【課題を解決するための手段】
【0021】
この目的は、特許請求の範囲の主請求項の特徴
:
柔軟な扁平材料、すなわちシボ構造又はエンボス加工部を備えるポリマ材料から成るプラスチックのシートであって、前記扁平材料は、機能的表面エリア領域(2、4、5)を有し、前記扁平材料が、少なくとも機能的表面エリア領域(2、4、5)の領域内に多層に形成されているように、前記機能的表面エリア領域(2、4、5)は、スイッチ要素、センサ要素又は操作要素(1)として構成されている当該扁平材料において、
ポリマ導電材料から成る少なくとも1つの層(3)が、前記機能的表面エリア領域内に配置されていて、前記ポリマ導電材料から成る層(3)は、前記扁平
材料の見えている表面からその裏面方向に離間していて、電子制御調整装置に接続されていて、この電子制御調整装置は、前記機能的表面エリア領域内の前記シートの電気特性の変化を検出し、調整信号、切替信号又は制御信号に変換し、
前記ポリマ導電材料から成る層(3)は、ポリマ材料から成る前記シートと同じ伸張性を有し、前記シートの裏面上又は前記扁平材料の厚さ内に配置されていることによって実現される。その他の有利な構成は、従属請求項で開示される。
【0022】
この場合、ポリマ
導電材料の少なくとも1層が機能的表面エリア領域内に配置され、
ポリマ導電材料の層は裏面に、シートの見える表面から離した位置にあり、コンタクト/接触電極によって
電子制御調整装置に接続され、これは機能的表面エリア領域内のシートの電気特性の変化を検出し、且つそれらを
調整信号、
切替信号又は制御信号に変換する。
【0023】
したがって、ポリマ
導電材料の層は、機能的表面エリア領域内に導電的に形成され、それによって、シートの物理的特性、例えば伸張性又は柔軟性が全体を通じて均一となる。これによって、多層構造の複合シートを「1枚の」シートとして加工し、支持体に取り付けることができる。スイッチ、センサ、又は操作要素がすでに内蔵され、直ちに接続できる状態に設計されているため、別々のスイッチと内部構成要素との必要性が大きく削減される。一般に、このようなシートの機能的表面エリア領域をタッチすることによって、ウィンドウリフタを作動させ、又は空調若しくはナビゲーション機器への入力を実行できる。したがって、機能が簡単で直観的な方法により作動される。
【0024】
したがって、目的を達成することにより、柔軟且つ場合により伸張可能な装飾
扁平要素又は擬革が提供され、その使用によって、例えば自動車の室内で、シート又は車室の全体的な装飾的印象に支障をきたすようなスイッチ又はコントローラを使用することを回避できる。
【0025】
さらに、機能的表面エリア領域の位置を、シートの加工前に自由に設定できる。機能的表面エリア領域の位置は、見えないようにしても、又は記号をセンサエリアの反対の装飾表面上に意図的に印刷するという点で、意図的に見えるようにしてもよい。機能的表面エリア領域の位置はまた、シート内若しくはシートの背後にある照明手段によって、又は外部光源からの投射によって見えるようにされてもよい。
【0026】
有利な発展形態は、ポリマ導電材料層がポリマ材料のシートと同じ伸張性を有し、且つシートの裏面上又はシート若しくは
扁平材料の厚さ内に配置されるというものである。これによって、本発明によるシートを、何の問題もなく、支持構造の表面を覆うように引っ張る/取り付けることができ、その際、機能的表面エリア領域及びその他の表面エリアとの間に認識可能な歪みが一切発生しない。これは、当然のことながら、対応する用途において通常発生する当初の長さの最高300%の伸張、しかしながら特に100%、好ましくは最高50%の伸張にも当てはまる。
【0027】
別の有利な構成は、コンデンサプレート又はコンデンサシートとして設計される
ポリマ導電材料層が、見えている表面の下の機能的表面エリア領域内に配置されるというものである。これによって、特に感度が高く、微細な検出が可能なセンサシステムを構成できる。これと同じことが、コンデンサプレート又はコンデンサシートとして設計される
ポリマ導電材料層が発振回路(LC回路)の一部として形成されるという別の有利な構成にも当てはまる。
【0028】
一般に、コンデンサは、各々が表面積Aを有する2枚の導電プレートが面平行に配置され、誘電定数εrの誘電材料によって距離dだけ分離されるように構成される。面平行とは、ここでは、シート平行、すなわち、シート又はシート構成の厚さ内で平行であることを意味する。
【0029】
したがって、コンデンサの静電容量は次式で求められる:
C=εr*ε0*A/d
式中、
・A=電極表面積
・d=板間距離
・ε0=電気定数
・εr=材料固有の誘電率
である。
【0030】
人体が静電容量を有し、これが直接的な周囲環境と比較して、電気エネルギーを保存できる能力により証明されるという原理が利用される。この特性はすでに、ラップトップコンピュータのトラックパッド、スマートフォンのタッチスクリーン及び近接検出器においてすでに利用されている。
【0031】
この場合、導電センサ電極がコンデンサの1つのプレートを形成し、第二の、対応するコンデンサプレートは、センサの直接的周囲環境(寄生容量として)及びタッチ容量としての追加の導電性物体(例えば、近付けられる指)によって形成される。体の一部のセンサ電極への接近の検出は、ここで、測定電極と測定対象の静電容量に接続されたセンサ電極とによって行うことができる。センサエリアに導電性の体が近付くと、測定された静電容量が増大し、接続された測定電極がトリガ信号を発生し、それによって、例えば外部機能を
発揮することができる。上式から明らかであるように、センサエリアの大きさ、絶縁のために選択された選択材料、及び2枚の「プレート」間の距離によって、このような構成のセンサの感度が決まる。
【0032】
このような静電容量式センサの別の例は湿度センサのものであり、これは、大気湿度に応じてその静電容量を変化させる。静電容量の読取は原則として、電荷曲線の測定によって行われ得る。しかしながら、これは、実践において、静電容量が小さいと実行できず、このために、この場合は通常、発振回路が構成され、するとその周波数が測定され、これによってコイルの既知のインダクタンスと共にコンデンサの容量を計算できる。しかしながら、一般的に、これは導電コーティングに測定周波数を印加することによって生成される周波数変化の測定及び評価が発振回路で行われる場合である。
【0033】
本発明による
扁平要素はまた、例えば自動車のシートが占有されているか否かを確認するために、表面との接触があるか否かのみを単純に検出するために使用されてもよい。この方法は、例えば裏面で、導電コーティング/印刷による誘電
扁平要素が接触エリアとコンデンサを形成し、導電層が測定信号に、例えば特定の測定電圧及び/又は測定周波数に、及び車体にアースとして接続されるという事実に基づく。接触があると、
扁平要素の接触エリアと車体との間に容量結合が生じ、測定信号が特徴的な方法で変化する。
【0034】
別の有利な構成は、キャパシタプレート又はキャパシタシートとして設計される多数の
ポリマ導電材料の層が、機能的表面エリア領域の見えている表面の下の内に配置され、特に、シート材料によって相互に絶縁されるキャパシタプレート又はキャパシタシートであるというものである。これによって、測定電荷がプレートに印加されるときに、すでに測定信号を増幅できる。
【0035】
他の有利な構成は、
ポリマ導電材料層がアンテナとして設計され、それが機能的表面エリア領域の領域に電界を発生させるというものである。
【0036】
この場合、誘電体として機能する裏面に、又は少なくとも表面エリア要素のタッチされる予定の表面以外に導電コーティング/印刷部があり、これは少なくとも1つの別の導電コーティングから離れている。この場合、測定信号をそこに印加した後、1つの導電コーティングは電界を発生させる送信機として機能し、別の電気コーティングが電界の受信機として機能する。受信機での電界強度は電子的に評価でき、体の一部がシートの表面に近付くことによって、及びその後、測定信号(測定電圧)の印加によって送信機と受信機との間で生成される電界に近付くことによって変化する。その結果、タッチによる接触を検出できる。導電表面エリア間の距離は、1つの表面エリア内において、導電層が中断されるという点で、又は第一の導電層に別の電気的絶縁層が設けられるという点で提供されてもよく、その上に導電層が再び取り付けられる。
【0037】
別の有利な構成は、
扁平要素が多層複合シートとして設計され、その中で、機能的表面エリア領域の領域内の
ポリマ導電材料の層が導電ポリマ組成物からなり、これが複合シート内の、シートの裏面に又はシートの層に導電ペーストとして、好ましくはスクリーン印刷工程によって塗布されるというものである。コーティング又は塗布は、有利な態様としては、10g/m2〜2000g/m2の量で行われる。
【0038】
その後、装飾フィルムの製造は、例えば以下のように行われる:織物の裏打ちと、例えばPVC及び/又はポリオレフィン及び/又はポリウレタンに基づくポリマの単層又は多層ポリマコーティングとからなる擬革に、裏面に見える、何も載っていない織物面において後述のポリマ組成物で印刷される。
【0039】
単位面積責当たりの重量が47g/m2のポリエステル織布が織物として使用される。コーティング組成部は、スクリーン印刷ロールによって、織物の裏面の所定の位置に所望の印刷パターンで均一に塗布され、それによって乾燥した組成物が導電センサエリアを形成する。
【0040】
本発明による、塗布されるコーティング組成物は800g/m2の重量で塗布される。したがって、コーティングされた柔軟な支持体が、まず80℃が2分間加えられ、次に100℃が2分間加えられ、その後、120℃が2分間加えられるという点で段階的な加熱工程により硬化される。乾燥工程の後、塗布されたコーティングの質量は約540g/m2である。
【0041】
使用されるスクリーン、又はその印刷により、センサエリアの位置、形状、及び厚さが付与される。導電ポリマ組成物の所望の塗布速度は、スクリーンのコーティングのコーティング厚さ、スクリーンの大きさ、ブレードの圧力、及び導電ペーストの粘性により設定できる。
【0042】
別の有利な構成は、導電ポリマ組成物が微細化金属及び/又は金属めっきフィラー粒子、好ましくは樹枝形状又はコアシェル形態の導電体を含むというものである。
【0043】
この例において、以下のように調製される導電ペーストが使用される:水性脂肪族ポリエステル−ポリウレタン分散物(固形分50%)345gを、会合性増粘剤6g、表面銀めっき銅に基づく樹枝状の微細化フィラー粒子258.75g、及び球状又は長尺状微細化粒子86.25g、及び自由イソシアネート基含有量21.8%の三畳体ヘキサメチレンジイソシアネートに基づくイソシアネート架橋剤5gを毎分800回転の溶解槽で撹拌しながら均一に混合する。任意選択で、粘性設定のために、蒸留水215gがここでさらに添加される。
【0044】
導電センサエリアの接触は、以下のように行われる:ホットメルト接着剤が塗布された接触ストリップをアイロン又は加熱ロール若しくはローラで事前に接着し、その後、ピペットにより、同じ導電ペーストをセンサエリア全体又はセンサエリア上の1カ所のみに含浸させ、それによって理想的には、導電ストリップとセンサエリアとの間に密接な導電接続が起こる。次に、導電ペーストを炉内で、80℃で4分間、その後、120℃で2分間、熱硬化させる。
【0045】
接触はまた、上述の導電ペースト又は他のいずれかの導電ペーストで導電パスを印刷することによって行われてもよく、また、接触は、印刷された導電パスの他の位置で行われてもよい。
【0046】
別の有利な構成は、機能的表面エリア領域がシートの裏面から又はシートの側面から照明され得るというものである。その結果、例えばチェックバック信号又は入力要求等、暗い場所でも機能する表面エリア領域を点灯によって容易に特定し、又はオンに切り換えることができる。
【0047】
例えば、センサエリアに接近することによって機能が
発揮された後に、例えば対応する箇所にあるライトの点灯、その領域への記号の光学的投影、対応する箇所での弱い振動(例えば、シートの下にあるアクチュエータによるか、シートに内蔵させたアクチュエータによる)、音響信号又は特殊な表面構造(例えば、周辺とは異なるシボ構造又は窪み)によるセンサフィードバックがあってもよい。
【0048】
センサエリアに接近するときにすでに、対応する機能がいずれの箇所で作動されるかの表示を、例えば対応する地点におけるライトの点灯、対応する箇所での弱い振動(例えば、シートの下にあるアクチュエータによるか、シートに内蔵されたアクチュエータによる)等によって使用者に知らせることも可能である。これは、例えば実際のセンサエリアに隣接し、より高感度に設計され、例えば手が接近したときにすでに応答し、例えば、実際のセンサエリアの照明を
起動するセンサエリアによって
発揮されてもよい。
【0049】
本発明による
扁平要素のこれらの特性により、これは自動車、飛行機、船舶、乗用車及びトラックの
運転席領域及び/又は乗車空間内にある、その中の特にダッシュボード、シート、壁、又はドアトリム、ルーフライナ、又はアームレスト用の品目の表面を
カバーするのに特に有利に使用できる。
【0050】
本発明による
扁平要素は、表面、機能的表面、及び装飾面にセンサシステムが設けられる予定のいずれの箇所においても使用可能である。そのため、固定して取り付けられた、又は自動車及び航空機、船舶等の中のあらゆるテーブル及び椅子の家具、ベンチシート、医療用椅子及び寝台エリア、スキーリフト及びいす式リフトのシートにも取り付けることができる。
【0051】
さらに、建物内のあらゆる表面エリア(例えば、フロアマット、フローリング、壁、天井等)にも、本発明のシートを取り付けてよい。特に、フローリングでは例えば位置検出が行われ得、ここでの適当な使用場所は老人用住宅及びケアホームである。本発明は、装飾的擬革又はシートに限定されず、原則として、センサシステムを取り付ける予定のあらゆる
扁平構造の場合に使用できる。
【0052】
本発明は、医療用途において、又はスポーツ設備においても特に有利に利用でき、これは例えば、医療家具、ユーザインタフェース、手術台、その他の場合、スイッチ及びコントローラを取り付けるための表面上の穴の使用を避けることができ、そのため、その表面の消毒をはるかに容易に行うことができる。
【0053】
これらの
扁平要素と、そのために使用可能な皮革とも、好ましくは、例えば表面の見た目の印象、タッチされたときの触覚性、摩擦抵抗、洗浄剤に対する耐腐食性及び/又は耐スクラッチ性を設定するためのコーティング有する。好ましい実施形態において、上述の
扁平要素/装飾フィルムはまた伸張性も有していてよい。
【0054】
装飾フィルムの場合、
扁平要素は好ましくは、ポリウレタン、PVC、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマ、熱可塑性ポリウレタン、又はこれらの混合物に基づくポリマ
導電材料の少なくとも1つの層からなる。
【0055】
多層構造の装飾フィルムも可能であり、その中の1つ又は複数の層は発泡材であってもよい。
【0056】
すでに上で述べたように、装飾フィルムは織物の裏打ちを有していてもよく、これはスクリーン印刷工程による良好な印刷適性のために、好ましくはできるだけ平坦な表面を有し、例えば不織布(例えば、ポリエステル、ポリアミド、綿、綿/ポリエステル混紡に基づく)、マイクロファイバ不織布、又はコーティングにより圧縮された不織布である。使用される織物はまた、印刷適性をさらに向上させるために、熱の効果によって艶出し加工されてもよい。
【0057】
良好な印刷適性は、平滑でない表面を有する織物の裏打ち、例えば編布又は強化されていない、又はほとんど強化されていない不織布の場合、これらを事前に印刷若しくは含浸させ、又はポリマシートと接着により結合することによっても実現できる。
【0058】
本発明による解決策はまた、様々な種類の
扁平表面材料の場合に/それらと共に使用できる。さらに、非装飾フィルムも、上述の方法で、例えばフローリングの近接センサ又は位置センサを表すために提供されてよい。
【0059】
前述のように、印刷された
ポリマ導電材料、特に導電擬革を提供するためには、導電ペーストが有利に使用され、乾燥後に柔軟な
扁平構成の良好な柔軟性と伸張性を得ることができる。しかしながら、原則としてあらゆる導電ペースト、特にスクリーン印刷工程により加工可能な導電ペーストを使用できる。このようなペーストは、例えば欧州特許出願公開第2 457 944 A1号明細書に記載されている。
【0060】
用途に応じて、印刷パターン及びセンサエリアを、静電容量を最適化し、設定するために広い範囲内で変えることかできる。センサエリアの形態はまた、特定の用途のために様々な幾何学形状を有していてもよく、又は例えば折り曲げてもよい。特に、スライドコントロールが静電容量式センサシステムによって提供される予定である場合、センサは、直線状の行又はそのほかに折り曲げられた形態(アレイ)に配置されてもよい。次々に配置されるセンサは、例えば相互に噛み合うようにしてもよいが、相互に接触しないようにする。
【0061】
ポリマ導電材料の層を機能表面エリア領域内でよりよくシールドするために、シールド電極も並行して印刷されてよい。さらに、センサをシールドし、及び/又はその感度を改善するために、追加の導電層を組み込むことも可能であるが、これは実際のセンサエリアとは絶縁層により分離される。これは、例えば絶縁ポリマ層をセンサエリアに、例えばスクリーン印刷工程によって取り付けることにより実現でき、その上に今度は次の導電層がスクリーン印刷工程により形成され、次に、例えばアース接続できる。
【0062】
センサエリアの接触は、上述の方法で、又はそれ以外に、センサエリアに接続された接触電極を同様に印刷すること、及び測定電極への移行が印刷された接触電極の異なる位置において行われることによって実現されてもよい。
【0063】
内蔵センサシステムの感度は、例えば使用される電気抵抗の変化によって設定されてもよく、それによって、表面に直接接触せずにセンサエリアに接近したことのみでも検出できる。このようにして、例えば、シート表面の正面で単純なジェスチャをすることによって、機能の制御を実現することも容易に可能である。
【0064】
すでに、センサ機能のよりよい操作性のために、装飾表面の印刷を任意選択により行うことができると上述した。これは一般的な印刷工程、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷、又はその他のフレキソグラフィ印刷によって行われてもよい。
【0065】
したがって、本発明による
扁平材料は、自動車用のものを含め、そのようなセンサシステムを有さない装飾フィルムと視覚的に区別不能な、センサエリア内蔵の柔軟な装飾的擬革を提供する。内層デザインの可能性は、作動及び機能スイッチとコントローラとの使用を回避することによって大幅に改善され、それと同時に縫い付け、張り物、熱成形、又はラミネート等、装飾的自動車シートのための一般的な加工工程は依然として適用できる。
【0066】
本発明により定義される装飾
扁平材料はしたがって、単層又は多層ポリマシートであってもよく、多層シート場合、1つ又は複数の層を、1つ又は複数の織物
扁平構成及び/又は発泡材
扁平ポリマ層、例えばポリウレタン又はポリオレフィン発泡材とすることが可能となる。本発明により定義される装飾
扁平材料はまた、織物表面を有する織物
扁平構成又は皮革であってもよい。これらの
扁平構成はまた、多層構造であってもよく、発泡ポリマ層及び/又は織物層を別の層として存在させることが可能である。皮革の場合、皮革はまた、表面上に1つ又は複数の追加のポリマ層を有していてもよい。これらの層はまた、表面構造又はシボ構造を有していてもよい。