Brevet FR2893748A1 — publié le 20070525

La présente invention concerne d'une manière générale un dispositif de démonstration des propriétés antistatiques d'un substrat en verre transparent, et un procédé de démonstration des propriétés antistatiques d'un substrat en verre transparent au moyen de ce dispositif. Le dispositif de l'invention vise plus précisément à prouver de façon visuelle les propriétés antistatiques d'un substrat en verre transparent, éventuellement par comparaison avec un substrat en verre transparent dénué de propriétés antistatiques. La présente invention dont le but est de prouver d'une manière claire et sans équivoque l'efficacité d'un traitement antistatique, en montrant par exemple qu'un verre antistatique n'attire pas et ne retient pas la poussière, trouve bien évidemment son utilité et ses applications chez les fabricants de lunettes et les opticiens et en particulier dans les tests de démonstration destinés aux opticiens et à leurs clients. Selon l'invention, les substrats transparents englobent les lentilles optiques, les lentilles ophtalmiques et plus particulièrement les lentilles ophtalmiques pour lunettes. La fabrication et le traitement des substrats transparents, notamment les lentilles ophtalmiques est bien connue et ne sera pas décrite ici. De manière générale, un verre ophtalmique, qu'il soit minéral ou organique, subit un ou plusieurs traitements destinés par exemple à le rendre plus résistant aux chocs et/ou à l'abrasion ou encore pour le rendre anti-reflets. Tous ces traitements, leurs techniques d'applications et les effets qu'ils procurent sont bien connus de l'homme du métier et ne seront pas décrits ici. Il est bien connu de charger un objet en électricité statique en frottant sa surface avec un objet tel qu'un chiffon, un morceau de mousse synthétique ou de polyester. L'énergie statique ainsi chargée attire et fixe sur la surface de l'objet frotté les petites particules se trouvant à proximité. C'est cette charge statique qui est à l'origine de la poussière et des petites particules qu'on trouve fixées sur les substrats transparents. Un substrat transparent est généralement considéré comme ayant des propriétés antistatiques acceptables, lorsqu'il n'attire et ne fixe pas la poussière et les petites particules. Il est aussi connu que le dépôt sur la surface des substrats transparents d'une couche conductrice, par exemple dans un empilement anti-reflets, permet une évacuation rapide de la charge statique et empêche ainsi le verre traité d'attirer et de fixer les particules. Un substrat possédant une telle qualité est dit substrat antistatique , et il possède une surface principale dite antistatique. Cette propriété est souvent liée au potentiel statique du matériau. Lorsque le potentiel statique du matériau est de 0 KV +/- 0,1 KV, le matériau est antistatique, en revanche lorsque, après avoir frotté la surface du matériau comme indiqué précédemment son potentiel statique est différent de 0 KV +1-0,1 KV, le matériau est dit statique et il possède une surface principale dite antistatique. Il peut alors attirer vers lui les petits objets se trouvant à proximité. La demande internationale WO 01/55752 décrit des substrats transparents antistatiques, notamment des lentilles ophtalmiques, ainsi que leurs modes de réalisation. Il existe des tests de démonstration de la propriété antistatique à destination des opticiens et de leurs clients. Tous ces tests reposent sur la capacité des verres antistatiques à évacuer une charge statique obtenue après frottement par un tissu. Par exemple, cette capacité est quantifiée par une mesure du temps de dissipation d'une charge appliquée par corona. Ainsi, les verres antistatiques possèdent un temps de décharge de l'ordre de la centaine de millisecondes, alors qu'il est de l'ordre de plusieurs dizaines de secondes pour un verre statique. La plupart des tests de démonstration connus sont limités et ne permettent pas de mesurer des temps de décharge inférieurs à environ 500 ms. Or, certains substrats transparents sans couche conductrice ont déjà des propriétés antistatiques intéressantes avec des temps de décharge d'environ deux cents millisecondes, si bien qu'il n'est pas possible de les différencier des autres verres avec les tests de démonstration évoqués ci-dessus. On peut néanmoins les distinguer, mais de façon assez peu démonstrative, en limitant le temps d'attente entre le frottement et l'attraction des particules, c'est-à-dire en chargeant les verres placés à proximité des particules. Ceci peut être réalisé en frottant une baguette en téflon et en la mettant tout de suite en contact avec les verres. C'est également possible par le simple essuyage des deux verres avec un mouchoir en papier et examen des particules retenues sous une lumière indirecte et sur fond noir. Il existe aussi depuis peu un outil de démonstration accompagnant les lentilles ophtalmiques Teflon easycare . Cet outil basé sur le concept décrit ci-dessus est constitué d'un verre ophtalmique dont une moitié est traitée avec un empilement anti-reflets et antistatique et l'autre moitié est traitée avec un empilement anti-reflets. Le verre étant calé dans une empreinte plastique. Dans le fond de l'empreinte sont disposés des carrés en papier de 1 à 3 mm de côté. D'après la notice explicative accompagnant cet outil, en frottant le verre avec un activateur constitué d'une baguette dont une des extrémités est recouverte d'une mousse en plastique, les morceaux de papier sont attirés sous le verre et viennent se fixer sur le verre côté statique. L'expérience a montré que cet outil n'est pas assez démonstratif et pas toujours convaincant. Il existe donc un réel besoin d'un outil de démonstration facile à utiliser, efficace et surtout très démonstratif. Après de multiples essais, la demanderesse a répondu aux problèmes cités précédemment en mettant au point un outil prêt à l'emploi et facile à manipuler. La démonstration faite selon cet outil est aisée et permet l'obtention de résultats visuels démonstratifs, spectaculaires et convaincants. Le dispositif mis au point par la demanderesse est une boîte creuse comprenant au moins un substrat en verre transparent partiellement ou entièrement antistatique et des éléments légers susceptibles d'être attirés par une charge statique judicieusement choisis. Les dessins annexés illustrent l'invention : la figure 1 représente un dispositif selon l'invention sous sa forme la plus simple, alors que la figure 2 représente une variante plus complexe de ce dispositif. En référence à ces dessins, le premier objet de l'invention est un dispositif de démonstration des propriétés antistatiques d'au moins un premier substrat en verre transparent (3) dont au moins une partie de l'une de ses surfaces principales est une surface antistatique, ledit dispositif comprenant une boîte creuse ayant une surface supérieure (1) pourvue d'au moins une fenêtre (2) sur laquelle est fixé ledit premier substrat en verre transparent (3), la boîte (1) contenant des éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique, lesdits éléments étant de préférence choisis parmi les particules alvéolaires de polymères synthétiques ou naturels, les fibres individualisées de polymères synthétiques ou naturels et leurs mélanges. La surface principale du premier substrat en verre transparent (3) qui est au moins partiellement antistatique peut être celle qui est orientée vers l'intérieur de la boîte (1) ou celle qui est orientée vers l'extérieur de la boîte (1), de préférence celle qui est orientée vers l'extérieur de la boîte (1). Dans ce qui suit, l'expression "substrat antistatique" est utilisée pour désigner un substrat dont la totalité ou une partie seulement de l'une de ses surfaces principales est une surface antistatique. Le substrat a pu être rendu antistatique par exemple par le dépôt d'une couche conductrice dans l'empilement anti-reflets ou par tout autre moyen. Par "substrat statique", on entend un substrat dont la totalité ou une partie seulement de l'une de ses surfaces principales est une surface statique. Ce peut être un substrat brut ou un substrat ayant subi divers traitements. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la surface supérieure de la boîte (1) comprend une seule fenêtre (2) sur laquelle est fixé un substrat en verre transparent (3). Ce premier mode de réalisation de l'invention est représenté schématiquement sur la figure 1. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend en outre une deuxième fenêtre (2a) sur laquelle est fixé un deuxième substrat en verre transparent (3a), une partie au moins de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) et/ou du deuxième substrat en verre transparent (3a) étant une surface statique. Dans ce cas, la surface supérieure de la boîte (1) est pourvue de deux fenêtres (2) et (2a) sur lesquelles sont fixés respectivement deux substrats verre transparents (3) et (3a) dont au moins un est au moins partiellement antistatique (i.e., au moins une partie de l'une de ses surfaces principales est antistatique) et dont au moins un est au moins partiellement statique (i.e., au moins une partie de l'une de ses surfaces principales est statique). La distance séparant les extrémités des deux fenêtres (2) et (2a) peut varier de 0 à quelques centimètres, typiquement de 0 à 5 cm. Ce deuxième mode de réalisation de l'invention est représenté schématiquement sur la figure 2. Il permet une comparaison visuelle aisée de l'attraction électrostatique induite par les deux substrats. Le premier substrat en verre transparent (3) peut se présenter sous plusieurs formes. Selon une première variante, la totalité de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) est une surface antistatique. Dans ce cas, si le dispositif de l'invention comprend une deuxième fenêtre (2a) sur laquelle est fixé un deuxième substrat en verre transparent (3a), il est préférable que la totalité de l'une des surfaces principales du deuxième substrat en verre transparent (3a) soit une surface statique. Ce mode de réalisation est le mode de réalisation préféré de l'invention. Selon une deuxième variante, la moitié seulement de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) est une surface antistatique, l'autre moitié étant une surface statique. On peut envisager, par exemple, le cas d'un substrat en verre transparent (3) dont une moitié seulement a subi un traitement antistatique. Dans ce cas, si le dispositif de l'invention comprend une deuxième fenêtre (2a) sur laquelle est fixé un deuxième substrat en verre transparent (3a), le deuxième substrat en verre transparent (3a) peut être un substrat entièrement ou partiellement statique ou antistatique. Les substrats en verre transparent utilisés dans la présente invention peuvent aussi comprendre plusieurs morceaux de substrats assemblés entre eux dont tous n'ont pas subi un traitement antistatique. Ainsi, pour réaliser la fixation d'un premier substrat en verre transparent (3) dont la moitié de l'une de ses surfaces principales est une surface antistatique et l'autre moitié de ladite surface principale est une surface statique sur une fenêtre (2), il est possible d'employer un substrat entièrement antistatique occupant la moitié de la fenêtre (2) et un substrat entièrement statique occupant l'autre moitié de la fenêtre (2). Les éléments (4) doivent être suffisamment légers pour être susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique. De nombreux éléments (4) peuvent être utilisées selon l'invention, leur permittivité électrique, leur taille ou leur masse volumique ainsi que la distance les séparant des substrats en verre transparent, devant être adaptés de manière à ce que l'attraction électrostatique exercée sur eux par un corps chargé placé à proximité soit supérieure à la gravité. De préférence, on utilise des éléments (4) ayant une permittivité électrique relative inférieure à 6 pF/m, mieux comprise entre 0,5 et 5 pF/m, et encore mieux comprise entre 1 et 4 pF/m. Ces valeurs de permittivité s'entendent à une température de 23 C et à un taux d'humidité de 50 %. De préférence encore, on utilise des éléments (4) ayant une masse volumique inférieure à 150 g/L, mieux inférieure à 100g/L, et encore mieux comprise entre 10 et 20 g/L. Les masses volumiques sont mesurées à température ambiante. La permittivité ou constante diélectrique d'un isolant est exprimée par rapport à celle de l'air (égale à celle du vide). Elle est représentée par la lettre epsilon et exprimée en pico Farad/mètre. La permittivité du vide est de 8,85 pF/m. La permittivité d'un matériau est le produit de sa permittivité relative multipliée par celle du vide. Les valeurs de permittivités relatives données par les tables de constantes sont approximatives et peuvent varier nettement en fonction de la fréquence, de la température, de l'hygrométrie voire, de la pression atmosphérique. Les valeurs de permittivité indiquées dans cette demande sont toutes exprimées dans les conditions ambiantes de température et de pression (25 C, 1 bar), sauf indication contraire. Parmi les éléments (4) correspondant aux critères de permittivité et de masse volumique définis précédemment, on peut citer la poussière en suspension, le talc en poudre, les carrés de feuilles d'aluminium de faibles dimensions, les morceaux ou fibres de papier de faibles dimensions, les particules alvéolaires de polymères synthétiques ou naturels ou les fibres individualisées de polymères synthétiques ou naturels. Les particules alvéolaires de polymères ou les fibres individualisées de polymères précités peuvent éventuellement être chargés en noir de carbone. Par "particules alvéolaires", on entend des particules dont la structure contient des alvéoles. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les éléments (4) sont des particules alvéolaires de polymères synthétiques ou naturels, des fibres individualisées de polymères synthétiques ou naturels ou leurs mélanges. Ces éléments (4) peuvent contenir du noir du carbone. Les particules alvéolaires de polymères sont préférentiellement choisies parmi les mousses et billes de polymères expansés, de préférence parmi les mousses et billes de polymères expansés de polyéthylène, polychlorure de vinyle, polystyrène, acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), polyuréthane et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation de l'invention, les particules alvéolaires sont des billes sphériques ou pseudo sphériques de diamètre inférieur à 8 mm, de préférence compris entre 0,5 et 5 mm, mieux entre 0,5 et 3 mm. Dans le cas de particules pseudo sphériques, le diamètre est celui de la plus petite sphère pouvant englober lesdites particules. Les éléments (4) préférés selon l'invention sont des billes de polystyrène expansé, ayant de préférence un diamètre inférieur à 5 mm, mieux compris entre 0,5 et 3 mm, et de préférence une masse volumique inférieure à 100 g/L, mieux inférieure à 50 g/L et encore mieux comprise entre 10 et 20 g/L. Le polystyrène expansé peut être du polystyrène cristal ou du polystyrène renforcé aux chocs (HIPS). Les billes de polystyrène expansé sont blanches de nature. Elles peuvent cependant être colorées de manière à rendre le test plus démonstratif. La coloration peut être faite par tout moyen adapté et en mettant en oeuvre une ou plusieurs couleurs. On peut par exemple utiliser des billes de polystyrène expansé colorées dans la masse ou bien juste en surface avec différentes couleurs fluorescentes ou non. Etant donné que la permittivité dépend entre autres de l'humidité du milieu, il est important d'éviter tout changement d'humidité à l'intérieur de la boîte. Il est conseillé par exemple d'utiliser une boîte entièrement fermée, étanche et imperméable à l'humidité et à la vapeur d'eau. On peut par exemple sertir les substrats en verre transparents avec une bague ou bien les fixer dans les fenêtres correspondantes par l'intermédiaire d'une colle. Dans ce cas, la surface du verre en contact avec la colle devrait être légèrement abrasée pour améliorer l'adhérence. On peut a priori envisager tout type de colle. La seule contrainte à prendre en considération est la compatibilité de la colle avec le matériau utilisé dans la fabrication de la boîte creuse de l'invention. La boîte creuse de l'invention peut être réalisée dans tout matériau adapté. Elle est de préférence fabriquée dans un matériau transparent ou translucide. On peut utiliser les matériaux conducteurs ou non conducteurs. On peut par exemple utiliser les boîtes en matériaux conducteurs pour pouvoir décharger en partie les éléments (4) et/ou éviter qu'ils ne se collent sur la surface interne de la boîte. On peut aussi envisager d'enduire la surface interne de la boîte d'un agent antistatique comme par exemple ceux utilisés pour les écrans d'ordinateur. Préférentiellement, la boîte creuse est réalisée dans un matériau choisi parmi les polymères thermoplastiques, de préférence parmi le polystyrène, le polychlorure de vinyle éventuellement plastifié, le polyméthacrylate de méthyle, l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), et les polycarbonates. Le polystyrène peut être du polystyrène cristal ou du polystyrène renforcé aux chocs (HIPS). Parmi ces matériaux, les préférés sont le polystyrène, en particulier le polystyrène renforcé aux chocs, et l'ABS, de préférence transparents ou translucides. Les substrats en verre transparents (3) et (3a) sont de préférence des lentilles optiques, mieux des lentilles ophtalmiques et encore mieux des lentilles ophtalmiques pour lunettes. Le substrat en verre peut être un verre minéral ou organique, qui peut avoir subi un ou plusieurs traitements spécifiques. Le dispositif selon l'invention est destiné à être utilisé avec un objet activateur de l'effet statique. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend un objet activateur de l'effet statique du type manchon activateur se terminant par une mousse, notamment une mousse en plastique, ou chiffon en polyester ou en microfibres. Ces deux exemples ne limitent bien entendu pas l'invention. La présente invention concerne également un procédé de démonstration des propriétés antistatiques d'au moins un premier substrat en verre transparent (3) au moyen du dispositif de démonstration décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes : a) charger le premier substrat en verre transparent (3) en électricité statique en frottant sa surface principale orientée vers l'extérieur de la boîte (1) avec un objet activateur de l'effet statique ; et b) observer le déplacement éventuel des éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique. Dans le cas où le dispositif de l'invention comprend une deuxième fenêtre (2a) sur laquelle est fixé un deuxième substrat en verre transparent (3a), une partie au moins de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) et/ou du deuxième substrat en verre transparent (3a) étant une surface statique, le procédé de démonstration des propriétés antistatiques d'au moins un premier substrat en verre transparent (3) au moyen du dispositif de démonstration de l'invention comprend les étapes suivantes : a) charger le premier substrat en verre transparent (3) et le deuxième substrat en verre transparent (3a) en électricité statique en frottant leur surface principale orientée vers l'extérieur de la boîte (1) avec un objet activateur de l'effet statique ; et b) observer les déplacements éventuels des éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique. Le premier substrat en verre transparent (3) et le deuxième substrat en verre transparent (3a) peuvent être chargés en électricité statique dans 5 n'importe quel ordre ou simultanément. Revendications 1. Dispositif de démonstration des propriétés antistatiques d'au moins un premier substrat en verre transparent (3) dont au moins une partie de l'une de ses surfaces principales est une surface antistatique, ledit dispositif comprenant une boîte creuse ayant une surface supérieure (1) pourvue d'au moins une fenêtre (2) sur laquelle est fixé ledit premier substrat en verre transparent (3), caractérisé en ce que la boîte (1) contient des éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique, lesdits éléments étant choisis parmi les particules alvéolaires de polymères synthétiques ou naturels, les fibres individualisées de polymères synthétiques ou naturels et leurs mélanges. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la moitié de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) est une surface antistatique, et l'autre moitié de ladite surface principale du premier substrat en verre transparent (3) est une surface statique. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la totalité de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) est une surface antistatique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments (4) ont une permittivité électrique relative inférieure à 6 pF/m, de préférence comprise entre 0,5 et 5 pF/m, mieux comprise entre 1 et 4 pF/m. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments (4) ont une masse volumique inférieure à 150 g/L, de préférence inférieure à 100 g/L, mieux inférieure à 50 g/L et encore mieux comprise entre 10 et 20 g/L. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique contiennent du noir du carbone. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules alvéolaires de polymères sont choisies parmi les mousses et billes de polymères expansés. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les mousses et billes de polymères expansés sont choisis parmi le polyéthylène, le polychlorure de vinyle, le polystyrène, l'acrylonitrile-butadiènestyrène, le polyuréthane et leurs mélanges. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules alvéolaires sont des billes sphériques ou pseudo sphériques de diamètre inférieur à 8 mm, de préférence compris entre 0,5 et 5 mm, mieux entre 0,5 et 3 mm. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments (4) sont des billes de polystyrène expansé. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les billes de polystyrène expansé sont colorées. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boîte creuse est fabriquée dans un matériau transparent ou translucide. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit matériau est choisi parmi les polymères thermoplastiques, de préférence parmi le polystyrène, le polychlorure de vinyle, le polyméthacrylate de méthyle, l'acrylonitrile-butadiène-styrène et les polycarbonates. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ledit matériau est choisi parmi le polystyrène renforcé aux chocs et l'acrylonitrile-butadiène-styrène. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat en verre transparent (3) est une lentille optique, de préférence une lentille ophtalmique, mieux une lentille ophtalmique pour lunettes. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un objet activateur de l'effet statique, de préférence un manchon activateur se terminant par une mousse ou un chiffon en polyester ou en microfibres. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième fenêtre (2a) sur laquelle est fixé un deuxième substrat en verre transparent (3a), une partie au moins de l'une des surfaces principales du premier substrat en verre transparent (3) et/ou du deuxième substrat en verre transparent (3a) étant une surface statique. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les extrémités des fenêtres (2) et (2a) sont distantes de 0 à 5 cm. 19. Procédé de démonstration des propriétés antistatiques d'au moins un premier substrat en verre transparent (3) au moyen du dispositif de l'une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant les étapes suivantes : a) charger le premier substrat en verre transparent (3) en électricité statique en frottant sa surface principale orientée vers l'extérieur de la boîte (1) avec un objet activateur de l'effet statique ; et b) observer le déplacement éventuel des éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique. 20. Procédé de démonstration des propriétés antistatiques d'au moins un premier substrat en verre transparent (3) au moyen du dispositif de l'une quelconque des revendications 17 ou 18, comprenant les étapes suivantes: a) charger le premier substrat en verre transparent (3) et le deuxième substrat en verre transparent (3a) en électricité statique en frottant leur surface principale orientée vers l'extérieur de la boîte (1) avec un objet activateur de l'effet statique ; et b) observer les déplacements éventuels des éléments (4) susceptibles de se déplacer sous l'action d'une attraction électrostatique.