PCCI conception de revêtements électro-conducteurs autonomes

PCCI conception de revêtements électro-conducteurs autonomes

Méthodologie de formulation

Les formulations réalisées sont basées sur l’une des matrices organiques suivantes : résine acrylique, résine polyuréthane en mono composant ou résine époxy en bi-composant. Dans ces matrices, on incorpore des poudres-pigmentaires conductrices qui, dans notre cas sont soit des poudres-pigmentaires métalliques soit des fibres de carbone. Le terme « poudres-pigmentaires » est utilisé dans la suite pour désigner les poudres conductrices utilisées.

Le tableau ci-dessous (Tab.II.1) présente les différents types des poudres-pigmentaires testés. Types des poudres-pigmentaires Aluminium Etain Aluminium revêtu argent Nickel Carbone Mica revêtu d’oxyde d’étain Cuivre Titane Cuivre revêtu argent Zinc Tab.II. 1- Types des poudres-pigmentaires testés Afin que le revêtement soit conducteur électriquement, il faut que la quantité des poudrespigmentaires dépasse une quantité minimale qui correspond au « seuil de percolation « .

Cette valeur peut être déterminé expérimentalement en réalisant des revêtements avec différents pourcentages massiques des poudres-pigmentaires. Puis des mesures de conductivité électriques sont réalisés pour tracer la conductivité en fonction du pourcentage massique et déterminer cette valeur seuil (Fig.II.1). Pour pouvoir mesurer la conductivité électrique, il faut appliquer le revêtement avec une épaisseur uniforme sur un support isolant. L’application est faite par l’un des appareils suivants : • Un applicateur manuel de type Bird © (Fig.II.2.a) qui assure une épaisseur de 200 𝜇𝑚 du film humide • Un applicateur automatique de type Elcometer 4340 © accompagné d’un barreau métallique (Fig.II.2.b) qui assure une épaisseur de 120 𝜇𝑚 du film humide

Méthodologie de mesure

Epaisseur du film sec L’épaisseur du film sec est une caractéristique qui dépend des composants du revêtement : résine, poudres-pigmentaires, additifs. Elle dépend aussi de la quantité de produit appliquée sur la surface. En général, l’application d’un revêtement sur une surface est exprimée en 𝑔 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡 𝑚2 ⁄ 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 . Elle est symbolisée par 𝐴𝑠 pour le calcul qui suit. L’idée principale est de déterminer l’épaisseur du film sec à partir des propriétés des composants du revêtement et en réalisant des pesées expérimentales.

Une relation est établie alors pour exprimer l’épaisseur du film sec 𝑒𝑠 en fonction de 𝐴𝑠 . Cette méthode est désignée par le nom « méthode Chap.II PCCI : conception des revêtements électro-conducteurs autonomes 96 mixte » parce qu’elle est basée à la fois sur des mesures expérimentales et sur un calcul théorique. Une méthode expérimentale à l’aide d’un appareil de mesure d’épaisseur est aussi utilisée.

Méthode mixte

Elle consiste à appliquer le revêtement d’une façon homogène sur un support rectangulaire ayant une longueur 𝑎 et une largeur 𝑏. On désigne par 𝑀𝑠1la masse du support avant application du revêtement. De même 𝑀𝑠2 et 𝑀𝑠3 sont respectivement les masses de l’ensemble revêtementsupport avant et après séchage du revêtement.

L’application 𝐴𝑠est alors donnée par : 𝐴𝑠 = (𝑀𝑠2 − 𝑀𝑠1) × 104 𝑎 × 𝑏 (Eq.II.3) 𝐴𝑠 : l’application exprimée en 𝑔 𝑑𝑢 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡 𝑚2 ⁄ 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑎, 𝑏 : longueur et largeur du support respectivement exprimées en 𝑐𝑚 𝑀𝑠1 : masse du support exprimée en 𝑔 𝑀𝑠2 : masse de l’ensemble revêtement-support avant séchage du revêtement exprimée en 𝑔 La masse du revêtement sec 𝑀𝑟𝑠𝑒𝑐 est déduite par : 𝑀𝑟𝑠𝑒𝑐 = 𝑀𝑠3 − 𝑀𝑠1 (Eq.II.4) 𝑀𝑠3 : masse de l’ensemble revêtement-support après séchage du revêtement exprimée en 𝑔 𝑀𝑟𝑠𝑒𝑐 : masse du revêtement sec exprimée en 𝑔

L’épaisseur du film sec 𝑒𝑠 peut être exprimée en fonction de 𝑀𝑟𝑠𝑒𝑐 par l’équation suivante : 𝑒𝑠 = 𝑀𝑟𝑠𝑒𝑐 × 104 𝑎 × 𝑏 × 𝜌𝑟𝑠𝑒𝑐 (Eq.II.5) Avec : 𝑒𝑠 : épaisseur du film sec exprimée en 𝜇𝑚 𝜌𝑟𝑠𝑒𝑐 : masse volumique du revêtement sec exprimée en 𝑔 𝑐𝑚3 ⁄ 𝜌𝑟𝑠𝑒𝑐 dépend de la composition du revêtement, c’est-à-dire de la quantité et du type des résines et des poudres-pigmentaires utilisés. Elle est exprimée par la relation suivante : 𝜌𝑟𝑠𝑒𝑐 = ∑ 𝑀𝑖−𝑠 𝑛 𝑖=1 ∑ 𝑉𝑖−𝑠 𝑛 𝑖=1 (Eq.II.6) 𝑛 désigne le nombre des composants du revêtement 𝑀𝑖−𝑠 : masse sèche du composant numéro 𝑖, exprimée en 𝑔 𝑉𝑖−𝑠 : volume sec du composant numéro 𝑖, exprimée en 𝑐𝑚3 .