La science derrière les revêtements dissipateurs électrostatiques
Une charge électrostatique se crée dès qu'il y a frottement. Tout le monde connaît ce phénomène, qui se produit par exemple lorsque l'on retire l'emballage plastique d'un produit. Une conséquence nécessaire de la charge électrostatique est sa décharge, que l'on appelle brièvement "ESD". Elle se produit brusquement et crée des pics de tension de 100,000 V entre deux objets.
Pourquoi avons-nous besoin de surfaces conductrices?
Les revêtements en poudre conventionnels sont électriquement isolants, avec une résistivité de surface supérieure à 1 TΩ. Elles ne peuvent donc pas évacuer les pics de tension et constituent un risque pour les composants électroniques ou peuvent servir de source d'inflammation pour les explosions de poussières. C'est pourquoi les entreprises de revêtement qui traitent des produits tels que les armoires électriques, les boîtiers électriques, les faisceaux de câbles et les ordinateurs ont besoin de poudres spécifiques.
Classification de la conductivité
Les matériaux sont caractérisés en fonction de leur résistivité et peuvent être classés dans différentes catégories. Ils sont divisés en isolants électriques, en matériaux ayant un comportement antistatique, en matériaux dissipateurs d'électricité statique et en conducteurs.
Isolants électriques
Ces matériaux présentent une résistance supérieure à 1011 ohms. En leur sein, une charge est à peine capable de se déplacer. Le caoutchouc, la porcelaine, le verre, les diamants et l'air, ainsi que la plupart des revêtements en poudre, entrent dans cette catégorie. En ce qui concerne les revêtements en poudre, ils peuvent être divisés en différents systèmes de résine qui se comportent différemment. Les époxydes présentent des résistivités plus élevées que les polyesters, par exemple. Lorsque les isolants sont soumis à des tensions extrêmement élevées de plusieurs kilo ou mégavolts, il peut arriver que les électrons soient forcés de quitter leur position. Il en résulte une décharge perturbatrice (par exemple un éclair) qui transporte beaucoup d'énergie en peu de temps.
Comportement antistatique
Le comportement antistatique se manifeste entre 109 et 1011 Ω et est nécessaire, par exemple, dans les salles blanches.
Dissipation électrostatique
Les matériaux dont la résistivité de surface est comprise entre 103 et 109 Ω sont électriquement conducteurs ou dissipateurs d'électricité statique. Cela signifie que les matériaux sont capables de se décharger lentement et qu'ils peuvent être utilisés pour les composants électriques dans les zones à risque d'explosion. Un matériau dissipateur d'électricité statique est TOUJOURS antistatique, mais pas l'inverse.
Conducteurs
Les conducteurs sont des matériaux dans lesquels les charges peuvent circuler librement. Les plus connus sont les métaux, les acides, les alcalis, les solutions salines et le graphite. Leur résistivité de surface est inférieure à 106 Ω.
Comment rendre un revêtement en poudre conducteur?
La conductivité peut être ajoutée par l'ajout d'additifs conducteurs. Avec une faible concentration de l'additif, rien ne se produit, mais plus on augmente le dosage de l'additif, plus il est probable que les parties de l'additif seront en contact les unes avec les autres à travers le matériau et pourront former des chemins de courant. La conductivité augmente dans une petite plage de concentration par une puissance de dix et plus. Cette zone correspond à ce que l'on appelle la concentration critique. Si nous continuons à ajouter des additifs, la conductivité augmentera encore, mais pas aussi rapidement qu'autour de la CC. Après avoir atteint une certaine concentration d'additif, l'ajout d'autres additifs n'améliore plus la conductivité. Le graphique est appelé courbe de percolation et la CC est également appelée seuil de percolation.
Graphite
Les additifs fabriqués à partir de carbone conducteur d'électricité sont utilisés depuis très longtemps. Autrefois, on utilisait du graphite, alors qu'aujourd'hui on utilise généralement des cristaux de graphite à couche unique, appelés graphène. Les revêtements en poudre ayant une résistivité de surface de 103 à 109 Ω ne sont possibles qu'en noir ou en anthracite.
Noir de carbone
Le noir de carbone est utilisé dans les domaines où une conductivité modérée est nécessaire. Le noir de carbone résulte de la combustion incomplète de composés de carbone lors de réactions chimiques. Mais pourquoi le noir de carbone est-il conducteur ? Le noir de carbone est constitué de particules primaires dans lesquelles les atomes de carbone sont disposés comme dans de petits cristaux de graphite.
Fibres
Les fibres de carbone sont connues pour leur effet de renforcement mécanique, mais elles sont également conductrices d'électricité. Elles colorent le composant, mais ne colorent pas leur environnement par le toucher ou l'abrasion, comme c'est le cas pour le noir de carbone ou les composants remplis de graphite. C'est pourquoi ils sont principalement utilisés dans les salles blanches ou pour la manipulation du papier.
NTC
Les nanotubes de carbone sont de minuscules tubes en graphite dont l'épaisseur de la paroi varie. On distingue les nanotubes à paroi S (simple), D (double) et M (multiple). Même à de très faibles concentrations (0,04 % en poids), il est possible d'atteindre des valeurs de conductivité élevées. Comme d'autres additifs, ils influencent la couleur d'un revêtement, mais ils permettent d'obtenir des couleurs plus vives.
Pigments de mica
Ces pigments permettent d'obtenir une résistivité de surface de 109 à 1011 Ω. Il est possible d'obtenir des gris clairs ainsi que des couleurs.
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