 5 auf Restwandstärke erfolgt ist. Hierbei ist die oberste Schicht, die in der Figur durch eine gestrichelte Linie vom Rest der Dekorschicht 1 abgegrenzt ist, zumindest teilweise transparent.
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Im Folgenden werden die Verfahrensschritte zur Herstellung der Verbundschicht am Beispiel einer Lederschicht beschrieben:
- - Die Lederschicht wird zunächst geschärft oder gespalten.
- - Danach wird die Lederschicht von der Rückseite her perforiert, wobei die Öffnungen 5 durchgehend oder auf Restwandstärke perforiert sein können. Im letzteren Fall wird die Restwandstärke durch ein zumindest teilweise transparentes Material gebildet.
- - Optional erfolgt danach das Aufbringen einer Haftvermittlerschicht auf die Rückseite der Lederschicht, beispielsweise in Form eines gesprühten Klebers, einer Klebefolie, einer Grundierung oder einer Imprägnierung.
- - Danach wird eine oder werden mehrere Folien 10 zumindest auf einen Teilbereich der Rückseite der Lederschicht aufgebracht. Die Folie 10 wird anschließend in Öffnungen 5 der Perforation eingebracht. Hierbei kann die Folie 10 beispielsweise mittels eines Überdruck- und/oder Unterdruckverfahrens in die Öffnungen 5 eingezogen werden, oder die Folie 10 kann in die Öffnungen 5 eingepresst oder mittels Hinterschäumens und/oder Besprühens in die Öffnungen 5 eingebracht werden, wobei die Folie 10 vor oder bei der Umformung lokal mit einem nicht dargestellten Laserstrahl und/oder Warmluftstrahl erwärmt wird.
- - Optional kann zum Schutz der Dekoroberfläche eine Deckschicht aufgebracht werden.
- - Optional kann die aufgebrachte Deckschicht oder aber die mit der Folie 10 versehene Dekoroberfläche einem Narbengebungsverfahren unterworfen werden, um eine genarbte Oberflächenkontur zu erreichen.
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Um Darstellungsformen der Symbolik so wenig wie möglich einzuschränken, können die Perforationsbereiche überlappende oder nicht überlappende Öffnungen 5 umfassen. Durch Überlappung können Strecken oder Linien erzeugt werden, die als Grundlage für Symbole, Ornamente usw. dienen können.
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Durch das Einbringen einer Folie 10, beispielsweise einer Farbfolie, in die Öffnungen 5 einer Perforation wird die Farbe fester Bestandteil des Leders. Ein Abrieb der Färbung, wie es z. B. bei bedrucktem Leder der Fall ist, wird dadurch verhindert. Eine Vielfarbigkeit der Symbolik kann durch Verwendung verschiedenfarbiger Folien erreicht werden.
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2 zeigt den Querschnitt eines weiteren Dekorverbunds. In der Ausführungsform ist ferner eine transparente Schutzschicht 2 aufgebracht, um die Öffnungen 5 zu versiegeln, die Dekoroberfläche zu schützen und damit die Haltbarkeit des Dekorverbunds zu verbessern.
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Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Leuchtschicht, die beispielsweise Lumineszenz- oder Tagesleuchtfarben umfassen kann. Die Leuchtschicht kann auch lichtleitend oder eine Leuchtquelle sein. Dadurch wird die Erkennbarkeit der Symbolik verbessert. Ferner kann durch das Überwalzen, Kaschieren, Besprühen der Öffnungen 5 mit der Leuchtschicht 3 die Folie 10 in die Öffnungen 5 eingebracht werden, wodurch die Leuchtschicht neben der optischen Funktion im Dekorverbund eine Funktion zur Herstellung des Verbunds übernimmt.
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3 zeigt einen Dekorverbund, bei dem die Folie 10 mittels eines HPF-Verfahrens (High Pressure Forming) oder Extrusionsblasens eingebracht wird. Die gezeigte Variante zeigt eine Möglichkeit der Anbringung bzw. der Einbringung der Folie 10, die an einem Leder sichtseitig durchschlagen soll. Hierbei wird das Leder zunächst perforiert, danach wird die Folie 10 durch Anlegen einer Druckdifferenz auf den beiden Seiten der Lederschicht in die Öffnungen 5 eingezogen, wobei sie zuvor oder beim Umformen lokal mittels eines nicht dargestellten Laserstrahls und/oder Warmluftstrahls erwärmt wurde. Schließlich kann das Einbringen der Folie 10 durch das Hinterschäumen mit einer Schaumschicht 3' abgeschlossen und/oder unterstützt werden.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Schaumschicht 3' in einem weiteren Verfahrensschritt mit einer weiteren Folie oder einer formversteifenden Schicht ersetzt werden, welche den Dekorverbund versteift. Optional kann zwischen den Schichten ein Haftkleber vorgesehen sein.
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Weitere Ausführungsformen sind in den 4A und 4B gezeigt. Hierbei steht die Folie 10 auf der Sichtseite der Dekorschicht 1 über die Dekorschicht hervor. Dadurch werden die seitliche Lichtstreuung und damit die Sichtbarkeit der Symbolik, insbesondere bei schrägen Betrachtungswinkeln, verbessert. Der hervorstehende Teil der Folie 10 kann teilweise, wie es in den Figuren gezeigt ist, oder vollständig von einer Abdeckschicht 2 abgedeckt sein.
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Im rechten Teil der 4B ist eine mehrschichtige Folie 10 gezeigt, die in die Öffnungen 5 eingebracht ist, wobei die Schicht zur Sichtseite transparenter als die dahinter liegende Schicht ist. Der linke Teil von 4B zeigt eine Hinterfüllung 12, beispielsweise mit einem farbigen Material, die eine variable Füllhöhe (ca. 0,01 - 3 mm) aufweisen kann.
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Neben den Perforationsöffnungen 5 können nicht dargestellte Entgasungsöffnungen oder andere Öffnungen vorgesehen sein, in die keine Folie 10 eingebracht wird. Solche Entgasungsöffnungen vereinfachen das Einbringen der Folie 10 in Perforationsöffnungen 5. Die Entgasungsöffnungen weisen hierzu vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als die Perforationsöffnungen 5 auf. Durch die Entgasungsöffnungen kann zwischen Folie 10 und Dekorschicht 1 eingeschlossenes Gas abgeführt werden. Dazu können die Entgasungsöffnungen parallel oder schräg zu den Perforationsöffnungen 5 verlaufen. Hierbei kann ein folienseitiges Ende einer oder mehrerer Entgasungsöffnungen in einer Perforationsöffnung 5 oder zwischen Perforationsöffnungen 5 enden. Das andere Ende der Entgasungsöffnungen ist mit der äußeren Umgebung verbunden, es kann beispielsweise auf der sichtbaren Seite der Dekorschicht 1 heraustreten.
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Beim Einbringen der Folie 10 in die Perforationsöffnungen 5 kann auf der sichtbaren Seite der Dekorschicht 1 eine Opferfolie verwendet werden, die das Einbringen der Folie 10 steuert. Die Opferfolie wird nach dem Einbringen der Folie 10 entfernt.
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Eine weitere Ausführungsform mit überstehender Folie 10 ist in der 4C gezeigt. Hierbei steht die Folie 10 auf der Sichtseite der Dekorschicht 1 über die Dekorschicht hervor. Darüber hinaus ist ein Werkzeug 20 mit einer bestimmten Öffnungskontur 21 auf die Dekoroberfläche aufgebracht. Mit Hilfe der Kontur 21 wird eine gewünschte „Kuppelform“, d.h. die Form und Oberflächenbeschaffenheit des überstehenden Bereichs der Folie 10 festgelegt. Das Werkzeug 20 kann mit oder ohne Temperierfunktion vorgesehen sein. Darüber hinaus kann das Werkzeug 20 vakuumfähig sein, indem beispielsweise Öffnungen (nicht dargestellt) im Werkzeug vorgesehen sind, die das Ansaugen der Folie 10 und Hineinsaugen der Folie 10 in die Kontur 21 ermöglichen.
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In der 5A ist ein Symbol gezeigt, das aus einer Vielzahl von Mikroöffnungen besteht. Die räumliche Erstreckung der Gesamtheit der Mikroöffnungen bildet einen Perforationsbereich. Für das Überfahren der Öffnungen mittels eines Lasers und/oder mittels eines Warmluftstrahls ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Es können einzelne Impulse auf die Folie 10 aufgebracht werden, treppenförmige Bahnen, spiralförmige Bahnen, schlangenförmige Bahnen, andersartige Linien usw. abgefahren werden. Eine beispielhafte Bahn ist in der 5A mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet. Die Verwendung des Lasers im Wärmeeinflussbereich kann als Punktquelle, Linienquelle, Flächenquelle und/oder Volumenquelle oder eine Kombination davon vorgesehen sein. Der Laserstrahl kann fokussiert oder defokussiert eingesetzt werden.
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Ein vergrößerter Querschnitt einer Mikroöffnung 5 der 5A ist in der 5B gezeigt. Darin ist die Folie 10 noch nicht umgeformt. Zur Umformung wird ein Laser- und/oder Warmluftstrahl (S) eingesetzt, der auf die Rückseite der Folie 10, d.h. in der 5B von oben beaufschlagt wird. Die Beaufschlagung kann entlang einer Bahn innerhalb 31, außerhalb 32, 33 und/oder in den Übergangsbereichen 34, 35 der Öffnung 5 stattfinden, bevorzugt bei Anliegen eines Vakuums.
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Während des Überfahrens der Bahn oder der Bahnen kann beispielsweise die Laserleistung und/oder der Fokus verändert werden. Dabei können Teilabsackungen bis zur Endformung (hier ist Endform z.B. der Kuppel gemeint) in der Öffnung 5 erfolgen.
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Es können auch partiell Bereiche innerhalb von zu füllenden Öffnungen 5 verbleiben, die thermisch nicht verformt werden; es verbleibt beispielsweise innerhalb des Bereichs 31 eine Kreisfläche „kalt“, danebenliegende Kreisringe sind abwechselnd „warm“ und „kalt“, wodurch die Linsen- oder Kuppelstruktur der in die Öffnung 5 eingebrachten Folie 10 beeinflusst wird.
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Neben der eigentlichen Beaufschlagungsposition, der Intensität des Laserlichts bzw. der Wärme des Warmluftstrahls beeinflussen weitere Größen das Umformungsverhalten der Folie 10. Beispielsweise wird das Umformungsverhalten von der Schrägstellung des Lasers bzw. des Warmluftstrahls, der Pulsdauer, Pulsfrequenz, dem Fokus, Fokusabstand, Wellenlänge, gegebenenfalls der Lichtoptik usw. beeinflusst. Ferner können Öffnungsbereiche zeitversetzt erwärmt werden, wodurch ebenfalls das Umformungsverhalten beeinflusst werden kann.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem ein Werkzeug 20 auf der Dekorseite der Dekorschicht 1 angeordnet ist. Die Dekorschicht 1 weist zwei Öffnungen 5 auf, von denen eine einer Werkzeugaussparung 22 gegenüberliegt. Aus der 6 (Laser- und Vakuumvorrichtung sind nicht dargestellt) geht hervor, dass mit einfachen Mitteln ein Hinterschnitt der Folie 10 auf der Dekorseite des Dekorverbundes hergestellt werden kann. Wie in der 4C kann das Werkzeug der 6 vakuumfähig sein, wenn ein Ansaugen der Folie 10 über Vakuum gewünscht ist.
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Im Falle von Prägungen in der Dekorschicht, kann die Verformungen der Folie an den zu befüllenden Öffnungen an Prägebereichen, an deren Vertiefungen bzw. Absenkungen und/oder Erhöhungen erfolgen. Dabei kann die Prägung sichtseitig und rückseitig vorgesehen sein.
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Die zu befüllenden Öffnungen können im Querschnitt abgestuft und/oder konisch oder auf andere Weise vorgesehen sein, beispielsweise, um die Lichtabstrahlung der Dekorschicht zu beeinflussen.
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Auch die Folie selbst, insbesondere auch im umgeformten Bereich, kann perforiert oder ausgedünnt werden. Etwa kann die erzeugte Kuppel in der gleichen Teileeinspannung perforiert und oder ausgedünnt werden. Beispielsweise kann zur Herstellung von Lufteinlass oder Luftauslassbereichen eine eingeformte Folie nachträglich durch Laser geöffnet werden.
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Die 7A zeigt einen Dekorverbund mit einer Folie 10 und einer Dekorschicht 1, in die eine Öffnung 5 eingebracht ist. Die Dekorschicht 1 ist mit einer oder mehreren Vertiefungen 11 versehen, die als „Verkrallungsstruktur“ dienen, wodurch eine bessere Verbindung der Folie 10 mit der Dekorschicht 1, insbesondere im Bereich der Öffnung 5 hergestellt wird. Zusätzliche oder alternative Vertiefungen zur „Verkrallung“ zwischen Dekorschicht 1 und Folie 10 sind in der 7B gezeigt, in der die Folie 10 bereits umgeformt ist. Die alternativen Vertiefungen sind hier mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. Indem die Folie vollständig oder teilweise in die Vertiefungen 11 und/oder 12 eindringt, wird eine bessere Verbindung zwischen der Folie 10 und der Dekorschicht 11 hergestellt, insbesondere im Bereich der Öffnung 5.
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In der 7B ist zusätzlich eine Öffnung 13 in die Kuppel der Folie 10 eingebracht, wodurch etwa eine Lufteintritts- und/oder Luftaustrittsöffnung bereitgestellt wird. Die Öffnung 13 kann auch als nicht durchgehende Öffnung mit Restwandstärke ausgeführt werden, beispielsweise um die optischen Eigenschaften der Dekoroberfläche zu beeinflussen.
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Die Folie 10 kann auch als Mehrschichtfolie vorgesehen sein. Die Vertiefungen 11 und/oder 12 können mittels Laser eingebracht werden.
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Die 8A zeigt ein Werkzeug 20, auf dessen Kontur eine Dekorschicht 1 und eine Folie 10 aufgebracht sind. Das Werkzeug 20 weist eine Kammer 22 mit steuerbarem Volumen auf. Dazu ist ein bewegliches Werkzeugteil 25 vorgesehen, das sich so verschieben lässt, dass sich der Raum 22 vergrößern und verkleinern lässt. Selbstverständlich kann das Werkzeugteil 25 alternativ stationär vorgesehen sein. Im Werkzeug 20 sind Vakuumbohrungen zum Ansaugen der Dekorschicht 1 vorgesehen. Ferner weist das Werkzeugteil 25 Vakuumbohrungen 26 zum Ansaugen der Folie 10 durch die Öffnung 5 der Dekorschicht 1 auf. Das Werkzeug 20 weist eine vorzugsweise gesinterte vakuumfähige Kontur auf.
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Mit Hilfe einer Laserlichtquelle L1, die die Folie 10 im Bereich der Öffnung 5 erwärmt, und optional einer weiteren Laserlichtquelle L2 zum großflächigen Erwärmen der Folie wird die Folie über ein erzeugtes Vakuum in die Öffnung 5 und gegebenenfalls vollständig oder teilweise in den Raum 22 eingesaugt. Hierbei ist es möglich, dass während des Formgebungsprozesses der Folie 10 das Werkzeugteil 26 stationär verbleibt oder bewegt wird. Auf diese Weise kann die Kuppelstruktur der Folie, d.h. der Teil, der über die Dekoroberfläche hervorsteht, strukturiert und beeinflusst werden. Ein mögliches Ergebnis eines solchen Verfahrens ist in der 8B gezeigt, worin die Folie 10 in die Öffnung 5 der Dekorschicht 1 eingesaugt ist, wobei eine hinterschnittige Kuppel ausgebildet ist.
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Ein oder mehrere Bereiche des Werkzeugs können gegebenenfalls temperiert werden, um das Umformverhalten der Folie weiter zu beeinflussen. Wenngleich die Öffnungen 26 des Werkzeugteils 25 als Vakuumöffnungen bezeichnet sind, ist auch eine Druckbeaufschlagung während der Umformung der Folie 10 möglich, um die Kuppelkontur und/oder das Umformungsverhalten der Folie weiter zu beeinflussen. Auch die Schiebetrennung 27 zwischen Werkzeug 20 und Werkzeugteil 25 kann gegebenenfalls gasdurchlässig sein.
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Im Folgenden werden stichpunktartig Merkmale, technische Wirkungen und Funktionen zusammengefasst, die im Zusammenhang mit den hier beschriebene Ausführungsformen stehen.
- - Die Folie erfüllt nach der An- und Umformung mehrere Funktionen.
- - Die Folie hat an Öffnungen einen lichtoptischen Einfluss, beispielsweise durch Anformen von Geometrien zur Lichtfokussierung, Lichtstreuung, Lichtfarbenmischung, Richtungsgebung des Lichts (etwa je nach Ausrichtung der Öffnung und/oder der Lichtkuppel).
- - Die Folie kann zur Erzeugen von Abstandsnoppen, Erhöhungen, zur Tastführung, Schmutzabweisung, als Schutz bei mechanischen Belastungen der Dekorschicht usw. dienen.
- - Die Folie kann ferner zum Versiegeln der entsprechenden Öffnungen dienen, hierbei etwa als Schmutzschutz und/oder zur Vermeidung, dass Feuchtigkeit eindringt.
- - Die Folie kann zur mechanischen Stabilisierung des Dekors oder sonstiger Schichten dienen.
- - Zum Besseren Schutz des Dekormaterials, insbesondere bei Leder oder lederähnlichen Materialien, kann die Wandung, d.h. die Innenmantelfläche der Öffnung durch einen Kleber und/oder Folie gegenüber äußeren Einflüssen versiegelt werden, die bei faserigen Materialen besonders schädlich sind. Die Herstellung einer solchen Versiegelung kann dadurch erfolgen, dass eine angeformte Kuppel nachträglich durch Lasern geöffnet wird.
- - Die Folie kann als Verbindungselement von zwei oder mehr Schichten dienen
- - Die Öffnungen mit zumindest teilweise geöffneter Folie können als Luftausströmbereich dienen.
- - Die Folie kann den Öffnungsbereich vom Dekor isolieren, so dass beispielsweise keine Feuchtigkeit eintritt.
- - Bei ausgewählten Schichtmaterialien (z.B. Faserverbundmaterialien), die eine spezielle Polymermatrix besitzen, kann diese Matrix (z.B PP) unter Einfluss von Wärme und/oder Druck eine abdichtende Verbindung ohne Verwendung von Kleber zwischen Folie und Dekorschicht im Verformungsbereich der Folie eingehen.
- - Eine Kombination von Verfahren, Technologien und Prozessen im Umformbereich sind mit Abtragen, Anformen, Umformen, Anschmelzen, Umschmelzen, Schneiden, Schweißen, vorzugsweise in einer Teileeinspannung, möglich.
