Autore: Philippe Bichot
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Confronto fra tre tipi di agenti antistatici per pavimenti conduttivi

Analisi dei punti di forza e di debolezza degli agenti antistatici più comuni: fibra di carbonio tagliata, mica conduttiva e nanotubi di grafene

 

Raggiungere il livello di conducibilitá desiderato, in modo uniforme, nei pavimenti statico dissipativi è fortemente dipendente dalla scelta dell'additivo antistatico corretto. Questo articolo confronta 3 tipi di agenti antistatici che sono comunemente utilizzati per conferire caratteristiche conduttive permanenti e stabili nei pavimenti autolivellanti in resine epossidiche e in poliuretano: fibra di carbonio tagliata, nanotubi di grafene e mica conduttiva. I sali di ammonio e altri additivi polimerici antistatici non permanenti non sono presi in considerazione in questa rassegna in quanto hanno un effetto limitato e una elevata dipendenza dall'umidità e dal tempo.

Per ogni agente antistatico un percorso conduttivo nella resina può essere ottenuto quando si raggiunge un determinato dosaggio. Questa è chiamata soglia di percolazione e, al di sopra di essa, la resistività elettrica diminuisce a causa della formazione di una rete conduttiva di interconnessione. Per semplicità, chiameremo la quantità desiderata dell'agente antistatico “working dosage” e, per ogni additivo antistatico, definiremo il cosiddetto “price per property”.

Parametro	Fibre di carbonio tagliate	Mica conduttivi	Nanotubi di grafene
Dose d'impiego, % in peso	1—4 wt. %	> 10 wt. %	0.01—0.04 wt. %
Resistenza verso terra, Ω	1011—104Ω
Scelta del colore	varia	varia	varia
Spessore minimo del rivestimento	~2 mm	vario	vario
Può essere usato senza primer conduttivo	no	sì	sì
Punti neri sulla superficie	possible	no	no
Stabilità della resistività nel tempo	sì	sì	sì
Hot spots (la resistenza sulla superficie è variabile)	possible	no	no
Resistenza stabile anche con imperfezioni da abrasione sulla superficie	no	sì	sì
Costo a parità di performance	accettabile	alto	accettabile

La fibra di carbonio è l'agente antistatico più frequentemente utilizzato per i pavimenti statico dissipativi. Insieme le fibre di carbonio tagliate e macinate rappresentano oltre metà della intera quota di mercato delle pavimentazioni antistatiche autolivellanti. Fibre di carbonio del diametro di 10–15 µm, ottenute dalla pece di catrame di carbone, sono tagliate fino ad una lunghezza di 2-6 mm. La working dosage per le fibre di carbonio tagliate è pari al 1–2 % in peso. Ha un buon “price per property” (0,2 - 1,5 $/Kg) grazie al prezzo iniziale della fibra relativamente basso e alla concentrazione richiesta.

Tuttavia, a causa della lunghezza delle fibre di carbonio tagliate (2 mm o più) lo spessore dello strato superiore/di base deve essere almeno lo stesso. Questo aspetto può causare dei problemi nel processo di installazione, può tradursi in un aumento dei costi (in quanto lo strato superiore/di base rappresenta quasi il 60% del costo totale per il cliente), e potrebbe portare alla creazione di “hot spots” isolanti.

I pigmenti conduttivi, quali l'ossido di zinco o la mica, sono generalmente forniti sotto forma di fiocchi o polvere. La mica conduttiva ha il “price per property” più alto, circa 3,5 $/Kg, in quanto si ha, da un lato un alto prezzo iniziale dell'additivo, dall`altro una elevata working dosage richiesta - maggiore del 10% in peso. Tuttavia la mica conduttiva offre un'alta performance quando è applicata in pavimenti antistatici quali rivestimenti ESD sottili, consente di ottenere una varietà di colori nel prodotto finale, non ha alcuna influenza negativa sulle proprietà meccaniche e offre un alto livello di sicurezza grazie all'assenza di “hot spots”.

Nanotubi di grafene sono un prodotto relativamente nuovo che il mercato comincia ad apprezzare. Il loro vantaggio principale, rispetto agli additivi antistatici convenzionali, risiede nella working dosage estremamente bassa necessaria per raggiungere il livello di conducibilitá richiesto - a partire dallo 0,01% del peso totale del composto. Grazie al loro diametro ridotto e all'elevato aspect ratio, una dose minima di nanotubi di grafene è sufficiente a creare un network conduttivo uniforme. Le working dosage estremamente basse consentono di ridurre lo spessore del rivestimento ESD (fino a un minimo di 25 µm DFT) e di avere una ampia gamma di colori. I nanotubi di grafene consentono una riduzione significativa dei tempi di installazione e manutenzione, portando ad un'ulteriore riduzione dei costi. Questi microscopici nanotubi possono fornire ulteriori proprietà, quali la conducibilitá termica e una migliore resistenza all'abrasione, all'impatto e al graffio.

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Materiali	Resine epossidiche esenti da solvente			Resine epossidiche a base solvente
Supporti	Plastificante		Surfattante	Plastificanti e agenti stabilizzanti
	Glicidil estere degli acidi grassi	Alchil glicidil etere	Alcool etossilato	Glicidil estere degli acidi grassi, sale di ammonio di un derivato a base di poliolefine	Alkyl glycidyl ether, ammonium salt of polyolefins based derivative
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