Brevet FR2083318A1 — publié le 19711217

La présente invention, concernant des revêtements de sol, est plus spécifiquement relative à un rev8t-ement de sol anti-statique et à des recouvrements de plancher, y compris des tapis,à propriétés anti-statiques et à des procédés pour fabriquer un tel revêtement ou recouvrement. Dans le passé on a consacré beaucoup de recherches et d'efforts dans l'industrie des revttements de sol, au problème de l'élimination ou de la réduction de l'électricité statique produite par friction dans les tapis et autres recouvrements de planchers. Une solution, qui a été proposée par plusieurs personnes travaillant dans le domaine des tapis, comporte l'application par pulvérisation d'un revêtement superficiel qui augmente suffisamment la conductibilité électrique superficielle des fibres pour que les charges électriques engendrées par le contact à friction avec les semelles de chaussures soient rapidement redistribuées et dissipées.La difficulté qu'on rencontre avec de tels revetements est qu'ils sont enlevés par les aspirateurs de nettoyage et l'usure normale due à la circulation et que par conséquent il faut traiter à nouveau les tapis, régulièrement de temps en temps. Une autre solution proposée consiste à mélanger des fibres métalliques conductrices (ctest-à-dire en acier inoxydable, en cuivre, etc...) avec les. fibres ou filaments textiles classiques, de façon à augmenter la conductibilité électrique du tapis. Mais la fabrication dè ces tapis est cotteu- se et on estime maintenant que le problème de l'usure accrue et de ltémoussage des lames de découpe, chères. servant à la fabrication des tapis, est un facteur désavantageux à considérer. Le brevet des Etats-Unis dtAmérique nO 3 571-247 décrit un tapis anti-statique destiné à être utilisé avec des chaussures à semelle de cuir et la présente invention en constitue un perfectionnement. Conformément à un aspect de l'invention on fournit un procédé pour fabriquer une matière de revêtement de sol ou de recouvrement de plancher anti-statique qui comprend la sélection d'une matière électriquement isolante 'tA'l, qui est positive dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières différentes de semelles de chaussures formant une certaine multiplicité, la sélection d'une deuxième matière électriquement isolante nB" qui est négative dans la série tribo-électriç e par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité et la fabrication dudit revêtement de sol ou recouvrement de plancher en mélangeant les matières "An et "B" dans des proportions telles que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures produites par des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité, qui entrent en contact par friction avec la surface du revetement, soit nominalement nulle. Conformément à un autre aspect de l'invention on réalise un rev & ement de sol ou recouvrement de plancher qui comprend le mélange d'une première matière électriquement isolante "A" qui est positive dans la série tribo-électrique par rapport à une multiplicité de matières différentes de semelles de chaussures et une deuxième matière électriquement isolante "B" qui est négative dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité, le mélange étant proportionné de façon que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures produites par des matières de semelles de chaussures diffvreentes parmi ladite multiplicité entrant en contact par friction avec la surface du revêtement soit nominalement nulle. Conformément à un autre aspect encore de ltinven- tion on produit un fil composite destiné à être utilisé dans la fabrication des tapis anti-statiques, comprenant un mé- lange d'une première matière fibreuse "An qui est positive dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes d'une multiplicité, avec une deuxième matière fibreuse nB" qui est négative dans la série tribo-électrique par rapport à chacune desdites matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité, le mélange étant proportionné de façon que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures produites par 'des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité entrant en contact par friction avec la surface de fil composite noit nominalement nulle. On sait que lorsque deux matières différentes sont frottes ensemble, l'une dëvient chargée positivement et l'autre chargée négativement de façon correspondante. Des diagram mes ont été établis par des chercheurs dans le domaine textile au sujet de diverses matières comprises dans une série connue sous le nom de série tribo-électrique ou électro-statique. Avec une telle série on peut prédire que lorsque deux matières quelconques de la série sont frottées ensemble, la matière placée le plus haut se charge positivement et la plus basse se charge négativement.En d'autres termes la matière 'gA8t (en haut) qui est la plus élevée et la plus positive dans la série constitue un donneur d'électrons pour la matière "Blt (en bas) plus basse, qui accepte et-stocke temporairement les électrons donnés. De fortes tensions'peuvent être engendr-ées lorsque des matières constituaxit- -de bons isolants différents sont frottées ensemble et -c'est ce qui se passe lorsque des semelles de -chaussures sont en contact de friction avec des fibres de matière plastique ou de -lai-ne sèche lorsqu'une personne marche sur un tapis.La décharge soudaine de cette-charge à haute tension lorsque la main entre en'contact-avec-une poignée de porte métallique, un interrupteur d'éclairage, l'é quement d'une salle de calculateurs-; etc..., produit un choc désagréable pour la personne ainsi qu'un signal de décharge statique électrique pouvant être une source d'erreurs dans le fonctionnement d'un calculateur. Actuellement on estime que pour effectuer des opéra tions satisfaisantes dans une salle de calculateurs le tapis ne doit pas produire plus de 1- 000 volts. -Dans le cas d'applications destinées à éliminer les chocs désagréables pour les autres humain-s, la tension maximale doit autre inférieure à 2 000 volts. Â titre de comparaison on indiquera que des tensions supérieures à 5 000 volts peuvent- - tre produites par une personne marchant sur de la laine oudunylon-, avec une faible humidité. Les conditions ci-dessus peuvent autre satisfaites en choisissant et en mélangeant convenablement une fibre ou un filament "A" qui est placé au-dessus dé tout-es les matières de semelles de chaussures classiques, dans la série triboélectrique, avec une fibre ou un filament "Bt' qui se trouve en dessous de toutes ces matières de semelles de chaussures dans la série et en établissant les proportions du mélange de façon que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures engendrées par les diverses matières de semelles de chaussures soit sensiblement nulle pour une humidité donnée. On a observé que différentes matières de semelles de chaussures produisent généralement des niveaux de tension négative différents quand on les frotte contre une matière wAX et différents niveaux de tension positive quand on les frotte contre une matière ttBn. Par conséquent en pratique il est improbable qu'il s'effectue un équilibrage ou une neutralisation parfaits des charges positives et négatives transférées entre les fibres "A" et "B" et chacune des matières de semelles de chaussures différentes faisant partie d'une multiplicité, mtme si toutes ces matières de chaussures se placent entre les fibres sélectionnées "Â" et "B" dans la série tribo-électrique. Conformément à la présente invention, le mélange des fibres "Â" et 'IB" est réglé de façon que l'ensemble des matières de chaussures engendrant les tensions les plus basses et les plus élevées soit centré positivement et négativement aux environs de zéro, plut8t que l'une soit équilibrée à zéro et l'autre rendue positive ou négative suivant les cas. En effectuant le mélange de façon que la moyenne des valeurs extrêmes s'établisse à zéro plut8t qu'à un niveau extrême, la tension statique mcdiii:ale engendrée par 1a multiplicité des différentes matières de chaussures est effectivement réduite de moitié. Pour la plupart des applications le mélange est de préférence proportionné de façon à fournir à peu près des valeurs de tensions positive et négative égales, pour les matières de semelles de chaussures présentant le plus grand éta- lement des valeurs, pour une humidité relative de 15 à 20 pour cent, par exemple. Comme les fibres sélectionnées peuvent présenter des caractéristiques dtstsorption d'humidité différentes, la proportion de mélange ainsi optimisé à l'extrémité basse de la gamme d'humidité de fonctionnement peut ne pas être optimale pour-des humidités supérieures.En général, puisque les caractéristiques de production d'électricité statique de toutes les fibres isolantes et des matières de semelles de chaussures chutent lorsque l'humidité croit, on préfère opti tique les proportions du mélange des fibres "A" et des fibres "B" pour l'extrémité basse de la gamme d'humidité. Pour des applications d'humidité contrôlée telles que celles requises dans certaines salles de calculateurs, les proportions du mélange peuvent autre avantageusement sélec tionnées pour fournir des tensions électro-statiques minimales (positives et négatives comme décrit ci-dessus) pour une humidité contrôlée donnée (par exemple de 40 pour cent). Dans l'alternative le mélange optimal peut être choisi pour un certain état d'humidité situé au milieu de la gamme (par exemple 30 % d'humidité), de façon à réduire les niveaux de tension aux extrémités opposées de Ta gamme d'humidité (par exemple 20 % - 40 %). Il est important en tout cas de choisir des matières fibreuses "A" et "B" qui couvrent toutes les matières de semelle de chaussure bien connues et utilisées le plus souvent (c'est-à-dire le cuir, le caoutchouc, les matières synthétiques, etc...). Parmi les matières "A" qu'on a trouvé être plus positives que toutes les matières classiques de semelle de chaussure actuellement utilisées, on peut citer la laine et le Nylon 6-6 fabriqué par Du Pont. On a signalé des essais, qui montrent au moins un Nylon 6-6 en dessous des semelles de caoutchouc dans la série tribo-électrique, mais au-dessus des matières synthétiques et du cuir.On reconnaît que ce type de Nylon conviendrait moins bien comme matière-"B", à moins qu'il ne soit combiné avec une matière "B" manifestant une inversion complémentaire de position dans la série tribo-électrique pour la même matière de semelle de chaussure. Des matières convenables "B" aot on a trouvé qu' elles étaient plus négatives que toutes les matières de chaussures classiques actuellement utilisées, sont le polypropylène pigmenté, les matières acryliques modifiées ("Dynel" et "Verel"), la matière acrylique "Orlon" et le polyester "kodel II". On a rapporté des essais montrant que du polypropylène de type colorab-le se trouve au-dessus de plusieurs matières de semelle-s et en dessous d'autres dans la série tribo- électrique. Ici à nouveau il convient de noter que certaines fibres acryliques aussi bien que des fibres de polyester (par exemple du Fortrel) sont ambivalentes dans leurs positions dans la série en question-par rapport à -différentes matières de semelles et en conséquence elles convi-ennent moins bien que des matières "B", moins d~t'être 'combinées avec une matière "A1' manifestant -une inversi6n -comlémentaire- de position dans la série tribo-électrique pour la même matière de semelle de chaussure. On peut facilement sélectionner des matières convenables "B" et "B" par les procédés de mesure simples exposés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n) 3 371 A et des valeurs de tensions absolue-s peuvent autre mesurées en suivant la méthode d'essais d'une marche de promenade ou d'une marche traînante, prescrite par l'Âmerican Carpet Institute. En utilisant un mélange de Nylon 6-6 (matière "A") et de polypropylène (matière "B") pour fournir des régions à 40 pour cent de Nylon et 60 pour cent de polypropylène, pour 40 pour cent d'humidité relative et 210 C, on a trouvé que les tensions de charge électro-statique pour les matières de semelles en cuir, caoutchouc et en matière synthétique se trouvaient dans la gamme de + 500 volts1 mesurée avec un électromètre Keithley. Pour des valeurs d'humidité relative plus basses, au voisinage de 15 à 20 pour cent, le mélange optimal est à peu près dans la gamme de 20 à 35 pour cent de Nylon et de 80 à 65 pour cent de polypropylène, le mélange qui fonctionne au mieux dépendant quelque peu des légères différences dans les techniques de fabrication des fibres et de leur com-position. On peut facilement déterminer des mélanges optimaux d'autres matières "A" et zon suivant les procédés ci-dessus, de manière à obtenir un tapis anti-statique amélioré utile dans des environnements critiques, avec des matières de semelles de chaussures isolantes classiques. En tirant avantage du fait que le système nerveux humain (aussi bien que les calculateurs) n'est sensible qu'à une amplitude de tension par rapport à zéro ou à la terre- et indifférent à la polarité (c'est-à-dire plus ou moins), on obtient un tapis anti-statique présentant un fonctionnement global grandement amélioré, qui produit des chocs réduits et des perturbations électriques faibles pour le -dispositifs électroniques sensibles tels que les calculateurs. Il faut comprendre que - le- terme de "ma'lange" qu'on utilise dans ce mémoire comprend les mélanges matériels de fi bres textiles sépårées "'At' et "B" ou de- fibres mono-filament continues aussi' bien que des fibres ou filaments uniques à deux constituants, -présentant-des régions à surface composite convenablement proportionnées en matières -"A" et "B", combinées solidairement au cours de l'extrusion par exemple ou par l'application de revêtements superficiels. Suivant un aspect plus évolué de la présente invention, on peut utiliser le mélange de matières "A" et "Bn présentant, par rapport à la série tribo-électrique, des caractéristiques semblables à celles manifestées pour la fabrication des tapis, pour fabriquer un revêtement de sol solide ou un dallage présentant des caractéristiques anti-statiques améliorées.Dans ce cas on choisit des matières dures isolantes "À" et "B" qui conviennent pour être incorPorées dans des revêtements durs ou solides, les matières "A" étant celles qu'on a trouvé comme étant plus positives, suivant la série triboélectrique, que toutes les matières de semelles de chaussures classiques actuellement utilisées ; et les matières "Btt étant celles qui présentent une inversion de position comlémentaire dans la série tribo-électrique pour de telles matières de semelles de chaussures. Conformément à cet autre aspect de l'invention, on peut fabriquer des matières de dallage solides, par exemple des carreaux de plancher, en établissant une matrice d'une matière nB" convenable mélangée en combinaison avec une forme fragmentaire, comme des copeaux ou particules d'une matière "3". Chacune des matières "A" et "B" sera en relation avec les régions de surface que chacune présente aux matières des semelles de chaussures, de façon à'engendrer des charges statiques opposées lorsqu'elles sont soumises à la marche sous l'effet des semelles de chaussures.Ou bien des-matières fragmentaires ttAtt et "B" peuvent autre pressées ou fondues ensemble pour former une surface présentant des proportions convenables d'après l'enseignement de l'invention. Ou encore des bandes de matière ttAlt et ttB'',posées étroitement côte à c8te, peuvent former une telle surface anti-statique. Comme dans le cas de la fabrication des tapis, il est important de présenterodans une région de surface relativement petite (inférieure à la région de contact de la semelle de chaussure moyenne), des quantités proportionnellement représentatives des deux matières nA" et "B':; de façon que chacune puisse neutraliser l'effet de l'autre.Comme exemple spécifique, en plus d'autres matières de plancher dures convenables se trou ',-ant dans l catégories"8" et "B" ci-dessus pour la fabrica tion de tapis anti-statiques, un revêtement ou dallage dur composé de régions de surface de Nylon et de vinyle en propor tions convenables suivant les régions et surfaces quant à la position de chacune dans la série tribo-électrique, fournira une surface de plancher dur anti-statique. De façon semblable on peut combiner le Nylon et le propylène pour produire un effet anti-statique. On comprendra que les matières "A" et "B" sont essentiellement des isolants électriques (par opposition à des conducteurs), que l'invention soit utilisée dans la fabrica tion de tapis ou de revttementsdurs. Des mélanges de matières "An et "B" ont été fournis pour chaque type de revêtement néanmoins ils ne sont donnés qu a titre indicatif, car l'in- vention est relative à des mélanges de toutes les matières es sentiellement isolantes présentant les caractéristiques électriques décrites. Il faut comprendre en outre que les propriétés convenables des matières "À" et "B" sont choisies en utilisant les mimes techniques de mesure que celles décrites ci-dessus, de sorte que la valeur moyenne des tensions supérieures et infé- produites par des matières de semelles de chaussures différentes parmi la multiplicité considérée, qui entrent en contact avec la surface par friction avec la surface du revêtement, est nominalement nulle. R E V E N D I C A 1' I O N S 1. Procédé pour fabriquer une matière de revêtement de sol ou de recouvrement de plancher anti-statique, caractérisé par la sélection d'une première matière l'A" électriquement isolante, qui est positive dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des différentes matières de semelles de chaussures parmi une multiplicité de ces matières, la sélection d'une deuxième matière t'B" électriquement isolante, qui est négative dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité et la fabrication dudit revêtement ou recouvrement avec un mélange des matières "A" et "B" proportionné de façon que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures produites par des matières de semelles de chaussures différentes parmi ladite multiplicité, en contact de friction avec la surface du revêtement ou recouvrement soit nominalement nulle. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce qu'un mélange optimal de matières "A" et "B" est proportionné pour une gamme d'humidité donnée. 3. Procédé selon revendication I ou 2, caractérisé en ce que les différentes matières de chaussures comprennent le cuir, les compositions synthétiques, le caoutchouc naturel, et le caoutchouc synthétique. 4. Procédé selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une matrice est formée d'une desdites matières "A" ou 'tB", l'autre matière étant mélangée sous forme de fragments ou particules avec ladite matrice. 5. Procédé selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites matières l'A" et "B" sont utilisées sous forme de particules. 6. Procédé selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites matières "A" et 'IBll sont sous forme de bandes en relation étroite côte à c8te. 7. Procédé selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites matières A et "Bll comprennent des fibres de tapis. 8. Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce que la matière de fibre "A" comprend un filament continu de nylon et la matière de fibre "B", un filament continu de polypropylène. 9. Revêtement de sol ou recouvrement de plancher antistatique, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange d'une première matière électriquement isolante "A" qui est positive dans la série tribo-électrique par rapport à une multiplicité de matières de semelles de chaussures différentes et d'une deuxième matière électriquement isolante "B" qui est négative dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité, le mélange étant proportionné de façon que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures produites par des matières de semelles de chaussures différentes, parmi ladite multiplicité, en contact par friction avec la surface de revttement, soit nominalement nulle. 10. Rev8tement ou recouvrement selon revendication 9, caractérisé en ce qu'un mélange optimal de matières "A" et "B?' est proportionné pour une gamme d'humidité donnée. 11. Revêtement ou recouvrement selon revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les différentes matières de chaussures comprennent le cuir, les compositions synthétiques, le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique. 12. Revêtement ou recouvrement selon revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce qu'une desdites matières "A" ou "B" a la forme d'une matrice et en ce que l'autre est fragmentaire. 13. Revêtement ou recouvrement selon revendication 9, 10 ou 11, dans lesquels lesdites matières "A" et "B" ont la forme de particules. 14. Revêtement ou recouvrement selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que lesdites matières "A" et "B" ont la forme de bandes. 15. Recouvrement de plancher ou de sol anti-statique selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que lesdites matières "A" et "B" comprennent des fibres de tapis. 16. Tapis anti-statique selon la revendication 15, caractérisé en ce que la matière de'fibre "A" comprend un filament de Nylon continu et la matière de fibre "B" nun filament de polypropylène continu. 17. Fil composite destiné à autre utilisé dans la fabrication de tapianti-statiques, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange d'une première matière fibreuse "À" qui est positive dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes dtune mu'gtiplicité de ces matières, avec une deuxième matière fibreuse "B" qui est négative dans la série tribo-électrique par rapport à chacune des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité, le mélange étant proportionné de façon que la valeur moyenne des tensions supérieures et inférieures, produites par des matières de semelles de chaussures différentes de ladite multiplicité en contact par friction avec la surface de fil composite, soit nomlnalement nulle.