具有形状可变的半透明表面的部件 |
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| 申请号 | CN201880080812.8 | 申请日 | 2018-10-08 | 公开(公告)号 | CN111465499A | 公开(公告)日 | 2020-07-28 |
| 申请人 | 贝内克-凯利科股份公司; | 发明人 | 安德列亚斯·格肯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种部件、尤其是车辆的内部装饰部件，该部件具有装饰性外表面、并且具有布置在该表面中或该表面附近的 信号 发送元件或操作元件，其中，该部件包括作为 支撑 结构或子结构的部件载体以及布置在该部件的外部上的多层膜，其中，该膜包括层 复合体 ，该层复合体由至少一个外 覆盖 层 和至少一个另外的层构成，该至少一个外覆盖层是至少部分透光并且任选地设有涂层，该至少一个另外的层是至少部分透光并且布置在该覆盖层的后侧上，其中，形成该膜的这些层由柔性、弹性、并且可逆 变形 的 聚合物 构成，并且该部件载体包括作用在该膜上以用于该膜的至少区域性变形、即涉及该表面的部分区域的变形的装置，并且包括用于该膜的至少区域性透照的装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种部件、尤其是车辆的内部装饰部件，该部件具有装饰性外表面、并且具有布置在该表面中或该表面附近的信号发送元件或操作元件，其中，该部件包括作为支撑结构或子结构的部件载体以及布置在该部件的外部上的多层膜，其中，该膜包括层复合体(10，20， |
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| 说明书全文 | 具有形状可变的半透明表面的部件技术领域[0001] 本发明涉及一种部件、尤其是车辆的内部装饰部件，该部件具有装饰性外表面、并且具有布置在该表面中或该表面附近的信号发送元件或操作元件，其中，该部件包括作为支撑结构或子结构的部件载体以及布置在该部件的外部上的多层膜，其中，该膜包括层复合体，该层复合体由至少一个外覆盖层和至少一个另外的层构成，该至少一个外覆盖层是至少部分透光并且任选地设有涂层，该至少一个另外的层是至少部分透光并且布置在该覆盖层的后侧上。 背景技术[0002] 在汽车内饰领域，可以观察到改善质量印象的显著趋势。这种趋势已具有的效果是，在装饰领域中的呈成形主体的形式的许多典型的膜应用中，诸如抓握性、“感觉”(触觉)和整个视觉和触觉外观的标准在顾客进行的评估中已经变得非常重要。 [0003] 另一方面，例如车辆装备领域中数字化的普遍增加和对便利设备的日益增长的需求(不仅在这些领域中)具有的效果是，存在对功能、物体或环境的甚至更高个性化的期望。仍然考虑车辆，为了关闭或打开车门，已经已知的是使用如下系统：这些系统在钥匙或与无钥匙进入系统相关联的钥匙发射器接近车辆时能够使车辆解锁。基于指纹核验或藉由单独的声音控制/语音识别来触发这种功能的系统同样已经是已知的。 [0004] 在这方面上，最近覆盖材料或柔性表面材料也被包含在控制器中作为功能性元件或传感器元件。例如，具有传感器或信号发送元件的这种柔性表面材料在机动车辆技术领域中是已知的。在此出发点是涉及迄今为止在机动车辆的内部的仅装饰性表面或涂层膜的“功能化”的考虑，即为了将传感器系统集成到物体的用户界面中，其目的是提供操作者控制功能。然而，就所关注的具有纹理化或隆起的表面的柔性膜、例如用于汽车的内部的仿制皮革膜(其不仅在生产过程中受到极端应变的作用并且当它们被施加到固定的载体上时也在操作过程中经历极高的温度波动)而言，集成传感器系统是困难的，并且因此迄今尚未在实践中采用。 [0006] 在适于车辆乘员的车辆装置设置(例如座椅、后视镜设置、方向盘高度等)的情况下，已经出现了与在所提及的操作元件的情况下的那些类似的发展。然而，在这种情景下，与此同时且出于最初讨论的个性化/个人化的目的，出现了对能够自动识别哪个乘客存在并设置由所述乘客偏好的车辆装置的基本设置的系统的期望。 [0007] 如果技术领域的这种调查扩展到包括(例如在车辆内部/机动车辆内部的)表面设计，则在这种情况下，装饰性表面材料对于多种物体来说通常是已知的。在这方面，例如，机动车辆的仪表盘、座椅套和门衬里具有皮革或纺织品覆盖物、或具有带有三维隆起表面或颗粒结构的仿制皮革内部饰件/塑料内部饰件。 [0008] 用于机动车辆的内部装饰、用于家具、包等的膜(通常也被称为仿制皮革)通常具有多层式结构、通常是泡沫背衬的并且在其顶侧上展现了具有多种多样形状和构型的三维结构化表面。多层结构通常由具有隆起或带印记的表面的上覆盖层或装饰性层以及一个或多个下层构成。该顶层通常设有涂层并且也可以是有色的。通过适当地配制这些层(包括以经适配的柔软度或者通过已经提及的泡沫层)，获得了令人愉悦的触觉效果，即该塑料膜的期望的吸引人的“柔软”感觉，以及还有某种光泽，即某些反射特性。 [0009] 另外，现有技术披露了作为电阻式和电容式系统的平面传感器(例如被实现为触摸传感器)。电阻式系统通常基于包括导电或半导电材料(通常为ITO＝氧化铟锡)的两个片层，这个片层由空气或微粒薄层间隔开。施用至某个点上的压力具有这样的作用，即这两个片层相接触并且由此改变被传输穿过下层的电气测量信号。因此，可以定位接触点。这样的系统对于例如电话以及操作装置的显示器等刚性应用而言是标准的。然而，以此方式不能实现有挠性的同时可延展的应用。 [0010] 电容性触摸传感器是基于电容耦合效应。衬底的合适涂层使得可以实现甚至大量的触摸传感器，这些触摸传感器彼此独立并且还允许同时检测大量的接触点。典型地，要触摸的表面区设有传感器阵列，即设有具有多个水平和竖直传感器的安排，这些传感器用作电信号的发射器或接收器。这样的系统在US 2006097991 A1中进行了披露，该文件披露了被称为“触摸面板”的东西，该触摸面板具有透明的电容性传感器布置，该传感器布置可以检测操作区或功能区上的不同触摸位置并且将其转换成信号。 [0011] 基于导电纺织品的传感器也是已知的。这样的传感器是挠性的且可延展的。然而，在此通常使用的导电纺织线要么必须以常规的纺织加工方法(针织、编织等)进行加工，并且因此只能生产平面的单个/分离的电气结构，而没有用户定义的几何形状。作为替代性方案，导电线可以以用户定义的方式刺绣在纺织品衬底上，结果需要复杂的工作过程，并且纺织品平整度在相当大的程度上受到不利影响。 [0012] 总而言之，可以说在现有技术中，在许多或多或少相邻的技术领域中，存在许多方法用于膜或平坦层、衬里或覆盖物的功能化。然而，迄今为止，很少存在在个体触觉感知(即，物体的触摸、感觉、空间和面向环境的“抓握”)方面也是可个性化或可个人化的表面、膜或涂层。 [0013] 与此同时，同样已经明显地出现了设计机动车辆中的表面使得只有在需要某些功能时才实际地为驾驶员或乘客提供某些功能的期望。另一方面，表面旨在被实现为使得在某些情形下，警告指示可以通过例如特殊照明或信号发送来实现。在这种情况下，在正常状态下，如上已经解释的那样，这些表面旨在具有一致的外观而没有中断，并且旨在给予乘客尽可能一致和感官愉悦的感觉。 [0014] 关于例如照亮或背光照射的内部装饰零件，例如DE 10 2016 106 539 A1披露了一种机动车辆的内部装饰零件，该内部装饰零件包括载体层、在载体层的前侧上的覆盖层和在载体层相对后侧上的照明单元。载体层具有穿孔，当照明单元通过穿孔发射光时，该穿孔形成照亮的结构。以这样的方式，特殊的可切换照明使得车辆内部能够个性化，同时在没有背光的情况下，该膜提供了具有均匀相同颜色和形状的外观。 [0015] DE 10 2015 122 689 A1披露了一种机动车辆的外部区域中的装饰性装置，该装饰性装置包括装饰性涂覆表面和背光组件，该背光组件具有透镜布置/透镜组件以及具有LED和光波导的光发生器。如果LED未被照亮，则透镜组件会示出铬外观，并且如果LED被照亮，则光发射通过透镜组件。 发明内容[0016] 因此，本发明解决了提供具有这样的表面的部件的问题，该表面在个性化和个人化方面得到了改善并且具有高的触觉质量，其中该部件设有这种类型的装饰性的、功能性的、柔性的表面，该表面可以暂时地和完全可逆地改变其表面几何形状，并且其中，为了满足需求概况，该部件还包括照明或光信号发射形式的功能化，并且包括集成的致动装置和操作元件。 [0018] 在这种情况下，形成位于部件的外部上的膜的各层由柔性、弹性和可逆变形的聚合物组成。为此，该部件载体包括作用在该膜上用于膜的至少区域性变形的装置，以及用于该膜的至少区域性透照的装置。术语“区域性”在此表示侧向表面区域，也就是说垂直于膜的厚度延伸的表面区域。 [0019] 由此，膜的至少部分变形优选地被定向成与该表面基本上垂直，并且包括膜的指向向外的部分凸出、或者限于表面的部分区域的凸出、或者在周围的表面水平以下的膜的部分凹陷或者限于表面的部分区域的凹陷。因此，换句话说，膜的特定表面区域被实现为显著突出或明显凹陷，但无论如何不仅在视觉方面而且在触感方面(即在触觉方面)非常明显地进行设计。 [0020] 因此，部件的表面可以根据需要变形和背光照射，如下面更详细描述的那样，其中在没有照明和变形的情况下并且乍一看，根据本发明的部件的表面提供了均匀的令人愉快的图像，并且在没有附加功能的情况下与常规表面不可区分。 [0021] 一个有利的发展包含这样的事实，即用于表面的至少部分区域或用于限于表面的部分区域的透照的装置被布置在膜区域中或附近，这些膜区域受到作用在膜上的装置进行的变形的作用，其中有利的是，形成膜的层复合体包括一个或多个透明的、非着色的聚合物层和/或一个或多个半透明的、着色的聚合物层，优选地为有色的聚合物层，其中膜或层复合体总体上实现为至少部分透光的。 [0023] 因此，根据本发明的膜的实施例由层复合体组成，例如由表面结构化或纹理化柔性且弹性表面层组成，该表面层例如由透明或半透明聚合物制成，该透明或半透明聚合物例如由聚氨酯、硅树脂或乳胶构成。在这种情况下，可以任选地提供基于柔性且弹性聚合物的另外的透明或半透明层，该柔性且弹性聚合物例如由聚氨酯、硅树脂或乳胶构成。另外，提供了基于柔性且弹性聚合物(即聚氨酯、硅树脂或乳胶)的至少一个有色或着色层，然而，该至少一个有色或着色层仅在整个复合物仍然透光的程度上是着色的。任选地，在此也可以提供基于柔性且弹性聚合物(例如聚氨酯、硅树脂或乳胶)的另外的透明或半透明层。 [0024] 半透明性在此应该理解为层或主体的部分透光性。半透明性通常与透明性没有确切的区别。就物理学中的电磁辐射而言，后者是物质允许电磁波通过的能力。在此透明性与光有关，即与人类可见的电磁辐射的光谱范围有关。因此，在此透明性应被理解为整体透光性，而半透明性应被理解为仅部分(即部分地提供的)透光性。 [0025] 着色层有利地是均质且均匀的厚层，其中表面结构在整个复合物中对这个层的厚度均质性没有不利影响。在这种情况下，着色的程度有利地使得，在非照明背景的情况下，膜看起来整体是均质着色的，并且半透明性仅在打开光源时或在照亮的背景的情况下变得可见。在这方面，例如，被照亮的符号可以透过复合膜发光。 [0026] 在这种情况下，另外的有利的实施例包含这样的事实，即用于透照的装置被实现为布置在部件载体中或部件载体的后侧上的光源，特别地与另外的有利的实施例(其包含这样的事实，即由不透光材料组成并具有透光切口的模版被层压在光源与覆盖层中或布置在光源与覆盖层之间，其中切口可以例如以象形图或字母数字字符的形式实现)相互作用。 [0027] 由于这样的事实这种符号表示或者另外其他图案的表示确实是可能的，即，提供了具有限定开口的单独模版，使得该模版的切口在透射期间作为符号或图像变得穿过半透明膜可见。当然，具有限定的光通路开口的这种模版也可以印刷或层压到这个复合膜的后侧上。因此，除了漫射背光照射之外，显示操作面板或再现信息的发光符号也可以是可见的。 [0028] 出于装饰性目的、为了显示信息或为了标识开关和控制器的位置而打开复合膜后面的一个或多个光源可以通过以下事实来实现，即，由于特定的外部情形或因为例如手正在靠近(这由摄像机、IR传感器或电容式传感器进行标识)，灯以受控的方式被打开。特别是在使用电容式传感器系统的情况下，后者可以分离地位于膜后面，或者通过印刷在膜片层中的一个上的电容式传感器实现。 [0029] 当然，在膜的这种透照的情况下，复合物在这个位置处完全没有缺陷是必要的。在这方面，例如，灰尘或不均质的颜料或染料分布在此应当是不允许的。例如在颜料或染料位于结构化表面层中(由于颗粒结构，这出于依赖于厚度的染料或颜料浓度的原因而结果在透照期间展现出不均质的厚度和变化的颜色)的情况下也是这种情况。因此，另外的有利的实施例包含这样的事实，即形成膜的层复合体包括被实现为透明的外部纹理化或结构化层。 [0030] 根据本发明，还可以通过合适的层结构以及透明和半透明层的组合来防止非均质颜料或染料分布。 [0031] 另外的有利的实施例包含这样的事实，即用于该膜的变形的装置被布置为被布置在该部件载体中的致动器，优选地被实现为可垂直于该部件的表面移位的印模，或者被布置为移位或移动该部件载体的部分表面的致动器。位于部件上的膜在致动器致动时被稍微拉伸，但是仅可逆地变形，并且一旦致动器关闭或缩回，膜就再次回到其原始位置。之后，表面的变化不再可辨别，并且整个印象保持原状。当然，表面的几何形状的变化也可以通过借助于伺服电机进行调节的单独的、分离的、分开的表面部分来实现。然而，处于设计原因，这是不期望的，因为可见的接缝或切割边缘会扰乱视觉印象。相比之下，根据本发明的实施例允许提供在触觉方面和视觉方面令人满意的表面，这提供了相对应的用于致动的区域，因为仅在需要时才致动。 [0032] 另外的有利的实施例包含这样的事实，即用于标识物体或人的接近或用于标识触摸的传感器被布置在部件载体中或膜的层复合体中，优选地被布置在受到作用在膜上的装置进行的变形的作用的膜区域中或附近。这种传感器系统甚至可以非常容易地在膜中实现，尤其是也借助于平面印刷电路。 [0033] 另外的有利的实施例包含这样的事实，即致动器、印模或可移位的部分表面被实现为开关或控制器、信号发送元件或操作元件或包括这样的元件。 [0034] 总而言之，根据本发明的部件的主要优点是，形成表面的膜在外力的作用和随后的载荷释放下可完全可逆地变形，并根据要求突出显示、发出信号或照亮功能区域。 [0035] 在这方面，装饰性膜可以作为覆盖物固定在载体部分上(膜的各个区域没有被固定或粘合结合)，并且可以在未固定的位置处例如借助于机械致动器/印模变形。通过这种致动器，例如，先前表面上不可见的开关面板可以被提起(其结果是——如果就其形状而言在结构上也合适的话——在膜的另一侧上变得可见)，并且然后可以借助于膜进行操作。在操作已经完成后，带有开关面板的致动器/印模可以被再次降低，并且膜再次可逆地往回变形，结果表面再次看起来是均质的并且开关面板再次不可见。 [0036] 有利的是，这种过程也可以与上述接近标识、透照期间的符号的表示和电容式传感器系统相结合，使得当手接近并且开关面板被提起时，膜后面的照明打开，使得开关面板在覆盖膜中变得明显并且操作元件可借助于符号标识。例如，开关面板可以通过电阻式或电容式传感器系统来操作。在操作已经完成并且移开手之后，操作面板再次消失，并且照明关闭。 [0037] 根据本发明的布置在部件的外部的多层膜的实施例的可能性通过下面的示例给出。 [0038] 在这方面，这种膜结构可以通过优选地使用结构化或纹理化辅助载体以转移涂覆法生产的第一、非着色或非有色表面层来实现。在随后的方法步骤中，所述表面层还可以附加地设有一个或多个涂层。 [0039] 任选地，然后可以在转移涂覆法中或在印刷法中施用薄的介体或底涂层，之后在转移涂覆法中同样地施用另外的非着色或非有色的可固化聚合物组合物，其中聚合物组合物在固化后形成弹性层。作为示例，硅酮或聚氨酯可以作为聚合物组合物施用。 [0040] 任选地，随后再次施用薄的介体或底涂层和可能的另外的非着色可固化聚合物组合物，从而确保在生产期间可见的侧部上辅助载体的原始结构或颗粒结构不再可见，或者确保表面最大可能程度地光滑。在此应该简要地指出的是，在通过转移涂覆方法生产期间可见的侧部(稍后在部件上)位于膜的后侧上或者指向朝向膜的后侧。 [0041] 然后，可以任选地提供施用由非着色可固化聚合物组合物构成的一个或多个层，以及施用由着色或有色可固化聚合物组合物构成的至少一个层。这以这样的方式实行，即整个复合物仍然是部分透光的，也就是说是半透明的。 [0042] 任选地，总是以这样的方式施用另外的着色或有色可固化聚合物层，即整个复合物仍然是透光的。 [0043] 为了准确设定特定的透光性，可能有利的是使用具有不同层厚度或/和具有不同比例的染料或颜料的多个着色或有色层。 [0044] 如果在透照期间只有某些区域旨在是可见的，那么有利的是在一个或多个层之后施用不透光的印刷物，例如，所述印刷物将某些区域留为空白的用于象形图的表示。同样的效果也可以通过在任意一层后层压柔性膜状模版来实现。通过引入具有限定的光通路开口的膜或层压件，这种效果也是可能的。 [0045] 在具有或不具有与限制光的通过的这种层结合的情况下，也可以通过层压印刷有导电结构的分离的膜来印刷或引入导电结构。在这方面，除了变形和透光功能之外，还可以引入电容式或电阻式传感器功能、天线功能、加热功能等。在最简单的情况下，具有限制光的通过的功能或导电功能的这种膜可以被分离地引入在光源和根据本发明的部件之间。 [0046] 根据本发明的部件可以特别有利地在用于操作或操作控制机动车辆中的优选地电动操作的装置的方法中使用，其中开关或控制器、信号发送元件或操作元件借助于位于膜的层复合体中的用于标识接近或触摸的传感器的信号，在膜的指向向外的部分凸出或凹陷的情况下被致动器照亮、激活和显著地定位。另外，可以有利的是借助于位于该膜的层复合体中的传感器的信号来激活该机动车辆中的利用可再充电电池操作的电器、优选地为蜂窝电话的感应充电器，其中用于该电器的充电位置由该膜中的凹陷产生，所述凹陷已借助于这些致动器产生。附图说明 [0047] 将基于示例性实施例对本发明进行更详细的说明。在附图中： [0048] 图1示出了用于根据本发明的部件的外表面的多层膜的各种实施例的层构造，以及 [0049] 图2示出了用于根据本发明的部件的外表面的多层膜的另外的实施例的层构造。 具体实施方式[0050] 图1示出了在生产期间用于根据本发明的部件的外表面的各种多层膜10、20、30和40的层构造，这些膜在此是以转移涂覆方法生产的，使得图1中的层构造/层复合体系统的各个示例性实施例的下侧构成了膜的后外部，并且因此构成了根据本发明的整个部件的后外部。这同样适用于图2中的展示。 [0051] 在这种情况下，图1首先示出了膜10的层结构，该膜位于根据本发明的部件的外部上并且由三个不着色的、透明的(即基本上完全透光的)片层或层1a、1b和1c构成，连续地涂布这些片层或层，使得片层1c的后侧最大可能程度地是平坦的。接着是着色的但仍然半透明的膜层2a。 [0052] 图1同样地示出了位于根据本发明的部件的外部上的膜20的另一实施例的层构造。在膜20的情况下，除了片层或层2a之外并在其附近，还以与层2a不同的厚度施用了另外的非着色的透明层3和另一着色层4。这种构造可以有利地用于透明或半透明的精细设置。 [0053] 在位于根据本发明的部件的外部上的膜40的另外的实施例中，提供的是，为了设置透光性，还可以使用不同程度着色的片层或层2a、2b和4，这些片层或层附加地具有不同的厚度。 [0054] 位于根据本发明的部件的外部上的膜30的示例性实施例示出，在某些情况下，透明的非着色的、表面纹理化聚合物层也足以获得平坦的下侧，该下侧可以附加地由着色的半透明聚合物片层邻接，然后该聚合物层形成膜的外部，并且因此形成根据本发明的整个部件的外部。 [0055] 图2示出了根据本发明的用于部件的外表面的另外的多层膜50和60的层构造的示例性实施例。 [0056] 在位于根据本发明的部件的外部上的膜50的实施例中，提供的是导电功能层5可以位于层复合体的后侧上，在这种情况下，该功能层通过印刷来施用。 [0057] 位于根据本发明的部件的外部上的膜60的实施例示出，导电功能层5也可以位于根据本发明的层复合体内。 [0058] 下面描述如何能够以转移涂覆方法生产例如位于根据本发明的部件的外部上的层复合体或外部膜10。 [0059] 首先，将非着色的脂肪族聚碳酸酯-聚醚聚氨酯分散体(Covestro公司的Impranil DLU)施用到纹理载体纸上，并在100℃下干燥3分钟，结果获得克重大约为50g/m2的第一片层或层1a。 [0060] 使用刮刀刀片以大约130g/m2的施用量将第二层1b涂布到所述第一层上，该第二层由聚氨酯高固含量组合物(固体含量大约为95.6％)构成，该组合物由处于100:8.6:5的比例的Impranil HS 80(科思创公司(Covestro)的丁酮肟封端的异氰酸酯预聚物，)、Baxxodur E331(巴斯夫公司(BASF)的二胺交联剂)和乙酸甲氧基丙酯组成。将这个层在170℃下固化3分钟。 [0061] 将具有相同配方的第三片层或层1c以大约70g/m2涂布到第二层上，并以相同的方式固化。 [0062] 然后生产出最大可能程度平面的层复合体，然后将另外的层2a(即大约140g/m2的着色或有色组合物)施用在其上。该组合物的配方与层1b和1c的组合物的配方相同，除了这次还加入3份含溶剂的黑色颜料制剂(19％颜料比例气黑、38％溶剂比例、43％丙烯酸酯树脂)。 [0063] 从如此生产的膜10上冲压测试样品(5 x 20cm)，并将测试样品在Zwick张力拉伸测试机中拉伸1000次，在每种情况下拉伸至30％和50％(100mm/min的拉伸速率)，并且随后用零力再次松弛。在测试循环之后，膜的残余延伸量被确定为0％(在测试循环结束后5分钟测量)。 [0064] 如果在上述示例中使用由处于50:50:7.1:5的比例的mpranil HS 80、Impranil HS 62(科思创公司的丁酮肟封端的异氰酸酯预聚物)、Baxxodur E331(巴斯夫公司的二胺交联剂)和乙酸甲氧基丙酯组成的高固含量聚合物组合物，或者Larithane LS 969(诺维特公司(Novotex)的丁酮肟封端的异氰酸酯预聚物)和Baxxodur E331的混合物，则在每种情况下，获得在1000次测试循环(在测试循环结束后5分钟测量)后仍具有仅1.5％的残余延伸量的膜结构。 [0065] 附图标记说明 [0066] 1a至1c 透光片层或层 [0067] 2a至2b 着色的半透明层 [0068] 3 非着色的透明层 [0069] 4 着色的半透明层 [0070] 5 功能层 [0071] 10至50 位于根据本发明的部件的外部上的膜 |
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