DE10131296B4

DE10131296B4 - Verfahren zum Versehen eines Festkörpers mit einer Oberflächenschicht und einer Klebefolie sowie Festkörper nach diesem Verfahren

Info

Publication number: DE10131296B4
Application number: DE10131296A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Wedel; Edwin Dr.-Ing. Esser
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2021-06-30
Also published as: KR20030090652A; KR100893018B1; DE10131296A1; DE50213054D1

Abstract

Verfahren zum Versehen eines Festkörpers (1) mit einer als Kratzfestbeschichtung ausgebildeten Oberflächenschicht (3) und darauf einer Klebefolie (4), wobei in einem ersten Schritt die als Kratzfestbeschichtung ausgebildete Oberflächenschicht (3) auf dem Festkörper (1) aufgebracht wird, in einem zweiten Schritt die Oberflächenenergie der Außenseite (6) der auf dem Festkörper (1) aufgebrachten Oberflächenschicht (3) zumindest in einem Bereich (5), in dem ein Anbringen der Klebefolie (4) vorgesehen ist, derart erhöht wird, dass die Molekülstrukturen an der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (3) in vorgenanntem Bereich (5) temporär aufgebrochen werden, und dass in einem dritten Schritt anschließend die Klebefolie (4) auf der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (3) aufgeklebt wird, wobei die Molekülstrukturen sich im aufgebrochenen Zustand befinden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versehen eines Festkörpers mit einer Oberflächenschicht und darauf einer Klebefolie, wobei zuerst die Oberflächenschicht auf den Festkörper aufgebracht wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen mittels eines solchen Verfahrens mit einer Oberflächenschicht und einer Klebefolie versehenen Festkörper, wobei der Festkörper die Deckscheibe eines Anzeigeinstruments ist.
Es sind Verfahren bekannt, um beispielsweise Kunststoff-Festkörper unmittelbar mit Klebefolien, die einen Kleberand oder entsprechende Symbole aufweisen, zu versehen. Unter anderem werden solche Verfahren zur Anbringung von Klebefolien, beispielsweise Heißprägefolien, auf Deckscheiben von Anzeigeinstrumenten für Kraftfahrzeuge angewandt. Diese Klebefolien sind üblicherweise in einem Randbereich der Deckscheibe angeordnet und decken z. B. einen Verbindungsbereich der Deckscheibe mit einem Gehäuserahmen des Anzeigeinstruments ab. üblicherweise sind die Anzeigeinstrumente so aufgebaut, daß die Deckscheibe in den Rahmen eingesetzt und an diesem mittels einer verschweißbaren Nut-Feder-Verbindung befestigt wird. Die Feder wird dabei von einem im Randbereich der Scheibe verlaufenden und in etwa senkrecht von der Scheibenfläche abstehenden Steg gebildet, der in einer entsprechenden Nut am Gehäuserahmen verläuft.
Durch beispielsweise Ultraschall- oder Vibrationsschweißen werden die Deckscheibe und der Rahmen im Bereich der Nut-Feder-Verbindung miteinander verbunden. Häufig liegt die dabei entstehende Verbindungsnaht im Sichtbereich des Fahrzeugführers, so daß die eingangs genannte Klebefolie auf der Oberseite der Deckscheibe zur Abdeckung der Nut-Feder-Verbindung aufgebracht wird. Dazu ist die Folie üblicherweise undurchsichtig.
Ferner ist es bekannt, Deckscheiben von Anzeigeinstrumenten mit einem kratzfesten, glasartigen Überzug zu versehen, um sie vor Umwelteinflüssen, insbesondere mechanischer Beschädigung, zu schützen. Dabei haftet die Klebefolie auf den üblicherweise zum Einsatz kommenden Beschichtungsmaterialien in der Regel nicht, da der Überzug chemisch inert ist.
Es wurde daher schon daran gedacht, zuerst die Klebefolie auf die Deckscheibe aufzubringen und anschließend die gesamte Oberfläche mit dem kratzfesten Überzug zu versehen. Dabei ergeben sich jedoch sichtbare Unregelmäßigkeiten in der Schichtstärke des Überzugs, die zu einer insbesondere in Kraftfahrzeugen aus Gründen der Verkehrssicherheit nicht tolerierbaren verschlechterten Ablesbarkeit des Anzeigeinstrumentes führen. Vor allem bei Sonneneinstrahlung kann es zu die Ablesbarkeit verschlechternden Reflexionen kommen.
Weitere Lösungsvorschläge bestehen darin, entweder die Klebefolie durch eine Lackierung zu ersetzen oder auf den auf die Deckscheibe aufgebrachten glasartigen Überzug einen Haftvermittler aufzubringen und erst anschließend die Klebefolie aufzukleben. Um eine optische Veränderung der Deckscheibe (und damit eine verschlechterte Ablesbarkeit des Instrumentes) zu vermeiden, darf der Haftvermittler jedoch ausschließlich in den zu überklebenden Bereichen aufgebracht werden. Die letztgenannten Verfahren sind sehr aufwendig und daher insbesondere für eine Serienfertigung, wie sie zum Beispiel Anzeigeinstrumente für Kraftfahrzeuge erfordern, völlig ungeeignet.
Aus Cada, O. und Spasova, J: Einige Erkenntnisse auf dem Gebiet der Vorbehandlung von zu verklebenden Polyolefinen. In: Adhäsion, 1978, Heft 12, Seiten 392–395 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Oberflächenenergie bekannt, bei der die Oberflächenenergie auf der Außenseite einer auf einem Festkörper aufgebrachten Oberflächenschicht derart erhöht wird, dass Molekülstrukturen an der Außenseite der Oberflächenschicht temporär aufgebrochen werden und anschließend die Klebefolie auf der Außenseite der Oberflächenschicht aufgeklebt wird, wobei die Molekülstrukturen sich im aufgebrochenen Zustand befinden.
Aus der DE 199 34 446 A1 ist ein Anzeigeinstrument mit einem Gehäuse bekannt, das einen eine Deckscheibe haltenden Frontrahmen aufweist. Hierbei ist zwischen der Deckscheibe und Frontrahmen ein elastisches Verbindungselement angeordnet, das in wenigstens einem Teilbereich an einer Wandung der Ausnehmung der Instrumententafel anlegbar ist.
Aus der DE 43 11 250 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten einer Trägerplatte und eine nach diesem Verfahren hergestellte Trägerplatte bekannt. Hierbei wird eine Trägerplatte aus einem teiltransparenten Kunststoffmaterial beschrieben, bei der zumindest eine Fläche mit einer Oberflächenschicht aus im Vergleich zum Kunststoffmaterial der Trägerplatte wesentlich härteren, kratzfesten Material aufgebracht wird, wobei die Oberflächenschicht zunächst auf eine Kunststofffolie aufgebracht wird und diese Kunststofffolie dann mit der Trägerplatte verbunden wird.
Die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht mithin darin, ein kostengünstiges, für eine Serienfertigung geeignetes Verfahren zum Anbringen einer Oberflächenschicht und einer Klebefolie auf einem Festkörper zu schaffen, wobei die Oberflächenschicht keine Beschädigung aufweist. Außerdem soll eine Abdeckung für ein Anzeigeinstrument geschaffen wer den, die so aufgebaut ist, dass die Deckscheibe kratzfest und die Schweißnaht nicht sichtbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Deckscheibe nach Anspruch 6 gelöst. Dadurch wird eine sehr hohe optische Qualität der Deckscheibe auch nach Anbringung der Klebefolie gewährleistet. Außerdem ist die Deckscheibe vor mechanischer Beschädigung, wie zum Beispiel Zerkratzen, weitestgehend geschützt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Deckscheibe ist daher besonders geeignet für Anzeigeinstrumente, deren Ablesbarkeit sicherheitsrelevant ist, was insbesondere für Anzeigeinstrumente in Kraftfahrzeugen zutrifft. Es ist lediglich erforderlich, die Oberflächenenergie in den Bereichen wie beschrieben zu erhöhen, in denen die Klebefolie aufzubringen ist. Auf Grund des nur temporären Aufbrechens der Molekülstrukturen ist jedoch auch eine Vorbehandlung der gesamten Oberflächenschicht möglich, ohne dass es zu Beschädigungen an der Oberflächenschicht oder dem Festkörper kommt. Die Oberflächenschicht kann ferner sehr gleichmäßig ausgeführt werden, und die Außenseite der Klebefolie bleibt von dem erfindungsgemäßen Verfahren unbeeinflußt, sie kann daher zum Beispiel auch matt sein.
Zur Erhöhung der Oberflächenenergie ist die Anwendung verschiedenster, insbesondere hoch energetischer, Verfahren denkbar. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie die Außenseite der auf den Festkörper aufgebrachten Oberflächenschicht mit Plasma beaufschlagt wird. Bei dem Plasma handelt es sich um eine Wolke von ionisertem Gas. Wird dieses Plasma mit der Oberflächenschicht in Kontakt gebracht, so werden auch die molekularen Strukturen an der Außenseite der Oberflächenschicht temporär verändert, wodurch unmittelbar eine Erhöhung der Oberflächenenergie erfolgt. In diesem Zustand der Oberflächenschicht wird die Klebefolie aufgebracht, und es ergibt sich eine dauerhafte Verbindung.
Die Plasma-Beaufschlagung könnte beispielsweise mit einer Niederdruck-Plasma-Behandlung erfolgen. Eine hierfür erforderliche evakuierte Behandlungskammer ist jedoch vergleichsweise aufwendig. Wesentlich einfacher ist es, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Plasma bei Atmosphärendruck erzeugt wird. Dadurch ist insbesondere der Einsatz des Verfahrens in der Serienfertigung möglich.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie die Außenseite der auf den Festkörper aufgebrachten Oberflächenschicht mit kurzwelliger energiereicher UV-Strahlung beaufschlagt. Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie die Außenseite der auf den Festkörper aufgebrachten Oberflächenschicht in einem Korona-Verfahren behandelt wird. Eine vorge nannte Bestrahlung (Beaufschlagung mit UV-Strahlung) oder ein sogenanntes Gasentladungsverfahren (Korona-Verfahren) ist vorzugsweise dann einsetzbar, wenn entsprechende Maschinen und Vorrichtungen bereits vorhanden sind und für das erfindungsgemäße Verfahren mit genutzt werden sollen.
Durch die erfindungsgemäße Methode kann die Oberflächenschicht für einen begrenzten Zeitraum angeregt werden, während dessen das Aufbringen der Klebefolie möglich ist. Es hat sich in der Regel ein Zeitfenster von ca. 30 Minuten als günstig und praktikabel erwiesen.
Eine Klebeverbindung besonders hoher und dauerhafter Qualität wird vorteilhaft erhalten, wenn die Klebefolie gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung eine Heißprägefolie ist.
Um eine besonders langzeitbeständige Verbindung mit der Oberflächenschicht zu erhalten, weist die Klebefolie als Haftschicht vorteilhaft einen Schmelzkleber auf. Vorzugsweise ist der Schmelzkleber ein Polyamid schmelzkleber. Damit lassen sich insbesondere bei Verwendung an Heißprägefolien besonders belastbare Klebeverbindungen erzielen. Der Polyamidschmelzkleber wird durch Erhitzen auf Heißklebetemperatur geschmolzen und damit als Klebstoff aktiviert.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Klebefolie in einem umlaufenden Randbereich der Deckscheibe angeordnet, wodurch sie ohne Veränderung der optischen Eigenschaften der Deckscheibe einen äußeren Bereich sicher abdecken kann. Vorzugsweise deckt die Klebefolie einen Verbindungsbereich der Deckscheibe mit einem Gehäusebauteil des Anzeigeinstrumentes ab, so daß das Anzeigeinstrument eine klare, die Ablesbarkeit nicht behindernde Gestaltung aufweist.
Es ist aber auch vorstellbar, daß die Klebefolie gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein graphisches Element einer Anzeige des Anzeigeinstrumentes bildet. Auf diese Weise kann die Deckscheibe kostengünstig und einfach Elemente, die anderenfalls beispielsweise einem Zifferblatt zugeordnet wären, aufnehmen. Die graphischen Elemente können unter anderem Skalierungen, Skalenbeschriftungen oder Anzeigefelder mit Hinweissymbolen sein.
Es ist vorstellbar, als Werkstoff für die Deckscheibe Glas oder beliebige, im wesentlichen transparente Kunststoffe zu verwenden. Eine besonders hohe Transparenz der Deckscheibe liegt in Verbindung mit mechanischer Stabilität und einfacher Herstellbarkeit jedoch dann vor, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Deckscheibe im wesentlichen aus PMMA (Polymetylmetachrylat) besteht.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen ist es von Vorteil, wenn die Deckscheibe gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung eine Entspiegelungs schicht und/oder eine Antibeschlagschicht ist, so daß auch bei ungünstigen Licht- und/oder Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverhältnissen das Anzeigeinstrument einwandfrei ablesbar ist.
Die Oberflächenschicht der Deckscheibe ist kratzfest und gleichzeitig besonders gut in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar, wenn sie auf der Basis von Polysiloxanen aufgebaut ist.
Die Erfindung kann sehr unterschiedlich ausgeführt werden. Sie wird im folgenden anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigt in schematisierter Darstellung
1 eine Deckscheibe gemäß der Erfindung in geschnittener Seitenansicht und
2 die Deckscheibe nach 1 in Vorderansicht.
In 1 ist ein Randbereich einer Deckscheibe 1 eines hier nicht weiter dargestellten Kombinationsanzeigeinstrumentes eines Kraftfahrzeuges in geschnittener Seitenansicht gezeigt. Diese Deckscheibe 1 hat eine längliche, in etwa elliptische Form (vergl. 2) entsprechend der Gestaltung eines Gehäuserahmens des Kombinationsanzeigeinstrumentes. An ihrer gegenüber einer Betrachtungsrichtung B eines Fahrzeuginsassen rückwärtigen Seite befindet sich in etwa senkrecht abstehend und umlaufend ein Steg 2 der Deckscheibe 1, der in eine entsprechende Nut im Gehäuserahmen eingesetzt und mit diesem verbunden, beispielsweise verschweißt, wird. Auf der gesamten Vorderseite der Deckscheibe 1 ist eine glasartige, kratzfeste Oberflächenschicht 3 aufgebracht. Die Oberflächenschicht 3 umgreift mit einem Randbereich 10 ein wenig die Vorderseite der Deckscheibe 1, um eine vollständige Bedeckung der Deckscheibe 1 sicherzustellen. Die Deckscheibe 1 ist damit gegen Umwelteinflüsse, insbesondere kratzende Beschädigungen, geschützt, so daß ihre Oberfläche stets glasklar bleibt und die Anzeigeinstrumente über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs gut zu erkennen sind.
Einen Verbindungsbereich 7, der den Steg 2 aufweist, zur Anbringung der Deckscheibe 1 an dem Gehäuserahmen abdeckend ist auf der Oberflächenschicht 3 in deren Randbereich 5 umlaufend eine Heißprägefolie 4 aufgebracht. Die Heißprägefolie 4 ist auf die Außenseite 6 der Oberflächenschicht 3 aufgeklebt.
Bevor die Heißprägefolie 4 aufgeklebt wird, wird die kratzfeste Oberflächenschicht 3 an ihrer Außenseite 6 in dem durch eine Zick-Zack-Linie angedeuteten Randbereich 5 zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie mit Atmosphärendruck-Plasma beaufschlagt. Die Zick-Zack-Linie soll den Zustand der Oberflächenschicht 3 mit durch die Erhöhung der Oberflächenenergie aufgebrochenen Molekülstrukturen, die kurz nach Aufbringen der Heißprägefolie 4 noch vorliegen, verdeutlichen; die Molekülstruktur der Oberflächenschicht 3 fällt im folgenden dann wieder in ihren Ursprungszustand zurück. Durch die energetische Behandlung der Oberfläche ergeben sich somit keine bleibenden optischen Veränderungen, da die Flächenenergie wieder abgebaut wird. Ein Unterschied zwischen dem Randbereich 5 der Oberflächenschicht 3 und den übrigen Bereichen der Oberflächenschicht 3 liegt dann nicht mehr vor.
In einem solchen, wieder ursprünglichen Zustand ist die Oberflächenschicht 3 in einem Bereich 11 dargestellt, in dem eine Heißprägefolie in Form eines graphischen Elements 8 aufgebracht ist. Aus 2 wird deutlich, daß das graphische Element 8 Bestandteil einer Skalierung eines hier nicht weiter dargestellten Analoganzeigeinstrumentes, beispielsweise einer Tankanzeige, ist. Außerdem ist in einem zentralen Bereich der Deckscheibe 1 ein weiteres graphisches Element 9 in Form eines Warnfeldes als Heißprägefolie ebenfalls in dem vorbeschriebenen Verfahren aufgebracht. Zudem zeigt 2 die den Verbindungsbereich der Deckscheibe 1 mit dem Gehäuserahmen abdeckende Heißprägefolie 4 sowie eine Schnittlinie I-I, die die Lage der Schnittansicht nach 1 angibt.

Claims

Verfahren zum Versehen eines Festkörpers (1) mit einer als Kratzfestbeschichtung ausgebildeten Oberflächenschicht (3) und darauf einer Klebefolie (4), wobei in einem ersten Schritt die als Kratzfestbeschichtung ausgebildete Oberflächenschicht (3) auf dem Festkörper (1) aufgebracht wird, in einem zweiten Schritt die Oberflächenenergie der Außenseite (6) der auf dem Festkörper (1) aufgebrachten Oberflächenschicht (3) zumindest in einem Bereich (5), in dem ein Anbringen der Klebefolie (4) vorgesehen ist, derart erhöht wird, dass die Molekülstrukturen an der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (3) in vorgenanntem Bereich (5) temporär aufgebrochen werden, und dass in einem dritten Schritt anschließend die Klebefolie (4) auf der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (3) aufgeklebt wird, wobei die Molekülstrukturen sich im aufgebrochenen Zustand befinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie die Außenseite (6) der auf den Festkörper (1) aufgebrachten Oberflächenschicht (3) mit Plasma beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma Atmosphärendruck auf weist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie die Außenseite (6) der auf den Festkörper (1) aufgebrachten Oberflächenschicht (3) mit kurzwelliger energiereicher UV-Strahlung beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung ihrer Oberflächen energie die Außenseite (6) der auf den Festkörper (1) aufgebrachten Oberflächenschicht (3) in einem Korona-Verfahren behandelt wird.
Deckscheibe eines Anzeigeinstruments mit einer als Kratzfestbeschichtung ausgebildeten Oberflächenschicht (3) und darauf einer Klebefolie (4), erhalten dadurch, dass in einem ersten Schritt die als Kratzfestbeschichtung ausgebildete Oberflächenschicht (3) auf die Deckscheibe aufgebracht wird, in einem zweiten Schritt die Oberflächenenergie der Außenseite (6) der auf die Deckscheibe (1) aufgebrachten Oberflächenschicht (3) zumindest in einem Bereich (5), in dem ein Anbringen der Klebefolie (4) vorgesehen ist, derart erhöht wird, dass die Molekülstrukturen an der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (3) in vorgenanntem Bereich (5) temporär aufgebrochen werden und dass in einem dritten Schritt die Klebefolie (4) auf der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (3) aufgeklebt wird, wobei die Molekülstrukturen sich im aufgebrochenem Zustand befinden.
Deckscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie (4) eine Heißprägefolie ist.
Deckscheibe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gennzeichnet, dass die Klebefolie (4) als Haftschicht einen Schmelzkleber aufweist.
Deckscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie (4) einen Polyamidschmelzkleber aufweist.
Deckscheibe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie (4) in einem umlaufenden Randbereich (5) der Deckscheibe (1) angeordnet ist.
Deckscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie (4) einen Verbindungsbereich (7) der Deckscheibe (1) mit einem Gehäusebauteil des Anzeigeinstrumentes abdeckt.
Deckscheibe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebefolie ein graphisches Element (8, 9) einer Anzeige des Anzeigeinstrumentes bildet.
Deckscheibe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Wesentlichen aus PMMA besteht.
Deckscheibe nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (3) eine Entspiegelungsschicht und/oder eine Antibeschlagschicht ist.
Deckscheibe nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (3) Polysiloxan aufweist.