Qu’est-ce que le DES ?

Mousse DESLa décharge électriques (DES) est le phénomène de libération soudaine de l’électricité statique accumulée entre deux objets ayant des potentiels électriques différents. Cette décharge peut endommager les composants électroniques sensibles et d’autres dispositifs délicats, ce qui rend la protection contre les décharges électrostatiques cruciale dans diverses industries.

Emballage des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques (D.E.S.)

La conception d’un tel emballage nécessite la prise en compte des exigences physiques du matériau d’emballage ainsi que de ses propriétés électriques. Cet article fournit des informations détaillées sur les points suivants

  • Les classifications générales utilisées pour les matériaux DES
  • La gamme de mousses DES de ZFoam
  • Les normes les plus couramment utilisées pour caractériser ces matériaux

 

Classification des matériaux DES

Les matériaux utilisés pour l’emballage des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques peuvent être répartis en trois catégories en fonction de leurs propriétés électriques. La classification des matériaux présentée dans la figure 1 est basée sur les définitions de la norme ANSI/DES S541-2003 :

  • Première classe : matériaux à « faible charge ». Ces matériaux sont conçus pour réduire l’accumulation de charges par triboélectrification, c’est-à-dire les charges produites par le contact et la séparation des matériaux.

  • Deuxième classe : matériaux classés en fonction de leurs propriétés de résistance. Les plages pour chacune des propriétés varient d’une norme à l’autre et les valeurs énumérées ci-dessous sont tirées de la norme ANSI/DES S541-2003 :

  1. Matériaux conducteurs : ont une résistance superficielle ou volumétrique inférieure à 10^4 Ω.
  2. Matériaux dissipateurs d’électricité statique : ont une résistance superficielle ou volumétrique de 10^4 Ω à 10^11 Ω.
  3. Matériaux isolants : Ont une résistance volumétrique ou superficielle supérieure ou égale à 10^11 Ω.

  • Troisième classe : blindage statique.

  1. Décharge électrostatique : matériaux capables d’atténuer une décharge électrostatique lorsqu’elle se forme dans un récipient fermé.
  2. Champ électrique : matériaux qui protègent les appareils sensibles des effets des champs électriques.

Pour une analyse plus approfondie des mousses antistatiques, dissipatrices d’électricité statique et conductrices, et pour comprendre pourquoi elles deviennent de plus en plus importantes, nous vous invitons à lire notre article : Mousses antistatiques (AS), dissipatrices d’électricité statique (DES) et conductrices (CN) : qu’est-ce que c’est et pourquoi deviennent-elles de plus en plus importantes ?

Classification of materiales for ESD protection

Résistance et résistivité

Les propriétés électriques d’un matériau peuvent être exprimées en termes de résistance ou de résistivité. Si l’on connaît la conception générale de l’essai, une valeur de résistance peut être convertie en résistivité équivalente par simple multiplication. Les définitions ci-dessous sont tirées de la norme ASTM D 257-1993.

  • Résistance de surface : rapport entre la tension de courant continu appliquée à deux électrodes à la surface et le courant entre elles. L’unité de résistance de surface est le Ω.
  • Résistivité de surface : résistance de surface du matériau multipliée par le rapport des dimensions de la surface de l’échantillon (largeur des électrodes définissant le trajet du courant divisée par la distance entre les électrodes). L’unité de résistivité de surface est le Ω/sq.
  • Résistance volumétrique : rapport entre la tension continue appliquée à deux électrodes (sur ou dans un échantillon) et le courant dans le volume de l’échantillon entre les électrodes. L’unité de résistance volumétrique est le Ω.
  • Résistivité volumétrique : résistance volumétrique du matériau multipliée par le rapport des dimensions volumétriques de l’échantillon qui transforme la résistance mesurée en résistance obtenue si les électrodes avaient formé les côtés opposés d’un cube unitaire. L’unité de résistivité volumétrique est le Ω.cm (parfois écrit Ω-cm).

Résistance et résistivité en mousse DES

Méthodes d’essai pour les matériaux et les mousses DES

Il existe plusieurs normes pour mesurer la résistance et la résistivité des matériaux de protection contre les décharges électrostatiques. Au fil des ans, certaines méthodes d’essai se sont révélées moins fiables que d’autres, et le processus d’identification d’une mesure appropriée pour chaque type d’application est toujours en cours.

  • Résistance de surface : pour les mesures de résistance de surface des matériaux plats dissipateurs d’électricité statique, tels que les feuilles de mousse, la norme DES Page 4 de 2 STM 11.11-2001 est largement utilisée. Cette norme est également mentionnée dans la norme ANSI/DES S541-2003. La norme CEI 61340-5-1 décrit une méthode d’essai identique pour la mesure de la résistance de surface et de la résistivité de surface.
  • Résistivité volumétrique : la mesure de la résistivité volumétrique des mousses est souvent effectuée conformément à la norme ASTM D991-89 (réapprouvée en 2014). Cette norme décrit une méthode d’essai pour les produits en caoutchouc, mais s’est avérée adaptée à la mesure d’autres matériaux d’emballage plats. La norme est également mentionnée dans la norme JEDEC JDES625-A.

Une norme pour les matériaux àfaible charge n’a pas encore été développée, mais des conseils pour comprendre le phénomène triboélectrique et les méthodes d’essai actuellement utilisées pour les essais de charge triboélectrique dans le contrôle statique de l’électronique peuvent être trouvés dans l’DES ADV 11.2.

 

Gamme de mousses DES de ZFoam

Mousses dissipatrices d’électricité statique :

Gamme Azote : Plastazote® LD30SD et Plastazote® LD40SD.

Matériaux de couleur noire disponibles en feuilles de différentes épaisseurs, expansés par un procédé unique d’expansion à l’azote. Exempts d’agents gonflants CFC (chlorofluorocarbones), HCFC (hydrochlorofluorocarbones) et de résidus de moussage chimique. Ils partagent les caractéristiques typiques de nos mousses standard, telles qu’une structure à cellules fermées, des propriétés physiques isotropes, de bonnes performances en tant que matériau d’amortissement et une bonne résistance chimique. Ces produits sont également thermoformables.

La formulation utilisée pour produire Plastazote® LD30SD et Plastazote® LD40SD permet de surmonter les problèmes généralement associés à la production d’une mousse de polyéthylène adaptée à l’emballage d’équipements sensibles aux décharges électrostatiques (DES).

Les approches générales de la modification des mousses de polyéthylène comprennent le traitement de surface avec des produits chimiques, des additifs chimiques tels que des amides ou des amines et des additifs conducteurs.

  • Traitement de surface à l’aide de solutions salines : ajoute un coût au convertisseur et n’est souvent pas fiable, car il peut déteindre ou être lavé et nécessite un taux d’humidité élevé pour être efficace.
  • Additifs chimiques tels que les amines : ils dépendent de la migration de l’additif vers la surface du matériau. Bien que cette méthode ait tendance à avoir un effet plus durable que le traitement de surface, la lixiviation de certains additifs peut entraîner une détérioration de l’équipement électronique que la mousse est censée protéger et une augmentation de la résistivité de la surface en raison de la perte de l’additif. Cette méthode nécessite également un taux d’humidité élevé pour donner des résultats satisfaisants, car les additifs sont activés par l’humidité.
  • Additifs conducteurs tels que le noir de carbone : ils peuvent être utilisés pour créer une faible résistivité permanente. Toutefois, il s’est avéré difficile de formuler des matériaux dans la gamme des dissipateurs d’électricité statique, car les matériaux ont tendance à être soit conducteurs, soit isolants. Cela est dû aux propriétés du noir de Page 5 de 2 carbone, qui nécessite des concentrations spécifiques pour créer un matériau conducteur.

Grâce à un développement approfondi, les matériaux Plastazote® LD30SD et Plastazote® LD40SD sont fabriqués selon un processus contrôlé qui permet d’obtenir une mousse de polyéthylène réticulé expansé à l’azote véritablement dissipatrice d’électricité statique.

Gamme PNR : PNR 30 AS et PNR 35 AS

Comme indiqué ci-dessus, ces additifs sont activés par l’humidité et il faut donc tenir compte des variations de résistivité de la surface liées au climat ou à l’environnement de travail.

Gamme LJ : LJ 33 FR AS

Matériau spécial comprenant des additifs antistatiques et ignifuges (FR). L’activation des additifs antistatiques, comme dans le cas précédent, est provoquée par l’humidité ambiante.

Gamme PUD : PUD AS

Type de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes (et non à cellules fermées comme les mousses de polyéthylène). Couleur rose et additif activé par l’humidité ambiante.

 

Mousses conductrices :

Gamme AZOTE : Plastazote® LD32 CN, Plastazote® LD50 CN et Evazote® EV45CN.

Matériaux de couleur noire disponibles en feuilles de différentes épaisseurs.

Ils présentent les mêmes propriétés de pureté et des caractéristiques uniques dues à leur fabrication avec de l’azote comme agent gonflant, et sont thermoformables.

La formulation est faite avec un additif spécial de noir de carbone pour fournir des propriétés conductrices. L’additif est introduit par pré-composition (pas d’imprégnation ultérieure comme dans certains types de mousses conductrices) et est complètement encapsulé dans le polymère. Par conséquent, les mousses ne sont pas parcellaires et ne marquent pas.

 

Gamme de mousses DES de ZFoam Mousses dissipatrices d'électricité statique : Gamme Azote : Plastazote® LD30SD et Plastazote® LD40SD. Matériaux de couleur noire disponibles en feuilles de différentes épaisseurs, expansés par un procédé unique d'expansion à l'azote. Exempts d'agents gonflants CFC (chlorofluorocarbones), HCFC (hydrochlorofluorocarbones) et de résidus de moussage chimique. Ils partagent les caractéristiques typiques de nos mousses standard, telles qu'une structure à cellules fermées, des propriétés physiques isotropes, de bonnes performances en tant que matériau d'amortissement et une bonne résistance chimique. Ces produits sont également thermoformables. La formulation utilisée pour produire Plastazote® LD30SD et Plastazote® LD40SD permet de surmonter les problèmes généralement associés à la production d'une mousse de polyéthylène adaptée à l'emballage d'équipements sensibles aux décharges électrostatiques (DES). Les approches générales de la modification des mousses de polyéthylène comprennent le traitement de surface avec des produits chimiques, des additifs chimiques tels que des amides ou des amines et des additifs conducteurs. Traitement de surface à l'aide de solutions salines : ajoute un coût au convertisseur et n'est souvent pas fiable, car il peut déteindre ou être lavé et nécessite un taux d'humidité élevé pour être efficace. Additifs chimiques tels que les amines : ils dépendent de la migration de l'additif vers la surface du matériau. Bien que cette méthode ait tendance à avoir un effet plus durable que le traitement de surface, la lixiviation de certains additifs peut entraîner une détérioration de l'équipement électronique que la mousse est censée protéger et une augmentation de la résistivité de la surface en raison de la perte de l'additif. Cette méthode nécessite également un taux d'humidité élevé pour donner des résultats satisfaisants, car les additifs sont activés par l'humidité. Additifs conducteurs tels que le noir de carbone : ils peuvent être utilisés pour créer une faible résistivité permanente. Toutefois, il s'est avéré difficile de formuler des matériaux dans la gamme des dissipateurs d'électricité statique, car les matériaux ont tendance à être soit conducteurs, soit isolants. Cela est dû aux propriétés du noir de Page 5 de 2 carbone, qui nécessite des concentrations spécifiques pour créer un matériau conducteur. Grâce à un développement approfondi, les matériaux Plastazote® LD30SD et Plastazote® LD40SD sont fabriqués selon un processus contrôlé qui permet d'obtenir une mousse de polyéthylène réticulé expansé à l'azote véritablement dissipatrice d'électricité statique. Gamme PNR : PNR 30 AS et PNR 35 AS Comme indiqué ci-dessus, ces additifs sont activés par l'humidité et il faut donc tenir compte des variations de résistivité de la surface liées au climat ou à l'environnement de travail. Gamme LJ : LJ 33 FR AS Matériau spécial comprenant des additifs antistatiques et ignifuges (FR). L'activation des additifs antistatiques, comme dans le cas précédent, est provoquée par l'humidité ambiante. Gamme PUD : PUD AS Type de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes (et non à cellules fermées comme les mousses de polyéthylène). Couleur rose et additif activé par l'humidité ambiante. Mousses conductrices : Gamme AZOTE : Plastazote® LD32 CN, Plastazote® LD50 CN et Evazote® EV45CN. Matériaux de couleur noire disponibles en feuilles de différentes épaisseurs. Ils présentent les mêmes propriétés de pureté et des caractéristiques uniques dues à leur fabrication avec de l'azote comme agent gonflant, et sont thermoformables. La formulation est faite avec un additif spécial de noir de carbone pour fournir des propriétés conductrices. L'additif est introduit par pré-composition (pas d'imprégnation ultérieure comme dans certains types de mousses conductrices) et est complètement encapsulé dans le polymère. Par conséquent, les mousses ne sont pas parcellaires et ne marquent pas. Page 6 de 2 Conformité aux normes de protection contre les décharges électrostatiques Page 7 de 2 Les définitions des mousses conductrices varient légèrement d'une norme à l'autre. Vous trouverez ci-dessous un résumé des normes relatives à la protection contre les décharges électrostatiques dans les emballages : Normes générales : ANSI/DES S541-2003 : Matériau ayant une résistance de surface inférieure à 10^4 Ω ou une résistance volumétrique inférieure à 10^4 Ω. ANSI/DES STM 11.12 : Matériau dont la résistance volumétrique est inférieure à 10^4 Ω. ASTM D991-89 (2014) : Matériau dont la résistivité volumétrique est inférieure à 10^4 Ω.cm. JDES625-A (1999) : Matériau dont la résistivité de surface est inférieure à 10^5 Ω/sq ou dont la résistivité volumétrique est inférieure à 10^4 Ω.cm. Normes militaires : DStan 81-146/1 : Matériau avec une résistivité volumétrique de 10^2 à 10^5 Ω.cm. MIL-HDBK-263B : Matériau ayant une résistivité volumétrique inférieure à 10^4 Ω.cm ou une résistivité de surface inférieure à 10^5 Ω/sq. Cette norme contient d'autres exigences en matière de propriétés physiques qui doivent être vérifiées avant de sélectionner un matériau approprié pour les applications exigeant la conformité. Conclusion Les mousses DES sont essentielles pour la protection des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques. Mousses pour porte-documents

Mousses antistatiquesMousses DES pour emballages

Mousses dissipatrices d'électricité statique

 

Conformité aux normes de protection contre les décharges électrostatiques

Les définitions des mousses conductrices varient légèrement d’une norme à l’autre. Vous trouverez ci-dessous un résumé des normes relatives à la protection contre les décharges électrostatiques dans les emballages :

Normes générales :

  • ANSI/DES S541-2003 : Matériau ayant une résistance de surface inférieure à 10^4 Ω ou une résistance volumétrique inférieure à 10^4 Ω.
  • ANSI/DES STM 11.12 : Matériau dont la résistance volumétrique est inférieure à 10^4 Ω.
  • ASTM D991-89 (2014) : Matériau dont la résistivité volumétrique est inférieure à 10^4 Ω.cm.
  • JDES625-A (1999) : Matériau dont la résistivité de surface est inférieure à 10^5 Ω/sq ou dont la résistivité volumétrique est inférieure à 10^4 Ω.cm.

Normes militaires :

  • DStan 81-146/1 : Matériau avec une résistivité volumétrique de 10^2 à 10^5 Ω.cm.
  • MIL-HDBK-263B : Matériau ayant une résistivité volumétrique inférieure à 10^4 Ω.cm ou une résistivité de surface inférieure à 10^5 Ω/sq. Cette norme contient d’autres exigences en matière de propriétés physiques qui doivent être vérifiées avant de sélectionner un matériau approprié pour les applications exigeant la conformité.

Conclusion

Les mousses DES sont essentielles pour la protection des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques.

La gamme de produits ZFoam offre des solutions fiables et efficaces pour diverses applications industrielles, conformément aux normes internationales et militaires les plus strictes, garantissant ainsi la qualité et la sécurité de nos produits.

Pour plus d’informations sur nos produits et sur la manière dont ils peuvent profiter à votre entreprise, nous vous invitons à nous contacter et à voir ensemble comment nous pouvons améliorer la compétitivité de votre projet.