Verfahren zum Herstellen einer farbigen Kunststofffolie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoff-Folie mit einer dreidimensional strukturierten und gefärbten Oberfläche, insbesondere einer Folie zur Verwendung für die Innenverkleidung von Fahrzeugen, hier z.B. für Armaturenbretter und Türinnenverkleidungen von Kraftfahrzeugen oder für Wand-, Decken- und

Bodenverkleidungen von Luft- oder Wasserfahrzeugen, oder auch einer Folie für

Möbeloberflächen oder andere Gebrauchsgegenstände. Solche Herstellverfahren für Kunststoff-Folien sind bekannt. So offenbart die DE 43 24 970 AI ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensional strukturierten Oberflächen mit Hilfe einer Prägewalze, wobei die Oberfläche der Prägewalze die Negativform der zu prägenden Oberfläche darstellt. Benutzt wird diese Technik für die Herstellung von thermoplastischen Folien als Ersatz für natürliche und in ihrer Struktur hoch komplexe Oberflächen, wie z.B. feinporiges und mit einer ausgeprägten Narbstruktur versehenes

Rindsleder, Büffelleder, etc. Hierbei wird mit Hilfe einer Lasergravur die Oberfläche einer Positivform bearbeitet, wobei der Laser(- strahl) dabei durch Daten gesteuert wird, die vorher mit Hilfe einer optischen oder mechanischen Abtastung der Originaloberfläche erhalten wurden. Ein solches Verfahren kann man einerseits dazu nutzen, um eine Prägewalze direkt und ohne das Erfordernis weiterer Zwischenschritte herzustellen.

Andererseits läßt ein solches Verfahren auch eine Herstellung von Zwischenformen oder Zwischenwalzen zu, die entsprechend das Positiv oder das Negativ der

Oberflächenstruktur der Originaloberfläche enthalten. Die DE 43 26 874 AI offenbart ein Verfahren zur Gravur eines Musters in die Oberfläche eines Werkstücks, bei der ebenfalls mit Hilfe einer optischen oder mechanischen Abtastung einer Oberfläche einer Mustervorlage eine Oberflächeninformation in Form von elektrischen Steuersignalen erzeugt und gespeichert wird, die dann zur Steuerung des Gravurlasers genutzt wird. Hierbei wird im Bereich der Übergänge oder Stöße die dort von der Mustervorlage gewonnene Oberflächeninformation als gleiches Muster mehrfach hintereinander auf das Werkstück graviert. Auch ist offenbart, die gleiche

Oberflächeninformation mehrfach und/oder abwechselnd in umgekehrte Informationsfolge - also vorwärts und rückwärts - zu gravieren, also auch mit einer gewissen Zufälligkeit aufzubringen. Durch solche Verfahren werden die Übergänge etwas weicher, bleiben aber nach wie vor sichtbar.

Diese Verfahren im Stand der Technik sind geeignet für die bisher übliche Herstellung von mehr oder weniger einfarbigen Folien, mit Ausnahme von einer etwa leicht„wolkigen" Farbgebung oder großflächigen Farbänderung, wie sie zwischen unterschiedlichen Funktionsbereichen bei solchen Folien besteht, z. B. bei Armaturenbrettfolien zwischen dem Bereich nahe oder unter der Frontscheibe, der möglichst reflexarm und farbstumpf ausgebildet werden soll, und dem Bereich im Fußraum, der möglichst wohnlich und farbglänzend erscheinen soll.

Solche Farbänderungen werden heute durch z. B. Tiefdruckverfahren hergestellt, bei dem die mit einer Oberflächenstruktur bzw. einer Prägung versehene Folie mit Hilfe von

Farbdruckwalzen in einem Farbdruckwerk gefärbt wird. Solche Verfahren sind teuer und unflexibel, da sich mit einer Walze immer nur derselben Farbübergang herstellen lässt. Zusätzlich ist das Druckbild nicht ohne größeren Aufwand in geeigneter Qualität reproduzierbar.

Beim Arbeiten mit einem klassischen Druckwerk ist eine reproduzierbare Gleichmäßigkeit sehr schwierig darstellbar, da üblicherweise die Druckeinstellung (Zustellung der Walzen) indirekt über die Einstellung des Druckspaltes erfolgt. Schwankt die Dicke des Materials, so werden abhängig vom Druck bzw. der Druckverteilung mehr oder weniger der Struktur mit Farbe versehen, somit variiert das Druckbild und damit der Farbauftrag und die Farbverteilung.

Folien mit Farbübergängen werden heute in Serie für verschiedene Fahrzeuge gefertigt. Manche Farbtrennlinien, die recht markant ausgeführt und werden, müssen aufgrund des genannten nicht zufrieden stellenden Druckbildes sogar hinter einer Verblendung verborgen werden, die die beiden Farbbereiche trennt.

Alle bekannten Verfahren weisen Nachteile in der Form auf, dass entweder Farbgrenzen nicht genau hergestellt werden können oder dass„fließende" Farbübergänge von einer Farbe zur anderen einen erheblichen Aufwand für einen mehrfachen Walzendruck erfordern und zudem ein Druckbild erzeugen, welches während der Herstellung

Schwankungen aufweisen kann. Der Betrachter hat darüberhinaus oft die Empfindung, dass Struktur der geprägten dreidimensionalen Oberfläche solcher Folien und die

Farbgebung nicht„zusammenpassen" und sieht und fühlt z.B. sofort, dass Kunstleder längst nicht den optischen und haptischen Eindruck erreicht wie das Original.

Nach wie vor ist die subjektive Bewertung durch das menschliche Auge ist eine äußerst präzise und bisher durch automatische Verfahren nicht zu ersetzende Art der Beurteilung einer strukturierten Oberfläche, die selbst kleinste Veränderungen im Erscheinungs- und Farbbild der Oberfläche deutlich registriert. Übergänge oder Grenzbereiche,

Rapportbildung und Moulettenstreifen, fallen ebenso deutlich auf wie„unnatürlich" wirkende Farbgebungen. Darüber hinaus existiert das Phänomen, dass das menschliche Auge eine mit größerem Abstand betrachtete Oberfläche ganz anders beurteilt als bei einer Betrachtung in geringem Abstand. So kann es sein, dass etwa eine im Detail und aus geringem Abstand betrachtete Kunstlederoberfläche ebenmäßig erscheint, während dieselbe Kunstlederoberfläche bei einer Betrachtung aus mehreren Metern Entfernung als unruhig, streifig und farblich unnatürlich empfunden wird.

Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, mit dem eine farbige Kunststoff-Folie mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur herstellbar ist, wobei die Folie farblich beliebig mit exakten Farbgrenzen oder definierten Übergangsbereichen oder Zweifarbsystemen hergestellt werden kann, bei der Oberflächenstruktur und Farbgestaltung eine dem Original identische Anmutung aufweisen und keinerlei Rapporte, Stoßstellen oder Moulettenstreifen merkbar sind und ein fehlerfreies Druckbild erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Hierbei wird die Folie zunächst durch formgebende Verfahren mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur versehen. Danach wird die durch das formgebende Verfahren entstandene Topologie der Folienoberfläche mit Hilfe eines z. B. lasergesteuerten

Abtastverfahrens ermittelt, wobei die zugehörigen topologischen Daten gespeichert werden. Anschließend wird die Oberfläche mit einem Farbauftrag versehen, wobei eine die Oberfläche einfärbende Einrichtung, z. B. eine Lackiereinrichtung oder

Farbauftragseinrichtung so gesteuert wird, dass die Einfärbung der Oberfläche abhängig von den topologischen Daten und /oder den makroskopischen Formen der Oberfläche veränderbar ist, also etwa auch von den später nach dem Aufbringen der Folie auf einen Träger vorhandenen Biegungen im Armaturenbrett oder Vorsprüngen einer zweifarbigen Türverkleidung. Dadurch erhält die Folie die Folie farblich exakt definierte Übergangs- oder Grenzbereiche, wobei übereinstimmende Oberflächenstruktur und Farbgestaltung dem Betrachter eine fehlerfreie Ausbildung vermitteln. Wesentlich ist hierbei, dass Farbgebung und Prägung aufeinander abgestimmt sind und dass der Farbauftrag nicht durch Verfahren (Walzen) erfolgt, die ohne Rückkopplung zur tatsächlich vor dem Farbauftrag vorhanden Oberflächenstruktur arbeiten.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass bei der Einfärbung der Oberfläche die Farbintensität und/oder die Farbe als solche oder deren Mischung abhängig von den topologischen Daten der Oberfläche veränderbar sind. Insbesondere im Zusammenwirken mit einer Ausbildung, bei der die die Oberfläche einfärbende Einrichtung so gesteuert wird, dass ein an seinen Grenzbereichen ineinander übergehendes Zweifarbensystem aufgebracht wird, lässt sich besonders gut ein so genannter„Gradientendruck" erzeugen, bei dem man das Durchlaufen des Farbübergangs zwischen zwei unterschiedlich eingefärbten Flächen sehr flexibel positionieren kann.

Eine weitere vorteilhafte, weil besonders einfache und mit herkömmlicher Walzentechnik durchzuführende Ausbildung, besteht darin, dass die Folie mit Hilfe einer Prägewalze mit einer geprägten dreidimensionalen Oberflächenstruktur versehen wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Druckeinrichtung als

Digitaldruckeinrichtung ausgebildet ist, insbesondere als Tintenstrahl-Drucker (Inkjet). Beim Digitaldruck ist man rapportunabhängig und kann beliebige Farbfelder mit beliebig verlaufenden Trennlinien darstellen. Ein Beispiel für den Einsatz solcher mehrfarbiger Folien ist die Verkleidung der Innenseite von Autotüren.

Durch den Einsatz der Digitaldrucktechnik lassen sich die farbigen Gestaltung der Folie mit völlig neuen Effekten durchführen und man kann die Farbe und Struktur im oben genannten Sinne so korrelieren, dass Struktur, z.B. also die topologische Eigenschaften in Form einer Prägung, und Druckbild deckungsgleich aufeinanderliegen. Damit wird der visuelle und haptische Eindruck in Übereinstimmung gebracht und eine Gesamt- Anmutung erreicht, wird wie bei der Originaloberfläche.

Dies gilt insbesondere in Kombination mit einer weiteren vorteilhaften Ausbildung, bei der die durch formgebende Verfahren aufgebrachte dreidimensionale Oberflächenstruktur eine identische Abformung natürlicher Oberflächen ist, z.B. Leder, Holz, Stein etc. und damit insbesondere bei der Herstellung von naturidentischen Kunstledern bis hin zu Bildern, bei denen die Struktur die räumliche Tiefe unterstreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die durch formgebende Verfahren aufgebrachte dreidimensionale Oberflächenstruktur in Form gleichförmiger Kuppen oder in der Regel abgerundeter Vorsprünge ausgebildet wird, die sich von der Oberfläche abheben. Wird dann die Oberfläche mit der erfindungsgemäßen und abhängig von der

Oberflächenstruktur gesteuerten Farbauftragseinrichtung mit einem Farbauftrag versehen, so können die Kuppen oder Vorsprünge mit einer„Kappe" in einer anderen Farbe versehen werden, als die vorliegende Folienfarbe. Bei diesem so genannten„tip printing" handelt es sich also um eine Sonderform einer zweifarbigen Folie. Beim Arbeiten mit einem klassischen Druckwerk wäre eine reproduzierbare

Gleichmäßigkeit hier nur sehr schwierig darstellbar, da üblicherweise die Druckeinstellung (Walzenanstellung) indirekt über die Einstellung des Druckspaltes erfolgt. Schwankt die Dicke des Materials ändert sich sofort auch das Druckbild bzw. die Größe des

aufgebrachten Kuppendruckes.

Kombiniert man nun aber erfindungsgemäß z. B. ein digital arbeitendes Drucksystem mit dem Verfahren und erfasst man die genarbte Struktur über einen Scanner vor dem Einlauf in dieses Drucksystem, so kann der Druckauftrag geregelt und immer in der gewünschten Größe und Position ausgeführt werden.

Wird die Größe der Struktur erfasst, kann auch bei variablen oder chaotisch ausgeführten Strukturelementen, wie sie auch z. B. auf einer Lederoberfläche auftreten, immer die gewünschte Kuppenlackierung aufgebracht werden. Für die Erfassung von Größe und Position der Kuppen oder Vorsprünge können Scanner eingesetzt werden, die z.B. als Laserscanner ausgeführt sind. Für die Auswahl des geeigneten Scanners sind die notwendige Auflösung und die Scanraten entscheidende Merkmale.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Steuerung der Einfärbung der Oberfläche abhängig von den abgetasteten topologischen Daten und /oder den

makroskopischen Formen der Oberfläche mit Hilfe von auf der Oberfläche vorgesehenen Referenzmarken erfolgt. Damit sichert man ein rapportgenaues Bedrucken einer

Prägestruktur, wobei sich durch die Überlagerung von Prägestruktur und Druckbild sich besondere Effekte auf einer Folie realisieren lassen. Z.B. kann durch dunkle Farben im Bereich tiefer Narbstellen und helleren Farben im

Bereich von erhabenen Narbstellen, optisch eine Tiefenwirkung erhöht werden oder durch entsprechende Farbkombinationen besondere Wirkungen, wie Betonung von

Narbmerkmalen, erzeugt werden.

Ebenso lassen sich besondere Narbstellen durch eine farbliche Betonung besonders herausheben. Diese Gestaltungsmöglichkeiten konnten mit analogen Techniken bisher nicht umgesetzt werden, da diese Art der Überlagerung von Druck- und Prägebild aufgrund von Wärmeausdehnung und Deformationen bei der Lacktrocknung und im Prägeprozess bei einer Folie nicht realisierbar war. Mit der Digitaldrucktechnik ist dagegen rapportgenaue Farbgebung nun möglich. Wird die Narbstruktur vor der Druckeinheit, z.B. dem Inkjet Druckkopf, mit einem Scanner erfasst, kann das Druckbild rapportgenau auf die Prägestruktur aufgesetzt werden. Da es sich in diesem Fall um Narbbilder und Druckbilder handelt, kann man die Erfassung der Struktur auch über Referenzmarken, ähnlich den Rapportmarken beim Farbdruck, durchführen. Mit diesen Informationen lassen sich dann auch Kompressionen bzw. Dehnungen dieser Struktur auf das Druckbild übertragen, nämlich im Sinne einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung, die darin besteht, dass die Einfärbung der Oberfläche so ausgeführt wird, dass nachfolgende Stauchungen oder Dehnungen der Folie optisch kompensiert werden.

Besonders geeignet ist eine solche Folie für die Verkleidung von Teilen, die besonders stark umgeformt und angepasst werden müssen, also etwa Innenverkleidungsteil für ein Fahrzeug. Insgesamt ergeben sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Vorteile dadurch, dass der dreidimensionale Charakter der Folienoberfläche durch die passgenaue Überlagerung von Prägestruktur und Druckdekor erhöht und besonders hervorgehoben wird. Auch werden Bilder/Druckbilder durch die überlagerte Prägestruktur haptisch „erfassbar", wodurch der Gesamteindruck verstärkt wird. Abschließend soll die Erfindung anhand einiger Skizzen/Darstellungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine zweifarbige Autotür mit konturierter, geschwungener

Farbtrennlinie

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Druck eines Farbübergangs für eine Folie

Fig. 3 eine Prinzipskizze des so genannten„tip printing"

Fig. 4 Eine rapportgenaue Überlagerung von Struktur und Druckbild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Holzdekor-Folie

Die Fig. 1 zeigt eine zweifarbige Autotür 1 mit konturierter, geschwungener Farbtrennlinie 2 (zweiteilige Türverkleidung), bei der die Farbgrenzen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren so hervorragend ausgeführt sind, dass auf eine Verblendung, die die beiden Farbbereiche 3 und 4 voneinander trennt, verzichtet werden kann.

Fig. 2 zeigt prinzipiell und anhand eines Farbbeispiels einen erfindungsgemäßen

Gradientendruck für eine Folie mit weichem Übergang von einer Farbe 5 zur anderen Farbe 6.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze des so genannten„tip printing", bei dem die durch formgebende Verfahren aufgebrachte dreidimensionale Oberflächenstruktur in Form gleichförmiger Kuppen 7 oder in der Regel abgerundeter Vorsprünge ausgebildet wird, die sich von der Oberfläche der Folie 8 abheben. Die Kuppen oder Vorsprünge 7 sind mit einer Farbe 9 als Kappe versehen, die sich von der vorliegende Grundfarbe 10 der Folie unterscheidet.

Fig. 4 zeigt noch einmal die rapportgenaue Überlagerung von Struktur und Druckbild nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Holzdekor-Folie aus Kunststoff. Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Autotür

2 Farbtrennlinie

3 Farbe

4 Farbe

5 Farbe

6 Farbe

7 Kuppe

8 Folie

9 Farbe

10 Grundfarbe