DE4323812C2

DE4323812C2 - Elektrostatisches Notiztafelsystem

Info

Publication number: DE4323812C2
Application number: DE19934323812
Authority: DE
Inventors: Keiji Kasahara
Original assignee: Abisare Co Ltd
Current assignee: Abisare Co Ltd
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: GB2269261A; FR2694436A1; GB2269261B; DE4323812A1; JPH0695596A; FR2694436B1; GB9315544D0

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Notiztafelsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein herkömmliches elektrostatisches Notiztafelsystem dieser Art das aus einer Anziehungsschicht, einer Isolierschicht und da zwischenliegenden kammförmigen Elektrodenanordnungen besteht, ist beispielsweise aus der Europäischen Offenlegungsschrift EP 0 401 489 A2 bekannt. Derartige elektrostatische Notiztafelsysteme dienen zum Anziehen von Objekten mittels einer Coulombkraft, um diese Objekte auf dem Notiztafelsystem festzuhalten.

Ein bekanntes elektrostatisches Notiztafelsystem zum Anziehen von Objekten wie Blättern aufgrund einer Coulombkraft, und um diese Blätter auf dem Notiztafelsystem festzuhalten, weist eine Anziehungsschicht auf, welche aus einem geschichteten dielektrischen Material und einem Paar von elektrisch voneinander separierten Elektroden besteht, welche in einer geschichteten Struktur auf der Rückseite der Anziehungsschicht ausgebildet sind. Bei diesem herkömmlichen elektrostatischen Notiztafelsystem ist das Paar von Elektroden mit einer Gleichspannungs-Leistungsquelle verbunden, wobei die Coulombkraft dazu verwendet wird, ein Objekt auf der Oberfläche der Anziehungsschicht anzuziehen und festzuhalten.

Weiter kann es wünschenswert sein, das elektrostatische Notiztafelsystem derart auszubilden, daß Buchstaben auf dessen Objekt-Anschlagfläche geschrieben werden können, auf der gleichermaßen blattförmige Mitteilungen angezogen werden und beispielsweise zum Zweck der Darstellung festgehalten werden können, um Informationen oder ähnliches wiederzugeben.

Wenn ein solches elektrostatisches Notiztafelsystem nicht nur mit der primären Funktion ausgestattet ist, d. h. mit dem Anziehen und Halten von beispielsweise blattförmigen Objekten auf seiner Frontfläche, sondern wenn auch Buchstaben ähnlich wie auf einer weißen Tafel auf die Frontfläche mit einem Schreibgerät wie einem Marker geschrieben werden, wird das System in seiner Verwendungsmöglichkeit verbessert und kann ein breites Anwendungsgebiet bei verschiedenen Gelegenheiten finden. Es ist denkbar, daß für das Schaffen eines elektrostatischen Notiztafelsystems, welches gleichzeitig eine Pinwand-Funktion und die Funktion einer weißen Tafel aufweist, eine weitere Schicht, auf welcher Buchstaben geschrieben werden können, auf der Oberfläche der Anziehungsschicht angeordnet wird. Das Vorsehen einer weiteren Oberflächenschicht, welche in einfacher Weise auf der Anziehungsschicht angeordnet ist, hat sich jedoch insoweit als problematisch herausgestellt, daß das Innere der Oberflächenschicht elektrisch leitfähig wird, wenn die Elektroden mit einer Leistungsquelle verbunden werden, so daß ein elektrisches Feld zum Hervorrufen einer Polarisationsladung, welche notwendig für das Anziehen und Halten eines Objekts ist, nicht zufriedenstellend erzeugt werden kann, oder daß der "Elektret"-Effekt auf der Oberflächenschicht eintritt, was ein Nachlassen der Anziehungskraft zur Folge hat.

Um das obige Problem zu überwinden, ist es die grundsätzliche Aufgabe der Erfindung, ein elektrostatisches Notiztafelsystem zu schaffen, bei welchem Buchstaben auf die Pinwandfläche geschrieben werden können, während die Coulombkraft ausreichend groß ist, um Objekte anzuziehen und auf der gleichen Oberfläche dauerhaft festzuhalten.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß einem solchen elektrostatischen Notiztafelsystem weist die harte Beschichtungsmateriallage einer spezifischen Widerstand (im folgenden als Volumenwiderstand bezeichnet) von 10¹⁰ Ω cm und eine definierte Oberflächenhärte auf und ist auf einer Seite der Anziehungsschicht derart angeordnet, daß durch Aufbringen einer Gleichspannung zwischen einem Paar von Elektroden über einen makroskopischen Flächenbereich ein elektrisches Feld ausgebildet wird, welches eine Polarisationsladung über den Bereich der Anziehungsschicht und der harten Beschichtungsmateriallage hervorruft. Mittels dieser Anordnung kann nicht nur eine Anziehungskraft aufgebracht werden, welche ausreichend groß ist, um Objekte festzuhalten, sondern es können auch Buchstaben auf die Oberfläche der harten Beschichtungsmateriallage geschrieben werden.

Die Härte der Beschichtungsmateriallage wird durch Aufbringen eines Akryl- Urethan-Harzes auf eine Fläche der Anziehungsschicht durch Aufstreichen, Beschichten, Siebdrucken oder ähnliche Verfahren und Härten des Harzes durch Ultraviolett-Bestrahlung erzielt, wobei ein Beschichtungsfilm mit dem gewünschten Volumenwiderstand, einer hohen Härte und ausgezeichnetem Widerstand gegen Abrasion erzielt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in welcher die Fig. 1 bis 4 ein Ausführungsbeispiel eines elektrostatischen Notiztafelsystems zeigen, wobei im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung zeigt;

Fig. 2 eine Teildraufsicht zeigt;

Fig. 3 einen schematisierten Teilschnitt zeigt; und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des elektrostatischen Notiztafelsystems in betriebsbereitem Zustand zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel eines elektrostatischen Notiztafelsystems erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines elektrostatischen Notiztafelsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Teildraufsicht bzw. einen schematisierten Teilschnitt der Ausführungsform des elektrostatischen Notiztafelsystems, und Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung im betriebsbereiten Zustand des Systems.

Ein elektrostatisches Notiztafelsystem 1 gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist eine Anziehungsschicht 2, ein Paar von kammzinkenförmigen Elektroden 3, welche aus positiven und negativen Elektroden in schichtförmiger Gestalt auf der Rückseite der Anziehungsschicht 2 geformt sind, und eine isolierende Klebeschicht 4 auf, welche auf derjenigen Seite der kammzinkenförmigen Elektroden 3 angeordnet ist, welche die gegenüberliegende Seite bezogen auf die der Anziehungsschicht 2 benachbarte Seite ist. Auf der Frontfläche der Anziehungsschicht 2 ist eine harte Beschichtungsmateriallage 5 angeordnet, welche aus einer einzigen Schicht besteht, und ein Objekt 6 wie ein Papierblatt wird mittels Coulombkräften auf der Frontseite der Anziehungsschicht 2 gehalten und angezogen, wobei die harte Beschichtungsmateriallage dazwischen liegt.

Die Anziehungsschicht 2 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, welches darin fein verteilte kleine Materialteilchen enthält. Das vorgenannte Kunststoffmaterial kann Polyester, Polyvinylchlorid, Akryl, Polykarbonat, Polyazetal, Phenol und Epoxidharz sein. Die fein verteilten Materialteilchen können Metallteilchen aus Gold, Silber oder Zinn sein, leitfähige Materialien wie Zinkoxid oder leitfähige Oxide; und leitfähige ionische Harze sein. Die Anziehungsschicht 2 weist eine Dicke von 0,5 bis 0,1 mm auf und einen Volumenwiderstand von 10¹¹ bis 10¹⁴ Ω cm auf.

Das Paar von kammzinkenförmigen Elektroden 3 ist derart geformt, daß die Elektroden in entgegengesetzte Richtungen gerichtete Kammzinkenteile aufweisen, welche abwechselnd ineinandergreifend wie in Fig. 1 und 2 gezeigt angeordnet sind, wobei jeder Anschluß mit einer Gleichstrom-Leistungsquelle 7 mittels eines Wählschalters 8 verbunden ist. Wenn der Wählschalter 8 betätigt wird, wird die Polarität des Paars von kammzinkenförmigen Elektroden 3 umgeschaltet. Der Wählschalter 8 wird betätigt, wenn das Objekt 6 durch Anziehen über einen längeren Zeitraum gehalten werden soll und diese Betätigung verhindert ein Auftreten eines "Elektret"-Effekts, welcher eine Verringerung der Anziehungskraft der Anziehungsschicht 2 usw. zur Folge hat. Die Klebeschicht 4 ist aus einem stark isolierenden Material hergestellt, dessen Volumenwiderstand 10¹⁴ Ω cm oder mehr beträgt.

Die harte Beschichtungsmateriallage 5 ist durch Auftragen eines Akryl-Urethan-Harzes auf der Frontfläche der Anziehungsschicht 2 mittels Aufstreichen, Beschichten, Siebdrucken oder durch eine ähnliche Methode hergestellt, und das Harz wurde durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen gehärtet. Das elektrostatische Notiztafelsystem 1, welches die oben beschriebene Struktur aufweist, ist in einen rechteckigen Stützrahmen 9 wie in Fig. 4 gezeigt, eingepaßt, wobei die Klebeschicht 4 der Innenseite zugewandt ist, und die oben beschriebene Struktur ist zusammen mit dem Stützrahmen 9 auf einen Ständer 10 im betriebsbereiten Zustand montiert. Das elektrostatische Notiztafelsystem 1 kann mit Hilfe einer Montagehalterung oder ähnlichem an einer Wand befestigt oder aufgehängt werden, anstatt auf den Ständer 10 montiert zu werden. In Fig. 4 ist weiter eine Leistungsversorgungseinheit 11 gezeigt, welche einen nicht dargestellten Leistungs-Zuführschalter und den Wählschalter 8 aufweist.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Volumenwiderstand des harten Beschichtungsmaterials 5, welches auf der Frontfläche der Anziehungsschicht 2 angeordnet ist, 10¹⁰ Ω cm oder mehr, unabhängig von dem Volumenwiderstand der Anziehungsschicht 2, und fällt besonders bevorzugt in den Bereich von 10¹⁰ bis 10¹³ Ω cm. Die Dicke der harten Beschichtungsmateriallage 5 beträgt 50 µm oder weniger (10 g/m² oder weniger). Mit dem oben definierten Volumenwiderstand und der oben definierten Dicke der harten Beschichtungsmateriallage 5 kann durch Aufbringen einer Spannung über einen größeren Bereich eine ausreichende Polarisierungsladung durch die gesamte Anziehungsschicht 2 und die harte Beschichtungsmateriallage 5 derart hervorgerufen werden, daß eine ausreichende Anziehungskraft auf das Objekt 6 einwirkt. Wenn der Volumenwiderstand der harten Beschichtungsmateriallage 5 kleiner als 10¹⁰ Ω cm ist, wird das Innere der harten Beschichtungsmateriallage während der Leistungszufuhr leitfähig, was dazu führt, daß keine Polarisierungsladung hervorgerufen werden kann. Wenn andererseits der Volumenwiderstand 10¹³ Ω cm überschreitet, tritt ein starker "Elektret"-Effekt in der harten Beschichtungsmateriallage auf, so daß eine zufriedenstellende Anziehungskraft für das Objekt 6 nicht erzielt werden kann. In einem solchen Fall kann eine Verringerung der Anziehungskraft durch Betätigen des Wählschalters 8 verhindert werden, um das elektrostatische Notiztafelsystem 1 zufriedenstellend arbeiten zu lassen.

Weil gemäß diesem Ausführungsbeispiel des elektrostatischen Notiztafelsystems 1 die Oberfläche der Anziehungsschicht 2 weiß oder blaßgrau ist, ist es möglich, Buchstaben usw. auf die Oberfläche mit einem Stift, beispielsweise einem Marker, welcher für die weiße Tafel geeignet ist, zu schreiben, und die auf die Oberfläche geschriebenen Buchstaben können deutlich gesehen werden.

Die Verwendung von UV-härtbarem Akryl-Urethan-Harz als das harte Beschichtungsmaterial ermöglicht das Verwenden von Schreibgeräten, welche eine relativ harte Schreibspitze aufweisen. Weil das System eine Härte von 3H oder mehr auf der Oberfläche aufweist, ist die Oberfläche widerstandsfähig und es tritt keine Abrasion auf, auch wenn relativ harte Schreibgeräte verwendet werden, so daß eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abrasion und eine lange Lebensdauer erzielt werden kann. Wenn im Gegensatz zu dem obigen Harz ein Epoxid-Beschichtungsmaterial gehärtet wird, wird der Volumenwiderstand zu hoch. Weiches Polyvinylchlorid gewährleistet einen angemessenen Volumenwiderstand, aber bringt das Problem mit sich, daß die Oberflächenhärte zu gering ist, während hartes Polyvinylchlorid einen übermäßig hohen Volumenwiderstand aufweist. Es hat sich gezeigt, daß die Oberfläche der harten Beschichtungsmateriallage 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel die gleiche Qualität wie von einer weißen Tafel (porzellanbeschichtete weiße Tafel) aufweist, wie es in der Norm JIS S 6052 bezüglich optischem Erscheinungsbild, Farbe, der Fähigkeit Markerfarbe zu halten, der Entfernbarkeit der Markerfarbe, und der Rauhigkeit der Oberfläche usw. festgelegt ist.

Tabelle 1

Die Tabelle 1 zeigt das Ergebnis eines Tests zum Untersuchen der Beziehung zwischen dem Volumenwiderstand der harten Beschichtungsmateriallage und der Anziehungskraft. Dieser Test wurde bei einer Temperatur von 23°C und einer Feuchtigkeit von 67% derart durchgeführt, daß ein Papierblatt mit einer hohen Qualität, d. h. einem Gewicht von 90 g/m² (DIN A 4 Blatt) zunächst auf der Oberfläche der harten Beschichtungsmateriallage 5 als das Objekt 6 plaziert wurde und dann eine Gleichspannung von 2000 V von der Gleichstrom-Leistungsquelle 7 zugeführt wurde. 10 Sekunden nach Aufbringen der Spannung wurde die Anziehungskraft (kp) durch Ziehen an dem Objekt 6 mit einer Federwaage gemessen. Gemäß Tabelle 1 wurde als hartes Beschichtungsmaterial gemäß dem Ausführungsbeispiel ein hartes Akryl-Urethan-Beschichtungsmaterial mit einem Volumenwiderstand von 4,7 × 10¹¹ Ω cm und einer Dicke von 50 µm verwendet. Das harte Beschichtungsmaterial, welches für das Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, ist ein hartes Polyester-Beschichtungsmaterial mit einem Volumenwiderstand von 2,3 × 10¹⁵ Ω cm und einer Dicke von 50 µm. Für das Vergleichsbeispiel 2 wurde als hartes Beschichtungsmaterial eine Metallbeschichtung wie aus Aluminium, Kupfer oder rostfreiem Stahl verwendet, deren Dicke und Volumenwiderstand 20 µm bzw. 10¹⁵ Ω cm betragen, wobei die Beschichtung durch Bedampfen oder Aufsprühen hergestellt wurde. Bei dem Vergleichsbeispiel 3 wurde kein hartes Beschichtungsmaterial verwendet. In Tabelle 1 bedeutet "kontinuierlicher Betrieb", daß die Polarität der auf die Elektroden aufgebrachten Spannung nicht geändert wurde, während "Umschaltbetrieb" bedeutet, daß die Polarität der aufgebrachten Spannung stündlich geändert wurde. "Keine verbleibende elektrostatische Anziehungskraft" bedeutet, daß wenn das Aufbringen von Spannung gestoppt wurde, die in der harten Beschichtungsmateriallage erzeugte elektrostatische Ladung verschwand.

Gemäß dem Testergebnis, wobei der Volumenwiderstand des harten Beschichtungsmaterials auf die Größenordnung von 10¹¹ Ω cm ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel festgesetzt wurde, ergaben sich keine großen Unterschiede zwischen der Anziehungskraft bei "kontinuierlichem Betrieb" und der Anziehungskraft bei "Umschaltbetrieb". Wenn andererseits ein Volumenwiderstand in der Größenordnung von 10¹⁵ Ω cm ähnlich wie bei dem Vergleichsbeispiel 1 vorhanden war, hat sich herausgestellt, daß die Anziehungskraft bei "kontinuierlichem Betrieb" kleiner als bei "Umschaltbetrieb" war. Dies zeigt, daß in der harten Beschichtungsmateriallage 5 ein "Elektret"-Effekt aufgetreten ist.

Obgleich die Anziehungsschicht 2 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel derart geformt ist, daß kleine Metallteilchen oder kleine Teilchen von elektrisch leitfähigem Material (oder Materialien) wie Zinkoxid in einem Kunststoffmaterial wie Polyvinylchlorid dispergiert sind, ist es auch möglich, die Anziehungsschicht 2 derart zu gestalten, daß Kohlenstoffpartikelchen in einem Harz dispergiert sind. Im Falle von Kohlenstoffpartikelchen erhält das elektrostatische Notiztafelsystem im Gesamten eine schwarze Farbe und es sollten Schreibgeräte mit weißem Farbstoff für das Schreiben auf die Tafel verwendet werden. Darüber hinaus muß die harte Beschichtungsmateriallage nicht durch ein Aushärten von Akryl- Urethan-Harz, welches auf die Oberfläche der Anziehungsschicht aufgetragen ist, mittels Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgebildet sein. Die harte Beschichtungsmateriallage kann auch durch andere Verfahren wie beispielsweise (i) Aushärten von Polyesterharz mit Ultraviolett-Bestrahlung; (ii) Beschichten der Anziehungsschicht mit Methakrylharz mit einer Dicke von mehreren Mikrometern und Aushärten dieses Harzes unter Anwendung einer Wärmereaktion; (iii) Aushärten von Akrylharz oder Urethanharz mittels Wärmebehandlung oder bei Raumtemperatur; (iv) Aufbringen von fluorhaltigem Emaillelack durch Einbrennen, erfolgen. Jedes der obigen Verfahren kann gewählt werden, wobei die folgenden Faktoren berücksichtigt werden sollten: (i) Die Trockentemperatur darf nicht so hoch gewählt werden, daß sie das Kunststoff-Grundmaterial der Anziehungsschicht beschädigt; (ii) Die Anziehungseigenschaften des Kunststoff-Grundmaterials müssen berücksichtigt werden; (iii) Die Widerstandsfähigkeit gegen Bruch muß mit der Flexibilität des Kunststoffmaterials in einem vernünftigen Verhältnis stehen; und (iv) eine chemische Resistenz und Resistenz gegen Verunreinigung durch Farbstoff eines Markers muß erzielt werden, nachdem das Beschichtungsmaterial aufgetragen wurde.

Claims

1. Elektrostatisches Notiztafelsystem mit

(a) einer Anziehungsschicht (2), welche aus einer dünnwandigen dielektrischen Substanz besteht;
(b) einer Isolierschicht (4);
(c) mindestens einem Paar von Elektroden (3), welche zwischen der Isolier- und der Anziehungsschicht (2) derart angeordnet sind, daß die Elektroden (3) elektrisch voneinander separiert sind und gemeinsam eine lamellenartige Struktur ausbilden, um ein elektrisches Feld zu erzeugen und so eine Polarisationsladung in der Anziehungsschicht hervorzurufen;
gekennzeichnet durch
(d) eine harte Beschichtungsmateriallage (5) mit einem spezifischen Widerstand von 10¹⁰ Ω cm oder mehr, einer Dicke von 50 um oder weniger und einer zur Beschriftung geeigneten Oberflächenhärte, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) auf der den Elektroden (3) entgegengesetzten Seite der Anziehungsschicht (2) ausgebildet ist;
(e) wodurch ein Objekt, welches auf der Frontseite der harten Beschichtungsmateriallage (5) angeordnet wird, mittels einer Coulombkraft angezogen und festgehalten werden kann.

2. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 1, wobei der spezifische Widerstand der Anziehungsschicht (2) in einem Bereich von 10¹¹ bis 10¹⁴ Ω cm liegt.

3. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 1, wobei die Anziehungsschicht (2) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.

4. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 3, wobei das Kunststoffmaterial darin dispergierte kleine Teilchen aus leitfähigem Material enthält.

5. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 4, wobei das leitfähige Material einer oder mehrerer der Stoffe aus der Gruppe Gold, Silber, Zinn, Zinkoxid, leitfähige Oxide und leitfähige ionische Harze ist.

6. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 4, wobei das leitfähige Material Kohlenstoff ist.

7. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 1, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) aus einer oder mehreren Schichten zusammengesetzt ist.

8. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) eine Oberflächenhärte von 3H oder mehr aufweist.

9. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) durch Auftragen von Akryl-Urethan-Harz auf die Oberfläche der Anziehungsschicht (2) und durch Härten des Harzes mittels Ultraviolett-Bestrahlung ausgebildet ist.

10. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) durch Auftragen von Polyesterharz auf die Oberfläche der Anziehungsschicht (2) und durch Härten des Harzes mittels Ultraviolett-Bestrahlung ausgebildet ist.

11. Elektrostastisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) durch Auftragen von Methakrylharz auf die Oberfläche der Anziehungsschicht (2) und Härten des Harzes durch eine Wärmereaktion ausgebildet ist.

12. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) durch Auftragen von Akrylharz auf die Oberfläche der Anziehungsschicht (2) und Härten des Harzes ausgebildet ist.

13. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) durch Auftragen von Urethanharz auf die Oberfläche der Anziehungsschicht (2) und Härten des Harzes ausgebildet ist.

14. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 7, wobei die harte Beschichtungsmateriallage (5) durch Auftragen von fluorhaltigem Emaillelack auf die Oberfläche der Anziehungsschicht (2) und Einbrennen ausgebildet ist.

15. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach Anspruch 1, wobei die Isolierschicht (4) aus einer isolierenden Klebeschicht (4) ausgebildet ist.

16. Elektrostatisches Notiztafelsystem nach den Ansprüchen 1 oder 15, wobei die Isolierschicht (4) einen spezifischen Widerstand von 10¹⁴ Ω cm oder mehr aufweist.