FR2698991A1 - Système de tableau électrostatique d'attraction. - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
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- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
L'invention concerne un système de tableau électrostatique d'attraction. Il comprend: (a) une couche d'attraction (2) formée sur une substance diélectrique en couche; (b) une couche de revêtement (5) formée sur une première face de la couche d'attraction (2) de façon à couvrir la première face, la couche de revêtement (5) étant faiblement perméable à l'eau et possédant des propriétés de barrière d'oxygène; et (c) au moins une paire d'électrodes (3) formées sur la deuxième face de la couche d'attraction (2) d'une manière telle que les électrodes (3) sont séparées électriquement l'une de l'autre dans une structure stratifiée afin d'établir un champ électrique de manière à provoquer une charge de polarisation à la couche d'attraction (2), grâce à quoi un objet placé sur la première face de la couche d'attraction (2), une couche de revêtement (5) étant interposée entre eux, peut être attiré et tenu au moyen d'une force de coulomb.
Description
SYSTEME DE TABLEAU ELECTROSTATIQUE D'ATTRACTION
La présente invention concerne un système de tableau électrostatique d'attraction servant à attirer des objets par une force de coulomb de façon à les y maintenir et, plus particulièrement, un système de tableau électrostatique d'attraction susceptible
d'empêcher la dégradation de sa couche d'attraction.
Un système connu de tableau électrostatique d'attraction de l'art antérieur, servant à attirer des objets comme des feuilles par une force de coulomb de façon à les y maintenir, comprend une couche d'attraction formée sur une substance diélectrique en couche, une paire d'électrodes séparées électriquement l'une de l'autre et formées dans une structure stratifiée sur le côté de la face arrière de la couche d'attraction Dans ce système classique de tableau électrostatique d'attraction, les deux électrodes sont reliées à une source d'énergie en courant continu, en utilisant ainsi une force de coulomb pour attirer et tenir un objet sur la face avant de la couche
d'attraction.
Il a été prouvé que la couche d'attraction d'un tel système de tableau électrostatique d'attraction s'oxyde, en accélérant sa dégradation lorsque le système est utilisé d'une manière telle qu'un objet est attiré sur la face avant de la couche d'attraction pendant une période longue, c'est-à-dire 1 à 2 ans Le
mécanisme de la dégradation sera expliqué plus loin.
Par exemple, lorsqu'une tension en courant continu de 1 à 2 k V est appliquée aux électrodes formées dans une structure stratifiée sur la face arrière de la couche d'attraction qui consiste en une substance diélectrique, la tension en courant continu appliquée établit un champ électrique qui induit une charge de polarisation sur la couche d'attraction, de sorte que des charges électriques de polarités opposées à celles des électrodes respectives sont induites sur la face arrière de la couche d'attraction, c'est-à-dire la face située du côté des électrodes, tandis que des charges dont les polarités sont les mêmes que celles des électrodes respectives sont induites sur la face avant de la couche d'attraction. Si un objet comme une feuille de papier ou un film est placé près de la face avant de la couche d'attraction dans la condition précédente, des charges électriques sont induites à la face de l'objet sur le côté de la couche d'attraction, les charges électriques étant de polarités opposées aux charges électriques qui ont été induites sur la face avant de la couche d'attraction Ceci permet à l'objet d'être attiré et maintenu par une force de coulomb sur la
face avant de la couche d'attraction.
Dans la condition o un objet est attiré et tenu sur la face avant de la couche d'attraction comme décrit ci-dessus, la face avant de la couche d'attraction s'oxyde sous l'effet de l'oxygène puisqu'une décharge électrique est induite entre la face avant de la couche d'attraction et la surface de l'objet, et cette oxydation est accélérée par des augmentations de la conductivité de la face avant de la couche d'attraction provoquées par la pénétration de l'eau Par conséquent, si le système de tableau électrostatique d'attraction est laissé dans la condition ci-dessus pendant un laps de temps prolongé, l'oxydation de la couche d'attraction s'effectue de façon croissante en provoquant des dommages à la couche d'attraction de sorte qu'une force satisfaisante d'attraction ne peut plus y être exercée. Afin de remédier à ce problème présenté par le système classique, l'invention a pour but de réaliser un système de tableau électrostatique d'attraction servant à attirer par une force de coulomb un objet à y retenir, le système étant susceptible d'empêcher de façon avantageuse la dégradation de la couche d'attraction provoquée par l'oxydation et d'assurer une force d'attraction satisfaisante. Ce but est atteint grâce à un système de tableau électrostatique d'attraction caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une couche d'attraction formée sur une substance diélectrique en couche; (b) une couche de revêtement formée sur une première face de la couche d'attraction de façon à couvrir la première face, la couche de revêtement étant faiblement perméable à l'eau et possédant des propriétés de barrière d'oxygène; et (c) au moins une paire d'électrodes formées sur la deuxième face de la couche d'attraction d'une manière telle que les électrodes sont séparées électriquement l'une de l'autre dans une structure stratifiée afin d'établir un champ électrique de manière à provoquer une charge de polarisation à la couche d'attraction, grâce à quoi un objet placé sur la première face de la couche d'attraction, une couche de revêtement étant interposée entre eux, peut être attiré et tenu
au moyen d'une force de coulomb.
La résistivité volumique de la couche
d'attraction peut être de 1011 à 1014 Q cm.
La couche d'attraction peut être constituée d'une
ou plusieurs couches.
Selon le cas, la couche d'attraction peut alors être formée d'une matière plastique lorsque la couche d'attraction est constituée par une couche unique, ou bien, lorsque la couche d'attraction est constituée de deux couches ou davantage, toutes les couches peuvent être formées de la même matière plastique ou de matières plastiques différentes ou certaines couches sont de la même matière plastique alors que d'autres
sont différentes.
Lorsque la couche d'attraction est constituée d'une couche unique, la matière plastique peut être constituée d'un type de plastique, ou être un mélange constitué de deux types de plastique ou davantage, le ou les plastique(s) étant choisi(s) dans le groupe incluant un polyester, un chlorure de polyvinyle, un polycarbonate acrylique, un polyacétal, un phénol et
une époxy.
Que la couche d'attraction soit constituée d'une couche ou de plusieurs couches, la matière plastique peut contenir une ou plusieurs matières conductrices en morceaux minuscules, qui y sont dispersés, la matière ou les matières conductrices étant choisies dans le groupe incluant le noir de carbone, l'or, l'argent, l'étain, l'oxyde de zinc, des oxydes
conducteurs, et des résines ioniques conductrices.
La couche de revêtement peut, elle aussi,
consister en une ou plusieurs couches.
La couche de revêtement peut alors être formée d'une matière plastique lorsque la couche de revêtement est constituée par une couche unique, ou bien, lorsque la couche de revêtement est constituée de deux couches ou davantage, il est possible que toutes les couches soient formées de la même matière plastique ou de matières plastiques différentes ou que certaines couches soient de la même matière plastique
alors que d'autres sont différentes.
La résistivité volumique de la couche de
revêtement peut être de 1010 N cm ou davantage.
L'épaisseur de la couche de revêtement peut être de 5 à 50 p. La matière plastique du système à couche de revêtement peut être constituée d'un type de plastique, ou d'un mélange constitué de deux types de plastique ou davantage, le ou les plastique(s) étant choisi(s) dans le groupe incluant un polyester étiré biaxial, un nylon 6, un copolymère d'acrylonitrile, un copolymère de chlorure de vinylidène et d'acrylate de méthyle, un chlorure de polyvinyle, un polytéréphthalate de butylène, un copolymère d'éthylène et d'alcool vinylique, un polypropylène étiré revêtu de chlorure de polyvinylidène, un nylon étiré recouvert de chlorure de polyvinylidène, et un
polyester revêtu de chlorure de polyvinylidène.
Il peut être réalisé une couche isolante disposée sur une face de la paire d'électrodes, la face étant
opposée à la face dirigée vers la couche d'attraction.
La couche isolante peut consister en un adhésif isolant. Dans chacun de ces deux derniers cas, la résistivité volumique de la couche isolante peut être
de 1014 N cm ou davantage.
Dans un tel système de tableau électrostatique d'attraction, une face de la couche d'attraction est pourvue de la couche de revêtement possédant des propriétés de faible perméabilité à l'eau et de barrière d'oxygène, de sorte que la dégradation de la couche d'attraction provoquée par son oxydation peut être empêchée alors qu'un objet est attiré et maintenu sur la face de la couche d'attraction à travers la couche de revêtement, même si le système est utilisé pendant une longue période, puisque l'oxydation provoquée par l'oxygène présent sur la surface de la couche d'attraction et la pénétration de l'eau sont empêchés. La résistivité volumique de la couche de revêtement selon l'invention est de 1010 N cm ou davantage et son épaisseur est de 5 à 50 p, de sorte qu'une charge de polarisation est engendrée par un champ électrique d'une f açon macroscopique dans toute la couche d'attraction et la couche de revêtement, bien que la couche de revêtement soit disposée sur une face de la couche d'attraction, ce qui exerce une force d'attraction satisfaisante sur l'objet pour le maintenir. D'autres buts de la présente invention
ressortiront de la description détaillée donnée ci-
après Il faut comprendre que la description détaillée
et les exemples spécifiques, alors qu'ils indiquent des modes de réalisation préférés de l'invention, sont donnés à titre d'illustration seulement, puisque diverses variantes et modifications situées à l'intérieur de l'esprit et du cadre de l'invention, ressortiront à l'homme de l'art à partir de cette
description détaillée.
La présente invention sera plus particulièrement
comprise à partir de la description détaillée d'un
mode de réalisation actuellement préféré, donnée ci-
après, et des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'illustration et ne sont pas limitatifs de la présente invention, et dans lesquels: La Figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'un système de tableau électrostatique d'attraction selon un mode de réalisation de l'invention, les Figures 2 et 3 représentent respectivement une vue partielle en plan et une vue partielle en coupe du système de tableau électrostatique d'attraction, et la Figure 4 représente une vue en perspective d'un exemple du système de tableau électrostatique
d'attraction en utilisation.
Un système 1 de tableau électrostatique d'attraction selon le mode de réalisation, comprend une couche d'attraction 2 constituée d'une couche unique, une paire d'électrodes 3 en forme de dents de peigne, consistant en électrodes positives et négatives formées dans une structure stratifiée sur la face arrière de la couche d'attraction 2, et une couche adhésive isolante 4 disposée sur l'une des faces des électrodes 3 en forme de dents de peigne, la face étant opposée à la face dirigée vers la couche d'attraction 2 Sur la face avant de la couche d'attraction est disposée une couche de revêtement 5 consistant en une couche unique, et un objet 6, par exemple une feuille de papier, est tenu et attiré par une force de coulomb sur la face avant de la couche d'attraction 2, la couche de revêtement 5 étant
interposée entre eux.
La couche d'attraction 2 est en une matière plastique contenant de minuscules éléments d'une ou plusieurs matières conductrices qui y sont dispersés, la matière plastique étant choisie parmi un polyester, un chlorure de polyvinyle, un polycarbonate acrylique, un polyacétal, un phénol et une époxy La ou les matières conductrices dispersées sont choisies dans le groupe incluant du noir de carbone, de l'or, de l'argent, de l'étain, de l'oxyde de zinc, des oxydes conducteurs et des résines ioniques conductrices La résistivité volumique de la couche d'attraction 2 est de 1011 à 1014 N cm et son épaisseur est d'environ 200
à 1000 Pu.
Les deux électrodes 3 en forme de dents de pe J:1 e sont formées, soit par sérigraphie en utilisant une encre à l'argent ou une encre conductrice au carbone, soit, en variante, en gravant une feuille de cuivre, et elles sont réalisées d'une manière telle que des parties de dents dirigées de façons opposées sont disposées en alternance de façon à concorder comme représenté aux Figures 1 et 2 Chaque borne est reliée à une source d'énergie en courant continu 7 de 2 k V
par l'intermédiaire d'un commutateur sélecteur 8.
Lorsque le commutateur sélecteur 8 est mis en oeuvre, les polarités de la paire d'électrodes 3 en forme de dents de peigne sont modifiées Le commutateur sélecteur 8 est mis en oeuvre lorsque l'objet 6 est tenu par attraction pendant un long laps de temps, et cette opération empêche l'apparition du phénomène "d'électret" qui provoque une diminution de la force d'attraction La couche adhésive 4 est formée d'une matière hautement isolante dont la résistivité
volumique est de 1014 Q cm ou davantage.
La couche de revêtement 5 est formée en réalisant, par application ou laminage, sur la surface de la couche d'attraction 2, une matière plastique dont la perméabilité à l'oxygène et la perméabilité à la vapeur sont l'une et l'autre basses, la matière plastique étant choisie dans le groupe incluant un polyester étiré biaxial, un nylon 6, un copolymère d'acrylonitrile, un copolymère de chlorure de vinylidène et d'acrylate de méthyle, un chlorure de polyvinyle, un polytéréphthalate de butylène, un copolymère d'éthylène et d'alcool vinylique, ou EVOH, un polypropylène étiré revêtu de chlorure de polyvinylidène ou PVDC, un nylon étiré recouvert de chlorure de polyvinylidène, et un polyester revêtu de chlorure de polyvinylidène Dans ce cas, la résistivité volumique de la couche de revêtement 5 est de 1010 Q cm ou davantage, de préférence dans la plage de 1010 à 1013 Q cm, et son épaisseur est de 5 à 50 p. Le Tableau 1 représente les perméabilités à l'oxygène et les perméabilités à la vapeur de divers films de polymères Dans ce tableau, les matières choisies pour former la couche de revêtement 5, dans ce mode de
réalisation, sont marquées par une "*".
Tableau 1
Matière ( *PET (polyester étiré biaxial) *nylon 6 *copolymère d'acrylonitrile *copolymère de chlorure de vinylidène et d'acrylate de méthyle *PVC *PBT *EVOH EVAL F (marque commerciale de Kuraray Co Ltd) LDPE HDPE PP PS poly 4-méthylpentène-1 polybutadiène PETG PC polytétrafluoréthylène élastomère de silicone PVA Conditions de mesures: Oxygène sec 25 C Vapeur 90 % 25 C Perméabilité Perméabilité à l'oxygène à la vapeur cm 3 25 p/m 2,24 h)(g 25 p/m 2,24 h)
5
0,3 7 000 1 800 2 500 6 500 000 000 3 600 7 500
1 500 000
0,06 0,4 2,5 0,6 1,7 1,0 Le système 1 de tableau électrostatique d'attraction de la structure décrite ci-dessus est monté dans un cadre rectangulaire de support 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 ou similaire, en utilisation Le système 1 de tableau électrostatique d'attraction peut être fixé ou suspendu à un mur à l'aide d'une console de montage ou similaire, au lieu d'être monté sur le chevalet 10 La référence numérique Il à la figure 4 désigne une alimentation électrique qui inclut un commutateur d'alimentation
(non représenté) et le commutateur sélecteur 8.
Dans ce mode de réalisation, la face avant de la couche d'attraction 2 est recouverte par la couche de revêtement 5 formée d'une matière plastique à faible perméabilité à l'oxygène et à faible perméabilité à la vapeur, et la dégradation de la couche d'attraction 2 provoquée par l'oxydation peut donc être empêchée même si le système 1 de tableau électrostatique d'attraction est utilisé pendant un long laps de temps, alors que l'objet 6 est attiré sur la face
avant de la couche d'attraction 2.
De plus, puisque la couche de revêtement 5 est formée d'un film mince dont l'épaisseur est de 5 à 50 pm et puisque la résistivité volumique de la couche d'attraction 2 est de 1011 à 1014 Q cm, un champ électrique établi en appliquant une tension aux électrodes 3 induit une charge suffisante de polarisation dans toute la couche d'attraction 2 et la couche de revêtement 5, d'un point de vue macroscopique, pour que le système 1 exerce une force d'attraction suffisante sur l'objet 6 Lorsque la résistivité volumique de la couche de revêtement 5 est inférieure à 1010 2 cm, l'intérieur de la -couche de revêtement 5 devient conductrice, de sorte qu'aucune il charge de polarisation n'est induite En revanche, lorsque la résistivité volumique de la couche de revêtement 5 dépasse 1013 Q cm, il se produit dans la couche de revêtement 5 un fort phénomène "d'électret" qui provoque une perte de force d'attraction. Bien que l'épaisseur de la couche de revêtement 5 soit dans la plage de 5 à 50 p dans le mode de réalisation, l'épaisseur n'est pas nécessairement limitée à cette plage mais pourrait varier selon
l'épaisseur de la couche d'attraction 2.
Bien que la résistivité volumique de la couche de revêtement 5 soit de 1010 à 1013 Q cm dans le mode de réalisation, un résultat satisfaisant peut être obtenu lorsqu'une couche de revêtement formée d'un film mince d'environ 5 à 50 p d'épaisseur est utilisé, même si la résistivité volumique de la couche de revêtement est
de 1014 à 1017 Q cm.
En outre, dans le mode de réalisation décrit ci-
dessus, il est prévu que la couche d'attraction 2 consiste en une couche unique formée d'un type de plastique, mais il serait également possible de former la couche d'attraction 2 à partir d'un mélange de deux types de plastiques ou davantage, choisis parmi les groupes de plastiques mentionnés ci-dessus, incluant le polyester etc, et la couche d'attraction 2 pourrait consister en deux couches ou davantage De même, les couches de revêtement 5 pourraient être formées d'un mélange de deux types de plastique ou davantage, choisis parmi le groupe des plastiques mentionnés ci-dessus, incluant le polyester étiré biaxial, etc, et elles pourraient être constituées de
deux couches ou davantage.
Dans le cas o la couche d'attraction 2 et la couche de revêtement 5 sont effectivement composées de deux couches ou davantage, toutes les' couches constituant chaque couche 2 ou 5 peuvent consister en la même matière plastique ou en matières plastiques différentes, ou, en variante, certaines couches pourraient être formées de la même matière plastique alors que d'autre sont différentes Il va sans dire que le terme "plastique" mentionné ci-dessus inclut
"un mélange de plastiques".
L'invention ayant ainsi été décrite, il est évident que celle-ci peut être modifiée de nombreuses manières De telles variantes ne doivent pas être considérées comme s'écartant de l'esprit et du cadre de l'invention et toutes les modifications qui sont évidentes à l'homme de l'art doivent être considérées
comme comprises dans le cadre de l'invention.
Claims (11)
1 Système ( 1) de tableau électrostatique d'attraction caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une couche d'attraction ( 2) formée sur une substance diélectrique en couche; (b) une couche de revêtement ( 5) formée sur une première face de la couche d'attraction ( 2) de façon à couvrir la première face, la couche de revêtement ( 5) étant faiblement perméable à l'eau et possédant des propriétés de barrière d'oxygène; et (c) au moins une paire d'électrodes ( 3) formées sur la deuxième face de la couche d'attraction ( 2) d'une manière telle que les électrodes ( 3) sont séparées électriquement l'une de l'autre dans une structure stratifiée afin d'établir un champ électrique de manière à provoquer une charge de polarisation à la couche d'attraction ( 2), de sorte qu' un objet ( 6) placé sur la première face de la couche d'attraction ( 2), une couche de revêtement ( 5) étant interposée entre eux, peut être
attiré et tenu au moyen d'une force de coulomb.
2 Système ( 1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la résistivité volumique de la couche
d'attraction ( 2) est de 1011 à 1014 Ä cm.
3 Système ( 1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'attraction ( 2) est constituée d'une
ou plusieurs couches.
4 Système ( 1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que la couche d'attraction ( 2) est formée d'une matière plastique lorsque la couche d'attraction ( 2)
est constituée par une couche unique.
5 Système ( 1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que lorsque la couche d'attraction ( 2) est constituée de deux couches ou davantage, toutes les couches sont formées de la même matière plastique ou de matières plastiques différentes ou certaines couches sont de la même matière plastique alors que d'autres sont différentes. 6 Système ( 1) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la matière plastique est constituée d'un type de plastique, ou est un mélange constitué de deux types de plastique ou davantage, le ou les plastique(s) étant choisi(s) dans le groupe incluant un polyester, un chlorure de polyvinyle, un polycarbonate acrylique,
un polyacétal, un phénol et une époxy.
7 Système ( 1) selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que la matière plastique contient une ou plusieurs matières conductrices en morceaux minuscules, qui y sont dispersés, la matière ou les matières conductrices étant choisies dans le groupe incluant le noir de carbone, l'or, l'argent, l'étain, l'oxyde de zinc, des oxydes conducteurs, et des résines ioniques conductrices. 8 Système ( 1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de revêtement ( 5) consiste en une ou
plusieurs couches.
9 Système ( 1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que la couche de revêtement ( 5) est formée d'une matière plastique lorsque la couche de revêtement ( 5)
est constituée par une couche unique.
Système ( 1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que lorsque la couche de revêtement ( 5) est constituée de deux couches ou davantage, toutes les couches sont formées de la même matière plastique ou de matières plastiques différentes ou certaines couches sont de la même matière plastique alors que
d'autres sont différentes.
11 Système ( 1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la résistivité volumique de la couche de
revêtement ( 5) est de 1010 N cm ou davantage.
12 Système ( 1) selon la revendication il caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de revêtement ( 5) est de à 50 p. 13 Système ( 1) selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce que la matière plastique est constituée d'un type de plastique, ou est un mélange constitué de deux types de plastique ou davantage, le ou les plastique(s) étant choisi(s) dans le groupe incluant un polyester étiré biaxial, un nylon 6, un copolymère d'acrylonitrile, un copolymère de chlorure de vinylidène et d'acrylate de méthyle, un chlorure de polyvinyle, un polytéréphthalate de butylène, un copolymère d'éthylène et d'alcool vinylique, un polypropylène étiré revêtu de chlorure de polyvinylidène, un nylon étiré recouvert de chlorure de polyvinylidène, et un polyester revêtu de chlorure
de polyvinylidène.
14 Système ( 1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que il est réalisé une couche isolante ( 4) disposée sur une face de la paire d'électrodes ( 3), la face étant opposée à la face dirigée vers la couche
d'attraction ( 2).
Système ( 1) selon la revendication 14
caractérisé en ce que -
la couche isolante ( 4) consiste en un adhésif isolant.
16 Système ( 1) selon la revendication 14 ou 15 caractérisé en ce que la résistivité volumique de la couche isolante
( 4) est de 1014 N cm ou davantage.
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