FR3100245A1 - Composition électro-conductive pour matériau de sous-couche de décoration ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier - Google Patents

Composition électro-conductive pour matériau de sous-couche de décoration ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier Download PDF

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Abstract

L’invention concerne une composition électro-conductive (10) pour matériau de sous-couche décoratif ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier, comportant au moins un matériau de base (12), un liant fluide (13) et un matériau interactif en poudre (14) comportant des propriétés d’électro-conductivité, caractérisée en ce que le matériau interactif en poudre (14) comportant des propriétés d’électro-conductivité respecte l’un au moins des critères suivants :- granulométrie comprise entre environ 29 et 149 microns/entre environ entre 500 et 100 MeSH, - inoxydable, et - résistivité électrique comprise entre environ 10-8 et 107 Ohm.m. Figure pour l’abrégé : Fig. 7

Description

Composition électro-conductive pour matériau de sous-couche de décoration ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne une composition électro-conductive pour matériau de sous-couche de décoration ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier. Elle s’applique en particulier à la réalisation de panneau de mur ou de sol formant une surface capacitive à effet tactile.
Dans le domaine de la construction ou de la décoration, et notamment celui de l’habitat ou des bureaux, il existe déjà de nombreux dispositifs de type commutateur ou interrupteur permettant d’allumer ou éteindre un accessoire tel qu’un luminaire, un appareil de reproduction sonore, des volets ou un objet connecté. Les systèmes les plus courants sont par exemple constitués par un boitier proéminent monté en surface d’une paroi telle qu’un mur et prennent la forme d’un interrupteur de type électromécanique. D’autres solutions peuvent permettre un montage de type affleurant, et notamment celles faisant appel à une petite surface capacitive à effet tactile.
Cependant, ces solutions ne sont pas optimisées en termes d’implantation de dimensions, de facilité d’utilisation et de polyvalence. En effet, il faut en général percer des cavités dans le mur et donc abimer celui-ci, passer des câbles, ce qui nécessite soit un calcul préalable de leur longueur, soit la réalisation de saignées dans le support, relier ces câbles à une prise ou un accessoire. Ces opérations sont longues, coûteuses, pour un résultat pas toujours satisfaisant en terme d’esthétique et d’efficacité.
Dans le cas particulier des interrupteurs à surfaces tactiles, en plus des inconvénients cités précédemment, celles-ci sont en général très petites et ne disposent d’aucune modularité. Elles ne peuvent par ailleurs pas être recouvertes sans quoi leurs caractéristiques capacitives diminuent ou disparaissent.
Présentation de l'invention
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice, adaptable à de très nombreuses implantations et avec une efficacité nettement améliorée.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention se rapporte à une composition électro-conductive pour matériau de sous-couche décoratif ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier, comportant au moins un matériau de base, un liant fluide et un matériau interactif en poudre comportant des propriétés d’électro-conductivité, caractérisée en ce que le matériau interactif en poudre comportant des propriétés d’électro-conductivité respecte l’un au moins des critères suivants :
- granulométrie comprise entre environ 29 et 149 microns/entre environ entre 500 et 100 MeSH,
- inoxydable, et
- résistivité électrique comprise entre environ 10-8et 107Ohm.m.
Ainsi, alors que dans l’art antérieur l’électro-conductivité était susceptible d’être une option ajoutée en couche extérieure, l’invention propose de rendre des matériaux de base électro-conductifs en y mélangeant au moment de leur fabrication un matériau électro-conductif en poudre présentant les caractéristiques énoncées précédemment.
L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Avantageusement, le matériau de base est l’un au moins parmi le plâtre (gypse), la chaux et la terre, éventuellement mélangé(e) à l’un au moins parmi un pigment, un plastifiant, un minéral, un électrolyte, un additif hydrofuge, un additif résistant au feu, un additif anti bactériologique et un additif fongicide. Cela démontre la très grande versatilité d’utilisation de l’enduit/mortier de la présente invention, lequel peut s’adapter à de très nombreux cas de figures (la majorité de ceux rencontrés en décoration et construction).
De manière préféré, le matériau interactif en poudre comportant des propriétés d’électro-conductivité est l’un au moins parmi le noir de carbone, le charbon actif, le graphène, le carbone, un fullerène, l’aluminium non oxydable, de la lignine, de l’étain, du cuivre et du silicium. Le noir de carbone est une solution particulièrement intéressante de part la finesse de son grain et ses excellentes propriétés électro-conductivité, d’autant qu’il peut être obtenu à peu de frais par recyclage de pneus usagés.
Plus précisément, le matériau interactif en poudre comportant des propriétés d’électro-conductivité est présent dans la composition dans une plage de 2 à 70% en poids et de préférence entre 5 et 50 % en poids.
La présente invention se rapporte également à un ensemble comportant un élément extérieur de décoration ou de construction, tel qu’une feuille, un panneau ou une dalle, présentant une surface externe et une surface interne recouvrant un enduit/mortier de sous-couche tel que décrit précédemment, ledit élément extérieur rigide présentant, au niveau de sa surface externe, une électro-conductivité transformant ledit ensemble en support capacitif à effet tactile.
Avantageusement l’élément extérieur est une trame papier ou textile, une couche de peinture, un panneau à base de bois tel que du lambris, du contreplaqué, du mélaminé, du MDF ou du parquet, une plaque d’isolant en matière naturelle telle que du plâtre et/ou en matière synthétique telle qu’un polystyrène expansé ou extrudé, ou une dalle tel qu’un carreau de ciment ou du carrelage.
Selon une application particulière, l’ensemble constitue un capteur du type commutateur capacitif à effet tactile tel qu’un interrupteur binaire ou un variateur.
De préférence l’ensemble comporte en outre un module électronique de traitement du signal émis par l’enduit/mortier capacitif, ledit module étant relié de manière déportée à l’enduit/mortier par l’intermédiaire d’un câble.
Selon un mode particulier de réalisation, le signal en sortie du module électronique de traitement est filaire, et/ou dans le type spectre lumineux et/ou dans le spectre des radiofréquences.
Selon un aspect spécifique de la présente invention, l’ensemble se présente sous la forme d’une unité mesurant quelques mm² à environ 2 m².
De manière avantageuse, l’épaisseur de l’élément extérieur est comprise entre 1 mm et environ 30 mm.
Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble comporte plusieurs zones distinctes recouvrant l’enduit/mortier capacitif et formant chacune une surface capacitive à effet tactile distincte des autres
Plus précisément, l’ensemble comporte plusieurs zones distinctes recouvrant l’enduit/mortier capacitif et formant ensemble une unique surface capacitive à effet tactile.
En variante de réalisation, les zones forment un motif tel qu’un quadrillage.
Brève description des figures
D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective représentant diverses utilisation possible d’un enduit/mortier conforme à la présente invention,
la figure 2 est une vue de détail d’un ensemble conforme à la présente invention,
la figure 3 est une vue de détail d’une variante de réalisation de la figure 2,
la figure 4 est une vue de détail d’une autre variante de réalisation de la figure 2,
la figure 5 est une vue schématique d’un dispositif électronique incorporé à l’ensemble conforme à la présente invention,
la figure 6 est une vue schématique de plusieurs implantations possibles de l’ensemble de la figure 1, et
la figure 7 est un schéma explicatif montrant la fabrication de la composition de l’enduit/mortier.
La figure 1 illustre, sur une même vue, différentes applications possibles pour un enduit/mortier 10 conforme à la présente invention, et en particulier une application murale et une application au sol.
L’enduit/mortier 10 dont il est question et dont la fabrication est décrite en relation avec la figure 7, comporte au moins un matériau de base 12 (liste indiquée ultérieurement), un liant fluide 13, par exemple de l’eau, et un matériau interactif en poudre 14 comportant des propriétés d’électro-conductivité respectant l’un au moins, et de préférence l’ensemble, des critères suivants :
- granulométrie comprise entre environ 29 et 149 microns/entre environ entre 500 et 100 MeSH,
- inoxydable, et
- résistivité électrique comprise entre environ 10-8et 107Ohm.m.
Plus précisément, le matériau interactif en poudre 14 comportant des propriétés d’électro-conductivité est l’un au moins parmi le noir de carbone, le charbon actif, le graphène, le carbone, un fullerène, l’aluminium non oxydable, de la lignine, de l’étain, du cuivre et du silicium.
Le matériau interactif en poudre 14 comportant des propriétés d’électro-conductivité est présent dans la composition dans une plage de 2 à 70% en poids et de préférence entre 5 et 50 % en poids.
Le matériau de base 12 entrant dans la composition de l’enduit/mortier est quant à lui l’un au moins parmi le plâtre (gypse), la chaux et la terre, éventuellement mélangé(e) à l’un au moins parmi un pigment, un plastifiant, un minéral, un électrolyte, un additif hydrofuge, un additif résistant au feu, un additif anti bactériologique et un additif fongicide.
La composition constituée du matériau de base 12, de l’eau 13 et du matériau interactif 14 est remuée dans un récipient 16 (par exemple un seau) à l’aide d’une spatule ou de façon industrielle dans des mélangeurs de poudres spécifiques 15 afin de former un mélange sous phase liquide 10, c’est-à-dire l’enduit ou le mortier concerné.
Dans les deux variantes de réalisation représentées sur la figure 1, une pièce P est représentée à l’intérieur de laquelle un individu A se tient debout. Un ensemble (ou assemblage) décoratif ou de construction 1 conforme à la présente invention est intégré, selon l’utilisation souhaitée, à un mur 2 et à un sol 3. Une lampe L, un système de diffusion sonore S (enceinte audio ou sonnerie d’alarme) et une carte électronique C sont également fixés ou incorporés (noyés) dans ledit mur 2.
Comme illustré par la figure 2, cet ensemble décoratif ou de construction 1 comporte en premier lieu un enduit/un mortier interactif 10 tel que décrit précédemment et relié par exemple à l’aide d’un câble électrique 11 à la carte électronique C.
Plus précisément, comme représenté sur la figure 3, l’enduit interactif 10 recouvre une surface interne cachée 22 d’un support rigide 20, tel qu’un panneau ou une dalle, et forme ainsi une sous-couche pour l’ensemble décoratif ou de construction 1.
Ainsi, comme illustré par la figure 1, l’enduit de sous-couche 10 est placé derrière le support rigide 20, de sorte que ledit enduit 10 est invisible de l’individu A tout en permettant à l’ensemble 1 de former un support capacitif à effet tactile au niveau de la surface externe visible 21 du support 20.
En utilisation, la composition capacitive (le matériau électro-conductif constituant l’enduit 10) détecte le champ électrique rayonné par le corps humain de l’individu A qui entre en contact avec la surface 21 (par contact direct, par affleurement, voire à quelques millimètres de distance). Ce champ électrique est capté puis diffusé dans le circuit électronique C implanté à un endroit fixe du lieu où est appliqué l’enduit 10 (voir figure 1). La carte électronique C traduit alors le champ électrique reçu comme un ordre pour activer ou désactiver un accessoire (son, lumière, etc.). L’ensemble 1 autorise ainsi une relation entre l’utilisateur A et son habitat P. Il permet de créer des surfaces capacitives à effet tactile 21 permettant des interactions intelligentes.
L’utilisateur A peut donc allumer/éteindre la lumière L ou activer le dispositif de reproduction sonore S simplement en touchant/affleurant la zone du mur 2 sur lequel l’enduit 10 est posé comme sous-couche pour le support rigide 20, et ce à n’importe quel endroit de la surface externe 21. La présente invention permet donc de donner une fonctionnalité supplémentaire à des produits de maçonnerie ou de décoration.
Selon les types d’utilisation (décoration, rénovation, construction), le panneau rigide 20 peut être à base de bois (éventuellement creusé par fraisage), par exemple un panneau de lambris, du contreplaqué, du MDF, du mélaminé, ou un mélange de ces matériaux.
Sur la figure 3, le panneau 20, en bois dans le cas présent, est creusé localement afin que l’enduit 10 soit noyé dans le cadre formé au niveau de la surface interne 22.
Le panneau 20 peut également être un panneau isolant tel qu’une plaque de plâtre ou un complexe plâtre+isolant, ou encore une trame papier et/ou textile (tissé ou non tissé), telle qu’un papier peint décoratif.
L’ensemble 1 de décoration ou de construction comprenant le panneau 20 à surface externe capacitive 21 et la sous-couche d’enduit 10 reliée à la surface interne 22 peut être vendu à l’unité et être placé selon les désirs de l’utilisateur A en fonction notamment de l’accessoire auquel il souhaite relier ledit ensemble 1.
Comme illustré sur les figures 1 et 4, l’ensemble 1 peut également être constitué par une dalle 30 posée sur le sol 3, par exemple un carreau de ciment décoratif. Le carreau de ciment 30 est au préalable muni, sur une surface interne cachée 32, d’un mortier 10 conforme à la présente invention permettant à l’ensemble 1 de former un support capacitif à effet tactile au niveau de la surface externe 31. Le mortier 10 est ainsi emprisonné (flèches F) entre le sol 3 et le carreau de ciment 30.
Pour ce type d’application au sol, l’invention peut être utilisée pour l’assistance à des personnes handicapées par la création de chemin pour les malvoyants, ou encore pour l’éveil sensoriel chez les enfants à travers des jeux interactifs. Ainsi, une fois que la composition de mortier 10 est appliquée sur une chape de ciment 3 (figure 4), il est possible de disposer des dalles sonores 30 sur ledit sol afin de créer un chemin dans la pièce P. Le mortier électro-conductif 10 est alors appliqué selon un gabarit de pose séparant les différentes zones électro-conductives.
Selon une variante de réalisation, le carreau de ciment 30 peut être remplacé par du carrelage ou du marbre.
Selon une autre variante, le support 30 peut être constitué par une chape de finition (disposée au dessus de la sous-couche constituée par le mortier 10) recouverte d’un revêtement décoratif tel qu’un linoléum, une moquette, un parquet, du carrelage, du marbre, etc.
Dans tous les cas de figures décrits, l’épaisseur du support 20/30 (panneau rigide, dalle, fine trame papier ou textile) et d’un éventuel revêtement décoratif (par exemple moquette ou linoléum dans le cas d’une utilisation au sol, ou papier peint dans le cas d’une utilisation sur une plaque d’isolant) est compris entre environ 1 et 30 mm de sorte que l’électro-conductivité de la surface externe 21/31 puisse être captée par la carte électronique C.
A ce propos, la figure 5 représente plus en détail ladite carte électronique C disposée par exemple à distance de la surface externe électro-conductive 21/31 grâce au câble 11. Ainsi, cette carte C comporte des microcontrôleurs C1 faisant les calculs de traitement des données, un élément C2 de réglage de sensibilité (réglage physique, grâce à l’élément désigné, ou numérique, via une application), un élément C3 de réglage du calibrage et de la taille de la surface externe électro-conductive 21/31 (réglage physique, grâce à l’élément désigné, ou de façon numérique, via une application), un connecteur C4 à une éventuelle alimentation reliée aux réseau électrique 220 V ou 12 V (remplaçable par un transformateur), un organe C5 de communication sans fil, une pile C6, un module C7 permettant de connecter au moins une surface externe électro-conductive 21/31 et un module C8 de connexion aux réseaux filaires de l’habitat s’il n’existe pas de système sans fils/domotique.
La carte C joue le rôle de traitement du signal pour traiter l’information que l’enduit/ le mortier capacitif/électro-conductif recueille en cas d’interaction humaine. Le système connecté à l’accessoire (luminaire, dispositif de transmission sonore, objet connecté, box domotique, volet roulant, etc.) pourra récupérer l’information par voie filaire ou non filaire, par exemple dans le spectre lumineux (infrarouge, micro-ondes, ondes radios, etc..) pour des valeurs de communication supérieur ou égale à 800 nanomètres et en ondes Radio pour des fréquences comprise entre 0 et 1 Téra Hertz.
Cette carte C est alimentée par soit une alimentation connectée aux réseaux 220 V classiques, soit par un transformateur directement implanté sur la carte, soit par pile/batterie.
De multiples dispositions de plusieurs panneaux muraux individuels ou reliés entre eux sont envisageables, comme celles illustrées sur la figure 6 où des formes diverses de surfaces tactiles 21 sont représentées, par exemple un interrupteur unique de grande surface (jusqu’à 2m²), différentes interrupteurs plus petits, des motifs géométriques rectilignes et/ou courbes, tels qu’un damier, des lignes parallèles, un arc, etc.
En regard d’un interrupteur classique, les avantages sont nombreux, en notamment :
- la fonction « interrupteur » mise en œuvre par l’enduit est plus confortable que les dispositifs de l’art antérieur car il est adaptable en fonction des besoins et des envies et il évite de devoir traverser une pièce pour aller appuyer sur un interrupteur éloigné,
- la fonction « interrupteur » évite l’installation d’un va-et-vient,
- l’utilisation d’un enduit laisse libre place à la créativité artistique en ce qui concerne la couche esthétique extérieure le recouvrant,
- des applications liées à la santé et à l’apprentissage sont possibles,
- les surfaces formant interrupteurs peuvent être mises en évidence par tout moyen (texture, relief, couleur),
- plus grande facilité de se connecter aux systèmes électriques existants,
- plus grande facilité d’appliquer l’enduit sur des parois déjà existantes.
Il doit être bien entendu que la description détaillée de l’objet de l'Invention, donnée uniquement à titre d'illustration, ne constitue en aucune manière une limitation, les équivalents techniques étant également compris dans le champ de la présente invention.
Ainsi, le nombre et la forme des surfaces externes électro-conductives 21/31 peuvent varier selon l’utilisation, la pièce, le type de support.
D’autres supports souples ou rigides 20/30 sont envisageables dès lors qu’ils permettent de constituer, avec l’enduit/mortier 10 conforme à la présente invention, un ensemble 1 présentant une surface externe électro-conductive 21/31. Ainsi, il est possible d’envisager du mobilier électro-conductif tel qu’une table, un bureau, un canapé, une armoire, une bibliothèque, des meubles de cuisines, une tête de lit, une table de nuit, etc.

Claims (14)

  1. Composition électro-conductive pour matériau de sous-couche décoratif ou de construction, tel qu’un enduit ou un mortier (10), comportant au moins un matériau de base (12), un liant fluide (13) et un matériau interactif en poudre (14) comportant des propriétés d’électro-conductivité, caractérisée en ce que le matériau interactif en poudre (14) comportant des propriétés d’électro-conductivité respecte les critères suivants :
    - granulométrie comprise entre environ 29 et 149 microns/entre environ entre 500 et 100 MeSH, et
    - résistivité électrique comprise entre environ 10-8et 107Ohm.m.
  2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de base (12) est l’un au moins parmi le plâtre (gypse), la chaux et la terre, éventuellement mélangé(e) à l’un au moins parmi un pigment, un plastifiant, un minéral, un électrolyte, un additif hydrofuge, un additif résistant au feu, un additif anti bactériologique et un additif fongicide.
  3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que le matériau interactif en poudre (14) comportant des propriétés d’électro-conductivité est l’un au moins parmi le noir de carbone, le charbon actif, le graphène, le carbone, un fullerène, l’aluminium non oxydable, de la lignine, de l’étain, du cuivre et du silicium.
  4. Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau interactif en poudre (14) comportant des propriétés d’électro-conductivité est présent dans la composition dans une plage de 2 à 70% en poids et de préférence entre 5 et 50 % en poids.
  5. Ensemble (1) comportant un élément extérieur de décoration ou de construction (20 ; 30), tel qu’une feuille/un film, un panneau ou une dalle, présentant une surface externe (21 ; 31) et une surface interne (22 ; 32) recouvrant un enduit/mortier (10) de sous-couche selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit élément extérieur (20 ; 30) présentant, au niveau de sa surface externe (21 ; 31), une électro-conductivité transformant ledit ensemble (1) en support capacitif à effet tactile.
  6. Ensemble (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’élément extérieur (20 ; 30) est une trame papier ou textile, une couche de peinture, un panneau (20) à base de bois tel que du lambris, du contreplaqué, du mélaminé, du MDF ou du parquet, une plaque d’isolant en matière naturelle telle que du plâtre et/ou en matière synthétique telle qu’un polystyrène expansé ou extrudé, ou une dalle (30) tel qu’un carreau de ciment ou du carrelage.
  7. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce qu’il constitue un capteur du type commutateur capacitif à effet tactile tel qu’un interrupteur binaire ou un variateur.
  8. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’il est comporte en outre un module électronique (C) de traitement du signal émis par l’enduit/mortier capacitif (10), ledit module (C) étant relié de manière déportée à l’enduit/mortier (10) par l’intermédiaire d’un câble (11).
  9. Ensemble (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal en sortie du module électronique de traitement (C) est filaire, et/ou dans le spectre lumineux et/ou dans le spectre des radiofréquences.
  10. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu’il se présente sous la forme d’une unité mesurant quelques mm² à environ 2 m².
  11. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l’épaisseur de l’élément extérieur (20 ; 30) est comprise entre 1 mm et environ 30 mm.
  12. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs zones distinctes (21 ; 31) recouvrant l’enduit/mortier capacitif (10) et formant chacune une surface capacitive à effet tactile distincte des autres.
  13. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs zones distinctes (21 ; 31) recouvrant l’enduit/mortier capacitif (10) et formant ensemble une unique surface capacitive à effet tactile.
  14. Ensemble (1) selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce que les zones (21 ; 31) forment un motif tel qu’un quadrillage.
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