DE102020134484A1

DE102020134484A1 - Herstellungsverfahren für eine optisch verbesserte Kunststoffverbundabdeckung sowie zugehörige Anordnung aus der Kunststoffverbundabdeckung und einem Träger

Info

Publication number: DE102020134484A1
Application number: DE102020134484.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Lochner; Benedikt Rückert; Martin Sünnemann; Kevin Fritz; Dominik Dekant; Daniel Fritz; Andre Kessler; Julian Mihm
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-23
Also published as: CN114643679A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) aus einer Kunststoffverbundabdeckung (1) und einem Träger (11), wobei die Kunststoffverbundabdeckung (1) aufweist: einen zwei gegenüberliegende Hauptflächen (7, 8) aufweisenden Folienschichtaufbau (2); eine vollflächig an eine erste (7) der zwei Hauptflächen (7, 8) des Folienschichtaufbaus (2) angrenzend angeordnete und mit dem Folienschichtaufbau (2) stoffschlüssig verbundene Thermoplastschicht (3) aus einem ersten, transparenten Thermoplast; mindestens einen aus einem zweiten Thermoplast ausgebildeten, lediglich an einen Teilbereich (T) der zweiten Hauptfläche (8) des Folienschichtaufbaus (2) angrenzenden Sockel (4), der innerhalb des Teilbereichs (T) der zweiten Hauptfläche (8) vollflächig und stoffschlüssig mit dem Folienschichtaufbau (2) verbunden ist; und der Träger (11) aus einem dritten Thermoplast zur Festlegung an einer Fahrzeugkomponente und/oder zum Tragen wenigstens eines Leuchtmittels (12) zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung (1) ausgebildet ist; und der Träger (11) an dem wenigstens einen Sockel (4) kraft- oder stoffschlüssig festgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffverbundabdeckung sowie eine zugehörige Anordnung. Derzeit ist die Verwendung von aus Glaswerkstoffen bestehenden Abdeckungen, auch Blenden genannt, aus vielerlei Gründen bevorzugt. Einerseits wird die beim Berühren empfundene Kühle des Glaswerkstoffs als haptisch angenehm empfunden und dessen hohe Transparenz und die Anmut der dadurch erzeugten Oberflächen wird vom Betrachter üblicherweise als sehr wertig empfunden. Nachteilig sind die vergleichsweise teure Herstellung sowie das Gewicht solcher Abdeckungen, insbesondere wenn die Abdeckung eine Gewisse Dicke aufweisen muss, so dass dreidimensionale Oberflächenkonturen in die Abdeckung integriert werden können. Darüber hinaus ergibt sich aus der Bruchgefahr und der damit einhergehenden Splitterbildung ein nicht unerhebliches Verletzungsrisiko, so dass sich die Integration von aus ganz oder teilweise aus Glaswerkstoffen bestehenden Abdeckungen in den Bereich des Armaturenbretts in Kraftfahrzeugen verbietet. Daher wurden als Alternative auf Glas als Werkstoff verzichtende Abdeckung entwickelt, die eine transparente Schicht aus Kunststoff aufweisen. Meist werden diese durch Hinterspritzen einer Folie mit einem transparenten Thermoplast erzeugt, wobei die Folie bei der bestimmungsgemäßen Anbringung der Abdeckung einer rückwärtige, d.h. dem Betrachter abgewandte Fläche bildet. Als problematisch bei dieser Art von Abdeckung erweist sich jedoch die Platzierung und Anbringung derjenigen Befestigungsmittel, die der Festlegung der Abdeckung an einer Fahrzeugkomponente dienen, insbesondere wenn wie im Allgemeinen die Abdeckung randlos ist, also sich die transparente Schicht und die Folie von Kante zu Kante der Abdeckung erstreckt. Es hat sich gezeigt, dass eine Verbindung eines rückwärtigen Bauteils, wie einem Träger, mit der Folie der Abdeckung durch Ultraschallverschweißen oder mittels eines Klebstoffs zu singulären Verformungen oder Verfärbungen der Folie führt, was durch die transparente Schicht für den Betrachter sichtbar ist und somit die Gesamterscheinung der Abdeckung beeinträchtigt. Generell besteht darüber hinaus das Problem, dass die Abdeckung insbesondere bei vergleichsweiser dünner und ausgedehnter, transparenter Schicht schnell zu unschöner Rissbildung neigt, wenn Verspannungen vorliegen, auch dies gilt es zu vermeiden.
Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einem Verfahren zur Herstellung einer gattungsgemäßen Kunststoffverbundabdeckung, die vergleichsweise haltbar ist, eine hochwertige optisch und haptische Erscheinung aufweist, die denen aus einem Glaswerkstoff zumindest nahekommt und dies obwohl eine Befestigung mit einem Träger erforderlich ist. Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung sowie eine entsprechend vorteilhafte die Kunststoffverbundabdeckung beinhaltende Anordnung sind jeweils Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffverbundabdeckung insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Erfindungsgemäß ist ein Schritt des Anordnens vorgesehen, bei dem eine aus mindestens einer Kunststofffolie bestehender Folienschichtaufbau in einem ersten formgebenden Werkzeug so angeordnet wird, dass zwischen der ersten Kunststofffolie und dem formgebenden Werkzeug eine erste Cavität ausgebildet ist. Der Begriff Kunststofffolie ist weit auszulegen, es ist ein flächiges Gebilde aus einem Kunststoff, wie einem thermoplastischen Kunststoff gemeint. Bevorzugt handelt es sich um eine Polycarbonat- oder eine Polymethylmethacrylat- oder eine Polyethylenterephthalatfolie, die zusätzlich beschichtet sein kann, beispielsweise durch Gasphasenabscheidung metallisch beschichtet, antireflex-, kratzfest- oder die Abriebfestigkeit steigernd beschichtet sein kann. Darüber hinaus kann der Folienschichtaufbau mindestens eine weitere Kunststofffolie aufweisen.
Erfindungsgemäß erfolgt ein nachfolgendes Vorderspritzen des Folienschichtaufbaus in einem ersten thermisch formgebenden Verfahrensschritt unter Einbringen eines ersten Thermoplasts, wie Polycarbonat, in die erste Cavität, um einen Formling zu erzeugen. Der Formling weist dabei den Folienschichtaufbau und eine durch den ersten Thermoplast ausgebildete Thermoplastschicht auf, die vollflächig an eine erste von zwei gegenüberliegenden Hauptflächen des Folienschichtaufbaus angrenzt und stoffschlüssig mit dem Folienschichtaufbau verbunden ist, und der Folienschichtaufbau mit seiner zweiten, der Thermoplastschicht abgewandten Hauptfläche eine äußere Oberfläche des Formlings definiert. Als Hauptfläche werden diejenigen gegenüberliegenden Seiten des Folienschichtaufbaus mit den größten Flächenmaßen verstanden. Das Vorderspritzen kann in mehreren Schritten, die beispielsweise jeweils durch Abkühl- bzw. Erstarrungsphasen unterbrochen werden, zur Minimierung innerer Verspannungen durchgeführt werden.
Das Vorderspritzen wird in einer weiteren Ausgestaltung durch einen abschließenden Heißprägeschritt abgeschlossen, um beispielsweise ausgeprägte Oberflächenkonturen auszubilden.
In einem nachfolgenden, beispielsweise nach der Oberflächenerstarrung der ersten Schicht oder später durchgeführten, Entformungsschritt erfolgt ein zumindest teilweises Entformen des zuvor erzeugten Formlings.
In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Anordnen des Formlings in ein zweites formgebendes Werkzeug unter Ausbildung mindestens einer zweiten Cavität. Der Begriff zweites formgebendes Werkzeug setzt nicht zwingend den Austausch aller Werkzeugbestandteile des ersten formgebenden Werkzeugs voraus, sondern kann sich beispielsweise durch eine ausschließliche Veränderung am ersten formgebenden Werkzeug ergeben. Das zweite formgebende Werkzeug beinhaltet bevorzugt Teile des ersten formgebenden Werkzeugs. Die Cavität wird beispielsweise durch Veränderung des ersten formgebenden Werkzeugs, wie die translatorische Verstellung eines sogenannten Schiebers bewirkt, wobei durch die Veränderung das teilweise Entformen und das Bereitstellen der wenigstens einen zweiten Cavität bewirkt wird.
Erfindungsgemäß wird die zweite Cavität lediglich durch einen Teilbereich der zweiten Hauptfläche und das zweite formgebende Werkzeug begrenzt. Mit lediglich einen Teilbereich ist gemeint, dass nicht die gesamte zweite Hauptfläche an die zweite Cavität angrenzt, sondern lediglich eine räumlich begrenzte und dabei zusammenhängende Teilfläche der zweiten Hauptfläche. Bei mehreren Cavitäten ist bevorzugt auch die Gesamtfläche aller Teilbereiche kleiner als ein ¼ der zweiten Hauptfläche.
Erfindungsgemäß erfolgt ein zeitlich nachfolgendes Hinterspritzen des aus mindestens einer Kunststofffolie bestehenden Foliensubstrats in einem zweiten thermisch formgebenden Verfahrensschritt unter Einbringen eines zweiten Thermoplasts, wie eines Polycarbonats, in die wenigstens eine, zweite Cavität.
Dadurch wird der Formling um einen aus dem zweiten Thermoplast ausgebildeten Sockel ergänzt, um so eine Kunststoffverbundabdeckung zu erhalten. Der Sockel grenzt an den Folienschichtaufbau innerhalb des besagten Teilbereichs vollflächig an und ist mit diesem stoffschlüssig verbunden. Bevorzugt ist der Sockel an einem Rand der zweiten Hauptfläche angeordnet. Bevorzugter erstreckt sich der Sockel entlang des Randes der zweiten Hauptfläche des Folienschichtaufbaus. Bevorzugt ist der Sockel umlaufend entlang des Randes der zweiten Hauptfläche ausgebildet.
Nachfolgend wird erfindungsgemäß die Kunststoffverbundabdeckung beispielsweise nach der Oberflächenerstarrung des Sockels oder später entformt.
Nachfolgend können ferner noch zusätzliche oberflächenbearbeitende oder oberflächenveredelnde Schritte und/oder Schritte zur Entfernung der Angussteile und Grate an der Kunststoffverbundabdeckung vorgesehen sein. Es sind auch Schritte denkbar, bei denen die verbleibende Hauptfläche des Folienschichtaufbaus erstmalig oder zusätzlich beschichtet werden. Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren haltbare, vergleichsweise leichte und dennoch ausgedehnte und dabei zusätzlich spannungsfreie, insbesondere randlose Abdeckungen herstellbar sind, die zudem optisch attraktive Eigenschaften aufweisen, wobei die zur Befestigung dienenden Sockel derart an dem Folienschichtaufbau stoffschlüssig festgelegt ist, dass die optische Erscheinung des durch die Thermoplastschicht für den Betrachter sichtbaren Folienschichtaufbaus durch die stoffschlüssige Anbringung des Sockels nicht beeinträchtigt ist, wie es beispielsweise durch eine Verformung oder Verfärbung der Fall ist. Das Anspritzen der Sockel gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sorgt nicht nur für einen gleichmäßigeren Wärmeeintrag sondern vermeidet punktuelle thermische Belastung, wie es beispielsweise beim Ultraschallverschweißen der Fall ist. Die im Teilbereich vollflächige und dabei stoffschlüssige Verbindung zwischen Sockel und Folienschichtaufbau sorgt ferner für eine haltbare Verbindung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Folienschichtaufbau, insbesondere bezogen auf eine zur ersten Hauptfläche senkrechten Blickrichtung, insgesamt transluzent bis transparent ausgebildet. Bevorzugt ist wenigstens eine Folie des Folienschichtaufbaus metallisch transluzent, beispielsweise durch Gasphasenabscheidung, wie chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung oder Sputtern oder sogenanntes non conductive vacuum metallizing (NCVM) beschichtet. Bevorzugt erfolgt das Beschichten in einem dem jeweiligen Anordnungsschritt zeitlich vorgelagerten Schritt. Bevorzugt ist der Folienschichtaufbau mindestens dreilagig ausgebildet, wobei wenigstens die äußeren Lagen des Folienschichtaufbaus jeweils durch zwei Kunststofffolien ausgebildet werden. Zwischen zwei benachbarten Kunststofffolien ist beispielsweise eine durch Beschichten einer der Folien ausgebildete metallische Schicht und/oder Haftschicht vorgesehen.
In einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass ein optisch sichtbarer Übergang an der Grenzfläche zwischen Thermoplastschicht und Folienschichtaufbau verbleibt und sich der erste Thermoplast und das Material der wenigstens einen an die Thermoplastschicht angrenzenden Folie in der Zusammensetzung oder den optischen Eigenschaften wie Farbgebung, oder im optischen Transmissionsgrad unterscheiden. In einer anderen Ausgestaltung ist jedoch eine Übereinstimmung in der Zusammensetzung oder den optischen Eigenschaften vorgesehen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der für die Ausbildung der Sockel verwendete zweite Thermoplast opak ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind ferner folgende Schritte vorgesehen. In einem Anordnungsschritt erfolgt ein Anordnen des Formlings oder der Kunststoffverbundabdeckung in einem dritten formgebenden Werkzeug unter Ausbildung einer dritten, zwischen der ersten Thermoplastschicht und dem dritten formgebenden Werkzeug ausgebildeten Cavität. Auch hier gilt bezüglich des dritten formgebenden Werkzeugs das zuvor Gesagte, dass nämlich ein Austausch nur eines zuvor verwendeten Werkzeugteils und/oder die Verlagerung eines verwendeten Werkzeugs ausreicht, um das erhaltene Werkzeug als drittes formgebendes Werkzeug zu bezeichnen.
In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Fluten der dritten Cavität mit einem Gießharz. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Härten des Gießharzes, um eine an die erste Thermoplastschicht angrenzende, transparente Gießharzschicht auszubilden, deren äußere Oberfläche durch eine die dritte Cavität begrenzende Fläche des dritten formgebenden Werkzeugs bestimmt ist. Zeitlich nachfolgend wird der Formling bzw. die Kunststoffverbundabdeckung entformt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Gießharzschicht aus einem Polyurethan haltigen Gießharz ausgebildet ist, wobei das Polyurethan bevorzugt ein aliphatisches Polyurethan oder ein thermoplastisches Polyurethan ist. Das Gießharz kann ferner weitere Füllstoffe oder Additive aufweisen, beispielsweise Additive zur Verbesserung der Beständigkeit des Gießharzes gegenüber UV-Bestrahlung. Bevorzugt entspricht der optische Brechungsindex des gehärteten Gießharzes dem des transparenten Thermoplasts der Thermoplastschicht.
Bevorzugt bildet wenigstens eine äußere Oberfläche der Kunststoffverbundabdeckung, beispielsweise die dem Betrachter und/oder die dem Betrachter abgewandte Oberfläche eine oder mehrere dreidimensionale Konturen, bevorzugt jeweils eine aus ebenen Flächen gebildete Kontur aus. Noch bevorzugter ist jede Kontur aus im Winkel zueinanderstehenden, ebene Flächen, die in geradlinigen Kanten aneinandergrenzen ausgebildet.
Beispielsweise weist dabei die die Oberfläche der Gießharzschicht vorgebende Oberfläche des dritten formgebenden Werkzeugs und/oder die die Oberfläche der Thermoplastschicht vorgebende Oberfläche des ersten formgebenden Werkzeugs eine oder mehrere dreidimensionale Konturen auf, die jeweils aus ebenen, gewinkelt zueinanderstehenden, in geradlinigen Kanten aneinandergrenzenden Flächen gebildet ist, um so Lichtbrechungen zu erzeugen, die dem eines geschliffenen oder facettierten Diamanten entsprechen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein maximaler mittels einer Lotrechten auf der ersten Hauptfläche des Folienschichtaufbaus bestimmter Abstand zwischen den äußersten Oberflächen der Kunststoffverbundabdeckung um mindestens das 10-fache, bevorzugt mindestens das 20-fache, noch bevorzugter mindestens das 30-fache, kleiner als eine Maximalausdehnung der ersten Hauptfläche ist.
Bevorzugt wird der erste Thermoplast beim Vorderspritzen während des zur Ausbildung der Thermoplastschicht vorgesehenen, ersten thermisch formgebenden Verfahrensschritts in einer zur ersten Hauptfläche parallelen Richtung beim Vorderspritzen eingespritzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ferner dem Entformen der Kunststoffverbundabdeckung nachfolgende Schritte vorgesehen. Es wird ein Träger aus einem dritten, bevorzugt opaken, Thermoplast zur Festlegung an einer Fahrzeugkomponente und/oder zum Tragen wenigstens eines Leuchtmittels, welches zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung vorgesehen ist, bereitgestellt. Dieser wird beispielsweise in einem thermisch formgebenden Verfahrensschritt, wie einem Spritzgussverfahren zuvor hergestellt. In einem nachfolgenden Befestigungsschritt erfolgt ein kraft- oder stoffschlüssiges Verbinden des Trägers mit dem wenigstens einen Sockel, bevorzugt durch Ultraschallverschweißen. Bevorzugt weist der Träger in der für die Verbindung mit dem Sockel vorgesehenen Grenzfläche Oberflächenstrukturen, wie allgemein als Energierichtungsgeber bezeichnete Erhebungen auf, die der akustischen Energieeinkopplung dienen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die dem Träger und dem Sockel gemeinsame Grenzfläche, die beim Verbinden der beiden ausgebildet wird, zum Teilbereich der zweiten Hauptfläche, welcher die gemeinsame Grenzfläche des Sockels mit dem Folienschichtaufbau ist, beabstandet angeordnet ist, um eine thermische Auswirkung auf den Folienschichtaufbau beim Ultraschallverschweißen weitgehend ausschließen zu können.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung aus einer Kunststoffverbundabdeckung und einem Träger. Dabei weist die Kunststoffverbundabdeckung folgende Merkmale auf. Sie weist einen zwei gegenüberliegende Hauptflächen aufweisenden Folienschichtaufbau auf. Der Begriff Kunststofffolie ist weit auszulegen, es ist ein flächiges Gebilde aus einem Kunststoff, wie einem thermoplastischen Kunststoff mit zwei gegenüberliegenden Hauptflächen gemeint. Bevorzugt handelt es sich um eine Polycarbonat- oder eine Polymethylmethacrylat- oder eine Polyethylenterephthalatfolie, die zusätzlich beschichtet sein kann, beispielsweise durch Gasphasenabscheidung metallisch beschichtet, antireflex-, kratzfest- oder die Abriebfestigkeit steigernd beschichtet sein kann. Darüber hinaus kann der Folienschichtaufbau mindestens eine weitere Kunststofffolie aufweisen.
Die erfindungsgemäße Kunststofffolie weist eine vollflächig an eine erste der zwei Hauptflächen des Folienschichtaufbaus angrenzend angeordnete und mit dem Folienschichtaufbau stoffschlüssig verbundene, beispielsweise durch Vorderspritzen des Folienschichtaufbaus ausgebildete Thermoplastschicht aus einem ersten, transparenten Thermoplast auf.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein aus einem zweiten Thermoplast ausgebildeter, lediglich an einen Teilbereich der zweiten Hauptfläche des Folienschichtaufbaus angrenzender Sockel vorgesehen, der innerhalb des Teilbereichs der zweiten Hauptfläche vollflächig und stoffschlüssig mit dem Folienschichtaufbau verbunden ist. Bevorzugt ist der Sockel an einem Rand der zweiten Hauptfläche angeordnet. Bevorzugter erstreckt sich der Sockel entlang des Randes der zweiten Hauptfläche des Folienschichtaufbaus. Bevorzugt ist der Sockel umlaufend entlang des Randes der zweiten Hauptfläche ausgebildet.
Der erfindungsgemäße Träger ist aus einem dritten Thermoplast zur Festlegung an einer Fahrzeugkomponente und/oder zum Tragen wenigstens eines Leuchtmittels zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist der Träger an dem wenigstens einen Sockel kraft- oder stoffschlüssig, bevorzugt durch Ultraschallverschweißen, festgelegt. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Träger ausschließlich an den Sockel der Kunststoffverbundabdeckung angrenzt. In einer anderen Ausgestaltung bildet der Träger eine Maske aus, die zwischen einem auf dem Träger angeordneten Leuchtmittel, welches zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung vorgesehen ist, und dem Folienschichtaufbau angeordnet ist, und der Visualisierung eines Piktogramms oder Schriftzuges dient.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die dem Träger und dem Sockel gemeinsame Grenzfläche, die beim Verbinden der beiden ausgebildet wurde, zum Teilbereich der zweiten Hauptfläche, welcher die gemeinsame Grenzfläche des Sockels mit dem Folienschichtaufbau ist, beabstandet angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Folienschichtaufbau, insbesondere bezogen auf eine zur ersten Hauptfläche senkrechten Blickrichtung, insgesamt transluzent bis transparent ausgebildet. Bevorzugt ist wenigstens eine Folie des Folienschichtaufbaus metallisch transluzent, beispielsweise durch Gasphasenabscheidung, wie chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung oder Sputtern oder sogenanntes non conductive vacuum metallizing (NCVM) beschichtet. Bevorzugt ist der Folienschichtaufbau mindestens dreilagig ausgebildet, wobei wenigstens die äußeren Lagen des Folienschichtaufbaus jeweils durch zwei Kunststofffolien ausgebildet werden. Zwischen zwei benachbarten Kunststofffolien ist beispielsweise eine durch Beschichten einer der Folien ausgebildete metallische Schicht und/oder Haftschicht vorgesehen.
In einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass ein optisch sichtbarer Übergang an der Grenzfläche zwischen Thermoplastschicht und Folienschichtaufbau verbleibt und sich der erste Thermoplast und das Material der wenigstens eine Folie in der Zusammensetzung oder den optischen Eigenschaften wie Farbgebung, oder im optischen Transmissionsgrad unterscheiden. In einer Ausgestaltung ist jedoch eine Übereinstimmung in der Zusammensetzung oder den optischen Eigenschaften zumindest betreffend die Thermoplastschicht und der an die Thermoplastschicht angrenzenden Folie des Folienschichtaufbaus vorgesehen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der für die Ausbildung der Sockel verwendete zweite Thermoplast opak ausgebildet ist.
Bevorzugt ist ferner eine an die transparente Thermoplastschicht angrenzende, transparente Gießharzschicht aus einem transparenten Gießharz vorgesehen, die beispielsweise eine äußere, dem Betrachter zugewandte Oberfläche definiert.
Bevorzugt bildet wenigstens eine äußere Oberfläche der Kunststoffverbundabdeckung, beispielsweise die dem Betrachter und/oder die dem Betrachter abgewandte Oberfläche eine oder mehrere dreidimensionale Konturen, bevorzugt jeweils eine aus ebenen Flächen gebildete Kontur aus. Noch bevorzugter ist jede Kontur aus im Winkel zueinanderstehenden, ebene Flächen, die in geradlinigen Kanten aneinandergrenzen ausgebildet.
Beispielsweise weist dabei die die Oberfläche der Gießharzschicht vorgebende Oberfläche des dritten formgebenden Werkzeugs und/oder die die Oberfläche der Thermoplastschicht vorgebende Oberfläche des ersten formgebenden Werkzeugs eine oder mehrere dreidimensionale Konturen auf, die jeweils aus ebenen, gewinkelt zueinanderstehenden, in geradlinigen Kanten aneinandergrenzenden Flächen gebildet ist, um so Lichtbrechungen zu erzeugen, die dem eines geschliffenen oder facettierten Diamanten entsprechen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein maximaler mittels einer Lotrechten auf der die ersten Hauptfläche des Folienschichtaufbaus bestimmter Abstand zwischen den äußersten Oberflächen der Kunststoffverbundabdeckung um mindestens das 10-fache, bevorzugt mindestens das 20-fache, noch bevorzugter mindestens das 30-fache, kleiner als eine Maximalausdehnung der ersten Hauptfläche ist.
Die Anordnung weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens ein auf dem Träger angeordnetes Leuchtmittel, wie eine LED, zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung auf. Beispielsweise ist das Leuchtmittel auf einer Leiterplatte angeordnet, die am Träger festgelegt ist.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung Anordnung in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen jeweils lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kunststoffverbundabdeckung 1;
2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 10 aus der in 1 gezeigten Kunststoffverbundabdeckung 1, einem Träger 11 und einem Leuchtmittel 12;
3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 10 aus der in 1 gezeigten Kunststoffverbundabdeckung 1, einem Träger 11 und einem Leuchtmittel 12;
4a-c jeweils schematisch Anfangs-, Endzustand und Zwischenzustände des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Kunststoffverbundabdeckung aus 1.

Die erfindungsgemäße Kunststoffverbundabdeckung 1 aus 1 ist zur Verwendung in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug vorgesehen und beispielsweise in einem zum Fahrzeug gehörenden Armaturenbrett oder einer Mittelkonsole angeordnet und dient der optisch attraktiven Abdeckung einer hinterleuchteten Funktionsanzeige. Die Kunststoffverbundabdeckung 1 ist länglich ausgebildet und weist im Verhältnis zu ihrer maximalen Dicke, die durch den maximalen Abstand der beiden äußeren Oberflächen 5, 8 definiert ist, eine vielfach größerer Maximalausdehnung in der durch die längliche Form vorgegebenen Längsrichtung auf, welche in der ersten Hauptfläche 7 des zur Kunststoffverbundabdeckung 1 gehörigen, transparenten bis transluzenten Folienschichtaufbaus 2 liegt. Dabei wird der maximale Abstand der Oberflächen in einer Richtung bestimmt, die orthogonal zur einer ersten Hauptfläche 7 des zur Kunststoffverbundabdeckung 1 gehörigen Folienschichtaufbaus 2 ist. Der Folienschichtaufbau 2 bildet mit seiner zweiten Hauptfläche 8 die dem Betrachter abgewandte, äußere Oberfläche 8 der Kunststoffverbundabdeckung 1 aus. Der Folienschichtaufbau 2 kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Folienschichtaufbau 2 dreilagig, nämlich aus zwei äußeren, transparenten Folien aus einem Thermoplast und einer dazwischen angeordneten metallischen Haftschicht ausgebildet. In Richtung des Betrachters ist vollflächig an die dem Betrachter zugewandte erste Hauptfläche 7 des Folienschichtaufbaus 2 angrenzend eine Thermoplastschicht 3 aus einem transparenten Thermoplast durch Vorderspritzen und somit eine stoffschlüssige Verbindung zwischen beiden bewirkend aufgebracht, Auf der dem Betrachter zugewandten Oberfläche der Thermoplastschicht 3 ist eine Schicht 9 aus einem transparent ausgehärteten Gießharz vorgesehen, um so eine mechanisch belastbare und gegenüber thermischer Einwirkung haltbare Oberfläche 5 der Kunststoffverbundabdeckung 1 bereitzustellen. Wie in 1 gezeigt, ist diese Oberfläche 5 nicht eben ausgestaltet, sondern ist dreidimensional und mit Konturen 6 ausgebildet, die jeweils aus ebenen, im Winkel stehenden Flächen bestehen. Die ebenen Flächen grenzen in geradlinigen Kanten aneinander, was aufgrund der äußeren und inneren Reflexionen den optisch anmutigen Eindruck eines geschliffenen Diamanten beim Betrachter hervorruft.
Auf der zweiten, dem Betrachter abgewandten Hauptfläche 8 sind am Rand der Hauptfläche 8 Sockel 4 vorgesehen, die jeweils durch Hinterspritzen mit dem Folienschichtaufbau 2 stoffschlüssig verbunden sind. Dabei ist der gemeinsame Verbindungsbereich zwischen dem Sockel 4 und dem Folienschichtaufbau 2 kleiner als die zweite Hauptfläche und stellt lediglich einen Teilbereich der zweiten Hauptfläche 8 dar. Bezogen auf diesen Teilbereich und innerhalb dieses Teilbereichs sind Sockel 4 und Folienschichtaufbau vollflächig verbunden. Die von allen Sockeln 4 überdeckte Bereich der zweiten Hauptfläche 8, also die Gesamtfläche aller Teilbereiche macht dabei nur einen Bruchteil beispielsweise weniger als ¼, bevorzugt weniger 1/8 der Fläche der zweiten Hauptfläche 8 aus. Diese Sockel 4 dienen der Festlegung eines Trägers 11, wie es in 2 gezeigt ist. 2 zeigt im Schnitt eine Anordnung in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, welche den Träger 11 und die Kunststoffverbundblende 1 aus 1 aufweist. Der Träger 11 dient einerseits der Festlegung am nicht dargestellten Kraftfahrzeug mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel, anderseits aber der Halterung eines Leuchtmittels 12, welches so mit seinem Lichtkegel ausgerichtet ist, dass eine Hinterleuchtung der Kunststoffverbundblende 1 bewirkt wird. Der Träger 11 bildet dazu einen Lichtkanal zwischen dem Leuchtmittel und der zweiten Hauptfläche 8 des Folienschichtaufbaus 2 aus. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform weist der Träger 11 außer den für eine stoffschlüssige Festlegung an den Sockeln 4 vorgesehenen Grenzflächen G keine weitere Berührung mit der Kunststoffverbundblende 1 auf. Der Sockel 4 seinerseits weist jeweils ausschließlich im Teilbereich T einen mit dem Folienschichtaufbau 2 gemeinsamen Berühr- und Verbindungsbereich auf. Der Grenzbereich G ist dabei räumlich beabstandet zum Teilbereich T angeordnet. Da die stoffschlüssige Verbindung im Teilbereich durch Hinterspritzen bewirkt wird, ist für eine den Teilbereich T betreffende vollflächige und den Folienschichtaufbau thermisch nur geringfügig belastende und für den durch die transparenten darüber liegenden Schichten, wie Thermoplastschicht 3 und Gießharzschicht 9, hindurchschauenden Betrachter eine optisch kaum wahrnehmbare Verbindung zwischen dem Sockel 4 und dem Folienschichtaufbau 2 gesorgt. Während die durch Ultraschallverschweißen hergestellte Verbindung im Bereich der Grenzfläche G zwischen dem Träger 11 und den Sockeln 4 trotz der dabei vergleichsweise punktuell wirkenden thermischen Belastung mit dem verbundenen punktuellen Materialaufschmelzen durch das Ultraschallverschweißen keine optische Beeinträchtigung bewirken kann.
3 zeigt demgegenüber eine erfindungsgemäße Anordnung 10 in einer zweiten Ausführungsform. Diese unterscheidet sich im Wesentlichen von der in 3 gezeigten, zweiten Ausführungsform durch die Ausgestaltung des Trägers 11, während die Kunststoffverbundblende 1 der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform entspricht. Der Träger 11 dieser Ausführungsform ist nicht nur angrenzend an die Sockel 4 angeordnet, um mit diesen durch Ultraschallverschweißen verbunden zu sein, sondern bildet eine zwischen der zweiten Hauptfläche 8 des Folienschichtaufbaus 2 und an den Folienschichtaufbau 2 angrenzend angeordnete Maske 13 aus opakem Material aus, deren Licht des Leuchtmittels 12 in Richtung Betrachter durchlassende, beispielsweise durch Laserablation erzeugte Durchbrüche 14 der visuellen Darstellung eines Piktogramms oder eines Schriftzugs dienen. Bezüglich weiterer Aspekte wird auf die vorhergehenden Ausführungen in Bezug auf die 1 und 2 verwiesen.
Die 4a bis 4c erläutern eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Kunststoffverbundabdeckung 1, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist und insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Die 4a zeigt das Anordnen eines ein- oder mehrlagigen, transparenten bis transluzenten Folienschichtaufbaus 2 in einem aus mehreren Werkzeugteilen ausgebildeten, ersten formgebenden Werkzeugs 21a, 21b, 22a. Dies geschieht unter Ausbildung einer ersten Cavität 30 zwischen der Werkzeughälfte 21a und dem Folienschichtaufbau 2. 4a zeigt die Komplettierung des ersten formgebenden Werkzeugs 21a, 21b, 22a. Wie schon in 4a angedeutet, erfolgt über ein Zuführbereich ein dem Anordnen nachfolgendes Vorderspritzen des Folienschichtaufbaus 2 in einem ersten thermisch formgebenden Verfahrensschritt unter Einbringen eines ersten, transparenten Thermoplasts 24 in die erste Cavität 30, so dass ein Formling erzeugt wird. Wie 4a zeigt ist die Zuführrichtung im Wesentlichen parallel zur ersten Hauptfläche 7 zweier gegenüberliegender Hauptflächen 7, 8 des Folienschichtaufbaus 2. Es wird ein Formling erzeugt, der den Folienschichtaufbau 2 und eine durch den ersten Thermoplast 24 ausgebildete Thermoplastschicht 3 aufweist, die vollflächig an die erste Hauptfläche 7 von zwei gegenüberliegenden Hauptflächen 7, 8 des Folienschichtaufbaus 2 angrenzt und stoffschlüssig mit dem Folienschichtaufbau 2 verbunden ist, und der Folienschichtaufbau 2 mit seiner zweiten, der Thermoplastschicht 3 abgewandten Hauptfläche 8 eine äußere Oberfläche des Formlings definiert, während die Thermoplastschicht 3 ihrerseits ebenfalls eine äußere Oberfläche des Formlings definiert.
Danach wird, wie in 4b, welche einen späteren Verfahrenszustand zeigt, immer noch zu sehen ist, durch Verschieben der Werkzeugteile aus der Stellung 22a in 22b ein teilweises Entformen des Formlings bewirkt, wodurch sich ein zweites formgebendes Werkzeug 21a, 21b, 22b ergibt. Dies geschieht unter Ausbildung mindestens einer zweiten, von lediglich einem Teilbereich T der zweiten Hauptfläche 8 des Folienschichtaufbaus 2 und dem zweiten Werkzeug 21a, 21b, 22b begrenzten Cavität 40. Es erfolgt, wie bereits in 4b gezeigt, ein nachfolgendes Hinterspritzen des Folienschichtaufbaus 2 in einem zweiten thermisch formgebenden Verfahrensschritt unter Einbringen eines zweiten, bevorzugt opaken, Thermoplasts in die jeweilige zweite Cavität 40, um zu erreichen, dass die Kunststoffverbundabdeckung mindestens einen oder wie in 1 gezeigt, mehrere aus dem zweiten Thermoplast ausgebildete, an den Folienschichtaufbau 2 angrenzende Sockel 4 ausbildet, der innerhalb des Teilbereichs T vollflächig mit dem Folienschichtaufbau 2 stoffschlüssig verbunden sind.
In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein zumindest teilweises Entformen der Kunststoffverbundabdeckung, indem das Teil 21a entfernt wird. In einem nachfolgenden in 4c noch zu erkennenden Schritt, erfolgt ein nachfolgendes Anordnen der bei dieser Ausführungsform noch nicht fertiggestellten Kunststoffverbundabdeckung in einem dritten formgebenden Werkzeug 21b, 22b, 23a unter Ausbildung einer dritten, zwischen der ersten Thermoplastschicht 3 und dem dritten formgebenden Werkzeug (21b, 22b, 23a) ausgebildeten Cavität 50. In einem nachfolgenden, in 4c gerade festgehaltenen Schritt erfolgt ein Fluten der dritten Cavität 50 mit einem Gießharz 25. Ein nachfolgendes Härten des Gießharzes 25 bewirkt das Ausbilden einer an die erste Thermoplastschicht 3 angrenzenden, transparenten Gießharzschicht 9, deren äußere Oberfläche durch eine die dritte Cavität 50 begrenzende Fläche des dritten formgebenden Werkzeugs 21b, 22b, 23a bestimmt ist. Bei nachfolgendem Entformen aus dem dritten formgebenden Werkzeug 21b, 22b, 23a, wird die in den 1 bis 3 gezeigte Kunststoffverbundabdeckung 1 erhalten.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffverbundabdeckung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug: Anordnen eines wenigstens eine Kunststofffolie beinhaltenden Folienschichtaufbaus (2) in einem ersten formgebenden Werkzeug (21a, 21b), so dass zwischen dem Folienschichtaufbau (2) und dem ersten formgebenden Werkzeug (21a, 21b, 22a) eine erste Cavität (30) ausgebildet ist; nachfolgendes Vorderspritzen des Folienschichtaufbaus (2) in einem ersten thermisch formgebenden Verfahrensschritt unter Einbringen eines ersten, transparenten Thermoplasts (24) in die erste Cavität (30), um einen Formling zu erzeugen, der den Folienschichtaufbau (2) und eine durch den ersten Thermoplast (24) ausgebildete Thermoplastschicht (3) aufweist, die vollflächig an eine erste Hauptfläche (7) von zwei gegenüberliegenden Hauptflächen (7, 8) des Folienschichtaufbaus (2) angrenzt und stoffschlüssig mit dem Folienschichtaufbau (2) verbunden ist, und der Folienschichtaufbau (2) mit seiner zweiten, der Thermoplastschicht (3) abgewandten Hauptfläche (8) eine äußere Oberfläche des Formlings definiert; nachfolgendes, zumindest teilweises Entformen des Formlings; nachfolgendes Anordnen des Formlings in einem zweiten formgebenden Werkzeug (21a, 21b, 22b) unter Ausbildung mindestens einer zweiten, von lediglich einem Teilbereich (T) der zweiten Hauptfläche (8) und dem zweiten Werkzeug (21a, 21b, 22b) begrenzten Cavität (40); nachfolgendes Hinterspritzen des Folienschichtaufbaus (2) in einem zweiten thermisch formgebenden Verfahrensschritt unter Einbringen eines zweiten, bevorzugt opaken, Thermoplasts in die mindestens eine zweite Cavität (40), um eine Kunststoffverbundabdeckung (1) zu erhalten, wobei die Kunststoffverbundabdeckung (1) mindestens einen aus dem zweiten Thermoplast ausgebildeten, an den Folienschichtaufbau (2) angrenzenden Sockel (4) aufweist, der innerhalb des Teilbereichs (T) vollflächig mit dem Folienschichtaufbau (2) stoffschlüssig verbunden ist; nachfolgendes vollständiges oder teilweises Entformen der Kunststoffverbundabdeckung (1).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Folienschichtaufbau (2) transparent oder transluzent ausgebildet ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Folie des Folienschichtaufbaus (2) metallisch beschichtet, bevorzugt metallisch transluzent beschichtet wird und/oder opak beschichtet wird, bevorzugt ausschließlich bereichsweise opak beschichtet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Folienschichtaufbau (2) wenigstens dreilagig ausgebildet ist und wenigstens die äußeren Lagen jeweils durch eine Kunststofffolie ausgebildet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte: Anordnen des Formlings oder der Kunststoffverbundabdeckung in einem dritten formgebenden Werkzeug (21b, 22b, 23a) unter Ausbildung einer dritten, zwischen der ersten Thermoplastschicht (3) und dem dritten formgebenden Werkzeug (21b, 22b, 23a) ausgebildeten Cavität (50); nachfolgendes Fluten der dritten Cavität (50) mit einem Gießharz (25); nachfolgendes Härten des Gießharzes (25), um eine an die erste Thermoplastschicht (3) angrenzende, transparente Gießharzschicht (9) auszubilden, deren äußere Oberfläche durch eine die dritte Cavität (50) begrenzende Fläche des dritten formgebenden Werkzeugs (21b, 22b, 23a) bestimmt ist; nachfolgendes Entformen aus dem dritten formgebenden Werkzeug (21b, 22b, 23a).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine äußere Oberfläche (5, 8) der Kunststoffverbundabdeckung (1) eine oder mehrere dreidimensionale Konturen (6), bevorzugt jeweils eine aus ebenen Flächen gebildete Kontur (6), ausbildet.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein maximaler mittels einer Lotrechten auf der ersten Hauptfläche (7) bestimmter Abstand (d) zwischen den äußersten Oberflächen (5, 8) der Kunststoffverbundabdeckung (1) um mindestens das 10-fache, bevorzugt mindestens das 20-fache, noch bevorzugter mindestens das 30-fache, kleiner als eine Maximalausdehnung der ersten Hauptfläche (7) ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens der erste Thermoplast (24) zur Ausbildung der Thermoplastschicht (3) im Wesentlichen in einer zur ersten Hauptfläche (7) parallelen Richtung beim Vorderspritzen eingespritzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden dem Entformen nachfolgenden Schritten: Bereitstellen eines Trägers (11) aus einem dritten Thermoplast zur Festlegung an einer Fahrzeugkomponente und/oder zum Tragen wenigstens eines Leuchtmittels (12) zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung (1); Kraft- oder stoffschlüssiges Verbinden des Trägers (11) mit dem wenigstens einen Sockel (4), bevorzugt durch Ultraschallverschweißen.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei Träger und der Sockel unter Ausbildung einer zum Teilbereich (T) der zweiten Hauptfläche (8) beabstandeten, von dem Träger (11) und dem Sockel (4) gemeinsam ausgebildeten Grenzfläche (G) verbunden werden.
Anordnung (10) aus einer Kunststoffverbundabdeckung (1) und einem Träger (11), wobei die Kunststoffverbundabdeckung (1) aufweist: einen zwei gegenüberliegende Hauptflächen (7, 8) aufweisenden Folienschichtaufbau (2); eine vollflächig an eine erste (7) der zwei Hauptflächen (7, 8) des Folienschichtaufbaus (2) angrenzend angeordnete und mit dem Folienschichtaufbau (2) stoffschlüssig verbundene Thermoplastschicht (3) aus einem ersten, transparenten Thermoplast; mindestens einen aus einem zweiten Thermoplast ausgebildeten, lediglich an einen Teilbereich (T) der zweiten Hauptfläche (8) des Folienschichtaufbaus (2) angrenzenden Sockel (4), der innerhalb des Teilbereichs (T) der zweiten Hauptfläche (8) vollflächig und stoffschlüssig mit dem Folienschichtaufbau (2) verbunden ist; und der Träger (11) aus einem dritten Thermoplast zur Festlegung an einer Fahrzeugkomponente und/oder zum Tragen wenigstens eines Leuchtmittels (12) zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung (1) ausgebildet ist; und der Träger (11) an dem wenigstens einen Sockel (4) kraft- oder stoffschlüssig festgelegt ist.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 11, wobei der Träger (11) und der Sockel (4) unter Ausbildung einer zum Teilbereich (T) der zweiten Hauptfläche (8) beabstandeten, von dem Träger (11) und dem Sockel (4) gemeinsam ausgebildeten Grenzfläche (G) verbunden sind.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 oder 12, wobei der Folienschichtaufbau (2) transparent oder transluzent ausgebildet ist.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei wenigstens eine Folie des Folienschichtaufbaus (2) metallisch beschichtet, bevorzugt metallisch transluzent beschichtet ist und/oder opak beschichtet ist, bevorzugt ausschließlich bereichsweise opak beschichtet wird.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, wobei der Folienschichtaufbau (2) wenigstens dreilagig ausgebildet ist und wenigstens die äußeren Lagen jeweils durch eine Kunststofffolie ausgebildet werden.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 15, wobei ferner eine an die transparente Thermoplastschicht (3) angrenzende, transparente Gießharzschicht (9) aus einem transparent gehärteten Gießharz vorgesehen ist.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 16, wobei wenigstens eine äußere Oberfläche (5, 8) der Kunststoffverbundabdeckung (1) eine oder mehrere dreidimensionale Konturen (6), bevorzugt jeweils eine aus ebenen Flächen gebildete Kontur (6), ausbildet.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 17, wobei ein maximaler, mittels einer Lotrechten auf der ersten Hauptfläche (7) bestimmter Abstand zwischen den äußersten Oberflächen (5, 8) der Kunststoffverbundabdeckung (1) um mindestens das 10-fache, bevorzugt mindestens das 20-fache, noch bevorzugter mindestens das 30-fache, kleiner als eine Maximalausdehnung der ersten Hauptfläche (7) ist.
Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 18, mit einem auf dem Träger (11) angeordneten Leuchtmittel (12) zur Hinterleuchtung der Kunststoffverbundabdeckung (1).
Verwendung der Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 19 in einem Kraftfahrzeug.