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吹膜机-复合薄膜装饰表面的集成照明和控制传感器

发布者:bjzedao 发布日期:2015-06-23

复合薄膜装饰表面的集成照明和控制传感器

来源:荣格

发布时间:2015年5月13日下午 12:05:33

**种可投入的可实现综合控制功能的传感器面板是一个复合膜组件,它包含40个传感器,分六组操作。内置照明系统可以在每个操作点连同传感器功能一起被激活。结构稳定的复合膜包括三个功能层次,可直接安装在终端,也可嵌入外壳部件中所含的新开发注塑成型产品中。 

洗衣机控制面板是“背板设计式”多层复合薄膜,配有40个背光控制传感器。为用户提供了极大地使用便捷性,节约了大量的和组装成本(图片由R. Bauer提供)。

在K 2010展上,位于奥地利Linz(林茨)的plastic electronic GmbH对无按钮功能性操作终端进行了首次展示,成功证明了通/断开关、旋转式或滑动式电位器等可以被直接集成到结构部件,而无需额外的附加件。此项技术可应用于载膜组合,即采用金属导体路径结构以及保护膜或粘附膜,通过真空沉积方法加以制备,从而建立起与塑料熔的体接触。

图1:2010年开始推出的首款“touchskin”展示实物。基础功能单元是置于盖子内表面的后成型薄膜。该盖子带有印刷电子结构。外装饰膜带有功能指示器,隐含手指导航功能(图片由塑料电子公司提供)。

在来自奥地利Schwertberg(施韦特贝格)的注塑机制造商恩格尔奥地利公司的展位上进行的首次展示,堪称是“touchskin”技术的开端。功能的集成受到后注塑成型的两层膜面的影响,特别是部件所采用的夹层式构造,即两层膜面(传感膜和装饰膜),中间被注塑成型的塑料芯层分隔开(图1)。该传感器除功能拥有验证之外,在其电路载膜的三维变形方面也展示了相对较低的拉伸比。

在下一步的开发中,塑料电子将专注于提高薄膜的三维变形性能及其相应的传导路径。在Fakuma 2011(德国国际塑料加工展览会)上展示了相应的“感应表面”概念,即为Magna group开发的一种集成了传感器多功能操作的汽车中心控制台(图2)。尽管具备上述先进性和功能性,然而由于缺乏对于黑暗环境中的应用不可或缺的传感区域背光,因而尚未实现大规模应用的突破。开发出高度与复合膜相适应的合适的照明系统,将是第三开发阶段的重点。

图2:2011年下一个革命性阶段的结果是,配有控制信息娱乐功能中心传感区域的汽车中心控制台。该组件提高了后成型功能膜的3-D变形性能(图片由塑料电子公司提供)

“薄片”而非“薄膜”

背光系统的集成彻底改变了touchskin技术的发展进程。因为LED照明元件和导光板需要的*小层厚为1 - 1.5毫米,照明控制系统无法在先前阶段集成到附加的薄膜层。因此,“薄膜”这个词并不十分准确。事实上,称之为“薄片”可能更恰当。在这一项目中,外装饰表面也是如此,它也是实际的用户表面。

为便于大型家用电器的安装,需要采用结构稳定性高的表面平坦的部件,因而将装饰膜层厚度增加到1毫米,尤其是还能在控制表面上实现高质量的“黑色面板效果”。有关这一点,应该指出,采用较薄的层厚也能实现类似的装饰效果。

洗衣机控制面板应用实例

由于“multiskin”叠层片这一新概念取代了touchskin薄膜概念(图3),塑料电子的**执行官Philipp Weissel解释说,multiskin代表适用于带功能表面并具有高可变性的叠层复合解决方案。毕竟,具体涂层的布局可以在预定设计规则范围内自由变化。因此,预备的复合部件不仅能确保产品和操作设计的创造性可能性,还能带来巨大的成本节约潜力。这主要是因为有可能减少单个组件数量及相关的组装工作量,特别是,即使是小批量中,也具有灵活的色彩或装饰个性化。”

图3:multiskin叠层复合解决方案(图片由塑料电子公司提供)

塑料电子公司开发出类似的控制面板,用于洗衣机、烘干机和洗碗机,以证明multiskin的实用性。更准确地说,这是一个拥有40个背光控制按钮的控制面板。这项开发工作并不是只专注于解决技术问题,还从一开始就包括有关操作概念的实用性问题,及其能否被潜在用户所接受。

因此,与技术项目同步进行的还有一项广泛的客户调查,其结果将作为优化操作逻辑的指导。现在,该产品包括6组依次布置的传感器(项目选择、速度和温度预选、两个选项组以及定时器),与四条电子功能电路相结合,均由其自身的PCB(印刷电路板)触发。

这些PCB作为SMD组件直接置于电路载膜(相当于PET或PEN膜)上,这是复合结构的*下层(图3)。其上层是由不透明的PET或PC制成的中央照明系统板,已为LED、导光管区域及相邻电路载膜上PCB超出部分压出切口(图4)。*上面一层是装饰层或用户界面。在本项目中,采用的是一个1mm厚PMMA薄片,其背面有一个黑屏印刷区域。

图4:电路板载膜详细示意图,带有安装控制板和连接控制LED及控制传感器区域的传导路径。(图片由R. Bauer提供)。

在其表面上,传感器标签清晰可见。激活的光源使按钮位置显得更醒目。与之相对,那些无照明的部位则隐藏在黑色涂层后几乎看不见,这就是所谓的黑色面板效果(标题图)。在过程中,所有薄膜均在单独制造完成后层叠成型。其极高的结构稳定性使其成为预成型部件(图5)。

图5:工作中的multiskin控制面板后视图。内置的LED照明系统清晰可见。各导光区域由带侧光发射孔的发光二极管照明(图片由R. Bauer提供)。

仅作装配界面的注塑成型

在开发的**阶段,薄膜的后模塑法使touchskin组件保持稳定,multiskin组件拥有出色的固有稳定性,因而无需强制性增加注塑结构。这种复合部件可以直接安装、应用和固定于外壳内部。当无法直接安装复合片材时,可采用来自奥地利Schwertberg的模具制造和注塑公司Schoefer GmbH开发的一种装配技术,它通过注塑工艺,将multiskin部件集成到框架或外壳结构中。

Schoefer公司的**执行官Gerald Schoefer解释说,“我们利用复合部件自身固有的稳定性,无需通过冗长的注塑过程使之稳定。不过,我们通过注塑在复合面板上增加了支撑框架和装配点。Schoefer从而将此复合面板插入注塑工具,尽可能轻地拉伸,然后嵌入注塑结构(图6)。

图6:革命性的第三阶段是,抛弃具有固有稳定性的薄膜复合材料全部后塑成型方式,改为仅成型加工与其它结合部件形成机械界面的框架结构。本例显示的是,集成了照明系统和12针插接的2.2mm厚multi-skin复合面板。(图片由 R. Bauer提供)。

“通过后模塑加工,出从机械接口到对应部分的肋网,对特大multiskin片材形成必要支撑的结构。当嵌入复合片材时,应用膜内覆膜注塑成型技术,可实现嵌入件和注塑区域高品质的平稳过渡和无缝衔接。”尽可能降低表面外观上的差异,正如已经实现的一系列项目所展示的那样(图7)。

图7:即便插件的厚度有所变化,分步模内安装创新法实现了从薄膜表面向塑料结构**无缝的转变,左图为亚光黑色装饰膜和高光成型表面的结合,右图为植入了用PC材料制成的无缝、无隙硬涂透明屏幕(图片由R. Bauer提供)。

前景

自K 2010展以来,塑料电子公司逐步开发出了大量保护的touchskin和multiskin技术的自有专利。公司**执行官Philipp Weissel指出,现在我们专注于一定量应用的监控,在这方面,我们可以作为一个独立公司不受任何限制。”

有关洗衣机面板,塑料电子正致力于手法指示的几何结构的集成,如细流、波浪、水槽(图8)。Weissel解释说,“除了对2-D touchskin用户界面的一系列推介,我们同时还在致力于3-D设计开发。”

图8:下一个革命是型线手指导航的三维形状控制表面。图例为直观的下降式或波形设计(概念研究:塑料电子公司)。

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