DE102017222957A1

DE102017222957A1 - Bauteil mit transluzenter, formveränderlicher Oberfläche

Info

Publication number: DE102017222957A1
Application number: DE102017222957.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gerken
Original assignee: Benecke Kaliko AG
Current assignee: Benecke Kaliko AG
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20210170728A1; WO2019115053A1; EP3723981A1; CN111465499A

Abstract

Bauteil mit einer außenseitigen dekorativen Oberfläche und mit in der Oberfläche oder oberflächennah angeordneten Signal- oder Bedienelementen, insbesondere Innenverkleidungsbauteil eines Fahrzeugs, wobei das Bauteil einen Bauteilträger als Stütz- oder Unterkonstruktion und eine darauf außenseitig angeordnete mehrschichtige Folie aufweist, wobei die Folie einen Schichtverbund aus mindestens einer äußeren und ggf. mit einer Lackierung versehenen mindestens teilweise lichtdurchlässigen Deckschicht und mindestens einer rückseitig der Deckschicht angeordneten weiteren mindestens teilweise lichtdurchlässigen Schicht aufweist, wobei die die Folie bildenden Schichten, aus einem flexiblen, elastomeren und reversibel verformbaren Polymer bestehen und der Bauteilträger auf die Folie wirkende Einrichtungen zur mindestens bereichsweisen, d.h. Teilbereiche der Oberfläche betreffenden Verformung der Folie sowie Einrichtungen zur mindestens bereichsweisen Durchleuchtung der Folie aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer außenseitigen dekorativen Oberfläche und mit in der Oberfläche oder oberflächennah angeordneten Signal- oder Bedienelementen, insbesondere Innenverkleidungsbauteil eines Fahrzeugs, wobei das Bauteil einen Bauteilträger als Stütz- oder Unterkonstruktion und eine darauf außenseitig angeordnete mehrschichtige Folie aufweist, wobei die Folie einen Schichtverbund aus mindestens einer äußeren und ggf. mit einer Lackierung versehenen mindestens teilweise lichtdurchlässigen Deckschicht und mindestens einer rückseitig der Deckschicht angeordneten weiteren mindestens teilweise lichtdurchlässigen Schicht aufweist.
Im Bereich des Automobilinterieurs ist ein starker Trend zur Verbesserung der Qualitätsanmutung zu beobachten. Dieser Trend hat dazu geführt, dass bei vielen der typischen Folienanwendungen in Form von Formkörpern im Dekorbereich Kriterien wie die Griffigkeit, das „Anfühlen“ (Haptik) und das gesamte optische und taktile Erscheinungsbild einen sehr hohen Stellenwert in der Beurteilung durch die Kunden gewonnen haben.
Auf der anderen Seite führt die allgemein zunehmende Digitalisierung und der zum Beispiel im Bereich der Fahrzeugausrüstungen immer mehr zunehmende Bedarf an Komforteinrichtungen nicht nur in diesen Bereichen dazu, dass der Wunsch nach immer stärkerer Individualisierung von Funktionen, Gegenständen oder Umgebungen besteht. Bleibt man bei den Fahrzeugen, so ist es bereits bekannt, zum Schließen oder Öffnen von Türen Systeme zu verwenden, die bei Annäherung eines zu einem Keyless-Entry-System gehörigen Schlüssels bzw. Schlüsselsenders an ein Fahrzeug das Entsperren desselben ermöglichen. Ebenfalls sind bereits Systeme bekannt, die anhand einer Prüfung von Fingerabdrücken oder durch individuelle Sprachsteuerung/Spracherkennung solche Funktionen auslösen.
So werden auch neuerdings Bezugsmaterialien bzw. flexible Flächenmaterialien als Funktions- oder Sensorelemente in Steuerungen mit einbezogen. Solche flexiblen Flächenmaterialien mit Sensor- oder Signalelementen sind zum Beispiel im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Ausgangspunkt sind hier Überlegungen zur „Funktionalisierung“ von bisher nur dekorativen Oberflächen oder Beschichtungsfolien im Innenraum von Kraftfahrzeugen, d.h. zur Integration einer Sensorik in die Bedienoberfläche von Gegenständen, mit dem Ziel der Bereitstellung von Bedienfunktionen. Bei flexiblen Folien mit genarbten oder geprägten Oberflächen, wie z.B. bei Kunstlederfolien für den Automobilinnenraum, die nicht nur extremen Dehnungen bei der Herstellung und beim Aufbringen auf die festen Träger unterworfen sind, sondern auch höchsten Temperaturschwankungen im Betrieb, ist die Integration von Sensorik jedoch schwierig und deshalb bisher nicht durchgesetzt.
Auf der anderen Seite sind Berührungssensoren als HMI (= Human-Machine-Interface) in vielen Bereichen schon etabliert, z.B. als touch-screen-Einrichtungen bei Smartphones. Solche Bedienungselemente oder -funktionen ermöglichen eine intuitive Bedienung bei gleichzeitiger Vermeidung mechanischer Knöpfe, Schalter, Drehregler oder Einstellräder.
Ähnliche Entwicklungen wie bei den genannten Bedienelementen sind erfolgt bei auf die Insassen eines Fahrzeugs angepassten Einstellungen der Fahrzeugeinrichtungen, wie etwa Sitze, Spiegeleinstellungen, Lenkradhöhen etc. Hier sind jedoch mittlerweile und im Sinne der anfangs angesprochenen Individualisierung/Personalisierung Systeme erwünscht, die automatisch erkennen können, welcher Insasse vorhanden ist und die dessen bevorzugte Grundeinstellung von Fahrzeugeinrichtungen einstellen.
Geht man in einer solchen Zusammenschau der Fachgebiete weiter zur Gestaltung von Oberflächen als solchen, z.B. im Fahrzeuginnenraum/ KFZ-Innenraum, so sind dort dekorative Flächenmaterialien allgemein bei einer Vielzahl von Gegenständen bekannt. So weisen z. B. Armaturenbretter, Sitzbezüge und Türverkleidungen für Kraftfahrzeuge Leder- oder Textilbezüge auf, oder auch kunstlederne Innenverkleidungen / Kunststoffinnenverkleidungen mit dreidimensional geprägter Oberflächen bzw. Narbung.
Folien für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen, für Möbel, Taschen oder ähnliches, landläufig auch als Kunstleder bezeichnet, besitzen oft einen mehrschichtigen Aufbau, sind vielfach unterschäumt und zeigen auf ihrer Oberseite dreidimensional strukturierte Oberflächen in verschiedensten Formen und Ausführungen. Der mehrschichtige Aufbau besteht in aller Regel aus einer oberen Deck- oder Dekorschicht, die mit der geprägten oder eingeformten Oberfläche versehen ist, und aus einer oder mehreren Unterschichten. Die Deckschicht ist in der Regel mit einer Lackschicht versehen und kann auch eingefärbt werden. Durch entsprechendes Einstellen der Schichten, auch durch angepasste Weichheit oder durch die bereits genannten geschäumten Schichten entsteht die gewünschte ansprechende Haptik, d.h. eine angenehm „weiche“ Griffigkeit der Kunststofffolie sowie auch ein bestimmter Glanz, d.h. bestimmte Reflexionseigenschaften.
Weiterhin sind im Stand der Technik flächige Sensoren bekannt, beispielsweise ausgebildet als Berührungssensoren, als resistive und kapazitive Systeme. Resistive Systeme beruhen in der Regel auf zwei Lagen mit elektrisch leitendem oder halbleitendem Material (häufig ITO = Indium-Zinnoxid), wobei beide Lagen durch eine dünne Luftschicht oder Mikropunkte beabstandet sind. Durch Druck auf eine bestimmte Stelle werden beide Lagen kontaktiert und ein elektrisches Messsignal, welches durch die untere Lage gesendet wird, wird dadurch verändert. Dadurch lässt sich der Berührungspunkt lokalisieren. Solche Systeme sind Standard für starre Anwendungen wie Displays von Telefonen und Bediengeräten. Flexible und gleichzeitig dehnfähige Anwendungen lassen sich jedoch so nicht realisieren.
Kapazitive Berührungssensoren beruhen auf einem kapazitiven Kupplungseffekt. Durch eine geeignete Beschichtung eines Substrats können auch eine Vielzahl voneinander unabhängige Berührungssensoren realisiert werden, die auch die gleichzeitige Detektion einer Vielzahl von Berührungspunkten erlauben. Typischerweise ist die zu berührende Fläche mit einem Sensor-Array, d.h. mit einer Anordnung einer Vielzahl von horizontalen und vertikalen Sensoren versehen, die als Sender oder Empfänger elektrischer Signale dienen. Ein solches System offenbart die US 2006097991 A1 , wobei dort ein so genanntes „Touch-Panel“ gezeigt ist, welches eine transparente kapazitive Sensoranordnung aufweist, die unterschiedliche Positionen von Berührungen auf der Bedienfläche oder Funktionsfläche erkennen und in Signale umformen kann.
Bekannt sind auch Sensoren auf Basis von leitfähigen Textilien. Solche Sensoren sind flexibel und dehnfähig. Allerdings müssen die hier üblicherweise genutzten leitfähigen textilen Fäden entweder in üblichen textilen Verarbeitungsverfahren (Stricken, Weben etc.) verarbeitet werden, so dass nur flächige einzelne/separate elektrische Gebilde erzeugt werden können, ohne eine benutzerdefinierte Geometrie. Als Alternative können die leitfähigen Fäden benutzerdefiniert auf einen textilen Untergrund aufgestickt werden, so dass ein aufwändiger Arbeitsgang notwendig ist und die textile Ebenheit deutlich negativ beeinflusst ist.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass im Stand der Technik auf vielen mehr oder weniger benachbarten Fachgebieten viele Ansätze zur Funktionalisierung von Folien oder flachen Schichten, Belägen oder Bezügen vorhanden sind. Allerdings gibt es bisher wenige auch in Bezug auf die individuelle haptische Wahrnehmung, also auf das tastende, fühlende, räumliche und umgebungsorientierte „Begreifen“ eines Gegenstands individualisierbare oder personalisierbare Oberflächen, Folien oder Beschichtungen.
Auch wird mittlerweile der Wunsch deutlich, die Oberflächen in einem Kraftfahrzeug so zu gestalten, dass lediglich dann, wenn bestimmte Funktionen benötigt werden, diese auch dem Fahrer bzw. den Insassen bereitgestellt werden. Andererseits sollen Oberflächen so ausgebildet sein, dass in bestimmten Situationen Warnhinweise durch etwa besondere Beleuchtung oder durch Signalgebung erfolgen können. Dabei sollen im Normalzustand, wie oben bereits dargelegt, die Oberflächen einheitlich ohne Unterbrechungen erscheinen und möglichst gleichmäßig und haptisch angenehm den Insassen gegenübertreten.
In Bezug auf z. B. beleuchtete oder hinterleuchtete Innenverkleidungsteile offenbart z. B. die DE 10 2016 106 539 A1 ein Innenverkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges, das eine Trägerschicht, eine Deckschicht auf einer Frontseite der Trägerschicht und eine Beleuchtungseinheit auf einer gegenüberliegenden Rückseite der Trägerschicht aufweist. Die Trägerschicht hat eine Perforation, die eine beleuchtete Struktur bildet, wenn die Beleuchtungseinheit Licht durch die Perforation hindurch abgibt. Auf diese Weise wird durch eine besondere schaltbare Beleuchtung eine Individualisierung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht, während ohne Hinterleuchtung die Folie eine einheitlich gleichfarbige und -förmige Erscheinung bereitstellt.
Die DE 10 2015 122 689 A1 offenbart eine Verzierungseinrichtung im Außenbereich von Kraftfahrzeugen, die eine dekorative beschichtete Oberfläche und eine hintergrundbeleuchtete Baugruppe mit einer Linsenanordnung/Linsenbaugruppe sowie einen Lichtgenerator mit LED und Lichtleiter aufweist. Wenn die LED nicht erleuchtet ist, zeigt die Linsenbaugruppe ein Chrom-Erscheinungsbild, und wenn die LED erleuchtet ist, wird Licht durch die Linsenbaugruppe ausgestrahlt.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Bauteil mit einer in Bezug auf Individualisierung und Personalisierung verbesserten, haptisch hochwertigen Oberfläche bereitzustellen, wobei das Bauteil mit einer dekorativen, funktionalen, flexiblen solchen Oberfläche versehen ist, die sich temporär und völlig reversibel in ihrer Oberflächengeometrie verändern kann, und wobei das Bauteil zur Abrundung des Anforderungsprofils auch eine Funktionalisierung in Form einer Beleuchtung oder Abgabe von Lichtsignalen beinhaltet sowie integrierte Betätigungseinrichtungen und Bedienelemente aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. Ebenfalls ist ein Verfahren offenbart, in dem das erfindungsgemäße Bauteil in besonders vorteilhafter Weise anwendbar ist.
Dabei bestehen die Schichten, die die außenseitig auf dem Bauteil befindliche Folie bilden, aus einem flexiblen, elastomeren und reversibel verformbaren Polymer. Der Bauteilträger weist dazu auf die Folie wirkende Einrichtungen zur mindestens bereichsweisen Verformung der Folie sowie Einrichtungen zur mindestens bereichsweisen Durchleuchtung der Folie auf. Der Begriff „bereichsweise“ bezeichnet hier laterale, also senkrecht zur Dicke der Folie sich erstreckende Oberflächenbereiche.
Die mindestens bereichsweise Verformung der Folie als solche ist vorzugsweise im Wesentlichen normal zur Oberfläche ausgerichtet ist und beinhaltet eine nach außen gerichtete partielle bzw. auf Teilbereiche der Oberfläche beschränkte Vorwölbung der Folie oder eine partielle bzw. auf Teilbereiche der Oberfläche beschränkte Vertiefung der Folie unterhalb des umgebenden Oberflächenniveaus. Damit ist also ein bestimmter Flächenbereich der Folie prominent hervorspringend oder auffallend vertieft ausgebildet, in jedem Fall aber nicht nur sichtbar, sondern auch spürbar, also haptisch außerordentlich auffällig gestaltet.
Damit lässt sich die Oberfläche des Bauteils nach Bedarf verformen und hinterleuchten, wie unten näher beschrieben, wobei ohne Beleuchtung und Verformung und auf den ersten Blick die Oberfläche des erfindungsgemäßen Bauteils ein einheitliches angenehmes Bild bietet und nicht unterscheidbar ist von einer herkömmlichen Oberfläche ohne zusätzliche Funktionen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Einrichtungen zur mindestens partiellen bzw. auf Teilbereiche der Oberfläche beschränkten Durchleuchtung in oder nahe an den Folienbereichen angeordnet sind, die einer Verformung durch die auf die Folie wirkende Einrichtungen unterworfen sind, wobei vorteilafterweise der die Folie bildende Schichtverbund ein oder mehrere transparente, nicht eingefärbte Polymerschichten und/oder ein oder mehrere transluzente, eingefärbte Polymerschichten aufweist, vorzugsweise pigmentierte Polymerschichten, wobei die Folie bzw. der Schichtverbund insgesamt mindestens teilweise lichtdurchlässig ausgebildet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die die Folie bildenden Schichten aus Polyurethan, Silikon oder Latex bestehen. Das Material ist so beschaffen, dass auch nach einer Vielzahl von Verformungen die Fähigkeit zur reversiblen Verformung erhalten bleibt und keine Dehnungen zurückbleiben.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Folie besteht also aus einem Schichtverbund, beispielsweise aus einer oberflächenstrukturierten bzw. genarbten flexiblen und elastomeren Oberflächenschicht, etwa aus einem transparenten oder transluzenten Polymer beispielsweise aus Polyurethan, Silikon oder einem Latex. Dabei können optional weitere transparente oder transluzente Schichten auf Basis eines flexiblen und elastomeren Polymers, beispielsweise aus Polyurethan, Silikon oder einem Latex, vorgesehen sein. Weiterhin ist mindestens eine pigmentierte bzw. eingefärbte Schicht auf Basis von flexiblen und elastomeren Polymeren, nämlich Polyurethan, Silikon oder einem Latex vorgesehen, die aber nur in dem Maße eingefärbt ist, dass der Gesamtverbund noch lichtdurchlässig ist. Optional können auch hier weitere transparente oder transluzente Schichten auf Basis eines flexiblen und elastomeren Polymers, beispielsweise Polyurethan, Silikon oder Latex, vorgesehen sein.
Transluzenz soll hier als partielle Lichtdurchlässigkeit einer Schicht bzw. eines Körpers verstanden werden. Transluzenz wird oft nicht genau unterschieden von Transparenz. Letztere ist im Hinblick auf elekromagnetische Strahlung in der Physik die Fähigkeit von Materie, elektromagnetische Wellen hindurchzulassen. Hier ist Transparenz auf Licht bezogen, nämlich auf den vom Menschen sichtbaren Spektralbereich elektromagnetischer Strahlung. Somit soll hier Transparenz als völlige Lichtdurchlässigkeit verstanden werden und Transluzenz als lediglich partielle, also teilweise gegebene Lichtdurchlässigkeit.
Die eingefärbte Schicht ist vorteilhafterweise eine homogene und gleichmäßige dicke Schicht, in der die Oberflächenstruktur keine negativen Auswirkungen auf die Homogenität der Dicke dieser Schicht im Gesamtverbund hat. Die Stärke der Einfärbung ist dabei vorteilhafter Weise so, dass die Folie bei einem nicht beleuchtenden Hintergrund homogen durchgefärbt erscheint und erst bei Anschalten einer Lichtquelle oder einem beleuchteten Hintergrund die Transluzenz sichtbar wird. So können z.B. beleuchtete Symbole durch den Folienverbund durchscheinen.
Dabei besteht eine weitere vorteilhafte Ausbildung darin, dass die Einrichtung zur Durchleuchtung als im Bauteilträger oder rückseitig des Bauteilträgers angeordnete Lichtquellen ausgebildet sind, insbesondere im Zusammenspiel mit einer weiteren vorteilhaften Ausbildung, die darin besteht, dass zwischen Lichtquelle und Deckschicht eine aus lichtundurchlässigem Material bestehende Schablone mit lichtdurchlässigen Ausnehmungen einlaminiert bzw. angeordnet ist, wobei die Ausnehmungen etwa in Form von Piktogrammen oder alphanumerische Zeichen ausgebildet sein können.
Solche Symboldarstellungen oder auch die Darstellung anderer Muster sind eben dadurch möglich, dass eine separate Schablone mit definierten Öffnungen vorgesehen ist, so dass deren Ausnehmungen beim Durchleuchten als Symbol oder Bild durch die transluzente Folie hindurch sichtbar werden. Eine solche Schablone kann natürlich auch mit definierten Lichtdurchgangsöffnungen auf die Rückseite dieses Folienverbundes gedruckt oder laminiert werden. Damit können neben einer diffusen Hinterleuchtung auch leuchtende Symbole sichtbar sein, die ein Bedienfeld anzeigen oder eine Information wiedergeben.
Das Einschalten einer oder mehrerer Lichtquellen hinter dem Folienverbund zu dekorativen Zwecken, zur Anzeige von Informationen oder um den Ort von Schaltern und Reglern zu kennzeichnen, kann dadurch erfolgen, dass durch eine bestimmte äußere Situation das Licht gesteuert eingeschaltet wird oder weil sich z.B. eine Hand nähert, was durch eine Kamera, IR-Sensor oder kapazitiven Sensor erkannt wird. Besonders im Falle des Einsatzes einer kapazitiven Sensorik kann diese sich separat hinter der Folie befinden oder durch das Aufdrucken von kapazitiven Sensoren auf einer der Folienlagen realisiert werden.
Natürlich ist bei so einer Durchleuchtung der Folie eine völlige Fehlerfreiheit des Verbundes an dieser Stelle notwendig. So dürfen hier keine Blasen sichtbar sein oder etwa eine inhomogene Pigment- oder Farbstoffverteilung. Dieses wäre z.B. auch der Fall wenn sich die Pigmente oder Farbstoffe in der strukturierten Oberflächenschicht befänden, die dann durch die Narbung eine inhomogene Dicke und dadurch beim Durchleuchten aufgrund der dickenabhängigen Farbstoff- oder Pigmentkonzentrationen eine unterschiedliche Färbung erscheinen lässt. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht deshalb darin, dass der die Folie bildende Schichtverbund eine äußere genarbte oder strukturierte Schicht aufweist, die transparent ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß kann eine inhomogene Pigment- oder Farbstoffverteilung im Übrigen durch eine angepasste Schichtstruktur und Kombination von transparenten und transluzenten Schichten verhindert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Einrichtungen zur Verformung der Folie als im Bauteilträger angeordnete Aktoren angeordnet sind, vorzugsweise ausgebildet als senkrecht zur Oberfläche des Bauteils verfahrbare Stempel oder Teilflächen des Bauteilträgers verfahrende bzw. bewegende Aktoren. Die auf dem Bauteil befindliche Folie wird beim Betätigen der Aktoren etwas gedehnt, ist aber nur reversibel verformt und kehrt wieder in ihre Ursprungslage zurück, sobald die Aktoren abgeschaltet bzw. zurückgefahren sind. Danach ist keine Veränderung der Oberfläche mehr erkennbar und die gesamte Anmutung bleibt ungestört. Natürlich wäre eine Veränderung der Geometrie der Oberfläche auch dadurch zu erreichen, dass einzelne, separate, abgetrennte Oberflächenteilen über Stellmotoren verstellt werden. Dies ist aber aus Designgründen nicht erwünscht, da sichtbare Nähte oder Schnittkanten den optischen Eindruck stören. Die erfindungsgemäße Ausbildung dagegen erlaubt es, eine haptisch und optisch einwandfreie Oberfläche bereitzustellen, die sozusagen nur auf Wunsch entsprechende Flächen zur Betätigung bereitstellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass im Bauteilträger oder im Schichtverbund der Folie Sensoren zur Erkennung der Annäherung von Gegenständen oder Personen oder zur Erkennung von Berührungen angeordnet sind, vorzugsweise in oder nahe an den Folienbereichen angeordnet sind, die einer Verformung durch die auf die Folie wirkenden Einrichtungen unterworfen sind. Solche Sensorik lässt sich auch in Folien sehr leicht realisieren, unter anderem auch durch flächige, gedruckte Schaltungen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Aktoren, Stempel oder verfahrbare Teilflächen als Schalter oder Regler, Signal- oder Bedienelemente ausgebildet sind oder solche Elemente beinhalten.
Zusammengefasst besteht der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Bauteils darin, dass die die Oberfläche bildende Folie bei Einwirkung einer äußeren Kraft und anschließender Entlastung vollkommen reversibel verformbar ist und auf Anforderung Funktionsflächen hervorhebt, signalisiert oder beleuchtet.
So kann die dekorative Folie als Abdeckung auf einem Trägerteil befestigt werden, wobei einzelne Bereiche der Folie nicht befestigt oder verklebt werden, und an einer nicht befestigten Stelle z.B. durch einen mechanischen Aktor/Stempel verformt werden. Durch so einen Aktor kann z.B. eine zuvor oberflächlich unsichtbare Schalterleiste hochgehoben werden, die dadurch - ggf. auch strukturell in ihrer Form - auf der anderen Seite der Folie sichtbar wird und dann durch die Folie bedient werden kann. Nach erfolgter Bedienung kann sich der Aktor/Stempel mit der Schalterleiste wieder absenken und die Folie verformt sich reversibel wieder zurück, so dass die Oberfläche wieder homogen aussieht und die Schalterleiste wieder unsichtbar ist.
Vorteilhafterweise kann so ein Vorgang auch mit der oben beschriebenen Annäherungskennung, der Darstellung von Symbolen beim Durchleuchten und einer kapazitiven Sensorik kombiniert werden, so dass sich die Beleuchtung hinter der Folie einschaltet, wenn sich eine Hand nähert und die Schalterleiste hochgehoben wird, so dass sich diese in der Abdeckfolie abzeichnet und die Bedienelemente durch die Symbole erkennbar sind. Diese lassen sich dann beispielsweise über eine resistive oder kapazitive Sensorik bedienen. Nach erfolgter Bedienung und Entfernen der Hand verschwindet auch wieder die Bedienleiste und die Beleuchtung wird ausgeschaltet.
Nachfolgend sind beispielhaft Möglichkeiten der Ausführung der außenseitig des erfindungsgemäßen Bauteils angeordneten mehrschichtigen Folie aufgezeigt.
So kann eine solche Folienkonstruktion dadurch realisiert werden, dass eine erste nicht eingefärbte oder pigmentierte Oberflächenschicht im Umkehrbeschichtungsverfahren vorzugsweise unter Verwendung eines strukturierten bzw. genarbten Hilfsträgers hergestellt wird. Diese Oberflächenschicht kann in einem späteren Verfahrensschritt auch noch mit einer oder mehreren Lackschichten versehen werden.
Dann kann optional eine dünnen Vermittler bzw. Primerschicht im Umkehrbeschichtungsverfahren oder in einem Druckverfahren aufgebracht werden, wonach dann eine weitere nicht eingefärbte oder pigmentierte aushärtbare Polymermasse ebenfalls im Umkehrbeschichtungsverfahren aufgebracht wird, wobei die Polymermasse nach Aushärten eine elastische Schicht ausbildet. Als Polymermasse kann z.B. Silikon oder Polyurethan aufgebracht werden.
Optional erfolgt dann wieder das Aufbringen einer dünnen Vermittler bzw. Primerschicht sowie etwaiger weiterer nicht eingefärbter aushärtbarer Polymermassen, so dass sichergestellt ist, dass auf der während der Herstellung sichtbaren Seite die ursprüngliche Struktur bzw. Narbung des Hilfsträgers nicht mehr sichtbar ist bzw. dass die Oberfläche weitestgehend glatt ist. Hier sei kurz bemerkt, dass die während der Herstellung durch das Umkehrbeschichtungsverfahren sichtbare Seite später auf dem Bauteil sich rückseitig der Folie befindet bzw. zur Rückseite der Folie gerichtet ist.
Dann kann optional das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten aus nicht eingefärbten aushärtbaren Polymermassen sowie das Aufbringen mindestens einer Schicht aus einer eingefärbten oder pigmentierten aushärtbaren Polymermasse vorgesehen sein. Dies erfolgt so, dass der Gesamtverbund noch partiell lichtdurchlässig ist, also transluzent ist.
Optional erfolgt das Aufbringen weiterer eingefärbter oder pigmentierter aushärtbarer Polymerschichten, immer so, dass der Gesamtverbund noch lichtdurchlässig ist.
Es kann vorteilhaft sein, zur genauen Einstellung einer bestimmten Lichtdurchlässigkeit mehrere eingefärbte oder pigmentierte Schichten in unterschiedlichen Schichtstärken oder/und mit unterschiedlichen Anteilen an Farbstoffen oder Pigmenten zu verwenden.
Sollen bei Durchleuchtung nur bestimmte Bereiche sichtbar sein, ist es vorteilhaft, hinter einer oder mehreren Schichten einen lichtundurchlässigen Druck aufzubringen, der beispielsweise zur Darstellung von Piktogrammen bestimmte Bereiche unbedruckt lässt. Der gleiche Effekt lässt sich auch durch das Einkaschieren einer flexiblen folienartigen Schablone hinter einer beliebigen Schicht erreichen. Möglich sind solche Effekte auch durch das Einbringen von Folien oder Laminaten mit definierten Lichtdurchtrittsöffnungen.
Mit oder ohne Kombination mit einer solchen lichtdurchgangsbeschränkenden Schicht lassen sich auch elektrisch leitfähige Strukturen aufdrucken oder durch das Einkaschieren einer separaten mit elektrisch leitfähigen Strukturen bedruckten Folie einbringen.
So können zusätzlich zu der morphenden und lichtdurchlässigen Funktion kapazitive oder resistive Sensorfunktionen, Antennenfunktionen, Heizfunktionen oder ähnliches eingebracht werden. Im einfachsten Fall können solche Folien mit lichtdurchgangsbeschränkender oder elektrisch leitfähiger Funktion separat zwischen einer Lichtquelle und dem erfindungsgemäßen Bauteil eingebracht werden.
Das erfindungsgemäße Bauteil lässt sich besonders vorteilhaft in einem Verfahren zum Betrieb bzw. zur Bedienung von vorzugsweise elektrisch betriebenen Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug verwenden, bei dem Schalter oder Regler, Signal- oder Bedienelemente mit Hilfe von Signalen der im Schichtverbund der Folie befindlichen Sensoren zur Erkennung der Annäherung oder Berührung beleuchtet, aktiviert und bei einer nach außen gerichteten partiellen Vorwölbung oder Vertiefung der Folie durch Aktoren prominent positioniert werden. Auch kann es vorteilhaft verwendet werden, wenn ein induktives Ladegerät für ein mit einem Akkumulator arbeitendes Gerät, vorzugsweise ein Mobiltelefon, im Kraftfahrzeug mit Hilfe von Signalen der im Schichtverbund der Folie befindlichen Sensoren aktiviert wird, wobei die Ladeposition für das Gerät durch eine mit Hilfe der Aktoren entstandene Vertiefung in der Folie erzeugt wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

1 den Schichtaufbau verschiedener Ausführungsformen mehrschichtiger Folien für die außenseitige Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bauteils,
2 den Schichtaufbau weiter Ausführungsformen mehrschichtiger Folien für die außenseitige Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bauteils.

Die 1 zeigt den Schichtaufbau verschiedener mehrschichtiger Folien 10, 20 30 und 40 für die außenseitige Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bauteils während der Herstellung, wobei die Folien hier im Umkehrstreichverfahren hergestellt sind, so dass die Unterseite der jeweiligen Ausführungsbeispiele von Schichtaufbauten / Schichtverbundsystemen in der 1 die spätere Außenseite der Folie und somit des gesamten erfindungsgemäßen Bauteils darstellt. Gleiches gilt auch für die Darstellungen in der 2.
Die 1 zeigt dabei zunächst den Schichtaufbau einer außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie 10 aus drei nicht eingefärbten, transparenten, als im Wesentlichen vollständig lichtdurchlässigen Lagen bzw. Schichten 1a, 1b und 1c, die nacheinander aufgestrichen wurden, so dass die Rückseite der Lage 1c weitestgehend eben ist. Danach folgt eine eingefärbte aber noch transluzente Folienschicht 2a.
Ebenfalls in der 1 ist der Schichtaufbau einer anderen Ausführung einer außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie 20 gezeigt. Bei der Folie 20 sind zusätzlich und benachbart an die Lage oder Schicht 2a noch eine weitere nicht eingefärbte, transparente Schicht 3 und eine wiederum eingefärbte Schicht 4 in einer anderen Dicke als die Schicht 2a aufgebracht. So ein Aufbau kann vorteilhafterweise zur Feineinstellung der Transparenz bzw. Transluzenz verwendet werden.
Bei einer weiteren Ausführung einer außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie 40 ist vorgesehen, dass zur Einstellung der Lichtdurchlässigkeit auch unterschiedlich stark eingefärbte Lagen oder Schichten 2a, 2b und 4 verwendet werden können, die zudem eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
Das Ausführungsbeispiel einer außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie 30 zeigt, dass in bestimmten Fällen auch eine transparente nicht eingefärbte oberflächlich genarbte Polymerschicht ausreicht, um eine ebene Unterseite zu erreichen, an der noch eine eingefärbte transluzente Polymerlage angrenzen kann, die dann die Außenseite der Folie und somit des gesamten erfindungsgemäßen Bauteils bildet.
Die 2 zeigt Ausführungsbeispiele für den Schichtaufbau weiterer mehrschichtiger Folien 50 und 60 für die außenseitige Oberfläche eines erfindungsgemäßen Bauteils.
Bei der Ausführung einer außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie 50 ist vorgesehen, dass sich auf der Rückseite Schichtverbunds eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht 5 befinden kann, die in diesem Fall aufgedruckt wurde.
Die Ausführung einer außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie 60 zeigt, dass sich die elektrisch leitfähige Funktionsschicht 5 auch im Inneren eines erfindungsgemäßen Schichtverbunds befinden kann.
Im Folgenden wird beschrieben, wie beispielsweise ein außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlicher Schichtverbund bzw. eine außenseitige Folie 10 im Umkehrstreichverfahren hergestellt werden kann.
Zunächst wird auf ein genarbtes Trägerpapier eine nicht eingefärbte aliphatische Polycarbonatester-polyetherpolyurethan-Dispersion (Impranil DLU, Covestro) aufgetragen und bei 100°C 3 min getrocknet, so dass man eine erste Lage bzw. Schicht 1a mit ca. 50 g/m² Gewicht erhält.
Auf diese erste Schicht wird mit einem Rakelmesser eine zweite Schicht 1b aus Polyurethan-High-Solid-Masse (Festkörpergehalt ca. 95,6%) mit ca. 130 g/m² Auftrag gestrichen, bestehend aus Impranil HS 80 (Butanonoxim-blockiertes Isocyanat-Präpolymer, Covestro), Baxxodur E331 (Diamin-Vernetzer, BASF) und Methoxypropylacetat im Verhältnis 100 : 8,6 : 5. Diese Schicht wird 3 min bei 170°C ausgehärtet.
Auf die zweite Schicht wird eine dritte Schicht oder Lage 1c gleicher Zusammensetzung mit ca. 70 g/m² gestrichen und in gleicher Weise ausgehärtet.
Auf den nun entstandenen weitestgehend ebenen Schichtverbund wird nun eine weitere Schicht 2a aufgetragen, nämlich eine eingefärbte bzw. pigmentierte Masse mit ca. 140 g/m². Die Zusammensetzung der Masse ist identisch mit der Zusammensetzung der Masse aus den Schichten 1b und 1c, nur dass diesmal noch 3 Teile einer lösungsmittelhaltigen Schwarzpigmentpräparation (19 % Pigmentanteil Gasruß, 38 % Lösungsmittelanteil, 43 % Acrylatharz) zugefügt wurden.
Aus der so hergestellten Folie 10 wurde ein Prüfkörper ausgestanzt (5 x 20 cm) und in einer Zwick-Zug-Dehnungs-Prüfmaschine 1000 mal jeweils auf 30 und 50 % gedehnt (100 mm/min Dehnrate) und anschließend wieder kraftlos entspannt. Nach den Prüfzyklen wurde die Restdehnung der Folie mit 0 % bestimmt (gemessen 5 Minuten nach Ende des Prüfzyklus).
Wird in dem oben beschriebénen Beispiel eine High-Solid-Polymermasse bestehend aus Impranil HS 80, Impranil HS 62 (beides Butanonoxim-blockierte Isocyanat-Präpolymere, Covestro), Baxxodur E331 (Diamin-Vernetzer, BASF) und Methoxypropylacetat im Verhältnis 50 : 50 : 7,1 : 5 oder eine Mischung aus Larithane LS 969 (Butanonoxim-blockiertes Isocyanat-Präpolymer, Novotex) und Baxxodur E331 verwendet, so erhält man jeweils eine Folienkonstruktion, die nach 1000 Prüfzyklen noch eine Restdehnung von lediglich 1,5 % hat (gemessen 5 Minuten nach Ende des Prüfzyklus).
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)

1a - 1c: lichtdurchlässige Lage bzw. Schicht
2a - 2b: eingefärbte, transluzente Schicht
3: nicht eingefärbte, transparente Schicht
4: eingefärbte, transluzente Schicht
5: Funktionsschicht
10 - 50: außenseitig eines erfindungsgemäßen Bauteils befindlichen Folie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006097991 A1 [0010]
DE 102016106539 A1 [0014]
DE 102015122689 A1 [0015]

Claims

Bauteil mit einer außenseitigen dekorativen Oberfläche und mit in der Oberfläche oder oberflächennah angeordneten Signal- oder Bedienelementen, insbesondere Innenverkleidungsbauteil eines Fahrzeugs, wobei das Bauteil einen Bauteilträger als Stütz- oder Unterkonstruktion und eine darauf außenseitig angeordnete mehrschichtige Folie aufweist, wobei die Folie einen Schichtverbund (10, 20, 30, 40, 50) aus mindestens einer äußeren und ggf. mit einer Lackierung versehenen mindestens teilweise lichtdurchlässigen Deckschicht (1a) und mindestens einer rückseitig der Deckschicht angeordneten weiteren mindestens teilweise lichtdurchlässigen Schicht (2a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Folie bildenden Schichten (1a, 1b, 1c, 2a 2b, 3, 4), aus einem flexiblen, elastomeren und reversibel verformbaren Polymer bestehen und der Bauteilträger auf die Folie (10, 20, 30, 40, 50) wirkende Einrichtungen zur mindestens bereichsweisen, d.h. Teilbereiche der Oberfläche betreffenden Verformung der Folie sowie Einrichtungen zur mindestens bereichsweisen Durchleuchtung der Folie (10, 20, 30, 40, 50) aufweist.
Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die mindestens partiellen Verformung der Folie (10, 20, 30, 40, 50) im Wesentlichen normal zur Oberfläche ausgerichtet ist und eine nach außen gerichtete partielle bzw. auf Teilbereiche der Oberfläche beschränkte Vorwölbung der Folie beinhaltet oder eine partielle bzw. auf Teilbereiche der Oberfläche beschränkte Vertiefung der Folie unterhalb des umgebenden Oberflächenniveaus ausbildet.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtungen zur mindestens partiellen bzw. bereichsweisen Durchleuchtung in oder nahe an den Folienbereichen angeordnet sind, die einer Verformung durch die auf die Folie wirkende Einrichtungen unterworfen sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der die Folie (10, 20, 30, 40, 50) bildende Schichtverbund ein oder mehrere transparente, nicht eingefärbte Polymerschichten und/oder ein oder mehrere transluzente, eingefärbte Polymerschichten aufweist, vorzugsweise pigmentierte Polymerschichten, wobei die Folie bzw. der Schichtverbund insgesamt mindestens teilweise lichtdurchlässig ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der die Folie bildende Schichtverbund eine äußere genarbte oder strukturierte Schicht (1a) aufweist, die transparent ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der die Folie bildende Schichtverbund eine elektrische Funktionsschicht (5) aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die die Folie (10, 20, 30, 40, 50) bildenden Schichten aus Polyurethan, Silikon oder Latex bestehen.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Einrichtung zur Durchleuchtung als im Bauteilträger oder rückseitig des Bauteilträgers angeordnete Lichtquellen ausgebildet sind.
Bauteil nach Anspruch 8, bei dem zwischen Lichtquelle und Deckschicht eine aus lichtundurchlässigem Material bestehende Schablone mit lichtdurchlässigen Ausnehmungen einlaminiert bzw. angeordnet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Einrichtungen zur Verformung der Folie als im Bauteilträger angeordnete Aktoren angeordnet sind, vorzugsweise ausgebildet als senkrecht zur Oberfläche des Bauteils verfahrbare Stempel oder Teilflächen des Bauteilträgers verfahrende bzw. bewegende Aktoren.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem im Bauteilträger oder im Schichtverbund der Folie Sensoren zur Erkennung der Annäherung von Gegenständen oder Personen oder zur Erkennung von Berührungen angeordnet sind, vorzugsweise in oder nahe an den Folienbereichen angeordnet sind, die einer Verformung durch die auf die Folie wirkende Einrichtungen unterworfen sind.
Bauteil nach Anspruch 11, bei dem kapazitive, resistive oder induktive Sensoren im Schichtverbund der Folie angeordnet sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Aktoren, Stempel oder verfahrbaren Teilflächen als Schalter oder Regler, Signal- oder Bedienelemente ausgebildet sind oder solche Elemente beinhalten.
Verfahren zum Betrieb bzw. zur Bedienung von vorzugsweise elektrisch betriebenen Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug mittels eines Bauteils nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter oder Regler, Signal- oder Bedienelemente mit Hilfe von Signalen der im Schichtverbund der Folie (10, 20, 30, 40, 50) befindlichen Sensoren zur Erkennung der Annäherung oder Berührung beleuchtet, aktiviert und bei einer nach außen gerichteten partiellen Vorwölbung oder Vertiefung der Folie durch Aktoren prominent positioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem ein induktives Ladegerät für ein mit einem Akkumulator arbeitendes Gerät, vorzugsweise ein Mobiltelefon, im Kraftfahrzeug mit Hilfe von Signalen der im Schichtverbund der Folie befindlichen Sensoren aktiviert wird, wobei die Ladeposition für das Gerät durch eine mit Hilfe der Aktoren entstandene Vertiefung in der Folie erzeugt wird.