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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer funktionalen Dekorschicht, die insbesondere für ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
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Oberflächen mit integrierten Funktionen spielen besonders in Kraftfahrzeugen, in denen das Platzangebot für Funktionen aufgrund wenig geeigneten Oberflächen gering ist, eine große Rolle. Im Stand der Technik werden zur Innenausstattung von Oberflächen von Kraftfahrzeugen häufig kunstlederartige Folien mit optisch ansprechenden Motiven oder Narbungen eingesetzt. Darüber hinaus sind Funktionsfolien bekannt, die integrierte Funktionselemente, wie z.B. Leiterbahnen oder Schaltelemente, umfassen. Die Funktionselemente werden auf Folien aufgedruckt.
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Das Drucken von Funktionselementen auf Folien ist sehr zeitaufwendig. Ein Kaschieren der Funktionsfolien durch eine optisch und/oder haptisch ansprechende Oberflächenschicht unter Beibehaltung der Funktionalität der Funktionsfolie ist schwer möglich.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer funktionalen Dekorschicht anzugeben, das einfach anwendbar ist und Funktionselemente mit dekorativen Elementen verbindet. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung einer funktionalen Dekorschicht bereitzustellen, die einfach konzipiert ist und Funktionselemente mit ansprechenden optischen Eigenschaften kombiniert sowie die Dekorschicht mit die Funktionselemente veranschaulichenden Symboliken versieht.
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Das Verfahren sieht hierzu zunächst einen Schritt des Bereitstellens einer thermoplastischen Dekorfolie vor, die eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist. Unter einer thermoplastischen Dekorfolie wird jegliche Dekorfolie angesehen, die ein gewünschtes ansprechendes Aussehen aufweist. Diese hat vorzugsweise eine durchschnittliche Schichtdicke von 0,3 mm bis 3 mm. Die Dehnbarkeit der Dekorfolie bei Höchstzugkraft beträgt gemäß DIN EN ISO 1421 vorteilhafterweise mehr als 200 N und die Dehnung bei Höchstzugkraft nach DIN EN ISO 1421 beträgt mehr als 50%. Die thermoplastischen Eigenschaften der thermoplastischen Dekorfolie sind für die weiteren Verfahrensschritte wesentlich. Der für die Dekorfolie verwendete Thermoplast oder die Thermoplaste, sind im Einzelnen nicht beschränkt und umfassen Polyacrylate, Polyolefine und dergleichen. Besonders vorteilhaft wird PVC (Polyvinylchlorid), TPO (thermoplastisches Olefin) oder TP02 (teilvernetzte Kaschierfolie auf Basis thermoplastischer Polyolefine, wie z.B. TPO), jeweils mit oder ohne Gewebeschicht (Kunstleder) verwendet.
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In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Erwärmen der thermoplastischen Dekorfolie, was mittels einer entsprechenden Heizvorrichtung ausgeführt werden kann. Hierbei kann die thermoplastische Folie eine Heizvorrichtung durchlaufen, bei der z.B. warme Luft auf die thermoplastische Dekorfolie geführt wird.
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Die erwärmte thermoplastische Dekorfolie wird dann einer Funktionsfolie zugeführt, so dass die zweite Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie und die Funktionsfolie übereinander angeordnet werden. Dies bedeutet, dass die erste Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie frei liegt. Die Funktionsfolie ist im Einzelnen nicht beschränkt und umfasst Funktionselemente, wie beispielsweise Leiterbahnen, optische, akustische oder elektrische Schaltelemente, wie z.B. kapazitive Schalter, oder auch Sensoren, Schieberegler, Drehregler oder Touchpadfunktionen.
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Sodann erfolgt ein Fügen der erwärmten thermoplastischen Dekorfolie und der Funktionsfolie unter Verwendung einer geprägten Walze. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die zweite Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie stoffschlüssig mit einer Oberfläche der Funktionsfolie verbunden wird. Dieses Fügen wird durch die adhäsiven Eigenschaften der erwärmten thermoplastischen Dekorfolie ermöglicht, wobei sich nach dem Abkühlen, also im Anschluss an das Fügen durch das Plastifizieren der thermoplastischen Dekorfolie ein fester Stoffverbund zwischen der Dekorfolie, also genauer gesagt zwischen der zweiten Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie und der Funktionsfolie, ergibt.
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Die zum Fügen eingesetzte geprägte Walze übt hierzu einen Druck auf die übereinander angeordnete Dekorfolie und Funktionsfolie aus, was den Stoffverbund weiter verbessert. Es kann zudem auch eine weitere Walze, eine Gegenwalze, vorgesehen sein, wobei die Dekorfolie und die Funktionsfolie zwischen der geprägten Walze und der weiteren Walze geführt und gefügt werden.
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Die geprägt Walze weist Oberflächensymbole auf, also mit anderen Worten eine Negativstruktur der in die erste Oberfläche der Dekorfolie zu prägenden Symbole. Die Symbole sind dabei charakteristisch für die in die Funktionsfolie integrierte(n) Funktion(en) und geben dem Anwender, der lediglich die erste Oberfläche der Dekorfolie sieht, einen Hinweis auf die unter der ersten Oberfläche der Dekorfolie in die Funktionsfolie integrierten Funktionselemente. Beim Fügen durch die geprägte Walze werden an den Stellen, an denen die Funktionsfolie Funktionselemente aufweist, die Symbole in die erste Oberfläche der Dekorfolie, und damit in die Sichtseite der Dekorfolie, geprägt.
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Das Verfahren ist einfach ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und ermöglicht die Herstellung einer Dekorschicht mit integrierten Funktionselementen, die an der ersten Oberfläche der Dekorfolie durch Symbole veranschaulicht werden. Durch das Plastifizieren der thermoplastischen Dekorfolie können Unebenheiten, die in oder auf der Funktionsfolie vorhanden sind, ausgeglichen werden, so dass sich die funktionale Dekorschicht neben einer hohen Funktonalität auch durch sehr ansprechende optische Eigenschaften auszeichnet. Die auf diese Weise hergestellte funktionale Dekorschicht eignet sich insbesondere zur Innenausstattung eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. für eine Türverkleidung, eine Mittelkonsole, I-Tafeln und dergleichen, da diese Kraftfahrzeugkomponenten vielfach mit Funktionen ausgestattet werden.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen zum Inhalt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vor dem Schritt c) ein Schritt des Anordnens einer Klebeschicht auf der zweiten Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie und/oder auf einer der zweiten Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie zuzuwendenden Oberfläche der Funktionsfolie, vorgesehen sein, um den Stoffschluss zwischen der thermoplastischen Dekorfolie und der Funktionsfolie zu verbessern und damit die Haltbarkeit der funktionalen Dekorschicht zu erhöhen. Die Klebeschicht kann dazu einen Dispersionskleber oder einen Hotmeltkleber umfassen, wobei die Klebeschicht durch Sprühen oder Walzen einer Klebstoffzubereitung erhalten werden kann.
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Weiter vorteilhaft umfasst das Verfahren einen Schritt des Dehnens der Funktionsfolie. Insbesondere wird das Dehnen in Längsrichtung, also in Durchlaufrichtung der geprägten Walze, ausgeführt, da hierdurch die Funktionselemente besonders einfach so ausgerichtet werden können, dass sie nach dem Fügen unterhalb der auf die erste Oberfläche der Dekorfolie zu prägenden oder geprägten Symbole liegen.
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Zum Integrieren von wünschenswerten haptischen Eigenschaften in die funktionale Dekorschicht kann ferner ein Schritt des Anordnens einer weiteren Schicht zur Verbesserung der haptischen Eigenschaften der Dekorfolie, vorgesehen sein, wobei diese weitere Schicht insbesondere eine Schaumschicht, wie z.B. eine Polyurethanschaumschicht, ist. Diese zusätzliche Schicht wird insbesondere unterhalb der Funktionsfolie angeordnet.
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Im Hinblick auf eine zeitliche Straffung des Verfahrens können die Verfahrensschritte vorzugsweise kontinuierlich ausgeführt werden, wobei z.B. die thermoplastische Dekorfolie und die Funktionsfolie von jeweils einer Walze abgerollt und der geprägten Walze zum Fügen zugeführt werden können, wobei im Anschluss an den Füge- und Prägevorgang die erhaltene funktionale Dekorschicht auf eine weitere Walze aufgerollt wird.
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Des Weiteren vorteilhaft kann ein Schritt des optischen Kontrollierens vorgesehen sein, bei dem festgestellt wird, ob die in die erste Oberfläche der Dekorfolie mittels der geprägten Walze geprägten Symbole und die Funktionselemente übereinander angeordnet werden bzw. wurden. Um ein Feinjustieren der Anordnung der Funktionselemente durchzuführen, kann z.B. die Funktionsfolie gedehnt werden. Auch können hierzu die Bewegungsgeschwindigkeiten der Dekorfolie und/oder der Funktionsfolie angepasst werden.
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Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer funktionalen Dekorschicht offenbart, wobei die Vorrichtung geeignet ist, das vorstehende Verfahren auszuführen und umzusetzen. Somit wird zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Einzelheiten und Details der im Verfahren verwendeten Komponenten Bezug genommen.
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Die Vorrichtung umfasst eine erste Walze zum Bereitstellen einer thermoplastischen Dekorfolie mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Ferner ist eine Heizvorrichtung zum Erwärmen der thermoplastischen Dekorfolie vorgesehen, die z.B. warme Luft auf die thermoplastische Dekorfolie führt. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine zweite Walze zum Bereitstellen einer Funktionsfolie, wobei die Funktionsfolie Funktionselemente umfasst. Die thermoplastische Dekorfolie ist über die ersten Walze förderbar und ggf. abrollbar und den weiteren Vorrichtungskomponenten zuführbar. Ebenso ist die Funktionsfolie über die zweite Walze förderbar und ggf. abrollbar und den weiteren Vorrichtungskomponenten zuführbar.
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Die Vorrichtung sieht ferner mindestens eine dritte Walze und eine vierte Walze vor, die sich in Durchlaufrichtung der Vorrichtung im Anschluss an die erste und zweite Walze befinden. Die erwärmte thermoplastische Dekorfolie und die Funktionsfolie sind zwischen der dritten Walze und der vierten Walze führbar, um die Dekorfolie mit der Funktionsfolie zu fügen, wobei beim Fügen auf die zu verbindende Dekorfolie und die Funktionsfolie mittels der dritten und/oder vierten Walze ein Druck ausgeübt werden kann.
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Die dritte Walze und/oder die vierte Walze sind geprägt, um beim Fügen Symbole in die erste Oberfläche der Dekorfolie zu prägen, und zwar an den Stellen, an denen die Funktionsfolie Funktionselemente aufweist.
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Die Vorrichtung ist einfach strukturiert und ermöglicht die Herstellung einer Dekorfolie mit integrierter Funktionalität, optisch ansprechendem Aussehen und einer Visualisierung der integrierten Funktionalität über in die erste Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie geprägte Symbole, die repräsentativ für die in die Funktionsfolie integrierten Funktionselemente sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die zweite Walze verstellbar, um das übereinander Anordnen der Funktionselemente und zu prägenden oder geprägten Symbole zu verbessern. Ein Verstellen kann beispielsweise über einen Stellmotor oder einen Hydraulikzylinder für die zweite Walze erfolgen oder aber auch über einen drehbar gelagerten Hebel, einen elektrischen Stellmotor oder Hydraulikzylinder.
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Ferner vorteilhaft kann die Vorrichtung eine Einrichtung zum Anordnen einer Klebeschicht auf der zweiten Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie und/oder auf einer der zweiten Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie zuzuwendenden Oberfläche der Funktionsfolie umfassen. Diese Einrichtung kann beispielsweise eine weitere Walze sein, auf der die Klebeschicht aufgerollt ist und von der die Klebeschicht bereitgestellt werden kann.
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Des Weiteren kann eine fünfte Walze zum Zuführen einer Schicht zur Verbesserung der haptischen Eigenschaften der Dekorschicht vorgesehen sein, wobei diese Schicht insbesondere eine Schaumschicht ist. Die Schicht wird dabei ebenfalls zwischen die dritte Walze und die vierte Walze geführt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorrichtung eine optische Kontrollvorrichtung zum optischen Kontrollieren, ob die in die erste Oberfläche der Dekorfolie mittels der geprägten Walze zu prägenden oder geprägten Symbole und die Funktionselemente übereinander angeordnet werden bzw. wurden. Die optische Kontrollvorrichtung ist dabei insbesondere mit der zweiten Walze, von der aus die Funktionsfolie bereitgestellt wird, koppelbar, so dass im Falle einer Nachjustierung aufgrund eines nicht genauen Übereinanderliegens der zu prägenden oder geprägten Symbole und der Funktionselemente, die Funktionsfolie ggf. durch entsprechende Steuerung und ein Verstellen der zweiten Walze gedehnt wird. Bei der optischen Kontrollvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine mit einer Steuervorrichtung verbundenen Kamera handelt, wobei die Steuervorrichtung beispielsweise sowohl die Kamera als auch die zweite Walze steuern kann.
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Hierbei erfasst beispielsweise eine erste Kamera ein geprägtes Symbol in der thermoplastischen Dekorfolie, eine zweite Kamera erfasst ein an der Funktionsfolie angeordnetes Funktionselement. Eine Rechnereinheit mit Bilderkennungssoftware vergleicht beide Bilder. Abweichungen werden berechnet und entsprechende Werte werden an eine Verstelleinrichtung der zweiten verstellbaren Walze, wobei die Verstelleinrichtung beispielsweise einen elektrischen Stellmotor oder einen Hydraulikzylinder umfasst, weitergegeben. In einem Regelkreis wird solange nachjustiert bis eine Übereinstimmung zwischen der Lage des geprägten Symbols und des entsprechenden Funktionselements erreicht wird. Im einfachsten Fall kann das optische Kontrollieren auch durch einen Anwender der Vorrichtung ausgeführt werden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer funktionalen Dekorschicht gemäß einer Ausführungsform,
- 2 eine erste beispielhafte Verstelleinrichtung für die zweite Walze und
- 3 eine zweite beispielhafte Verstelleinrichtung für die zweite Walze.
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In der Figur sind nur die erfindungswesentlichen Bauteile dargestellt. Alle übrigen Bauteile sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
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Im Detail zeigt 1 eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer funktionalen Dekorschicht 10 mit einer ersten Walze 2 zum Bereitstellen einer thermoplastischen Dekorfolie 11 mit einer ersten Oberfläche 12 und einer der ersten Oberfläche 12 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 13. Die thermoplastische Dekorfolie 11 kann beispielsweise eine Polyolefinfolie (TPO) oder eine Polyacrylatfolie oder auch eine PVC-Folie sein, die in gewünschter Farbe von der ersten Walze 2 bereitgestellt wird. Die thermoplastische Dekorfolie 11 kann auch von der ersten Walze 2 abgerollt werden, was bedeutet, dass die thermoplastische Dekorfolie 11 auf der ersten Walze 2 bevorratbar ist.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Heizvorrichtung 3 zum Erwärmen der thermoplastischen Dekorfolie 11 auf. Die thermoplastische Dekorfolie 11 wird dazu zwischen zwei Heizelemente der Heizvorrichtung 3 durchgeführt und dabei auf eine gewünschte Temperatur erwärmt.
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Mittels einer zweiten Walze 4 wird eine Funktionsfolie 14 bereitgestellt. Die Funktionsfolie 14 wird dabei über die zweite Walze 4 geführt und kann zudem auf der zweiten Walze 4 bevorratet sein, wobei die Funktionsfolie 14 zur Verarbeitung von der zweiten Walze 4 abgerollt werden kann.
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Die Funktionsfolie 14 umfasst Funktionselemente 15, wie beispielsweise Leiterbahnen, akustische, optische oder elektrische Schalter oder Sensoren, Schieberegler, Drehregler oder Touchpadfunktionen, die eine Funktionalität in die Funktionsfolie 14 einbringen. Mit anderen Worten sind die Funktionselemente 15 in die Funktionsfolie 14 integriert. Die Funktionsfolie 14 ist in Längsrichtung L, also in Durchlaufrichtung der Vorrichtung 1, dehnbar, beispielsweise dadurch, dass die zweite Walze 4 verstellbar ist, so dass mehr oder weniger Zug auf die Funktionsfolie 14 ausgeübt wird.
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Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 mindestens eine dritte Walze 5 und eine vierte Walze 6, wobei die erwärmte thermoplastische Dekorfolie 11 und die Funktionsfolie 14 zwischen der dritten Walze 5 und der vierten Walze 6 geführt werden, so dass die zweite Oberfläche 13 der Dekorfolie 11 und die Funktionsfolie 14 übereinander angeordnet werden. Durch das Führen der Dekorfolie 11 und der Funktionsfolie 14 in einen Spalt 7 zwischen der dritten Walze 5 und der vierten Walze 6 werden die Dekorfolie 11 und die Funktionsfolie gefügt, also stoffschlüssig verbunden, was auf die Verwendung von erwärmten Thermoplasten in der Dekorfolie 11 zurückzuführen ist.
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Die dritte Walze 5 ist geprägt, was bedeutet, dass sie eine negative Struktur (oder mehrere negative Strukturen) eines auf die erste Oberfläche 12 der thermoplastischen Dekorfolie 11 zu prägenden Symbols 16 umfasst. So werden beim Fügen gleichzeitig Symbole 16 in die erste Oberfläche 12 der Dekorfolie 11 geprägt, und zwar an den Stellen, an denen die Funktionsfolie 14 Funktionselemente 15 aufweist.
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Um die zu prägenden Symbole 16 genau über die Funktionselemente 15 der Funktionsfolie 14 zu bringen, ist eine optische Kontrollvorrichtung 8 vorgesehen. Die optische Kontrollvorrichtung 8 kann eine Kamera umfassen und ist mit einer Steuervorrichtung 9 verbunden, die wiederum mit der zweiten Walze 4 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 9 empfängt Signale bzw. Daten von der Kontrollvorrichtung 8 und verstellt die Lage der zweiten Walze 4 abhängig davon, ob die Funktionsfolie 14 gedehnt werden muss, um die in die erste Oberfläche 12 der Dekorfolie 11 mittels der geprägten dritten Walze 5 geprägten Symbole 16 und die Funktionselemente 15 übereinander anzuordnen.
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Die Kamera kann dabei als erste Kamera ausgebildet sein und ein geprägtes Symbol 16 erfassen. Eine zweite Kamera kann vorgesehen sein, um ein Funktionselement 15 zu erfassen. Eine Rechnereinheit mit Bilderkennungssoftware kann die Bilder aus der ersten Kamera und der zweiten Kamera vergleichen. Abweichungen in der Lage der Symbole 16 und der Funktionselemente 15 können berechnet werden und entsprechende Korrekturwerte werden an eine Verstelleinrichtung 17, 20 (siehe beispielsweise 2 oder 3) der zweiten verstellbaren Walze 4 weitergegeben, wobei die Verstelleinrichtung beispielsweise einen elektrischen Stellmotor und/oder einen Hydraulikzylinder 19, 20 und geeignete Gelenke sowie Hebel 18 umfasst. In einem Regelkreis wird die zweite Walze 4 solange nachjustiert, bis eine Übereinstimmung zwischen der Lage der geprägten Symbole 16 und der entsprechenden Funktionselement 15 erreicht wird.
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Durch die Vorrichtung 1 ist eine hoch funktionale Dekorschicht 10 mit optisch ansprechenden Eigenschaften und mit die Funktionalität der Funktionsfolie 14 auf der Sichtseite der Dekorschicht 10 symbolisierenden Symbolen 16 herstellbar.
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2 zeigt beispielhaft eine erste Verstelleinrichtung 17 für die zweite Walze 4, die einen Hydraulikzylinder 19 umfasst, der an einem Hebel 18 angeordnet ist, so dass die zweite Walze 4 in Richtung des gebogenen Doppelpfeils bewegbar und damit verstellbar ist. Somit ist die Vorspannung der Funktionsfolie 14 leicht einstellbar und die Funktionselemente 15 können sehr leicht mit den Symbolen 16 in Deckung gebracht werden.
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3 zeigt beispielhaft eine zweite Verstelleinrichtung 20 für die zweite Walze 4, die eine Kulisse 21 und einen Hydraulikzylinder 22 umfasst, so dass die zweite Walze 4 ebenfalls bewegbar und verstellbar ist. Somit ist auch in dieser Ausführungsform die Vorspannung der Funktionsfolie 14 leicht einstellbar und die Funktionselemente 15 können sehr leicht mit den Symbolen 16 in Deckung gebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- erste Walze
- 3
- Heizvorrichtung
- 4
- zweite Walze
- 5
- dritte Walze
- 6
- vierte Walze
- 7
- Spalt
- 8
- optische Kontrollvorrichtung
- 9
- Steuervorrichtung
- 10
- funktionale Dekorschicht
- 11
- thermoplastische Dekorfolie
- 12
- erste Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie
- 13
- zweite Oberfläche der thermoplastischen Dekorfolie
- 14
- Funktionsfolie
- 15
- Funktionselement
- 16
- Symbol
- 17
- Verstelleinrichtung
- 18
- Hydraulikzylinder
- 19
- Hebel
- 20
- Verstelleinrichtung
- 21
- Hydraulikzylinder
- 22
- Kulisse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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