DE10315582A1

DE10315582A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen mit einer dekorativen Oberfläche

Info

Publication number: DE10315582A1
Application number: DE2003115582
Authority: DE
Inventors: Michael Lambertson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-05
Filing date: 2003-04-05
Publication date: 2004-10-14

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mit einer dekorativen Oberfläche, insbesondere von im Inneren eines Kraftfahrzeugs einfügbaren als Verkleidungsteil dienenden Gegenständen mit einer dreidimensional ausgestalteten Oberfläche, wobei die Oberfläche des Gegenstandes (1, 10) mit einer möglichst gleichmäßigen Beschichtung (8) aus einem thermoplastischen Polymer überzogen wird, das anschließend ausgehärtet wird, und daß auf die Polymerschicht (8) im Thermotransferdruck eine dekorative Darstellung aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen mit einer dekorativen Oberfläche, insbesondere von im Inneren eines Kraftfahrzeugs einfügbaren, als Verkleidungsteil dienenden Gegenständen mit einer dreidimensional ausgestalteten Oberfläche.

Gegenstände mit einer dekorativen Oberfläche haben vielseitige Verwendung, sei es als Möbel, Fernsehgerät oder auch als Konsole in Kraftfahrzeugen. So ist es üblich, bei der Herstellung von Möbeln oder von aus Holz bestehenden Gegenständen dieselben mit einem Furnier zu beschichten, um eine dekorative Oberfläche zu erhalten. Dies ist relativ einfach, wenn die zu beschichtende Oberfläche zweidimensional ist. Auch Rundungen können mit dem Furnier beklebt werden, wenn sie zylindrische Teilflächen mit einem gleichen Radius zur Achse haben. Problematisch sind jedoch Oberflächen, die verschiedenartig gekrümmt sind. Dieses ist unter anderem bei Konsolen und dergleichen von höherwertigen Kraftfahrzeugen der Fall.

Kraftfahrzeuge der gehobenen Klasse werden im Inneren oft mit Verkleidungen Instrumentenhalterungen, Konsolen oder dgl. aus Wurzelholz versehen. Wegen der extremen klimatischen Bedingungen, denen solche Verkleidungen widerstehen müssen, z.B. Hitze und Kälte, haben sie einen komplizierten Aufbau. Vielfach ist der Aufbau sandwichartig, dabei wechseln Holz und Aluminium ab. Die obere Holzschicht wird mit dem teuren Wurzelholzfurnier belegt und mit einem widerstandsfähigen Lack überzogen. Im Hinblick auf die dreidimensionale Ausbildung der Verkleidunugsteile ist deren Belegung mit einem Furnier schwierig. Der Ausschuß ist hoch.

Eine weitere Problematik bei der Herstellung von hochwertigen Verkleidungsteilen liegt darin, daß die naturgewachsenen Wurzelhölzer unterschiedliche Holzstrukturen und Farbnuancen haben. Die ausgelierten Fahrzeuge haben deshalb auch unterschiedliche Verkleidungsteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen mit einer Dekorativen Oberfläche zu schaffen, bei dem bzw. mit der die bestehenden Nachteile vermieden werden. Verfahren und Vorrichtung sollen einfach durchführbar und handhabbar sein. Bei der Produktion des Gegenstandes soll wenig oder kein Ausschuß entstehen. Die Oberfläche soll ansehnlich und mit gleicher Beschaffenheit reproduzierbar sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 22. die Ansprüche 2 bis 21 und 23 bis 30 stellen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens dar.

Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht vor, die Oberfläche des vorgefertigten Gegenstandes mit einer möglichst gleichmäßigen Beschichtung aus einem Polymer zu überziehen, das anschließend vernetzt wird, um sodann auf die Polymerschicht im Thermotransferdruck eine dekorative Darstellung aufzubringen. In Versuchen wurden ausgezeichnete Oberflächen erreicht, die bezüglich Farbgebung, Kontrast, Helligkeit, Farhhalance, Farbton, Sättigung, Tonwert, und dgl. reproduzierbar waren. Die Oberfläche war außerdem kratzfest und chemisch beständig. Vor allem aber zeigte sich, daß auch die Herstellung von dreidimensionalen dekorativen Oberflächen möglich ist. Beim Sublimationsdruck werden keine Filme benötigt, auch entfallen Siebe für Siebdruck sowie eine chemische Behandlung.

Als Polymer wird ein mechanisch und chemisch widerstandsfähiges Polymer verwendet, das vorzugsweise nach seiner Aushärtung transparent ist. Am besten geeignet sind hierfür Polyester. Es werden solche Polyester ausgewählt, deren Erweichungstemperatur zwischen 100°C und 180°C liegt, vorzugsweise zwischen 120°C und 160°C. Die Aushärtung des Polyesters kann durch Anwendung von Hitze erfolgen. Das kann beispielsweise in einem Trockenofen sein. Möglich ist aber auch, ein Polymer einzusetzen, daß bei Raumtemperatur aushärtet. Eine Aushärtung mittels UV-Licht ist auch möglich.

Für die Durchführung des Thermotransferdrucks wird der Gegenstand aufgeheizt. Das Transferpapier mit dem darauf befindlichen Druckbild wird mit der Druckseite an den Gegenstand gedrückt. Dies geschieht vorzugsweise durch einen beheizbaren Pressenstempel. Möglich ist aber auch, das Transferpapier über Anlegen eines Vakuums an den Gegenstand anzulegen. Auch kann Druckluft eingesetzt werden, die auch erhitzt sein kann. Letzteres ist günstig, wenn eine völlig gleichmaßige Erhitzung des Gegenstandes und auch des Pressenstempels beabsichtigt ist. Je besser das Transferpapier an den Gegenstand gedrückt wird, umso besser wird die Bildübertragung. Das Papier soll flach anliegen.

Für den Thermotransferdruck wird ein mit einem Sublimationsfarbstoff bedruckbares Transferpapier verwendet. Das Transferpapier ist ein für den Tintenstrahldruck geeignetes Papier. Dabei wird ein mattes Transferpapier bevorzugt. Es zeigte sich, daß das Bedrucken mit Tintenstrahldruckern mit sublimationsfarbstoffhaltigen Kartuschen besonders gute Druckbilder liefert. Dabei ist es günstig, wenn der Sublimationsfarbstoff eine Sublimationstemperatur von 100°C bis 140°C hat. Auch ist es aus umwelttechnischen Gründen vorteilhaft, wenn der Sublimationsfarbstoff ein auf Milchsäure basierender Farbstoff ist.

Generell ist vorgesehen, daß die Erweichungstemperatur der Polyesterschicht auf der Oberfläche des Gegenstandes in etwa der Umwandlungstemperatur des Sublimationsfarbstoffes entspricht, bei der der Sublimationsfarbstoff von seinem Testen Zustand in seinen gasartigen Zustand übergeht. Gegebenenfalls kann die Erweichungstemperatur der Polyesterschicht geringfügig unter der Umwandlungstemperatur liegen.

Als Transferpapier wird bevorzugt ein Papier mit einem Flächengewicht von unter 80 g/m² eingesetzt. Je geringer das Flächengewicht des Papiers ist, umso besser paßt sich dieses an die dreidimensionale Oberfläche des Gegenstandes an. Die Begrenzung nach unten ist durch die Festigkeit des Papiers und seine Opazität gegeben. Gute Ergebnisse wurden mit Transferpapieren mit Flächengewichten von 40 g/m² bis 80 g/m² erreicht.

Günstig ist auch ein Transferpapier zu verwenden, das aus einem Träger aus Papier, einer Farbträgerschicht aus einem Polyester und einer dazwischenliegenden Trennschicht besteht. Die Trennschicht erleichtert die Druckübertragung und kann auch zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Oberfläche des Gegenstandes beitragen.

Die Farbträgerschicht ist ein Polyester. Sie verbindet sich bei dem Übertagungsvorgang mit der Polyesterbeschichtung auf dem Gegenstand.

Für den Übertragungsvorgang ist es von Vorteil, wenn das Transferpapier auf seiner Trägerseite, d.h. seiner Rückseite, leicht angeschliffen ist. Dadurch läßt sich das Transferpapier leichter an stärkere dreidimensionale Wölbungen der Gegenstandsoberfläche anpassen. Eine weitere Verbesserung ist hier erreichbar, wenn das Transferpapier vor der Durchführung des Thermotransferdruckes auf seiner Rückseite angefeuchtet wird.

Damit der Thermotransferdruck gute Ergebnisse ergibt, ist der zu bedruckende Gegenstand für den Druckvorgang aufzuheizen und zwar auf die Temperatur, bei der die Polyesterbeschichtung erweicht und die Sublimationstemperatur erreicht wird. Nach dem Bedrucken wird der bedruckte Gegenstand abgekühlt. Hierbei härtet die Beschichtung mit dem Druck aus und es entsteht eine mechanisch und chemisch widerstandsfähige dekorative Oberfläche auf dem Gegenstand.

Bei aus Holz bestehenden Gegenständen, die besonders hochwertig sind, wie Fahrzeugverkleidungsteile, ist es günstig, wenn die zu bedruckende Oberfläche vor ihrer Beschichtung mit der Polymerschicht geglättet ist.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Halterung für den zu bedruckenden Gegenstand und einen an den Gegenstand anpreßbaren Pressenstempel. Die Halterung ist so ausgebildet, daß sie den Gegenstand sicher und unverrückbar aufnehmen und auch auf die oben genannten Temperaturen aufheizen kann. Das Transferpapier mit dem darauf befindichen spiegelbildlichen Druckbild wird mit seiner Druckseite auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgelegt und mit dem Pressenstempel angedrückt. Dabei werden Drücke von 0,3 bis 0,5 bar angewendet. Für die Qualität der Bildübertragung ist das genaue Anlegen des Transferpapiers ausschlaggebend, weniger die Höhe des angewendeten Pressendrucks. Der Pressenstempel hat eine Oberfläche, die an die Kontur des zu bedruckenden Gegenstandes angepaßt ist bzw. sich daran anpaßt. Durch diese Gestaltung wird das Transferpapier gleichmäßig an allen Stellen der dreidimensionalen des Gegenstandes angepaßt. Zur Unterstützung dieses Vorgangs ist die Stempeloberfläche aus einer hitzebeständigen Schicht aus Silikon. Die Shore-Härte dieser Schicht sollte 8 bis 12 Shore nicht übersteigen. Günstig ist es, wenn der Pressenstempel ebenfalls beheizbar ist. Dies kann durch in den Silikonbelag eingearbeitete Heizwendeln geschehen. Die Temperatur der Halterung und damit im Gegenstand selbst und auch die Temperatur im Pressenstempel sollte 180°C bis 200°C betragen.

Eine andere Möglichkeit, die Halterung und damit den Gegenstand und auch den Pressenstempel zu erhitzen, besteht in der Anwendung von Heißluft. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn das Transferpapier mit Vacuum an den Gegenstand gedrückt wird. Hierfür ist der Gegenstand mit entsprechenden Luftdurchlässen versehen.

Die praktische Ausführung der Vorrichtung ist an die Form des Gegenstandes anzupassen. Möglich ist eine Ausführung, bei der die Halterung als Ablagetisch ausgeführt ist, der mit Anschlagstiften versehen ist. Der zu bedruckende Gegenstand wird zwischen die Stifte oder darauf gelegt und fixiert. An einem mit dem Ablagetisch verbundenen Ständer ist ein Pressenstempel vertikal beweglich angeordnet. Das Transferpapier wird auf die Oberfläche des Gegenstandes gelegt und der Pressenstempel dagegen gedrückt. Die Beheizung der Halterung und des Pressenstempels erfolgt über elektrische Heizwendel.

Eine sehr vorteilhafte Ausführung wird durch einen Pressenstempel erreicht, der aus einem mit einem F1uid auffüllbaren elastischen Behälter besteht.

Andere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind denkbar.

Anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt:
1 den Verfahrensvorgang,
2 den bedruckten Gegenstand in der Draufsicht,
3 den Gegenstand in der Seitenansicht,
4 einen Abschnitt einer vergrößerten Seitenansicht eines Gegenstandes mit einer Einwölbung und
5 die Prinzipskizze einer Presse.
Ausführung der Endung
Eine für ein Kraftfahrzeug vorgesehene Holzkonsole 1 mit einer dreidimensionalen Oberfläche wird mit einem flüssig vorliegenden Polyester beschichtet, der nach dem Austrocknen in dem klimatisch bedingten Temperaturbereich von etwa –50°C bis +50°C mechanisch und chemisch beständig ist und ein glasartiges Aussehen hat. Die Holzkonsole 1 wird in die Halterung einer Presse eingelegt. Auf die Holzkonsole 1 wird das Transferpapier 2 mit seiner Druckseite gelegt. Letzteres ist ebenfalls mit einer Polyesterbeschichtung 8 versehen und hat ein Druckbild, das mit einem Tinteltstrahldrucker erzegt wurde, bei dem ein Sublimationsfarbstoff verwendet wurde.
Sodann wird die Presse geschlossen und das Transferpapier 2 durch den Pressenstempel an die Holzkonsole 1 gepreßt. Halterung und Pressenstempel werden gleichzeitig beheizt und auf eine Temperatur von 160°C gebracht, bei der die Polyesterbeschichtung 8 auf der Konsole 1 weich wird und der Sublimationsfarbstoff seine Sublimationstemperatur erreicht, d. h. in einen gasförmigen Zustand übergeht. Dabei wird das Druckbild vom Transferpapier 2 auf die Holzkonsole 1 übertragen. Anschließend wir die Presse geöffnet und Holzkonsole 1 mit Luft abgekühlt. Das Druckbild ist vom Polyester eingeschlossen und fixiert.
Die 2 zeigt die Konsole 1 in der Draufsicht. Es handelt sich hier um eine Konsole 1, wie sie im Bereich eines Bedienhebels für die Gangschaltung eines Kraftfahrzeugs benutzt wird mit einer Öffnung 3 für den Schalthebel und einer Öffnung 4 für ergänzende Bedienknöpfe.
In der 3 ist die Konsole 1 in der Seitenansicht dargestellt. Sie ist mehrschichtig aufgebaut und hat von unten nach oben gesehen eine Holzschicht 4, eine Aluminiumschicht 5, eine weitere Holzschicht 6 aus hochwertigem Holz, dessen Oberfläche 7 geglättet ist, und die Polyesterbeschichtung 8. Auf die Polyesterbeschichtung 8 wird das Transferpapier 2 gelegt. Die dreidimensionale Ausbildung der Oberfläche der Konsole 1 ist in dieser Darstellung gut sichtbar.
Die 4 zeigt einen Abschnitt aus einer anderen Konsole 10, bei der eine besonders starke Wölbung 11 an deren Rand vorhanden ist. Die Konsole 10 ist im Schnitt durch die Wölbung 11 gezeigt. Sie hat bezüglich der Schichten den gleiche Aufbau, wie die Konsole 1 nach der 3. Die oben liegende Schicht ist die Polyesterschicht 8. Hierauf ist das Transferpapier 2 gelegt. Darüber befindet sich der Pressenstempel 12 mit der steifen Decklage 13 und dem daran befestigten weichen Silikonbelag 14. Der Silikonbelag 14 ist mit Heizwendeln 15 durchzogen, die für eine gleichmäßige Erhitzung des Pressenstempels 12 vorgesehen sind. Im vorliegenden Beispiel ist es ausreichend, wenn nur der Pressenstempel 12 beheizt ist. Bei Bedarf kann jedoch auch die unterhalb der Konsole 10 vorhandene Halterung beheizt sein. Dann ist es günstig, wenn die Halterung der Konsole 10 nachgeformt ist, so daß die untere Fläche 16 der Konsole 10 eng an der Oberfläche der Halterung anliegt.
In der 5 ist eine besonders einfach herstellbare Presse 17 gezeigt, die im wesentlichen einen kastenförmigen Aufbau hat, der einseitig offen ist. In den Kasten 22 wird der zu bedruckende Gegenstand 18 mit dem Transferpapier eingelegt. Hierfür ist der Kasten 22 mit einem freien Raum 23 oberhalb seiner unteren beheizbaren Wand versehen. Im oberen Teil des Kastens 22 befindet sich ein Behälter 19 aus einem elastischen Material, bevorzugt aus einem dehnbaren Silikon. Über die Leitung 21 wird ein erhitztes Fluid, z.B. Öl, mit einer Temperatur von 180°C bis 200°C eingefüllt und Druck auf das Transferpapier und den Gegenstand 18 ausgeübt. Der Pressendruck, angezeigt durch die Pfeile 24, ist an allen Stellen des Gegenstandes 18 gleich, unabhängig von seiner Kontur.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mit einer dekorativen Oberfläche, insbesondere von im Inneren eines Kraftfahrzeugs einfügbaren als Verkleidungsteil dienenden Gegenständen mit einer dreidimensional ausgestalteten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes (1, 10) mit einer möglichst gleichmäßigen Beschichtung (8) aus einem thermoplastischen Polymer überzogen wird, das anschließend ausgehärtet wird, und daß und auf die Polymerschicht (8) im Thermotransferdruck eine dekorative Darstellung aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymer ein mechanisch und chemisch widerstandsfähiger kratzfestes Polymer verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer nach seiner Aushärtung transparent ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung des Polymers durch Anwendung von Hitze erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyester ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester eine Erweichungstemperatur vom 100°C bis 180°C, vorzugsweise von 120°C bis 160°C hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermotransferdruck durch Aufheizen des zu bedruckenden Gegenstandes und des Transferpapiers (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Transferpapier (2) durch einen Pressenstempel und/oder durch Luftdruck an die zu bedruckende Oberfläche gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (1) und/oder der Pressenstempel (12) durch Heizluft erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Thermotransferdruck ein mit einem Sublimationsfarbstoff bedruckbares Transferpapier (2) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Transferpapier (2) mit einem Tintenstrahldrucker bedruckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sublimationsfarbstoff eine von 100°C bis 140°C hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sublimationsfarbstoff ein Farbstoff auf Milchsäurebasis ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweichungstemperatur der Polyesterschicht (8) des Gegenstandes (1, 10) in etwa der Umwandlungstemperatur des Sublimationsfarbstoffes entspricht bzw. geringfügig darunter liegt, bei der der Sublimationsfarbstoff von seinem festen Zustand in seinen gasartigen Zustand übergeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Transferpapier (2) ein Papier mit einem Flächengewicht von unter 80 g/m² eingesetzt wird, vorzugsweise von 40 g/m² bis 60 g/m².
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Transferpapier (2) aus einem Papierträger, einer Farbträgerschicht und einer dazwischen liegenden Trennschicht besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Transferpapier (2) auf der Rückseite des Trägerpapiers leicht angeschliffen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Transferpapier (2) bzw. dessen Träger vor der Durchführung des Thermotransferdruckes angefeuchtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (1, 10) vor dem Druckvorgang auf die Umwandlungstemperatur aufgeheizt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (1, 10) nach dem Bedrücken abgekühlt wird, vorzugsweise auf Raumtemperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zu bedrückende Oberfläche des Gegenstandes (1, 10) aus geglättetem Holz besteht.
Verfahren zur Durchfürung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine Halterung für den zu bedruckenden Gegenstand (1, 10) und einen an den Gegenstand (1, 10) anpreßbaren Pressenstempel (12) mit einer an die der Kontur des zu bedruckenden Gegenstandes (1, 10) angepaßten und/oder anpassenden Stempeloberfläche.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempeloberfläche aus einer hitzebeständigen Silikonschicht (14) besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikonschicht (14) eine Shore-Härte von 8 bis 12 Shore hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung und/oder der Presstempel (12) beheizbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung und/oder der Presstempel (12) eine Wärmequelle (15) haben, die der gesamten Halterung und/oder Stempeloberfläche eine gleichmäßige Temperatur erteilen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung und/oder der Presstempel (12) auf eine Temperatur von 180°C bis 200°C erhitzt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Vacuums am Gegenstand versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit Luftdurchlässen ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenstempel (12) ein mit einem Fluid auffüllbarer elastischer Behälter (19) ist.