DE3424060A1

DE3424060A1 - Druckempfindliches flachmaterial

Info

Publication number: DE3424060A1
Application number: DE19843424060
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Furukawa Miyagi Ito; Ikuo Miyagi Utagawa
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1985-01-10
Also published as: KR850008009U; US4623766A; KR890002482Y1; JPS6010241U; GB2142474A; GB8416799D0

Description

Druckempfindliches Flachmaterial

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein druckempfindliches bzw. auf Druck ansprechendes Element, das z.B.zur Feststellung der Einnahme eines Sitzplatzes in einem Flugzeug oder einem Kraftfahrzeug oder zur Herstellung einer X-Y-Koordinaten-Eingabevorrichtung verwendbar ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Flachmaterial, das zur Herstellung eines druckempfindlichen Elements verwendbar ist.

Ein bekanntes druckempfindliches Element enthält elektrisch leitfähige Teilchen in einem elektrisch isolierenden, elastischen Material, wie z.B. Gummi oder Kautschuk. Wenn das Element zusammengedrückt wird, dann gelangen die leitfähigen Teilchen miteinander in Berührung und bilden einen elektrisch leitenden Weg. Durch Wegnahme des Drucks werden die Teilchen voneinander getrennt, und das Element wird in seinen elektrisch isolierten Zustand zurückgebracht, Das Element besitzt normalerweise einen Widerstand von wenigstens 10 SLcm, wenn es sich in seinem isolierten Zustand befindet, und einen Widerstand von nicht mehr als 10 .Sicm, wenn es sich in seinem leitenden Zustand befindet. Diese Widerstandswerte hängen von dem Ausmaß ab, in dem die Teilchen sich einander nähern oder miteinander in Berührung gelangen, wenn das Element druckbeaufschlagt wird. Das Element besitzt somit den Nachteil, daß seine elektrische Leitfähigkeit zu einem großen Teil von dem auf das Element ausgeübten Druck abhängt, und daß es dadurch in bezug auf die Betriebszuverlässigkeit und die Betriebsstabilität nicht zufriedenstellend ist.

Es ist eine X-Y-Koordinaten-Eingabevorrichtung bekannt, die man als Matrixplatte bzw. Matrixfolie bezeichnet und die zwei Substrate aufweist, deren jedes eine Vielzahl von dünnen Elektroden aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Substrate sind einander so zugewendet, daß sich . die Elektroden auf dem einen Substrat in X-Richtung erstrecken können, während sich die Elektroden auf dem anderen Substrat in Y-Richtung erstrecken, die senkrecht zu der X-Richtung ist; zwischen den Substraten ist ein druckempfindliches und elektrisch leitfähiges Flachmaterial angeordnet. Die Elektroden auf jedem Substrat werden durch Ätzeneiner mit dem Substrat verbundenen Kupferfolie gebildet. Zur Verbesserung der Auflösung der Vorrichtung ist es notwendig, daß die Elektroden dünn sind und nur einen geringen Abstand voneinander aufweisen. Dieses Erfordernis führt zu dem Problem, daß die Elektroden während ihrer Bildung durch Ätzen brechen können und zwei oder mehr nebeneinanderliegende ^Elektroden in Berührung kommen können.

Weiterhin ist eine Matrixplatte mit einem Flachmaterial bekannt, das aus elektrischen Drähten gewebt ist, deren jeder mit einer Isolierschicht überzogen ist, die teilweise mechanisch entfernt wird, wie z.B. mittels Sandpapier. Es ist jedoch schwierig, die mechanische Entfernung der Isolierschicht in einer gleichmäßigen Weise zu erzielen. Außerdem ist es sehr leicht möglich, daß die Drahtoberflächen beschädigt werden oder ein Verschieben der Drähte verursacht wird.

In Anbetracht dieser Probleme besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Flachmaterials für ein sehr zuverlässiges druckempfindliches Element, das in hohem Maße auf Druck anspricht, ohne daß es dabei irgendeine nennenswerte Schwankung des elektrischen Widerstands verursacht.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Flachmaterial, das ein gewelltes Netz, das aus elektrisch leitfähigen Drähten gebildet ist, deren jeder mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen ist, sowie ein elektrisch isolierendes Material aufweist, in das das Netz derart eingebettet ist, daß die an den Wellenrücken des Netzes befindlichen Drahtbereiche von der Isolierschicht sowie von dem Isoliermaterial befreit werden können. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Ausdruck "gewellt" im Rahmen dieser Patentanmeldung auch stellvertretend für andere wellenartige Formgebungen, wie z.B. für gefaltet, verwendet wird, die ausdrücklich mit umfaßt sein sollen.

Das erfindungsgemäße Flachmaterial ist nicht nur für die Herstellung eines druckempfindlichen Elements verwendbar, sondern auch für andere Zwecke, wie z.B. für Verpackungszwecke .

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der schematisehen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Herstellung eines Flachmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung erläutern;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Flachmaterials in

einem Zustand, in dem keinerlei Druck auf dieses ausgeübt wird; und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Flachmaterials, wobei auf dieses Druck ausgeübt wird.

Wie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt ist, besitzt ein erfindungsgemäßes Flachmaterial einen gewellten, porösen und elektrisch leitfähigen Körper 1. Genauergesagt handelt es sich bei dem Körper 1 um ein Netz mit einer offenen Maschenweite von beispielsweise 0,1 bis 0,06 mm (150 bis 250 Mesh), wobei das Netz mit einer elektrisch isolierenden Schicht 11 überzogen ist.

Das Netz 1 ist aus Drähten gebildet, die z.B. aus einer Legierung aus Kupfer und Zink, aus Phosphorbronze, aus mit Gold beschichteter Phosphorbronze oder aus nicht rostendem Stahl bestehen. Die isolierende Schicht 11 ist z.B. aus Emaill gebildet. Die Drähte besitzen einen Durchmesser von ca. 50 \im. Das Netz 1 besitzt eine Dicke von ca. 120 μχη, wobei diese Dicke die Entfernung zwischen der Ebene der Wellenrücken 1a auf der einen Seite des Netzes 1 und der Ebene der Wellenrücken 1b auf der anderen Seite desselben ist. Ein Kunststoffmaterial 2, das nach dem Aushärten

eine Flexibilität besitzt, wie z.B. nichtgeschäumter Silikonkautschuk, wird auf jede Seite des Netzes 1 derart aufgebracht, daß es die Wellenrücken 1a und 1b gerade bzw. dünn überdeckt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das Kunststoffmaterial 2 enthält Mikrokapseln, die sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnen können und deren jede einen Mantel aufweist, der z.B. aus einem Vinylidenchloridpolymer gebildet ist und mit einem Kohlenwasserstoff gas gefüllt ist, das einen niedrigen Siedepunkt besitzt. Die Mikrokapseln besitzen einen Durchmesser von ca. 10 bis 20 μπι, ein spezifisches Gewicht von ca. 1,13 g/cm sowie einen Erweichungspunkt von 80 C° bis 85 ⁰C bevor das Kunststoffmaterial geschäumt wird.

Eine Klinge 3 besitzt eine öffnung 3a, die eine Breite aufweist, die mit der Dicke bzw. Höhe des Netzes 1 im wesentlichen identisch ist; außerdem',definiert die öffnung 3a eine Schneidkante. Das mit dem nicht geschäumten Kunststoffmaterial 2 bedeckte Netz 1 wird durch die öffnung 3a gezwängt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dabei schneidet die Klinge 3 überschüssige Bereiche des Kunststoffmaterials 2 weg und legt dadurch die Wellenrücken 1a und 1b des Netzes 1 an den Oberflächen des Kunststoffmaterials 2 frei. Danach wird das Kunststoffmaterial 2 durch Erwärmung geschäumt, und es schwillt in einem Ausmaß an, daß es über die Wellenrücken 1a und 1b hervorsteht und eine elektrisch isolierende Lage 4 zwischen jeweils zwei benachbarten Wellenrücken auf jeder Seite des Netzes 1 bildet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Einander benachbarte isolierende Lagen 4 auf jeder Seite des Netzes 1 sind durch einen Spalt 5 voneinander

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beabstandet,in dem ein Wellenrücken 1a oder 1b freiliegt. Die aus dem Netz und dem Kunststoffmaterial bestehende Anordnung wird dann in eine Lösung aus Natriumhydroxid oder in irgendeine andere Lösung, die das Kunststoffmaterial nicht angreift jedoch die Isolierschicht 11 auflöst, eingetaucht. Als Alternative hierzu kann man die Lösung auf die Anordnung aufsprühen. Durch diese Behandlung wird die Isolierschicht 11 nur von den in den Spalten 5 freiliegenden Wellenrücken 1a und 1b entfernt. Die Anordnung wird sorgfältig mit Wasser gewaschen und getrocknet, so daß sich ein Flachmaterial 6 ergibt/ wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Als Ergebnis des Schäumen des Kunststoffmaterials besitzen die Mikrokapseln einen Durch*- messer von ca. 50 bis 60 μΐη, ein spezifisches Gewicht von ca. 0,04
ca. 0,2

ca. 0,04 bis 0,05 g/cm sowie eine Mantelwanddicke von

Die Isolierlagen 4 sind voneianander unabhängig und besitzen eine ausgezeichnete Elastizität. Ihre Elastizität läßt sich nach Bedarf steuern, wenn man die Aufschäumbedingungen in geeigneter Weise ändert. Das Vorhandensein der Spalte 5 verbessert das Ansprechen des Flachmaterials auf den auf irgendeine Isolierlage 4 ausgeübten Druck.

Für die teilweise Entfernung der Isolierschicht wird keine mechanische Kraft verwendet, sondern es wird ein Lösungsmittel für diesen Zweck verwendet, wie dies bereits erwähnt wurde. Somit wird das Netz 1 in keiner Weise beschädigt oder verformt. Die Isolierschicht 11 besteht aus Emaille oder irgendeinem anderen Material, das eine gute Affinität für das Kunststoffmaterial besitzt; auf diese Weise ist das Netz 1 mit den Isolierlagen 4 fest verbunden. Somit erreicht man mit dem erfindungsgemäßen Flachmaterial ein hohes Ausmaß an Zuverlässigkeit im Betrieb für einen

langen Zeitraum, ohne daß sich dabei die Isolierlagen 4 von dem Netz 1 lösen.

Das erfindungsgemäße Flachmaterial kann z.B. in der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Weise verwendet werden. Das Flachmaterial 6 ist sandwichartig zwischen zwei Substraten 7 angeordnet, deren jedes z. B. aus einem Phenolharz gebildet ist und eine elektrisch leitfähige Schicht 8 trägt, die auf die innenliegende Oberfläche jedes Substrats 7 aufgedruckt ist. In den Fig. 5 und 6 sind nur das untere Substrat 7 und die darauf befindliche leitfähige Schicht 8 gezeigt. Die leitfähigen Schichten 8 bilden ein Elektrodenpaar. Die obere, nicht gezeigte Elektrode steht mit dem Netz 1 in Verbindung, doch die untere Elektrode 8 ist durch die Isolierlagen 4 von dem Netz 1 isoliert / wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Das Flachmaterial 6 befindet sich somit in seinem elektrisch isolierten Zustand.

Wenn Druck auf die Anordnung ausgeübt wird, wie dies durch den Pfeil in Fig. 6 angezeigt ist, dann werden die Isolier- ί lagen 4 in der Nähe der Stelle, an der der Druck ausgeübt wird, zusammengedrückt, und die entsprechenden Wellenrücken 1b werden in Berührung mit der unteren leitfähigen Schicht 8 gebracht, wodurch die beiden Elektroden 8 über das Netz 1 elektrisch miteinander verbunden werden. Durch Wegnahme des Drucks wird das Netz 1 von der unteren leitfähigen Schicht 8 getrennt, und somit wird der elektrisch isolierte Zustand der Anordnung wiederhergestellt.

Die Flexibilität des Netzes 1 und die Elastizität der Isolierlagen 4 stellen sicher, daß der elektrisch isolierte Zustand der Anordnung in korrekter Weise wiederhergestellt wird, wenn die Anordnung vom Druck entlastet wird. Diese Eigenschaften sowie das Vorhandensein der Spalte 5 ermöglichen

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der Anordnung ein Ansprechen auf jeglichen niedrigen Druckwert, so daß diese eine elektrische Detektorschaltung bildet. Die feste Verbindung zwischen dem Netz 1 und den Isolierlagen 4, die durch die Isolierschicht 11 erzielt wird, ermöglicht die Verwendung der Anordnung für einen langen Zeitraum mit häufiger Betatigung derselben.

Die das erfindungsgemäße Flachmaterial beinhaltende Anordnung kann z.B. für den Einbau in einem Flugzeugsitz verwendet werden. Das Gewicht eines Menschen, der auf einem derart ausgestatteten Sitz sitzt, kann die Anordnung zur übertragung eines Signals veranlassen, und dieses Signal kann zum Anschalten eines Zeichens verwendet werden, das ihm die Anweisung gibt, seinen Sicherheitsgurt anzulegen. Das Anlegen des Sicherheitsgurts kann elektrisch, mechanisch oder optisch festgestellt werden, wonach das Zeichen dann abgeschaltet wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß es der Passagier nicht unterläßt, seinen Sicherheitsgurt anzulegen.

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- Leerseite -

Claims

li'ADöR-KLUNKER·SCHMITT-3NIILS(K4ÜRSCH 5Γ: * :": : B¥TENTANW4ITE *" ** RiRCTEAN ΒΟΈΝΤ ATTORNEY'S ALPS ELECTRIC CO., LTD. Tokyo, Japan u.Z.i K 21 594S/6eb 29. Juni 1984 Druckempfindliches Flachmaterial Priorität:

1. Juli 1983 - No. 102266/83 - Japan (Gebrauchsmuster)

Patentansprüche

1. / Flachmater'ial,
gekennzeichnet durch einen wellenartigen, perforierten und elektrisch leitfähigen Körper (1)mit einer Vielzahl von Wellenrücken (1a, 1b) auf jeder Seite desselben, wobei der leitfähige Körper

(I) mit Ausnahme der Wellenrücken (1a, 1b) auf seinen beiden Seiten mit einer elektrisch, isolierenden Schicht

(II) überzogen ist, und durch ein elektrisch isolierendes Material (4), in das der Körper (1) mit Ausnahme seiner Wellenrücken (1a, 1b) eingebettet ist, die frei sind von der isolierenden Schicht (11) sowie von dem Isoliermaterial (4).

2. Flachmaterial nach Anspruch 1/

dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) ein wellenartiges Netz umfaßt, das aus elektrisch .leitfähigen Drähten gebildet ist, die mit Ausnahme der Wellenrücken (1a, 1b) mit der isolierenden Schicht (11) überzogen sind.

3. Flachmaterial nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Isoliermaterial (4) um ein geschäumtes Kunststoffmaterial handelt, das in gewissem Ausmaß über die Wellenrücken (1a, 1b) auf beiden Seiten des Körpers (1) hervorsteht.

4. Flachmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (4) auf beiden Seiten des Körpers (1) eine Mehrzahl voneinander unabhängiger Lagen (4) umfaßt, deren jede zwischen zwei einander benachbarten Wellenrücken (ia, 1b) angeordnet ist.

5. Druckempfindliche Detektorvorrichtung, gekennzeichnet durch:

zwei Substrate (7), die parallel zueinander sowie voneinander beabstandet angeordnet sind, zwei Elektroden (8), die jeweils auf der innenliegenden Oberfläche der Substrate (8) vorgesehen sind, und durch ein zwischen den Elektroden (8) angeordnetes Flachmaterial (6), das aufweist:

ein wellenartiges und elektrisch leitfähiges Netz (1), das eine Vielzahl von Wellenrücken (1a, 1b) auf jeder seiner Seiten besitzt und mit Ausnahme der Wellenrücken (1a, 1b) mit einer Isolierschicht (11) überzogen ist, sowie

ein elektrisch isolierendes Material (4), in das das Netz (1) mit Ausnahme der auf jeder Seite desselben befindlichen Wellenrücken (1a, 1b) eingebettet ist, die frei sind von der Isolierschicht (11) sowie von dem Isoliermaterial (4), wobei das Isoliermaterial (4) derart zusammendrückbar ist, daß die freiliegenden Wellenrücken (1a, 1b) mit den Elektroden (8) in Berührung bringbar sind, wodurch eine lückenlose Schaltkreisverbindung zwischen den Elektroden (8) über das Netz (1) herstellt wird.

6. Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Flachmaterials,

gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bildung eines wellenartigen und elektrisch leitfähigen Netzes, das auf beiden Seiten eine Vielzahl von Wellenrücken aufweist und mit einer Isolierschicht überzogen ist,

Einbetten des Netzes in eine Schicht Ws elektrisch isolierendem Material,

Entfernen des isolierenden Materials von beiden Seiten der Schicht mittels einer mechanischen Einrichtung derart, daß die Wellenrücken des Netzes freilgelegt werden, und Entfernen der Isolierschicht von den Wellenrücken auf beiden Seiten der Schicht mittels nichtmechanischer Mittel.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Schicht aus isolierendem Material, in die das Netz eingebettet wird, μΐη ein Kunststoffmaterial in einem nicht geschäumten Zustand handelt, und daß das Kunststoffmaterial nach dem Schritt des Entfernen des isolierenden Materials geschäumt

wird, derart, daß das isolierende Material als Mehrzahl voneinander unabhängiger Lagen ausgebildet wird, die jeweils zwischen zwei einander benachbarten Wellenrücken angeordnet sind.