Brevet FR2694436A1 — publié le 19940204

SYSTEME DE TABLEAU ELECTROSTATIQUE D'INFORMATIONS La présente invention concerne un système de tableau électrostatique d'informations destiné à attirer des objets par une force de Coulomb de façon qu'ils y soient maintenus et, plus particulièrement, un système de tableau électrostatique d'informations tel que des caractères peuvent être écrits sur sa surface d'affichage sur laquelle des notices du type feuille peuvent être attirées et maintenues dans un but de publicité, de communication d'information ou similaire. Un système connu de tableau électrostatique d'informations servant à attirer, par une force de Coulomb, des objets comme des feuilles de façon qu'elles y soient maintenues comprend une couche d'attraction consistant en une substance diélectrique en couche et en une paire d'électrodes séparées électriquement l'une de l'autre et formées selon une structure stratifiée sur la face arrière de la couche d'attraction. Dans ce système classique de tableau électrostatique d'informations, les deux électrodes formant la paire sont reliées à une source d'énergie en courant continu, en utilisant ainsi la force de Coulomb pour attirer et tenir un objet sur la surface de la couche d'attraction. S'il faut non seulement qu'un tel système de tableau électrostatique d'informations exerce son rôle principal, c'est-à-dire attirer et tenir, par exemple, des objets en forme de feuille sur sa surface d'affichage, mais que de plus il soit possible d'y écrire des caractères sur la surface d'affichage à l'aide d'un élément d'écriture comme un marqueur comme dans le cas d'un tableau blanc, le système devient très utile et sera très largement utilisé dans diverses occasions Il est concevable qu'une autre couche sur laquelle des caractères peuvent être écrits puisse être disposée sur la surface de la couche d'attraction afin de réaliser un système de tableau électrostatique d'informations exerçant à la fois la fonction d'affichage et la fonction de tableau d'écriture On trouve cependant que la réalisation d'une autre couche superficielle simplement disposée sur la couche d'attraction pose le problème que l'intérieur de la couche superficielle devient électriquement conductrice lorsque les électrodes sont reliées à une source d'énergie Par conséquent, il n'est plus possible d'engendrer de façon satisfaisante un champ électrique servant à produire une charge de polarisation nécessaire pour attirer et tenir un objet, ou bien le phénomène "d'électret" se produit sur la couche superficielle, en provoquant une perte de la force d'attraction. Afin de remédier à ce problème, le but principal de la présente invention est de réaliser un système de tableau électrostatique d'information sur lequel des caractères peuvent être écrits sur la surface d'information tandis qu'une force de Coulomb suffisante pour attirer et retenir un objet est maintenue sur la même surface. Afin d'atteindre ce but, il est réalisé un système de tableau électrostatique d'informations comprenant: (a) une couche d'attraction consistant en une substance diélectrique en couche; (b) une couche de matière dure de revêtement dont la résistivité volumique est de 1010 n cm ou davantage et dont la dureté superficielle est spécifiée, la couche de matière dure de revêtement étant formée sur une face de la couche d'attraction, de manière à revêtir la face; et (c) au moins une paire d'électrodes formées sur l'autre face de la couche d'attraction d'une manière telle que les électrodes sont séparés électriquement l'une de l'autre dans une structure stratifiée afin d'engendrer un champ électrique pour produire une charge de polarisation à la couche d'attraction; caractérisé en ce qu'un objet placé sur la face de la couche d'attraction peut être attiré et maintenu au moyen d'une force de Coulomb tandis que la couche de matière dure de revêtement est interposée entre eux. Selon d'autres caractéristiques particulièrement avantageuses du système selon l'invention: La résistivité volumique de la couche d'attraction est comprise entre 1011 et 1014 n cm. La couche d'attraction est en une matière plastique. La matière plastique peut contenir de minuscules éléments de matière conductrice qui y sont dispersés. En particulier, cette matière conductrice peut être une ou plusieurs des matières choisies parmi l'or, l'argent, l'étain, l'oxyde de zinc, des oxydes conducteurs et des résines ioniques conductrices, ou elle peut aussi être du noir de carbone. La couche de matière dure de revêtement est avantageusement formée en appliquant une résine acrylique d'uréthanne ou une résine de polyester à la surface de la couche d'attraction et en durcissant la résine au moyen d'un rayonnement de rayons ultraviolets Elle peut encore être formée en appliquant une résine méthacrylique à la surface de la couche d'attraction et en durcissant la résine en utilisant une réaction thermique. En variante, la couche de matière dure de revêtement peut être formée en appliquant une résine acrylique ou une résine d'uréthane à la surface de la couche d'attraction et en durcissant la résine Il est également possible, pour former la couche de matière dure de revêtement, d'appliquer par cuisson une résine émaillée contenant du fluor à la surface de la couche d'attraction. Selon d'autres caractéristiques avantageuse du système selon l'invention: La couche de matière dure de revêtement est de préférence composée d'une couche ou davantage. L'épaisseur de la couche de matière dure de revêtement est de 50 p ou moins. La dureté superficielle de la couche de matière dure de revêtement est de 3 H ou davantage. Selon d'autres caractéristiques du système selon l'invention: Une couche isolante peut être disposée sur une face de la paire d'électrodes, la face étant opposée à la face adjacente à la couche d'attraction, éventuellement formée d'un adhésif isolant. La résistivité volumique d'une telle couche isolante est avantageusement de 1014 Q cm ou davantage. Dans un système de tableau électrostatique d'informations du type décrit ci-dessus, il existe une couche de matière dure de revêtement d'une résistivité volumique d'au moins 1010 n cm et d'une dureté superficielle spécifiée disposée sur une face d'une couche d'attraction d'une manière telle qu'un champ électrique engendré en appliquant une tension en courant continu aux bornes d'une paire d'électrodes produise, à l'échelle macroscopique, une charge de polarisation dans toute la couche d'attraction et dans toute la couche de matière dure de revêtement Grâce à cet agencement, il est possible non seulement d'assurer une force d'attraction suffisante pour tenir des objets, mais aussi de permette d'écrire des caractères sur la surface de la couche de matière dure de revêtement. Dans ce cas, l'épaisseur de la couche de matière dure de revêtement est fixée à 50 p ou-moins, et la couche de matière dure de revêtement est formée en appliquant sur une face de la couche d'attraction une résine acrylique d'uréthanne par peinture, revêtement, sérigraphie, ou un procédé similaire et en durcissant la résine par un rayonnement aux rayons ultraviolets, ce qui permet de réaliser un film appliqué présentant une résistivité souhaitée, une dureté élevée et une excellente résistance à l'abrasion. D'autres buts, particularités et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui suit Il faut cependant comprendre que la description détaillée d'exemples spécifiques, qui indiquent un mode de réalisation préféré de l'invention, n'est donnée qu'à titre d'illustration puisque diverses variantes et modifications situées à l'intérieur de l'esprit et du cadre de la présente invention ressortiront à l'homme de l'art à partir de cette description détaillée d'un mode de réalisation particulier. Sa description est illustrés par les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue en perspective éclatée du système de tableau électrostatique d'informations selon l'invention; La figure 2 représente une vue en plan partielle, en partie schématique du système de tableau électrostatique d'informations selon l'invention; La figure 3 représente une vue en coupe, en partie schématique, du système de tableau électrostatique d'informations selon l'invention; et la figure 4 est une vue en perspective du système de tableau électrostatique d'informations selon l'invention en utilisation. Un système 1 de tableau électrostatique d'informations selon le présent mode de réalisation tel que représenté à la figure 1, comprend une- couche d'attraction 2, une paire d'électrodes 3 en forme de dents de peigne, consistant en électrodes positives et négatives, formées sur une structure stratifiée sur la face arrière de la couche d'attraction 2, et une couche adhésive isolante 4, disposée sur une face des électrodes 3 en forme de dents de peigne, la face étant opposée à la face adjacente à la couche de protection 2 Sur la face avant de la couche d'attraction 2 est disposée une couche 5 de matière dure de revêtement consistant en une couche unique, et un objet 6 (figures 2, 3), par exemple une feuille de papier, est tenu et attiré par une force de Coulomb sur le côté de la face avant de la couche d'attraction 2, la couche de matière dure de revêtement 5 étant interposée entre eux. La couche d'attraction 2 est en une matière plastique contenant des éléments minuscules d'une ou de plusieurs matières qui sont dispersés La matière plastique ci-dessus est choisie parmi un polyester, un chlorure de polyvinyle, une résine acrylique, un polycarbonate, un polyacétal, un phénol et une époxy La matière ou les matières dispersées sont choisies parmi des éléments métalliques d'or, d'argent ou d'étain, des matières conductrices comme l'oxyde de zinc, ou des oxydes conducteurs et des résines ioniques conductrices. L'épaisseur de la couche d'attraction 2 est de 0,5 à 0,1 mm et sa résistivité volumique est de 1011 à 1014 Q cm. Les deux électrodes 3 en forme de dents de peigne sont formés d'une manière telle que des parties de dents directement opposées sont disposées en alternance de façon à concorder comme représenté aux figures 1 et 2 et chaque borne est reliée à une source 7 d'énergie en courant continu par l'intermédiaire d'un commutateur sélecteur 8 Lorsque le commutateur sélecteur 8 est actionné, la polarité de la paire d'électrodes 3 en forme de dents de peigne est commutée Le commutateur sélecteur 8 est mis en oeuvre lorsque l'objet 8 est tenu par attraction pendant un temps long afin d'inverser la polarité des électrodes 3, empêchant ainsi l'apparition du phénomène "d'électret" qui provoque une diminution de la force d'attraction de la couche d'attraction 2 etc La couche adhésive 4 est formée d'une matière hautement isolante dont la résistivité volumique est de 1014 Q cm ou davantage. Il 7 La couche de matière dure de revêtement 5 est formée en appliquant une résine acrylique d'uréthanne sur la face avant de la couche d'attraction 2 par peinture, revêtement, sérigraphie, ou procédé similaire, et en durcissant la résine par un rayonnement aux rayons ultraviolets Le système 1 de tableau électrostatique d'information pourvu de la structure ci-dessus est monté dans un cadre de support rectangulaire 9 comme représenté à la Figure 4, la couche adhésive 4 étant tournée vers l'intérieur et il est monté avec le cadre de support 9 sur un chevalet 10 o il est utilisé Au lieu d'être monté sur le chevalet 10, le système 1 de tableau électrostatique d'informations peut être fixé sur une paroi ou y être suspendu à l'aide d'une console de montage ou similaire La référence numérique 11 à la Figure 4 désigne une unité d'alimentation qui inclut un commutateur d'alimentation en énergie (non représenté) et le commutateur sélecteur 8. Dans ce mode de réalisation, la résistivité volumique de la couche de matière dure de revêtement 5 disposée sur la face avant de la couche d'attraction 2 est de 1010 n cm ou davantage, quelle que soit la résistivité volumique de la couche d'attraction 2, et elle est de préférence située à l'intérieur de la plage de 1010 à 1013 n.cm L'épaisseur de la couche de matière dure de revêtement 5 est de 50 p ou moins ( 10 g/m 2 ou moins) Lorsque la résistivité volumique et l'épaisseur de la couche de matière dure de revêtement 5 sont conformes à ces spécifications, un champ électrique engendré par l'application de tension produit à l'échelle macroscopique, dans toute le couche d'attraction 2 et la couche de matière dure de revêtement 5, une charge de polarisation suffisante pour qu'une force d'attraction suffisante agisse sur l'objet 6 Si la résistivité volumique de la couche de matière dure de revêtement 5 est inférieure à 1010 Q cm, l'intérieur de la couche de matière dure de revêtement devient conductrice à l'instant de l'alimentation en énergie, de sorte qu'il est impossible de produire une charge de polarisation En revanche, si la résistivité volumétrique dépasse 1013 n cm, le phénomène général "d'électret" se produit à la couche de matière de revêtement 5 de sorte qu'il est impossible d'exercer sur l'objet une force d'attraction suffisante. Dans un tel cas, la diminution de la force d'attraction peut être évitée en manipulant le commutateur sélecteur 8, de manière à amener le système 1 de tableau électrostatique d'informations à fonctionner d'une façon satisfaisante. Dans le système de tableau électrostatique d'informations selon le présent mode de réalisation, puisque la surface de la couche d'attraction 2 est blanche ou gris pâle, il est possible d'écrire des caractères etc sur la surface, avec un marqueur ou un instrument similaire utilisé pour l'écriture, et les caractères etc écrits sur la surface sont faciles à voir. L'utilisation d'une résine acrylique d'uréthanne durcissable aux ultraviolets comme matière de revêtement dure permet d'utiliser des éléments d'écritures à pointe d'écriture dure Puisque la dureté superficielle du système est de 3 H ou davantage, la surface résiste à l'abrasion et elle ne présent aucun dommage, même lorsque l'on utilise des instruments d'écriture du type dur, de sorte qu'il est possible d'atteindre une résistance élevée à l'abrasion et une durabilité élevée A la différence de la résine ci- dessus, lorsqu'une matière de revêtement d'époxy est durcie, la résistivité devient trop élevée Un chlorure de polyvinyle du type mou présente une résistivité appropriée, mais il pose un problème en ce qui concerne la dureté superficielle, tandis qu'un chlorure de polyvinyle de type dur donne une résistivité trop élevée Il a été prouvé que la surface de la matière dure de revêtement 5 selon l'invention possède une qualité équivalente à celle d'un tableau d'écriture (tableau émaillé de porcelaine) décrit dans "JIS S 6052 " en ce qui concerne l'apparence, la couleur, la capacité de tenir l'encre d'un marqueur, la possibilité d'enlever l'encre d'un marqueur et la rugosité superficielle etc. Tableau 1 Matière de revêtement dur Mode de Exemple Exemple Exemple réalisation Comparatif Comparatif Comparatif 1 1 2 3 Feuille A B A B A B A B d'attraction 101 l cm 6 6 1 5 O * O * 5 5 (Oxyde de Zinc) 1013 n cm 3 * 5 2 5 O O 5 5 (Oxyde de Zinc) 1014 ç cm 3 4 1 5 O O 4 4 (Oxyde de Zinc) A: direct B: commuté *: sans résidu Le tableau 1 montre, par exemple, le résultat d'un essai de vérification de la relation entre la résistivité volumique de la couche dure de revêtement et la force d'attraction Cet essai est mené à une température de 230 C et à une humidité de 67 % d'une manière telle que: une feuille de papier de 90 g de haute qualité (dimension A 4) est placée en premier lieu comme objet 6 sur la surface de la couche de matière dure de revêtement 5, et qu'une tension en courant continu de 200 V est appliquée à la source d'énergie 7 Dix secondes après l'application de tension, la force d'attraction, en kg, est mesurée en tirant l'objet 6 à l'aide d'un peson à ressort. Au tableau 1, la matière de revêtement dure utilisée dans le mode de réalisation est une matière acrylique d'uréthanne de revêtement dure en dont la résistivité volumique est de 4,7 x 1011 n cm et l'épaisseur de 50 p La matière de revêtement dure utilisée dans l'exemple comparatif 1 est une matière de revêtement dure en polyester dont la résistivité volumique est de 2,3 x 1015 n cm et l'épaisseur de 50 p Dans l'exemple comparatif 2, une matière de revêtement en métal dur, par exemple en aluminium, en cuivre ou en acier inoxydable, d'une épaisseur de 20 p et d'une résistivité volumique et de 1014 Q cm respectivement, a été appliquée par dépôt chimique en phase vapeur ou par pulvérisation cathodique Dans l'exemple comparatif 3 aucune matière dure de revêtement n'est utilisée Au tableau 1, "direct" indique un cas o la polarité de tension appliquée aux électrodes reste inchangée alors que "commuté" indique un cas o la polarité de la tension appliquée est modifiée à chaque heure spécifiée. "Sans résidus" signifie que la charge électrostatique engendrée dans une couche de matière dure de revêtement disparaît lorsque l'application de tension cesse. Selon le résultat des essais, lorsque la résistivité volumique d'une matière dure de revêtement est réglée à une valeur de l'ordre de 1011 n cm comme dans le cas du mode de réalisation, on ne trouve aucune différence sensible entre la force d'attraction de la condition "directe" et celle de la condition "commutée" En revanche, lorsque la résistivité volumique est réglée à une valeur de l'ordre 1015 n cm comme dans l'exemple comparatif 1, on trouve que la force d'attraction à la condition "directe" est plus petite que celle à la condition "commutée" Ceci indique qu'il se produit le phénomène "d'électret" dans la couche de matière dure de revêtement 5. Alors que l'invention a été décrite de façon particulière au moyen de la couche de matière dure de revêtement d'une épaisseur de 5 de 50 p ou moins dans le mode de réalisation précédent, l'épaisseur de la couche de matière dure de revêtement 5 n'est pas nécessairement limitée à cette valeur et pourrait être réglée de façon appropriée selon l'épaisseur de la couche d'attraction 2. Alors que la couche d'attraction 2 du mode de réalisation précédent est formée d'une manière telle que de minuscules éléments métalliques ou de minuscules éléments de matière conductrice comme de l'oxyde de zinc sont dispersés dans une matière plastique comme du chlorure de polyvinyle, il est également possible de former la couche d'attraction 2 il en dispersant du noir de carbone dans la résine Dans le cas du noir de carbone, le système de tableau électrostatique d'informations est d'une couleur noire dans son ensemble et les instruments d'écriture spécifiée devraient donc écrire en une couleur blanche. En outre, la couche de matière dure de revêtement n'est pas nécessairement formée par une résine acrylique d'uréthanne durcissante appliquée sur la surface de la couche d'attraction par un rayonnement aux rayons ultraviolets La couche de matière dure de revêtement peut être obtenue par d'autres procédés, par exemple: (i) durcir une résine de polyester par rayonnement aux rayons ultraviolets; (ii) revêtir la couche d'attraction d'une résine méthacrylique de plusieurs microns d'épaisseur et durcir la résine en utilisant une réaction thermique; (iii) durcir une résine acrylique ou une résine d'uréthanne, soit en chauffant, soit à une température ordinaire; (iv) appliquer une résine émaillée contenant du fluor par cuisson. L'un quelconque des processus ci-dessus doit être choisi en prenant en compte les facteurs suivants: (i) une température de séchage qui n'affecte pas la matière plastique de base de la couche d'attraction; (ii) les propriétés adhésives en ce qui concerne la matière plastique de base; (iii) une résistance aux fissures qui s'adapte à la flexibilité de la matière plastique; et (iv) une résistance chimique et une résistance à la contamination à l'encre d'un marqueur, obtenues lorsqu'une matière de revêtement a été appliquée. Il 12 Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans les exemples qui précédent ou par les détails des modes de mise en oeuvre particuliers choisis pour illustrer l'invention Toutes sortes de variantes peuvent être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. " 13 REVEND ICAT IONS 1/ Système ( 1) de tableau électrostatique d'informations comprenant: (a) une couche d'attraction ( 2) consistant en une substance diélectrique en couche; (b) une couche de matière dure ( 5) de revêtement dont la résistivité volumique est de 1010 n cm ou davantage et dont la dureté superficielle est spécifiée, la couche de matière dure ( 5) de revêtement étant formée sur une face de la couche d'attraction ( 2), de manière à revêtir la face; et (c) au moins une paire d'électrodes ( 3) formées sur l'autre face de la couche d'attraction ( 2) d'une manière telle que les électrodes ( 3) sont séparés électriquement l'une de l'autre dans une structure stratifiée afin d'engendrer un champ électrique pour produire une charge de polarisation à la couche d'attraction ( 2); caractérisé en ce qu'un objet placé sur la face de la couche d'attraction ( 2) peut être attiré et maintenu au moyen d'une force de Coulomb tandis que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est interposée entre eux. 2/ Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistivité volumique de la couche d'attraction ( 2) est comprise entre 1011 et 1014 n cm. 3/ Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'attraction ( 2) est en une matière plastique. 4/ Système ( 1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique contient de minuscules éléments de matière conductrice qui y sont dispersés. / Système ( 1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière conductrice est une ou plusieurs des matières choisies parmi l'or, l'argent, l'étain, l'oxyde de zinc, des oxydes conducteurs et des résines ioniques conductrices. 6/ Système ( 1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière conductrice est du noir de carbone. 7/ Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est composée d'une couche ou davantage. 8/ Système ( 1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la dureté superficielle de la couche de matière dure ( 5) de revêtement est de 3 H ou davantage. 9/ Système ( 1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est formée en appliquant une résine acrylique d'uréthanne à la surface de la couche d'attraction ( 2) et en durcissant la résine au moyen d'un rayonnement de rayons ultraviolets. / Système ( 1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est formée en appliquant une résine de polyester sur la surface de la couche d'attraction ( 2) et en durcissant la résine au moyen d'un rayonnement de rayons ultraviolets. 11/ Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est formée en appliquant une résine méthacrylique à la surface de la couche d'attraction ( 2) et en durcissant la résine en utilisant une réaction thermique. 12/ Système ( 1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est formée en appliquant une résine acrylique à la surface de la couche d'attraction ( 2) et en durcissant la résine. " 13/ Système ( 1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est formée en appliquant une résine d'uréthanne à la surface de la couche d'attraction ( 2) et en durcissant la résine. 14/ Système ( 1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de matière dure ( 5) de revêtement est formée en appliquant par cuisson une résine émaillée contenant du fluor à la surface de la couche d'attraction ( 2). 15/ Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de matière dure ( 5) de revêtement est de 50 p ou moins. 16/ Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche isolante ( 4) est disposée sur une face de la paire d'électrodes ( 3), la face étant opposée à la face adjacente à la couche d'attraction ( 2). 17/ Système ( 1) selon la revendication 16, caractérisé en ce que la couche isolante ( 4) est formée d'un adhésif isolant. 18/ Système ( 1) selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la résistivité volumique de la couche isolante ( 4) est de 1014 n cm ou davantage.