Bayer MaterialScience: Große PC-Folienformate im HPF-Verfahren verarbeiten

Dank einer gemeinsamen Entwicklung von Bayer MaterialScience und der Niebling-Junior Kunststoffverarbeitung - Werkzeugbau e.K. können jetzt auch große Polycarbonat-Folienformate im High-Pressure-Forming (HPF)-Verfahren verarbeitet werden. Die neue Anlage kann Polycarbonat-Folien wie zum Beispiel Makrofol® HF im Format von 500 x 1.000 Millimetern präzise verformen. Bisher eignete sich das Verfahren nur für Folien bis etwa zur Größe DIN A3.

"Unsere Entwicklung ist eine Antwort auf die zuletzt stark gestiegene Nachfrage nach größeren, bedruckten und in hoher Genauigkeit verformten Folienformaten. Nun können auch großflächige 3D-Komponenten wie Karosserieteile, Mittelkonsolen und Zierleisten als einteilige Bauteillösungen ausgehend von HPF-verformten Polycarbonat-Folien gefertigt werden", erklärt Dirk Pophusen, Leiter Business Development im Bereich funktionale Folien bei Bayer MaterialScience.

Beim High-Pressure-Forming wird die Folie mit Druckluft (20 bis 150 bar) verformt. Das Verfahren kommt vor allem zum Einsatz, um Polycarbonat-Folien schonend so zu verformen, dass aufgedruckte Symbole und Zeichen exakt positioniert sind. Dies gelingt laut Bayer MaterialScience bei anderen Technologien wie z.B. dem Thermoform-Verfahren nicht. Auch wenn mattierte und texturierte Folien zu verarbeiten sind, habe die Hochdruckverformung Vorteile. Denn beim Thermoformen nehme die Textur durch zu hohe thermische Belastung Schaden, matte Folienbereiche würden wieder glänzend. Typische HPF-Bauteile sind Anzeigenelemente wie Heizungs-Lüftungs-Blenden, 3D-Tachometer und Zifferblätter. "Die neue Anlagentechnik erlaubt es, nun auch bei großen Teilen auf Basis von Polycarbonat-Folien die Stärken des HPF-Verfahrens zu nutzen", so Pophusen.

Dual Cure-Kratzfestlacke - beständig gegen Sonnencreme
Welche Möglichkeiten die neue Anlagentechnik bei der Bauteilgestaltung eröffnet, zeigt der Prototyp einer großen, einteiligen, futuristisch gestalteten Mittelkonsole, den Bayer MaterialScience mit der Niebling-Junior Kunststoffverarbeitung - Werkzeugbau e.K. und dem Kölner Designstudio Proof Design and Innovation Management entwickelt hat. Das Bauteil ist auf dem Stand von Bayer MaterialScience auf der K 2010 zu sehen. "Wir wollen mit dem Prototyp demonstrieren, dass sich die neue Technologie hervorragend eignet, um großflächige, hochintegrierte Folienbauteile mit hochglänzender oder matter Kratzfestoberfläche zu fertigen", erläutert Pophusen.

Das Bauteil besteht aus der verformbaren Hardcoat-Folie Makrofol® HF, die mit einem sogenannten Dual-Cure-Lack beschichtet und weiß hinterdruckt ist. Der Dual-Cure-Lack wird erst nach dem Verformen endgültig mit dem Licht handelsüblicher UV-Lampen ausgehärtet. Er ergibt sehr chemikalienbeständige, kratzfeste Oberflächen mit Tiefenglanz (Klavierlackeffekt). Ein Teilbereich der Folie ist zusätzlich mit einem Mattlack versehen, der ebenfalls als Dual-Cure-System auf Basis von Polyurethan (PUR)-Lackrohstoffen von Bayer MaterialScience ausgelegt ist. Er wurde von der Pröll KG serienreif entwickelt und wird heute von dem in Weißenburg ansässigen Unternehmen unter dem Markennamen Norilux® DC vertrieben.

Die matten und hochglänzenden Oberflächenbereiche härten nach dem HPF-Verformen in einem Prozessschritt mit UV-Licht zusammen aus. Dabei bilden die Lacke ein dreidimensionales Molekülnetzwerk, das für die hohe Chemikalienresistenz der Folie verantwortlich ist. "Das Bauteil ist daher beispielsweise gegen typische Bestandteile von Sonnencremes und -lotions beständig, die für viele andere Autoinnenraumlacke ein Problem sind", so Roland Künzel, Leiter des Folientechnikums im Bereich funktionale Folien.

Kapazitive Schalter mit taktiler Rückmeldung
In die Mittelkonsole ist ein zentrales Bedienelement mit vier kapazitiven Schaltflächen integriert. Die kapazitiven Schalter werden vor dem Verformen im Siebdruckverfahren zusammen mit dem Dekordruck auf die Folienrückseite gedruckt. Die Schaltflächen geben bei Betätigung eine taktile Rückmeldung. Dieser Effekt wird mit einer sogenannten EAP-Folie (elektroaktives Polymer) erzielt, die leichte Vibrationen auf der Folienoberseite erzeugt. Die Fingerkuppe des Bedieners bekommt so das Gefühl vermittelt, einen echten Schalter gedrückt zu haben.

"Wir bereiten gerade die Einführung dieser Technologie im Markt für Consumer Electronics vor. Der gemeinsam mit dem Folienteam entwickelte Demonstrator zeigt eindrucksvoll, welches Potenzial in ihr steckt", so Dirk Schapeler, Geschäftsführer der kürzlich von Bayer MaterialScience akquirierten Firma Artificial Muscle Inc.

Anzeigen, die verschwinden
Die Mittelkonsole aus Makrofol® HF ist außerdem mit Anzeigesymbolen in Durchlichttechnik ausgestattet. Die Transluzenz der weiß hinterdruckten Folie ist exakt so eingestellt, dass die Konturen der Symbole im Gegensatz zu konventionellen Hinterleuchtungstechniken nicht zu erkennen sind, wenn die Anzeigen ausgeschaltet sind ("White Panel Technology"). "Die Bauteiloberfläche erscheint im Bereich der Anzeigeelemente völlig homogen, was ein Gefühl von Klarheit, Übersichtlichkeit und eleganter Funktionalität vermittelt", so Künzel.

Als Lichtquellen für den Durchlichteffekt können herkömmliche LEDs, gedruckte flächige Elektrolumineszenzsysteme oder konventionelle Glühbirnchen verwendet werden. Denkbar ist aber auch der Einsatz von flexiblen polymeren organischen Leuchtdioden, so genannten P-OLEDs, an deren Entwicklung Bayer MaterialScience zusammen mit Partnern arbeitet. Die P-OLEDs könnten ebenfalls per Siebdruck auf die Folienrückseite aufgebracht und mit verformt werden.

Neue Lichtdiffusorfolie mit hoher Lichtausbeute
Als weiteres Element ist in die Mittelkonsole ein großes LCD (Flüssigkristall)-Display integriert, das je zur Hälfte mit einer herkömmlichen und der neuen Lichtdiffusorfolie Makrofol® TP 292 ausgestattet ist. Diffusorfolien haben die Aufgabe, das Licht aus der Backlight-Unit des Displays in diffuses, sehr gleichmäßig und flächig leuchtendes Licht umzuwandeln und ohne Verluste an die LCD-Einheit weiterzuleiten.

"Der Vergleich mit Folien des Wettbewerbs zeigt, dass unser Produkt das durchscheinende Licht viel homogener streut und außerdem eine höhere Transmission besitzt. Dadurch sind die Informationen auf dem Display viel klarer und konturierter zu erkennen", so Pophusen. Messungen an dem LCD-Display bei Bayer MaterialScience ergaben laut Bayer MaterialScience, dass die neue Folie im Vergleich zu den meisten gängigen kommerziellen Diffusorfolien eine rund 10 Prozent höhere Helligkeit erzeugt.

Bayer MaterialScience AG, Leverkusen

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