Graphen wird ohne Knall industriell

Wie Besitzer von chemischen Industrieanlagen wissen, werden etwa 10 % der Unfälle mit Lagertanks durch die elektrostatische Aufladung verursacht, die bei der Relativbewegung unterschiedlicher Materialien entsteht. Jede Produktbewegung beim Befüllen oder Entleeren eines Tanks oder beim Mischen oder Rühren des Inhalts – insbesondere wenn es sich um erdölbasierte Flüssigkeiten handelt – kann eine statische Aufladung zwischen der Flüssigkeit und der Tankwand verursachen. Tankwände aus Fiberglas wirken als Isolatoren und können dazu führen, dass sich statische Aufladungen in der Flüssigkeit ansammeln. Die „richtigen“ atmosphärischen Bedingungen können dann den Brandfunken erzeugen, der zu einer Explosion führt.

Um diesem gut dokumentierten Risiko zu begegnen, haben sich die Hersteller von Glasfasertanks in der Vergangenheit auf die Verwendung von antistatischen Füllstoffen im Harz verlassen, typischerweise Ruß oder leitfähigem Glimmer, oder Karbonschleier in der Tankinnenwand, kombiniert mit Erdungsdrähten aus Edelstahl, um jegliche statische Aufladung ableiten. Die Verwendung solcher Füllstoffe ist jedoch problematisch. Füllstoffanteile von bis zu 30 % können erforderlich sein, was die Benetzung von Glasfasern erschwert und die Aushärtungsgeschwindigkeit des Harzes verlangsamt. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, muss der Kohlenstofffüllstoff gleichmäßig im gesamten Teil verteilt werden, um sicherzustellen, dass keine elektrischen Unterbrechungen auftreten. Ein Reißen der fertigen Laminatoberfläche kann auch eine elektrische Diskontinuität verursachen.

OCSiAl (Leudelange, Luxemburg und Columbus, OH, USA) bietet einen anderen Ansatz. Die TUBALL-Graphen-Nanoröhren des Unternehmens, eine Art einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen (SWNTs), können ESD-Schutz bieten, indem sie elektrostatische Ladung innerhalb und außerhalb eines Lagertanks ableiten. Ein Kunde eines OCSiAl-Partners verwendete zuvor leitfähigen Ruß mit einer Beladung von 15 %, ersetzte ihn jedoch durch nur 0,5 % von TUBALL MATRIX 204, einem vordispergierten Graphen-Nanoröhren-Konzentrat. Dauerhafter und stabiler Durchgangswiderstand von weniger als 10 ⁶ Ω·cm (Ohm-Zentimeter) erreicht, unabhängig von Feuchtigkeit und ohne die bei schlecht dispergierten Füllstoffen möglichen „Hot Spots“. Darüber hinaus hat der Kunde durch den Verzicht auf Carbon Black die Farbpalette seines Produkts erweitert.

Ein weiterer Partner von OCSiAl hat ein Epoxid-Beschichtungssystem auf TUBALL-Basis mit elektrostatischer Ableitungsfunktion auf den Markt gebracht, das speziell für die Auskleidung von Lagertanks mit leicht entzündlichen Stoffen entwickelt wurde. Dieser Hersteller hat 30 % leitfähigen Glimmer in einem Epoxidsystem durch nur 0,3 % TUBALL MATRIX 201 Konzentrat ersetzt. Das Ergebnis ist ein stabiler Durchgangswiderstand zwischen 10 ⁶ und 10 ⁷ ·cm.

Da die TUBALL SWNTs bei extrem niedrigen Dosierungen effizient sind, sind die Aussichten auf Gesamtkosteneinsparungen aufgrund einer so erheblichen Reduzierung der Additivbeladung sowohl für Beschichtungsanbieter als auch für Tankhersteller von Vorteil, sagt OCSiAl. Darüber hinaus weisen die Graphen-Nanoröhren-Konzentrate des Unternehmens im Gegensatz zu Rußfüllstoffen kein Pulver oder Staub auf und beeinflussen in so geringen Mengen die mechanischen Eigenschaften des Wirtsharzes nur minimal.