Le graphène entre discrètement dans l'industrie, offrant des performances inégalées

Comme le savent les propriétaires d'installations chimiques industrielles, environ 10 % des accidents impliquant des réservoirs de stockage sont causés par la charge électrostatique générée quand des matériaux dissemblables sont en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre. Tout mouvement de produit quand un réservoir est rempli ou vidé ou pendant que le contenu est mélangé ou agité — particulièrement avec des liquides à base de pétrole — peut créer une charge statique entre le liquide et la paroi du réservoir. Les parois en fibre de verre agissent comme isolants et peuvent permettre l'accumulation de charges statiques dans le liquide. Les « bonnes » conditions atmosphériques peuvent alors produire l'étincelle incendiaire menant à l'explosion.

Pour adresser ce risque bien documenté, les fabricants de réservoirs en fibre de verre ont historiquement compté sur l'utilisation de charges antistatiques dans la résine, typiquement noir de carbone ou mica conductrice, ou voiles carbone dans la paroi interne du réservoir, combinés avec fils de mise à la terre en acier inoxydable, pour dissiper toute charge statique. Cependant, l'utilisation de telles charges est problématique. Des taux de charge jusqu'à 30 % peuvent être nécessaires, ce qui rend l'imprégnation de la fibre de verre plus difficile et ralentit le taux de polymérisation de la résine. Aussi, pour un meilleur effet, la charge carbone doit être uniformément dispersée dans la pièce pour garantir qu'il n'y a pas de discontinuités électriques. La fissuration de la surface du stratifié fini pourrait aussi causer une discontinuité électrique.

OCSiAl (Leudelange, Luxembourg et Columbus, OH, États-Unis) propose une approche différente. Les nanotubes de graphène TUBALL de l'entreprise, un type de nanotubes de carbone à paroi unique (SWNT), peuvent fournir une protection ESD en dissipant la charge électrostatique à l'intérieur et à l'extérieur d'un réservoir de stockage. Un client partenaire d'OCSiAl utilisait auparavant du noir de carbone conducteur à un chargement de 15 % mais l'a remplacé par seulement 0,5 % de TUBALL MATRIX 204, un concentré pré-dispersé de nanotubes de graphène. Une résistivité volumique permanente et stable inférieure à 10⁶ Ω·cm (ohm-centimètres) a été atteinte, indépendante de l'humidité et sans les « points chauds » possibles avec des charges mal dispersées. De plus, l'absence de noir de carbone a permis au client d'étendre la gamme de couleurs de son produit.

Un autre partenaire d'OCSiAl a lancé un système de revêtement époxy à base de TUBALL avec fonction de dissipation électrostatique spécialement conçu pour le revêtement de réservoirs contenant des substances hautement inflammables. Ce fabricant a remplacé 30 % de mica conductrice, dans un système époxy, par seulement 0,3 % de concentré TUBALL MATRIX 201. Le résultat est un niveau stable de résistivité volumique entre 10⁶ et 10⁷ Ω·cm.

Parce que les SWNT TUBALL sont efficaces à des dosages extrêmement faibles, la perspective de réductions de coûts globales résultant de telles réductions significatives du chargement d'additif est un avantage pour les fournisseurs de revêtements et fabricants de réservoirs, dit OCSiAl. En outre, les concentrés de nanotubes de graphène de l'entreprise, contrairement aux charges de noir de carbone, n'ont pas de poudre ou poussière associées et, appliqués en si petites quantités, impactent minimalement les propriétés mécaniques de la résine hôte.