Autor: Eduardo Guerrero
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Explorando tres tipos de agentes antiestáticos para pisos conductivos

Comparación de las fortalezas y debilidades de los agentes antiestáticos más utilizados: fibras de carbono picadas, mica conductora y nanotubos de grafeno

 

El hecho de alcanzar un nivel de conductividad uniforme como objetivo en pisos disipativos estáticos depende en gran medida de la elección del aditivo antiestático correcto. Este artículo compara tres tipos diferentes de agentes antiestáticos que se usan con frecuencia para impartir propiedades conductoras permanentes y estables a los pisos autonivelantes de epoxi y poliuretano: fibras de carbono picadas, nanotubos de grafeno y mica conductora. Las sales de amonio y otros aditivos poliméricos antiestáticos no permanentes no se tienen en cuenta en esta revisión debido a su efecto limitado y su alta dependencia de la humedad y el tiempo.

Para cualquier agente antiestático, se puede formar una ruta conductora dentro de una resina una vez que se alcanza una dosis particular. Esto se llama umbral de percolación y, por encima de él, la resistividad eléctrica cae debido a la formación de una red conductora interconectada. Para simplificar las cosas, llamaremos a la cantidad requerida de agente antiestático una "dosis de trabajo", y para cada aditivo antiestático definiremos el llamado "precio por propiedad".

Parámetro	Fibras de carbón picado	Mica conductiva	Nanotubos de grafeno
Dosis de trabajo	1.5—4	5—20	0.1—0.4
Resistencia de superficie a tierra, Ω	1011—104
Opciones de los colores	varios	varios	varios
Espesor requerido de la capa	~2 mm	varios	varios
Se puede usar sin imprimación conductora	no	sí	sí
Puntos negros en la superficie	possible	no	no
Resistividad estable en el tiempo	sí	sí	sí
Puntos calientes (resistencia varía en la superficie)	posible	no	no
La resistencia permanece estable después de un defecto de abrasión en la superficie	no	sí	sí
Costo de rendimiento	aceptable	alto	aceptable

La fibra de carbono es el agente antiestático más frecuentemente aplicado para pisos disipativos estáticos. Juntas, las fibras de carbono picadas y molidas representan más de la mitad de toda la cuota de mercado de los pisos antiestáticos autonivelantes. Las fibras de carbono de 10–15 µm de diámetro basadas en brea de alquitrán de hulla se cortan a una longitud de 2–6 mm. La dosis de trabajo para la fibra de carbono picada es de 1 a 2% del peso. Tiene un buen precio por propiedad (0.2–1.5 $ / kg) gracias al relativamente bajo precio inicial de la fibra y la concentración requerida.

Sin embargo, debido a la longitud de la fibra de carbono picada (2 mm o más), el grosor de la capa superior / base debe ser al menos igual. Esto puede dar lugar a dificultades en el proceso de instalación, aumento de los costos (ya que la capa superior / base representa casi el 60% del coste total para el cliente) y la posibilidad de que se produzcan "puntos calientes" aislantes.

Los pigmentos conductores, como el óxido de zinc o la mica, generalmente se suministran en forma de escamas o en polvo. La mica conductiva tiene el precio más alto por propiedad, alrededor de 3.5 $ / kg, que es el resultado del alto precio inicial del aditivo combinado con la alta dosis de trabajo requerida: más del 10% de peso. Sin embargo, la mica conductora proporciona un alto rendimiento cuando se aplica en pisos antiestáticos, tales como una capa delgada de ESD, permite una variedad de colores para el producto final, no tiene influencia negativa en las propiedades mecánicas y ofrece un alto nivel de seguridad debido a la ausencia de "puntos calientes".

Nanotubos de grafeno es un producto relativamente nuevo que ahora está siendo bien recibido por el mercado.

Su ventaja clave en comparación con los aditivos antiestáticos tradicionales radica en la dosis de trabajo extremadamente baja requerida para lograr el nivel objetivo de conductividad, desde tan solo el 0.01% del peso total del compuesto. Gracias a su pequeño diámetro y alta relación de aspecto, esta dosis mínima de nanotubos de grafeno es suficiente para crear una red conductora uniforme. Las dosis de trabajo extra-bajas abren las puertas para reducir el grosor del recubrimiento ESD (para llegar a un DFT de tan solo 25 micrones) y a una paleta a todo color. Los nanotubos de grafeno ayudan a reducir significativamente el tiempo de instalación y mantenimiento, generando ahorros de costes adicionales. Estos pequeños nanotubos también pueden conceder nuevas propiedades, como conductividad térmica y una resistencia mejorada a la abrasión, el impacto y los arañazos. Obtenga más información sobre el rendimiento de los nanotubos de grafeno en pisos ESD

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Materiales del sistema	Resina de epoxi exenta de disolvente			Bases solventes de resinas epoxi
Matriz	Plastificador		Tensioactivo	Plastificante y sustancia estabilizadora
	Éster glicidílico de ácidos grasos	Éter alquil glicidílico	Alcohol etoxilado	Éter glicidílico de ácido graso, sal de amonio de un derivado a base de poliolefinas	Éter alquil glicidílico, sal de amonio de derivados a base de poliolefinas
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