Brevet FR2204097A1 — publié le 19740517

La présente invention concerne un procédé pour éliminer l'électricité statique d'un revetement de surface telle qu'un sol ou un mur. On sait que dans de nombreux locaux de travail des charges électrostatiques peuvent etre engendrés par suite de frottements de toutes sortes ; c'est notamment le cas dans les salles d'opération et leurs annexes, dans les ateliers de peinture par procédé électrostatique, dans les aires de stockage industriel, dans les ateliers de calandrage et dans divers endroits où se trouvent des machines-outils. Ces charges électrostatiques développées sur les personnes et sur les objets peuvent avoir, lors de leur décharge, des effets de chocs graves sur les personnes et peuvent en outre provoquer des explosions dangereuses si la décharge est accompagnée d'étincelles dans un local où l'atmosphère renferme des vapeurs ou des poussières explosives. Pour éviter ces accidents on a proposé de réaliser des murs et des planchers possédant une certaine conductibilité électrique en utilisant des carreaux de dallage céramiques conducteurs dans la masse. Rabituellement, ces carreaux conducteurs sont placés sur un support tel qu'un feuillard métallique garantissant l'écoulement vers la terre de lfélectricité statique qui les traverse ; de plus ils sont posés au moyen d'un liant conducteur de l'électricite, par exemple un mortier ou un adhésif tel qu'une résine époxyde renfermant un élément conducteur. Une composition liante conductrice de ce type est décrite dans le brevet belge 785 607 du 29 juin 1972 au nom de Sels et Produits Chimiques S.A. Toutefois, ces carreaux rendus conducteurs par incorporation d'éléments appropries à la composition céramique avant cuisson, présents actuellement sur le marché, n'offrent pas encore une gamme tres large de dimensions et de couleurs. Pour pallier cette déficience, on a propose d'alterner lesdits carreaux conducteurs avec des carreaux non conducteurs ; on rehausse ainsi l'aspect décoratif du revêtement antistatique mais on diminue alors son efficacité. Outre ces possibilités limitées en ce qui concerne l'aspect décoratif, ces carreaux conducteurs dans la masse sont en général plus chers tout en étant moins résistants aux chocs et à la chaleur que les carreaux non conducteurs habituellement rencontrés sur le marché. La Demanderesse a découvert qu'il était possible d'éliminer ltélectricité statique sans rencontrer tous ces inconvénients. L'objet de la présente invention consiste dès lors en un procédé pour éliminer ltélectricité statique d'un revetement de surface telle qu'un sol ou un mur constitué essentiellement par un ou plusieurs éléments ne conduisant pas ltélectricité statique dans leur masse caractérisé en ce qu'on assure un ecou- lement superficiel de l'électricité statique sur ladite surface en recouvrant celle-ci d'un émail conducteur de ltélectricité dont la résistance superficielle est comprise entre 10 et 10T ohms par carré et en prévoyant des moyens pour assurer ltécoulement des charges électrostatiques de la surface d'un élément vers la surface de l'élément voisin et/ou vers la prise de terre. Un tel procédé permet donc d'atteindre le but poursuivi en utilisant des revêtements de sols ou de murs réalisés au moyen de carreaux de dallage non conducteurs rencontrés habituellement sur le marché. L'écoulement de ltélectricité statique est évidemment lié a la résistance électrique du revetement. Cette résistance est régie par les spécifications de la norme allemande DIN 51 953 qui impose notamment - une résistance à la terre, mesurée entre la surface supérieure d'un élément quelconque du revêtement au moyen d'une électrode de 20 cm et le conducteur - 6 raccordé à la prise de terre, comprise entre 104 et 106 ohms - une résistance tangentielle, mesurée entre les surfaces des éléments du revê tement distants de 40 cm, également comprise entre 104 et 106 ohms. Si la résistance est supérieure à 106 ohms il n'y a pas conduction suffisante pour éliminer ltélectricité statique. Si elle est inférieure à 104 ohms par contre, on risque des dérivations de courant. Pour répondre aux spécifications de la norme précitée, la Demanderesse a trouvé qu'il était suffisant, selon l'invention, que le film d'émail conducteur de ltélectricité statique ait une résistance superficielle, compte tenu des moyens assurant ltécoulement des charges électrostatiques et de ltépaisseur du film d'émail précité, comprise entre 102 et 107 ohms par carré. La résistance superficielle de l'émail est exprimée selon une unité couramment employée en électronique pour les semi-conducteurs. Elle découle de la loi de POUILLET sur la résistance électrique des conducteurs : R = pl dans laquelle R désigne la résistanee électrique du conducteur (exprimée en ohms), p désigne la résistivité dudit conducteur (exprimée en ohms.cm), 1 et s désignent respectivement la longueur et la section du conducteur (exprimées en cm et cl2). Si on considère une lame conductrice carrée de côté a et d'épaisseur e on voit aisément que la résistance électrique d'une telle lame équivaut à : R = p x a e= P et la résistance électrique d'une lame conductrice est axe e indépendante de sa surface, d'où l'expression "ohm par carré". Par moyens assurant l'écoulement des charges électrostatiques on entend notamment,selon l'invention, les conducteurs métalliques, comme des lames de cuivre, que l'on dispose entre deux carreaux consécutifs ou encore entre les carreaux extrêmes et les conducteurs reliant à la terre. De la même manière on peut aussi utiliser des liants ayant des propriétés de conduction électrique, par exemple une composition à base de résine époxyde chargée de poudre conduc trice telle que du noir de carbone ou du graphite telle que définie dans le brevet belge 785 607 du 29.6.1972 au nom de Sels et Produits Chimiques S.A. On peut en outre assurer un bon écoulement des charges électriques en disposant des éléments métalliques conducteurs au sein de la masse du liant conducteurs par exemple, un réseau de fils de cuivre raccordé à la prise de terre. En tenant compte de la résistivité propre du liant conducteur, de l'épais- seur des joints formés avec ledit liant, de la fréquence de répartition des fils de cuivre facultatifs, de la dimension des carreaux recouverts d'émail conducteur de ltélectricité statique et de l'épaisseur du film de cet émail, on parvient selon l'invention à respecter la norme DIN 51 953 en utilisant des émaux ayant une résistance superficielle comprise entre 102 et 107 ohms par carré. Par exemple, l'emploi d'un émail ayant une résistance superficielle de 102 au lieu de 105 ohms par carré exigera un liant conducteur plus résistant, des joints plus épais, peu ou pas de fils de cuivre dans le liant conducteur et un film d'émail plus mince. Pour assurer un bon contact électrique entre le liant conducteur et le carreau recouvert d'émail conducteur de ltélectricité statique, il convient queledit émail recouvre au moins en partie le bord latéral ou tranche du carreau venant en contact avec le liant conducteur. Pour ce faire les carreaux seront profilés de manière à permettre l'écoulement de ltémail sur les bords latXraux lors de la cuisson au four, c 'est--dire en évitant toute arete vive superieure. Grâce à l"etendue de la gamme de résistance superficielle des émaux utili- s'es conformément à l'invention, il est possible d'obtenir des coloris très variés en modifiant la composition de ces émaux. A titre d'exemple on peut utiliser notamment les compositions décrites dans le brevet belge 790 349 du 20.10.1972 au nom de la Demanderesse. Un procédé particulièrement avantageux consiste à revêtir les éléments ne conduisant pas l'électricité statique au moyen d'un émail conducteur de ltélec- tricité statique de teinte bleutée obtenu en mélangeant 2 parties en poids d'une poudre comprenant en proportions molaires 9 å 11 % d'oxyde de plomb (il), 35 à 40 % dsétain et 50 à 55 % d'oxyde d'antimoine (III) avec 0,5 à 5 parties en poids d'une solution aqueuse de verre soluble à 30-50 Bé afin d'obtenir une pâte que l'on applique sur lesdits éléments non conducteurs qui, après zchage à l'air, sont cuits à environ 14000C en atmosphère oxydante. Un exemple de réalisation pratique d'un tel revêtement conducteur de l'é- lectricité statique est donné ci-après. il n'est aucunement limitatif en ce qui concerne la composition d'émail, le mode d'enduction du carreau non conducteur de l'électricité statique ni la technique particulière d'assemblage et de pose des éléments rendus superficiellement conducteurs de l'électricité statique. Exemple 2 g de poudre contenant 9,88 moles % de PbO, 52,94 moles % de Sb203 et 37,18 moles % de Sn sont mélangés avec 2,75 g (2 cm3) d'une solution aqueuse de verre soluble à 380 Bé pour obtenir une barbotine facilement applicable à la spatule sur un carreau en grès cérame ou en Mullfrax H (réfractaire riche en corindon) de 5 cm de côte. Après séchage à l'air, on cuit le carreau enduit dans un four BOREL à 14000C en atmosphère oxydante. L'émail obtenu possède une résistance superficielle de 1,60.105 ohms par carré ; le film conducteur d'émail a une épaisseur approximative de 0,1 mm et confère au carreau une teinte bleutée. On peut obtenir des variations de teintes en gardant sensiblement la meme résistance superficielle en utilisant des compositions d'émail comprenant en moles % 9 à 11 de PbO, 35 à 40 d'étain et 50 à 55 de Sb203. On peut maintenir la solution aqueuse de verre soluble entre 30 et 500 Bé. Des variations plus importantes de la résistance superficielle de l'émail et des coloris très variés peuvent etre obtenus en opérant conformément au brevet belge 790 349 du 20.10.1972 au nom de la Demanderesse. Sur un support carre en béton de 185 mm de côté, on dispose un cadre de cuivre de 140 mm de côté formé par des lames ayant environ 10 mm de largeur l > une des lames formant un côté du cadre se prolonge de quelques centixdtres pour servir de poule de mesure. Sur le support en béton et le cadre en cuivre on pose alors 9 carreaux obtenus comme décrit ci-dessus en utilisant une résine époxyde renfermant du noir de carbone (cf. brevet belge 785 607 du 29.6.1972 au nom de Sels et Produits Chimiques S.A.). On assure un bon contact électrique entre ltémail et le liant conducteur en finissant les joints le mieux possible.Après il jours de séchage, les mesures des résistances selon la norme DIN 51 953 donnent une résistance à la terre comprise entre 2,8.105 et 4,9.105 ohms par carré ; la résistance tangentielle est comprise entre 7,2.105 et lO6 ohms par carré. Les joints ont une épaisseur voisine de 10 mm et il faut remarquer que le carreau central n'est pas posé sur une lame de cuivre. Un joint plus étroit et un liant plus conducteur auraient permis d'obtenir des valeurs de résistances encore plus basses. On peut envisager dans le cadre de 11 invention la fabrication de maquettes, modules ou panneaux constitues d'un certain nombre de ces carreaux ou de carreaux plus grands recouverts d'une manière similaire. Ces ensembles destinés à être posés sur des sols ou des murs pour leur conférer les propriétés antistatiques recherchées autorisent la préparation de motifs de coloris très varies. De meme la présente invention peut etre réalisée par tout mode d'enduction des surfaces non conductrices de ltélectricité statique; comme par exemple la projection continue et uniforme d'un émail conducteur sur une paroi quelconque non conductrice au moyen de toute technique connue, telle que la projection plasma ou la projection par cordon souple faisant appel à une flamme de chalumeau oxy-acétylénique. Dès lors l'écoulement des charges électrostatiques est assure en continu par toute la surface émaillée et ltévacuation desdites charges vers la terre est assure'e par l'intermédiaire de conducteurs métalliques situés aux extrémités de la surface conductrice continue ; ces conducteurs métalliques, raccordés à une prise de terre, peuvent etre mis en contact électrique intime avec ltémail au moyen d'un minimum de liant conducteur. La présente invention est avantageusement applicable pour l'obtention de sols, murs et plafonds antiélectricité statique avec une possibilité très étendue de varier les motifs de décoration et ce à un prix de revient bien inférieur à celui des revetements obtenus au moyen de carreaux de dallage conducteurs dans la masse. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour éliminer ltélectricité statique d'un revêtement de surface telle qu'un sol ou un mur constitué essentiellement par un ou plusieurs élé- ments ne conduisant pas l'électricité statique dans leur masse caractérisé en ce qu'on assure un écoulement superficiel de ltélectricité statique sur ladite surface en recouvrant celle-ci d'un émail conducteur de ltélectricité dont la résistance superficielle est comprise entre 102 et 1Q7 ohms par carré et en prévoyant des moyens pour assurer l'écoulement des charges électrostatiques de la surface d'un élément vers la surface de ltélément voisin et/ou vers la prise de terre. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le revetement de surface est constitué de carreaux en grès cérame ou en matière réfractaire riche en corindon revetus d'un émail conducteur, posés et rejointoyés au moyen d'un mortier conducteur, l'ensemble étant mis à la terre. 3 - Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ltémail conducteur s'étend au moins partiellement sur la tranche des éléments constitutifs du revetement. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qué les éléments ne conduisant pas ltélectricité statique sont recouverts au moyen d'un émail conducteur de ltélectricité statique de teinte bleutée obtenu en mélangeant 2 parties en poids d'une poudre comprenant en proportions molaires 9 à 11 % d'oxyde de plomb (II), 35 à 40 % d'étain et 50 à 55 % d'oxyde d'antimoine (III) avec 0,5 à 5 parties en poids d'une solution aqueuse de verre soluble à 30-50 Bé afin d'obtenir une pâte que l'on applique sur lesdits éléments non conducteurs qui, après séchage à l'air, sont cuits à environ 14000C en atmosphère oxydante. 5 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens pour assurer ltécoulement des charges électrostatiques consistent en un liant ayant des propriétés de conduction électrique. 6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le liant ayant des propriétés de conduction électrique renferme une résine époxyde contenant un élément conducteur tel que du noir de carbone ou du graphite. 7 - Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le liant ayant des propriétés de conduction électrique est en contact avec un conducteur métallique raccordé à une prise de terre. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caracté risé en ce qu'on réalise des panneaux préassemblés de plusieurs carreaux, poses ensuite sur les sols et les murs des locaux à protéger en les réunissant de manière à assurer l'écoulement convenable des charges électrostatiques. 9 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on applique d'une manière uniforme et continue le revêtement d'émail conducteur de ltélec- tricité statique sur une surface non conductrice par tout moyen connu en soi.