WO2010026000A2 - Kunststoffhaut mit leiterbahnen - Google Patents

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    • H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers

Definitions

  • the invention relates to a plastic skin as a surface covering of coated objects, wherein the plastic skin is provided with an embedded electrically conductive trace.
  • particularly suitable methods for producing such a plastic skin are disclosed as well as a covering part coated with such a synthetic skin and a seat cover for the interior of a motor vehicle.
  • Grained, patterned, or finely textured plastic skins are widely known as surfaces for articles and are used e.g. B. used for the interior trim in vehicles, often as relatively soft foamed films with a pleasant feel about for the cladding of dashboards or the inner shells of doors, etc. In appropriate adjustment of strength and design, such films are of course used for other high-quality coated goods ,
  • thermoplastic film present as sheet material is provided with the aid of an embossing roll having a three-dimensionally structured embossed surface, that is to say a grained "leather surface”.
  • mold-falling mold skins here more or less rigid plastic moldings are referred to, for example, by various sintering or spraying in Molds are made in which one or more liquid or powdered components are placed in a mold and ausreagieren / harden there. Tool-falling mold skins are thus also produced by rotational sintering, for example by methods for producing so-called slush skins.
  • these tool-dropping methods provide the possibility of having the surface texture / texture, i.
  • the surface of the plastic skin such as the appearance of a scar, and the geometry of the entire component in a single molding process during manufacture.
  • the grain structure and component geometry is brought as a negative in a tool shape, the
  • Plastic skin formed by sintering or spraying and then removed.
  • Both the sheeting and the skins are usually provided on the back with a layer of plastic foam, either after embossing and / or after insertion / deep drawing in the component form (web goods) or already in the
  • EP 1 190 828 A1 describes a method for producing tool-dropping fusible bodies, such as dashboards, door panels or glove boxes, in which a divided lower mold is initially and at least partially laid out with an elastic film which covers the seams present in the mold, and which has on its inside a grain, for example, a leather texture.
  • a reactive mixture is sprayed, which then forms the outer skin of the component, before further reinforcements or foam layers are applied with various different spray or melt-shaping method.
  • the molded skins are treated with the support structure after the manufacturing process again clean, ie possibly existing skin edges are cut off and dashboard z. B. then the necessary recesses or holes for instruments, switches, moldings, radio, etc. manufactured. Thereafter, for example, all switches and signal elements installed individually in the dashboard and wired or provided with connection lines, which can then be connected to the vehicle during installation. The same applies to the installation of instruments, bulbs, speakers, etc. Moldings and brackets must also be attached.
  • electrical conductors or thin film circuits i. Films provided with thin vapor deposited or glued metallic conductors to be directly bonded to the back of the molded skins or foils before or after foaming, d. H. essentially to laminate or laminate.
  • the object was to provide a plastic skin, on the one hand as possible such elaborate steps of further processing as possible and on the other hand combines a high component integration with a pleasing appearance of the plastic skin.
  • the conductor track consists of a mixture of the plastic material, ie the base material of the plastic skin and a conductive material.
  • the interconnects then consist of a mixture of a polymer on the one hand as a matrix, which has comparable properties with respect. Thermal expansion and structure as the plastic skin and on the other hand of a conductive material.
  • conductive materials conductive special sponge rubber, carbon black, carbon fibers, carbon nanotubes, intrinsically conductive polymers or a metal powder or mixture forms thereof can be used. This can, depending on the application, the necessary ohmic resistance or the
  • Conductivity can be adjusted within wide limits only by mixture change. Of course, other conductive materials are suitable, for. B. metal coated cores etc.
  • the mixture of the polymer matrix material with the conductive material can be applied to the back of the decorative surface via a spray robot. If the decorative surface is sufficiently hot, the sprayed mixture can melt and form a firm bond with the decorative surface.
  • the plastic material of the plastic skin made of polyvinyl chloride (PVC) and the conductor track of a mixture of polyvinyl chloride and graphite or carbon black. This results in terms of spraying a particularly good processability of the materials and a good relationship between mechanical strength properties and conductivity.
  • PVC polyvinyl chloride
  • a further advantageous embodiment is that the conductor track is arranged on the back of the plastic skin. This facilitates the production even with complicated forms of plastic skin.
  • Conductor mixture of a polymeric matrix material as a plastic material and A conductive material is that the conductive material is incorporated in a roll-kneading process in the plastic material. This is best achieved with relatively high shear forces, ie a relatively narrow nip between the kneading drums and at a relatively high temperature.
  • a particularly suitable method for producing a plastic skin according to the invention is that the plastic skin is constructed as a molded skin by a successive multiple melting of plastics on the surface areas of a heated mold and then the molded skin is removed from the mold, wherein the multiple melting consists in that first at least one layer of the plastic material of the plastic skin is applied to the molding tool and melted and that thereafter a mixture of the plastic material of the plastic skin and a conductive material is applied and fused.
  • the multiple melting consists in that first at least one layer of the plastic material of the plastic skin is applied to the molding tool and melted and that thereafter a mixture of the plastic material of the plastic skin and a conductive material is applied and fused.
  • the multiple melting is that initially at least one layer of the plastic material of the plastic skin is applied and melted in the form of a powder on the mold and that then applied the mixture of the plastic material of the plastic skin and a conductive material in the form of a powder mixture and is melted.
  • the processing of powdered plastic components in a heated reaction form can be easily integrated in a sintering or suspension process, preferably also in a rotational sintering process.
  • Powdered conductive material can be produced, for example, by reground the above-mentioned conductive mixture prepared by a roll-kneading process after its production.
  • a further advantageous embodiment is that prior to application of the pulverized mixture, the surface of the already applied plastic material of the plastic skin is covered in the not intended for the application of printed conductors areas of the surface with a cover or mask. This makes it possible to produce exact shapes of printed conductors.
  • Plastic material of the plastic skin is applied by means of a rotational sintering process on the mold or that the pulverized mixture is applied by means of a rotational sintering process on the surface of the already applied plastic material of the plastic skin. Due to the slow sintering process of the finely powdered granules during rotational sintering at elevated temperature, a particularly secure enclosure in or a secure melting of the conductor tracks to the artificial skin is obtained. Typically, in this process, a plastic powder is in the heated and rotating mold / reaction mold and then melts against the heated wall portions of the mold.
  • a further advantageous embodiment is that the pulverized mixture is applied by means of a spraying on the surface of the already applied plastic material of the plastic skin. This achieves accurate positioning and metering of the mixture.
  • a further advantageous embodiment is that the multiple melting is that initially at least one layer of the plastic material of the plastic skin is applied and melted in the form of a powder on the mold and that thereafter mixture of the plastic material of the plastic skin and a conductive material in the form of an in Solved solution is applied and melted. Solvents can greatly facilitate the bonding of the layers and thus the Accelerate manufacturing process.
  • a further advantageous embodiment consists in that the plastic skin is first produced as a rolled foil and that thereafter a mixture of the plastic material of the plastic skin and a conductive material is applied and connected to the plastic skin present as a rolled foil.
  • a plastic skin can also be produced over a large area and in roll or sheet form, which can then be supplied in large quantities for a wide variety of applications.
  • Such a continuous film can then be easily used after cutting for the subsequent deep-drawing process in a component form.
  • a further advantageous embodiment is that the mixture is printed on the rolled foil by conventional printing methods. This facilitates mass production.
  • a further advantageous embodiment is that first a conductor is made separately and then connected to the plastic skin.
  • a layer of plastic material, a layer of mixture and again a layer of plastic material are layered alternately and connected together to form a multilayer conductor film.
  • the conductor foil is cut into strip-shaped conductor tracks and connected to the plastic skin.
  • This allows large quantities of conductor tracks to be prefabricated and used as required.
  • a further advantageous embodiment consists in that a multiplicity of plastic material layers and mixture layers are joined to form a multilayer conductor film.
  • connection between the conductor track and plastic skin is done by gluing.
  • Gluing is also a particularly secure way of connecting in these applications
  • connection between the conductor track and the plastic skin takes place by melting in the heat. Again, this is favorable in thermoforming processes, since there is enough process heat available anyway.
  • the conductive mixture of the conductor can be processed, for example consisting of a conductive PVC mixture in the form of a melt strand, so be applied at temperatures of about 150 ° to 200 ° C using a hot glue gun.
  • connection between the conductor track and the plastic skin takes place by plastification of the bond boundaries, for example by adding solvent.
  • the plastic skin according to the invention is particularly suitable as a surface coating for a trim part for the interior of a vehicle, that is to say for use for a trim part for the interior of a vehicle, in particular for a dashboard.
  • tracks are already arranged in the plastic skin, with which the plastic skin can realize an electrical line function or switching, sensor or signal transmission function.
  • the embedding of traces is useful.
  • Sensor elements such as temperature sensors or infrared sensors can then be directly on the surface of the
  • Plastic skin positioned and connected via the tracks with corresponding control units or actuators.
  • Examples of electronic circuit elements which are integrated via conductor tracks in the plastic skin are, for example, sensors which react to pressure, temperature, etc., or
  • Lamps preferably as LED bulbs can be integrated with traces, so that eliminates the need for a subsequent expensive installation of a dashboard or glove compartment lighting in a dashboard.
  • piping elements embedded within the plastic skin may e.g.
  • Signal transmission elements in the form of flat screens are connected, preferably as a foil-shaped umbrellas, which can then be used as a display for navigation devices or even with a corresponding TV control as television screens.
  • Such elements such as integrated as signal transmission elements in plastic film flat radiator or flat screens are due to the simple possibility of connection via the embedded in the plastic skin tracks in the same way for a dashboard of a car as for corresponding furniture coatings in furniture in a conference room or hotel lobby.
  • the plastic skin according to the invention for use as a cover fabric for vehicle seats.
  • the conductor tracks can serve here as a heat conductor for a seat heater.
  • a conductive plastic skin can then as Resistance heater can be used in the form of an electrically conductive sheet, for example, as a seat heater, in which a current is applied via electrodes, which heats the electrically conductive sheet.
  • such a plastic skin can also be used in an excellent manner as a door trim panel of a motor vehicle, in which the switching elements for the windows and the mirrors are connected via tracks in the plastic skin, or for seat and back covers in aircraft, in which switching elements for light , Ventilation and service call are integrated, etc.
  • FIG. 1 shows an inventive molded skin 1, namely a so-called slush skin for a dashboard of a car, as it is produced by the rotational sintering process.
  • the contour of the instrument panel is already clearly pronounced, so that the molded skin can be easily applied to a correspondingly designed stiffening substructure, a so-called carrier.
  • the hatched areas 2, 3 of the molded skin are excess mold edges, which are removed in the post-processing.
  • the hatched area 4 is also cut out in the post-processing and then forms the recess for the display instruments to be used later.

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Abstract

Ein- oder mehrschichtige Kunststoffhaut als Oberflächenbelag von beschichteten Gegenständen, wobei in der Kunststoffhaut Bereiche angeordnet sind, die aus einem Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und einem leitfähigen Material bestehen.

Description

Beschreibung
Kunststoffhaut mit Leiterbahnen
Die Erfindung betrifft eine Kunststoffhaut als Oberflächenbelag von beschichteten Gegenständen, wobei die Kunststoffhaut mit einer eingebetteten elektrisch leitfähigen Leiterbahn versehen ist. Ebenso sind besonders geeignete Verfahren zur Herstellung einer solchen Kunststoffhaut offenbart sowie ein mit einer solchen Kunststoffhaut beschichtetes Verkleidungsteil sowie ein Sitzbezug für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges.
Genarbte, gemusterte, oder fein strukturiert Kunststoffhäute sind als Oberflächen für Gegenstände weithin bekannt und werden z. B. verwendet für die Innenverkleidung in Fahrzeugen, hier oft als relativ weiche unterschäumte Folien mit angenehmer Haptik etwa für die Verkleidung von Armaturenbrettern oder die Innenschalen von Türen etc. In entsprechender Anpassung von Festigkeit und Design werden solche Folien natürlich auch für andere hochwertig beschichtete Waren genutzt.
Im Stand der Technik sind zur Herstellung solcher Kunststoffhäute verschiedene Verfahren bekannt, zum Beispiel Walz- und/oder Prägeverfahren zur Herstellung von „endlosen" Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff, oder Verfahren zur Herstellung von werkzeugfallenden einzelnen Formhäuten, also von Kunststoff-Formteilen.
Bei den Walz- und Prägeverfahren wird eine als Bahnenware vorliegende thermoplastische Folie mit Hilfe einer Prägewalze mit einer dreidimensional strukturierten, geprägten Oberfläche, also etwa einer genarbten „Lederoberfläche" versehen.
Als werkzeugfallende Formhäute sind hier mehr oder weniger steife Kunststoff-Formteile bezeichnet, die beispielsweise durch verschiedenen Sinter- oder Sprühverfahren in Formwerkzeugen hergestellt werden, bei denen ein oder mehrere flüssige oder pulverförmige Komponenten in eine Form gegeben werden und dort ausreagieren / aushärten. Werkzeugfallende Formhäute entstehen somit auch durch Rotationssintern, beispielsweise durch Verfahren zur Herstellung so genannter Slush-Häute.
Bei diesen werkzeugfallenden Verfahren ergibt sich zudem die Möglichkeit, die Oberflächenstruktur / -textur, d.h. die Oberfläche der Kunststoffhaut , also etwa das Erscheinungsbild einer Narbe, und die Geometrie des gesamten Bauteiles in einem einzigen Formprozess während der Herstellung festzulegen. Dazu wird zum Beispiel die Narbstruktur und Bauteilgeometrie als Negativ in eine Werkzeugform gebracht, die
Kunststoffhaut durch Sinter- oder Sprühverfahren ausgeformt und danach entnommen.
Sowohl die Bahnenware als auch die Formhäute werden in der Regel rückseitig mit einer Schicht aus Kunststoffschaum versehen, entweder nach dem Prägen und/oder nach Einbringen / Tiefziehen in die Bauteilform (Bahnenware) oder bereits in der
Werkzeugform, in der die Kunststoffhaut hergestellt wurde (Formhäute). Natürlich sind weitere Verfahren, wie etwa Streichverfahren, zur Schaumbeschichtung bekannt. Durch dieses anschließende „Hinterschäumen" erhält man ein bereits recht steifes dreidimensional ausgeformtes Bauteil. Das Hinterschäumen stellt hierbei nur eine Möglichkeit dar, für die Kunststoffhaut eine Trägerstruktur zu bilden. Gleichermaßen ist etwa das Aufkleben von Struktur-Trägerelementen aus hartem Kunststoff bekannt.
Die EP 1 190 828 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von werkzeugfallenden Schmelzkörpern / Gusskörpern, wie etwa Armaturenbretter, Türverkleidungen oder Handschuhfächer, bei dem eine geteilte Unterform zunächst und mindestens teilweise mit einer elastischen Folie ausgelegt wird, welche die in der Form vorhandene Nähte überdeckt, und welche auf ihrer Innenseite eine Maserung, beispielsweise eine Ledertextur aufweist. Auf die elastische Folie wird eine reaktive Mischung gesprüht, die dann die Außenhaut des Bauteiles bildet, bevor weitere Verstärkungen oder Schaumlagen mit verschiedenen verschieden Sprüh- oder S chmelz-Formgebungs verfahren aufgebracht werden. Üblicherweise werden die Formhäute mit der Trägerstruktur nach dem Herstellungsprozess noch einmal sauber bearbeitet, d.h. evtl. vorhandene Hautränder werden abgeschnitten und bei Armaturenbrettern z. B. dann die nötige Ausnehmungen oder Löcher für Instrumente, Schalter, Zierleisten, Radio etc. hergestellt. Danach werden die beispielsweise alle Schalter und Signalelemente einzeln in das Armaturenbrett eingebaut und verdrahtet bzw. mit Anschluß leitungen versehen, die dann beim Einbau ins Fahrzeug angeschlossen werden können. Gleiches gilt für den Einbau von Instrumenten, Leuchtmitteln, Lautsprechern etc. Zierleisten und Halterungen müssen ebenfalls noch angebracht werden.
Insgesamt sind also noch ein erheblicher Aufwand, eine Reihe von zeit- und kostenintensiven Fertigungsschritten und eine logistische Planung erforderlich bis zur Übergabe eines einbaufertigen Armaturenbrettes, eines Türeinsatzes oder ähnlicher Bauteile mit Funktionselementen an den weiterverarbeitenden Betrieb, hier nämlich an den Fahrzeughersteller.
Zur Verringerung dieses Fertigungsaufwandes wurde auch bereits vorgeschlagen, elektrische Leiter oder dünne Folienschaltungen, d.h. mit dünnen aufgedampften oder aufgeklebten metallischen Leitern versehene Folien, direkt mit der Rückseite der Formhäute oder Folien vor oder nach der Hinterschäumung zu verbinden, d. h. im Wesentlichen zu kaschieren oder zu laminieren.
Dabei besteht immer das Problem, dass bei dem Fügen der zwei unterschiedlichen Materialien (Formhäute oder Folien und Leiter) durch den Anpressdruck während des Kaschiervorgangs die Dekoroberfläche, d.h. die von außen sichtbare Oberfläche der Kunststoffhaut geschädigt wird.
Weiterhin besteht das Problem, dass die Materialien Markierungen an der Dekoroberfläche hinterlassen, wenn sie bei zu hohen Temperaturen laminiert und bei unterschiedlicher Schwindung der einzelnen Materialien miteinander kaschiert werden und danach unterschiedlich abkühlen. Weiterhin besteht das Problem, dass die Formhäute oder Folien und die Leiter bei der Lagerung in der Wärme unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen und dadurch eine zweite Bahn, die ggf. hinter die Dekoroberfläche kaschiert wurde, sichtbar wird.
Weiterhin besteht das Problem, dass die Dekoroberfläche nach der Herstellung und dem Kaschieren mit einem Leiter durch die unterschiedliche Steifigkeit der Materialien Knicke bekommt.
Außerdem besteht das Problem, dass bestimmte Bereiche der Oberfläche, gerade bei Oberflächen, die durch den Slush-Prozess (Rotationssintern) hergestellt werden beim Entformen Rnickstellen durch unterschiedliche Steifigkeiten hervorrufen.
Darüber hinaus besteht das Problem, dass schwer zugängliche Bereiche einer Formhaut nicht mit einer Folienschaltung oder einem Leiter kaschiert werden können, da die Zugänglichkeit von der Rückseite nicht gegeben ist.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Kunststoffhaut bereitzustellen, die einerseits solche aufwendigen Schritte der Weiterbearbeitung möglichst reduziert und andererseits eine hohe Bauteilintegration mit einem gefälligen Erscheinungsbild der Kunststoffhaut kombiniert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Ebenfalls offenbart ist eine Lösung im Hinblick auf geeignete Herstellungsverfahren für eine solche Kunststoffhaut.
Dabei besteht die Leiterbahn aus einem Gemisch des Kunststoffmaterials, d.h. des Grundmaterials der Kunststoffhaut und einem leitfähigen Material. Die Leiterbahnen bestehen dann aus einer Mischung aus einerseits einem Polymeren als Matrix, welches vergleichbare Eigenschaften bzgl. Wärmeausdehnung und Struktur besitzt wie die Kunststoffhaut und andererseits aus einem leitfähigen Material. Somit sind dann nach Aushärtung leitfähige Materialien / Materialteile innerhalb der entstandenen Kunststoffmatrix eingebunden. Vorteilhafterweise können als leitfähige Materialien leitfähiges spezielles Moosgummi, Russ, Kohlenstofffasern, C-Nanotubes, intrinsisch leitfähige Polymere oder ein Metallpulver oder Gemischformen daraus eingesetzt werden. Damit kann je nach Anwendungsfall der nötige Ohmsche Widerstand bzw. die
Leitfähigkeit in weiten Grenzen lediglich durch Gemischveränderung angepasst werden. Selbstverständlich sind auch andere leitfähige Materialien geeignet, z. B. metallbeschichtete Kerne etc.
Die Mischung des Polymeren Matrixmaterials mit dem leitfähigen Material kann über einen Sprühroboter auf die Rückseite der Dekoroberfläche aufgetragen werden. Ist die Dekoroberfläche genügend heiß, so kann die aufgesprühte Mischung anschmelzen und einen festen Verbund mit der Dekoroberfläche eingehen.
In einer vorteilhaften Ausbildung bestehen das Kunststoffmaterial der Kunststoffhaut aus Polyvinylchlorid (PVC) und die Leiterbahn aus einem Gemisch von Polyvinylchlorid und Graphit oder Ruß. Hierdurch ergeben sich im Hinblick auf Sprühverfahren eine besonders gute Verarbeitbarkeit der Materialien und eine gute Relation zwischen mechanischen Festigkeitseigenschaften und Leitfähigkeit.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Leiterbahn auf der Rückseite der Kunststoffhaut angeordnet ist. Dies erleichtert die Herstellung auch bei komplizierten Formen der Kunststoffhaut.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Leiterbahn als
Zwischenschicht innerhalb der Schichtdicke der Kunststoffhaut angeordnet ist. Dadurch ist die Leiterbahn vollständig von nichtleitendem Kunststoff umgeben, wodurch später ggf. mögliche Kontakt-Kurzschlüsse vermieden werden.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahn bzw. eines
Leiterbahn-Gemisches aus einem polymeren Matrixmaterials als Kunststoffmaterial und einem leitfähigen Material besteht darin, dass das leitfähige Material in einem Walzknetprozess in das Kunststoffmaterial eingearbeitet wird. Dies gelingt am besten bei relativ hohen Scherkräften, d.h. einem relativ schmalen Walzenspalt zwischen den Knetwalzen und bei relativ hoher Temperatur.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer erfmdungsgemäßen Kunststoffhaut besteht darin, dass die Kunststoffhaut als Formhaut durch ein nacheinander erfolgendes mehrfaches Anschmelzen von Kunststoffen an Oberflächebereichen eines erwärmten Formwerkzeuges aufgebaut und danach die Formhaut aus dem Formwerkzeug entnommen wird, wobei das mehrfache Anschmelzen darin besteht, dass zunächst mindestens eine Lage des Kunststoffmateriales der Kunststoffhaut auf das Formwerkzeug aufgebracht und angeschmolzen wird und dass danach ein Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material aufgebracht und angeschmolzen wird. Ein solches Verfahren lässt sich leicht in bestehende Fertigungsanlagen integrieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung besteht das mehrfache Anschmelzen darin, dass zunächst mindestens eine Lage des Kunststoffmateriales der Kunststoffhaut in Form eines Pulvers auf das Formwerkzeug aufgebracht und angeschmolzen wird und dass danach das Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material in Form eines Pulvergemisches aufgebracht und angeschmolzen wird. Die Verarbeitung pulverförmiger Kunststoffkomponenten in einer erwärmten Reaktionsform lassen sich leicht in einem Sinter- oder S lush- Verfahren integrieren, vorzugsweise auch in einem Rotationssinterverfahren.
Pulverisiertes leitfähiges Material kann beispielweise dadurch hergestellt werden, dass das oben erwähnte durch einen Walzknetprozess hergestellte leitfähige Gemisch nach seiner Herstellung wieder vermählen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung werden mehrere Lagen pulverisiertes Kunststoffmaterial und pulverisiertes Gemisch abwechselnd aufgebracht und angeschmolzen. Dadurch können „räumlich" verteilte Leiterbahnen erzeugt werden und somit komplexe Zuleitungen und Schaltungen realisiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass vor Aufbringen des pulverisierten Gemisches die Oberfläche des bereits aufgebrachte Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut in den nicht für das Aufbringen von Leiterbahnen vorgesehenen Bereichen der Oberfläche mit einer Abdeckung oder Maske abgedeckt wird. Damit lassen sich exakte Formen von Leiterbahnen herstellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das pulverisierte
Kunststoffmaterial der Kunststoff haut mit Hilfe eines Rotationssinterverfahrens auf das Formwerkzeug aufgebracht wird oder dass das pulverisierte Gemisch mit Hilfe eines Rotationssinterverfahrens auf die Oberfläche des bereits aufgebrachten Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut aufgebracht wird. Durch den beim Rotationssintern langsamen Aufschmelzprozess des feinpulverigen Granulates bei erhöhter Temperatur ergibt sich ein besonders sicherer Einschluss in bzw. ein sicheres Anschmelzen der Leiterbahnen an die Kunstsoffhaut. Üblicherweise befindet sich bei diesem Verfahren ein Kunststoffpulver in der erwärmten und rotierenden Werkzeugform / Reaktionsform und schmilzt dann an den geheizten Wandteilen der Werkzeugform an.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das pulverisierte Gemisch mit Hilfe eines Sprühverfahrens auf die Oberfläche des bereits aufgebrachte Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut aufgebracht wird. Dadurch erreicht man eine genaue Positionierung und Dosierung des Gemisches.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das mehrfache Anschmelzen darin besteht, dass zunächst mindestens eine Lage des Kunststoffmateriales der Kunststoffhaut in Form eines Pulvers auf das Formwerkzeug aufgebracht und angeschmolzen wird und dass danach Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material in Form eines in Lösung befindlichen Gemisches aufgebracht und angeschmolzen wird. Lösungsmittel können das Anbinden der Schichten überaus erleichtern und somit das Herstellverfahren beschleunigen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Kunststoffhaut zunächst als Walzfolie hergestellt wird und dass danach ein Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material aufgebracht und mit der als Walzfolie vorhandenen Kunststoffhaut verbunden wird. Damit lässt sich eine solche Kunststoffhaut auch großflächig und in Rollen- bzw. Bahnenform herstellen, die dann für unterschiedlichste Anwendungsfälle in großen Mengen geliefert werden kann. Eine solche Endlosfolie kann dann leicht nach dem Zuschnitt für das anschließende Tiefziehverfahren in einer Bauteilform verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Gemisch auf die Walzfolie mit üblichen Druckverfahren aufgedruckt wird. Das erleichtert die Massenherstellung.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Gemisch des
Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material ein Lösungsmittel enthält, dass die vorhandene bzw. bereits aufgebrachte Kunststoffhaut aufquillt oder teilweise anlöst. Lösungsmittel können, wie bereits gesagt, das Anbinden der Schichten überaus erleichtern und somit das Herstellverfahren beschleunigen
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass zunächst eine Leiterbahn separat hergestellt und dann mit der Kunststoffhaut verbunden wird. Dabei werden abwechselnd eine Lage Kunststoffmaterial, eine Lage Gemisch und wieder eine Lage Kunststoffmaterial geschichtet und miteinander zu einer mehrschichtigen Leiterfolie verbunden. Danach wird die Leiterfolie in streifenförmige Leiterbahnen geschnitten und mit der Kunststoffhaut verbunden werden. Damit lassen sich große Mengen von Leiterbahnen vorfertigen und nach Bedarf einsetzen. Auch kann man mit dieser Ausbildung des Verfahrens Leiterbahnen für unterschiedlich hergestellte Kunststoffhäute bereitstellen, beispielsweise für nach dem Rotationssinterverfahren hergestellte Formhäute ebenso wie für Walzhäute. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass eine Vielzahl von Kunststoffmaterial-Lagen und Gemisch-Lagen zu einer mehrschichtigen Leiterfolie verbunden werden. Dadurch können, wie oben bereits dargestellt, „räumlich" verteilte Leiterbahnen erzeugt werden.
Eine weitere vorteilhafte, weil besonders einfache Ausbildung besteht darin, dass die Verbindung zwischen Leiterbahn und Kunststoffhaut durch Kleben erfolgt. Kleben ist zudem in diesen Anwendungen eine besonders sichere Art der Verbindung
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass Verbindung zwischen Leiterbahn und Kunststoffhaut durch Anschmelzen in der Wärme erfolgt. Auch dies ist bei Warmformprozessen günstig, da sowieso genügend Prozesswärme zur Verfügung steht. Auch kann die leitfähige Mischung der Leiterbahn, beispielsweise bestehend aus einer leitfähigen PVC-Mischung in Form eines Schmelzstranges verarbeitet werden, also etwa bei Temperaturen von 150° bis 200° C mit Hilfe einer Heißklebepistole aufgebracht werden.
Eine weitere besonders einfache Ausbildung besteht darin, dass die Verbindung zwischen Leiterbahn und Kunststoffhaut durch Plastifϊzierung der Verbindungsgrenzen erfolgt, beispielsweise durch Zugabe von Lösungsmittel erfolgt.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Kunststoffhaut als Oberflächenbeschichtung für ein Verkleidungsteil für den Innenraum eines Fahrzeuges, also zur Anwendung für ein Verkleidungsteil für den Innenraum eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Armaturenbrett. Damit sind bereits in der Kunststoffhaut Leiterbahnen angeordnet, mit denen die Kunststoffhaut eine elektrische Leitungsfunktion oder auch Schalt-, Sensoroder Signalübertragungsfunktion realisieren kann. Durch solche funktionalen Elemente in der Kunststoffhaut entfällt der nachträgliche Einbau derselben in Form von separaten Leitungen, Schaltern, Sensoren, die wiederum als Einzelelemente sicher mit der Kunststoffhaut verbunden und mit einer Vielzahl von Anschlusskabeln versehen werden müssten.
Insbesondere für Schaltelemente, die z. B. von den Insassen eines Fahrzeugs bedient werden sollen ist die Einbettung von Leiterbahnen sinnvoll. Sensorelemente, wie Temperaturfühler oder Infrarot-Sensoren können dann direkt an der Oberfläche der
Kunststoffhaut positioniert und über die Leiterbahnen mit entsprechenden Steuergeräten oder Aktoren verbunden werden.
Beispiele elektronische Schaltungselemente, die über Leiterbahnen in der Kunststoffhaut eingebunden sind, sind etwa Sensoren, die auf Druck, Temperatur etc. reagieren, oder
Elemente, die etwa Signale in Form von Licht, Tönen, Wellen, Vibrationen etc. erzeugen. Leuchtmitteln, vorzugsweise als LED-Leuchtmittel lassen sich mit Leiterbahnen integrieren, so dass bei einem Armaturenbrett der nachträgliche aufwendige Einbau einer Armaturenbrett- oder Handschuhfachbeleuchtung entfällt.
Bei der steigenden Verbreitung von satellitengestützten Navigationsgeräten in Fahrzeugen, die auf einem Bildschirm Umgebungskarten projizieren, können durch innerhalb der Kunststoffhaut eingebettete Leitungselemente z.B. Signalübertragungselemente in Form von Flachbildschirmen angeschlossen werden, vorzugsweise als folienförmige Schirme, die dann als Anzeige für Navigationsgeräte oder aber auch mit einer entsprechenden TV- Ansteuerung als Fernsehbildschirme genutzt werden können.
Solche Elemente, wie etwa als Signalübertragungselemente in Kunststofffolie integrierte Flachstrahler oder Flachbildschirme eignen sich durch die einfache Möglichkeit des Anschlusses über die in der Kunststoffhaut eingebetteten Leiterbahnen in gleicher Weise für ein Armaturenbrett eines PKW wie für entsprechende Möbelbeschichtungen bei Möbeln in einem Konferenzsaal oder einer Hotelhalle.
Ebenfalls besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Kunststoffhaut zur Anwendung als Bezugsstoff für Fahrzeugsitze. Beispielsweise können die Leiterbahnen hier als Heizleiter für eine Sitzheizung dienen. Eine solche leitfähige Kunststoffhaut kann dann als Widerstands-Heizung in Form eines elektrisch leitfähigen Flächengebildes, beispielsweise als Sitzheizung verwendet werden, in dem über Elektroden ein Strom angelegt wird, der das elektrisch leitfähige Flächengebilde erwärmt.
Natürlich lässt sich eine solche Kunststoffhaut auch in hervorragender Weise als Tür- Innenverkleidung eine Kraftfahrzeuges nutzen, bei der die Schaltelemente für die Fensterheber und den Außenspiegel über Leiterbahnen in der Kunststoffhaut angeschlossen sind, oder für Sitz- und Lehnenverkleidungen in Flugzeugen, bei denen Schaltelemente für Licht, Belüftung und Serviceruf integriert sind, usw.
Die Fig. 1 zeigt hierzu eine erfindungsgemäße Formhaut 1, nämlich eine so genannte Slush-Haut für ein Armaturenbrett eines PKW, wie sie nach dem Rotationssinterverfahren hergestellt wird. Die Kontur des Armaturenbrettes ist dabei bereits deutlich ausgeprägt, so dass die Formhaut ohne weiteres auf eine entsprechend ausgebildete versteifende Unterkonstruktion, einen so genannten Träger aufgebracht werden kann.
Bei den schraffierten Bereiche 2, 3 der Formhaut handelt es sich um überschüssige Formränder, die in der Nachbearbeitung entfernt werden. Der schraffierte Bereich 4 wird ebenfalls in der Nachbearbeitung ausgeschnitten und bildet dann die Ausnehmung für die später einzusetzenden Anzeigeinstrumente.
Hier nicht sichtbar, weil eingebettet und in der Formhaut eingeschmolzen sind Leiterbahnen für die Schalt-, Sensor- oder Signalübertragungselemente 5, 6, 7 und 8, nämlich für der Flachstrahl-Lautsprecher 5, die dazu gehörigen und in der Schalterleiste 6 zusammengefassten Schalter für Balance, Lautstärke etc , sowie die Schaltelemente 7 für die Bedienung der Scheinwerferhöheneinstellung und die LED-Leuchtmittel 8, die später als Lesebeleuchtung für den Beifahrer dienen sollen. Alle diese Elemente kontaktieren die Leiterbahnen oder bestehen zum Teil aus den Leiterbahnen oder funktionieren mit Schaltungsteilen, die durch die Leiterbahnen gebildet oder bereitgestellt werden. Bei den Schaltelementen 6 und 7 handelt es sich so genannte Folien-Schalter, die auf die bei
Berührung erfolgende Veränderung eines elektrischen Feldes reagieren. Alle Anschlüsse an die Elemente 5, 6, 7 und 8 sind - wenn auch hier nicht näher dargestellt - als Leiterbahnen bereits bis auf die Rückseite der Formhaut geführt und können beim Einbau des Armaturenbrettes direkt mit der Bordelektrik des Kraftfahrzeuges verbunden werden.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1) Kunststoffhaut 2) Überschüssiger Formrand
3) Überschüssiger Formrand
4) Ausnehmung
5) Flachstrahl-Lautsprecher
6) Schalterleiste / Schaltelemente 7) Schaltelemente
8) LED (Light Emission Diode) Leuchtmittel

Claims

Patentansprüche
1) Kunststoffhaut (1) als Oberflächenbeschichtung für ein Verkleidungsteil für den Innenraum eines Fahrzeuges, wobei die Kunststoffhaut mit einer eingebetteten elektrisch leitfähigen Leiterbahn versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leiterbahn aus einem Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und einem leitfähigen Material besteht.
2) Kunststoffhaut (1) nach Anspruch 1, bei der das Kunststoffmaterial der Kunststoffhaut Polyvinylchlorid (PVC) ist und die Leiterbahn aus einem Gemisch von
Polyvinylchlorid und Graphit oder Ruß besteht.
3) Kunststoffhaut (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Gemisch der Leiterbahn Kohlenstofffasern oder Metallpulver als leitfähiges Material enthält.
4) Kunststoffhaut (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leiterbahn auf der Rückseite der Kunststoffhaut angeordnet ist.
5) Kunststoffhaut (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leiterbahn als Zwischenschicht innerhalb der Schichtdicke der Kunststoffhaut angeordnet ist.
6) Verfahren zur Herstellung eines Leiterbahn-Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das leitfähige Material in einem Walzknetprozess in das Kunststoffmaterial eingearbeitet wird.
7) Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 5, wobei die Kunststoffhaut als Formhaut durch ein nacheinander erfolgendes mehrfaches Anschmelzen von Kunststoffen an Oberflächebereichen eines erwärmten Formwerkzeuges aufgebaut und danach die Formhaut aus dem Formwerkzeug entnommen wird, bei dem das mehrfache Anschmelzen darin besteht, dass - zunächst mindestens eine Lage des Kunststoffinateriales der Kunststoffhaut auf das Formwerkzeug aufgebracht und angeschmolzen wird
- und dass danach ein Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material aufgebracht und angeschmolzen wird.
8) Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 7, bei dem das mehrfache Anschmelzen darin besteht, dass
- zunächst mindestens eine Lage des Kunststoffinateriales der Kunststoffhaut in Form eines Pulvers auf das Formwerkzeug aufgebracht und angeschmolzen wird - und dass danach das Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material in Form eines Pulvergemisches aufgebracht und angeschmolzen wird.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem das pulverisierte Gemisch mit Hilfe eines Sprühverfahrens oder eines Rotationssinterverfahrens auf die
Oberfläche des bereits aufgebrachten Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut aufgebracht wird.
10) Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 7, bei dem das mehrfache Anschmelzen darin besteht, dass
- zunächst mindestens eine Lage des Kunststoffinateriales der Kunststoffhaut in Form eines Pulvers auf das Formwerkzeug aufgebracht und angeschmolzen wird
- und dass danach Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material in Form eines in Lösung befindlichen Gemisches aufgebracht und angeschmolzen wird.
11) Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 5, wobei die Kunststoffhaut
- zunächst als Walzfolie hergestellt wird - und dass danach ein Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material aufgebracht und mit der als Walzfolie vorhandenen Kunststoffhaut verbunden wird.
12) Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Gemisch auf die Walzfolie aufgedruckt wird.
13) Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem das Gemisch des Kunststoffmaterials der Kunststoffhaut und eines leitfähigen Material ein Lösungsmittel enthält, dass die vorhandene bzw. bereits aufgebrachte Kunststoffhaut aufquillt oder teilweise anlöst.
14) Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 5, bei dem zunächst eine Leiterbahn hergestellt wird, indem abwechselnd
- eine Lage Kunststoffmaterial
- eine Lage Gemisch - und wieder eine Lage Kunststoffmaterial geschichtet und miteinander zu einer mehrschichtigen Leiterfolie verbunden werden,
- dass danach die Leiterfolie in streifenförmige Leiterbahnen geschnitten wird,
- wonach die Leiterbahnen mit der Kunststoffhaut verbunden werden.
15) Verfahren nach Anspruch 11 oder 14, bei dem eine Vielzahl von Kunststoffmaterial- Lagen und Gemisch-Lagen zu einer mehrschichtigen Leiterfolie verbunden werden.
16) Verfahren nach Anspruch 11, 14 oder 15, bei dem die Verbindung zwischen Leiterbahn und Kunststoffhaut durch Plastifϊzierung der Verbindungsgrenzen erfolgt.
17) Verwendung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 5 als heizbarer Bezugsstoff für Fahrzeugsitze.
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