ES2245407T3 - Material de revestimiento conductor electrico. - Google Patents

Material de revestimiento conductor electrico.

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ES2245407T3 ES02772441T ES02772441T ES2245407T3 ES 2245407 T3 ES2245407 T3 ES 2245407T3 ES 02772441 T ES02772441 T ES 02772441T ES 02772441 T ES02772441 T ES 02772441T ES 2245407 T3 ES2245407 T3 ES 2245407T3
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Abstract

Material de revestimiento que comprende: - una primera capa, que forma la capa de desgaste de la estructura y contiene un ionómero, y - una segunda capa, a continuación de la primera capa, caracterizado porque - la primera capa contiene un polielectrolito de ionómero resistente al desgaste y conductor eléctrico, y - la segunda capa es conductora de la electricidad.

Description

Material de revestimiento conductor eléctrico.
La presente invención se refiere a un material de revestimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.
Habitualmente, un material como éste comprende una primera capa que constituye la capa de desgaste de la estructura y que contiene un ionómero, así como una segunda capa sobre la primera capa.
En la presente invención, "material de revestimiento" significa una estructura que, al menos en parte, está constituida por un polímero y que puede utilizarse para revestir superficies. Gracias al revestimiento, una superficie puede ser protegida mecánica y químicamente, y para ella se pueden conseguir unas propiedades nuevas o mejoradas deseables, por ejemplo, en este contexto, que conduzca la electricidad a un nivel deseado. El material de revestimiento puede utilizarse también para decorar una superficie. Las superficies a revestir incluyen suelos, paredes y techos, así como varios objetos y piezas, por ejemplo estantes y partes superiores de estantes, así como apoyos de escritorios y superficies de trabajo.
En muchas aplicaciones, el material de revestimiento debe conducir la electricidad para prevenir la acumulación de electricidad estática. Del mismo modo, es importante que se puedan evitar descargas disruptivas y demás inconvenientes causados por la electricidad estática en ciertas zonas. Por ejemplo, en los suelos quirófanos en los hospitales se utilizan revestimientos conductores eléctricos debido a los gases anestésicos, fácilmente inflamables, y a los instrumentos sensibles.
Los materiales de revestimiento poliméricos pueden convertirse en conductores eléctricos mediante técnicas conocidas, por ejemplo mezclando partículas conductoras con los polímeros, tal como se hace, por ejemplo, en la patente U.S. 5.516.546, en la cual la conductividad eléctrica se logra utilizando polvo de grafito amorfo o fibra de carbono o una mezcla de éstos. Varias partículas conductoras, tales como el negro de carbón, son extraídas de los plásticos, y su utilización en salas limpias es problemática. El negro de carbón y el polvo de grafito se han utilizado generalmente para que los polímeros se conviertan en conductores eléctricos. Los compuestos así producidos son de color negro o muy oscuro. En las aplicaciones como materiales de revestimiento éste es un factor que limita mucho el aspecto exterior. Debe observarse además que la conductividad eléctrica obtenida por medio de partículas conductoras con frecuencia es demasiado alta o demasiado baja debido a la percolación.
También es un método convencional añadir materiales antiestáticos superficiales, que absorben la humedad del aire, y así producen una ligera conductividad eléctrica. Los materiales antiestáticos se desplazan gradualmente hacia la superficie del producto, donde se aclaran por ejemplo cuando se lavan. En consecuencia, la conductividad de los cambios del revestimiento, como la concentración del material antiestático, disminuye. La conductividad eléctrica debida a los materiales antiestáticos varía mucho según la humedad del aire. Ésta es una propiedad especialmente adversa, ya que en invierno, cuando la humedad del aire es baja, los revestimientos no conducen lo suficiente. El rango óptimo de protección eléctrica ESD en términos de conductividad eléctrica es un rango de resistividad superficial de 10^{6}-10^{9} ohm. Este rango es difícil de lograr por medio de compuestos antiestáticos.
Se han descrito también varios materiales de revestimiento en diversas patentes. Así, la patente U.S. 6.282.848 describe un material de superficie para suelos y paredes que está indicado para una sala magnéticamente aislada y que es una combinación de un material conductor eléctrico y un material no conductor dispuestos ambos en capas, siendo la capa conductora níquel.
La patente U.S. 5.988.460 da a conocer un acabado conductor eléctrico en el que partículas de ferrosilicato aparecen dispersas en una resina polimérica como partículas de aproximadamente 20 \mum.
La patente U.S. 5.631.311 se refiere a un material transparente que descarga la electricidad estática, donde la conductividad eléctrica se debe a la utilización de un polvo de óxido de estaño con un tamaño de partícula tan pequeño que no impide la transparencia.
La patente U.S. 5.307.233 describe la forma de preparar pequeñas láminas a partir de cloruro de polivinilo mediante extrusión continua y recorte de estas partes, revestidas con un recubrimiento conductor eléctrico, en pequeños trozos. Los trozos se mezclan posteriormente con un material de PVC, y la mezcla así obtenida se utiliza para fabricar, por ejemplo, revestimientos para suelos.
El PVC es actualmente un material no-recomendado, y además es deseable evitar su utilización en cualquier acabado. En caso de fuego, el PVC libera cloro, que con agua genera ácido clorhídrico muy perjudicial debido a su acción corrosiva.
La patente U.S. 5.728.476 (Amtico Company Limited) revela cómo, a partir de un ionómero y un compuesto olefina polifuncional, se obtiene una capa superficial transparente muy resistente al desgaste indicada para el revestimiento elástico de suelos. El ionómero se reticula por medio del compuesto polifuncional. Esta estructura en sí no conduce la electricidad.
La patente U.S. 4.083.824 (Armstrong Cork Company) describe cómo, a partir de al menos dos polímeros de acrilato de alquilo y un ionómero, se obtiene un revestimiento libre de cloruro de polivinilo utilizando rellenos minerales. Esta estructura en sí no conduce la electricidad.
La patente U.S. 5.616.418 (Atochem) describe una película multicapa que contiene una poliéter amida en bloque. Sin embargo, la estructura según esta opción conocida no conduce la electricidad. La publicación no hace mención del efecto de las sales metálicas utilizadas como componentes opcionales en la conductividad eléctrica del material.
La patente U.S. 5.652.326 (Sanyo Chemical Industries, Ltd.) describe cómo obtener un plástico conductor eléctrico a partir de una poliéter éster amida y un metal alcalino cuando en la mezcla se introduce entre un 0,01-2,00 por ciento molar de un haluro de metal alcalino o alcalinotérreo. No se hace ninguna diferenciación entre iones monovalentes y bivalentes en lo que respecta a la conductividad eléctrica. Según esta opción conocida, los grupos sulfona injertados en ella se unen a los cationes alcalinos. En la descripción se citan grupos ácido carboxílico, pero en los ejemplos éstos siempre están esterificados. De acuerdo con los ejemplos, la cantidad recomendada de sal metálica alcanza el 5-30 por ciento molar del material que se está produciendo. Los halógenos causan problemas en algunas aplicaciones prácticas.
La patente U.S. 5.059.474 (Nitto Boseki Co.) se refiere a un revestimiento multicapa para suelos en el que la capa superficial se prepara a partir de cloruro de polivinilo suavizado. La estructura no conduce la electricidad.
La publicación de solicitud JP 58015554 (Toray Industries) revela una mezcla de una poliéter éster amida fuerte y un ionómero, resistente al calor y al frío. Se menciona que el ión metálico en el ionómero es (I)-(III)-valente. No se hace mención a la conductividad eléctrica de la mezcla, y no se hace ninguna distinción entre los distintos iones metálicos.
El objeto de la presente invención consiste en eliminar los inconvenientes asociados a las opciones anteriores conocidas y en proporcionar un material de revestimiento de un tipo totalmente nuevo.
La presente invención se basa en la idea de que la estructura de revestimiento está hecha de dos capas adyacentes de las cuales la primera capa, en el caso de un revestimiento para suelos "la superior", está formada a partir de un polielectrolito ionomérico conductor eléctrico (IPE) y posiblemente unos materiales de relleno. El polielectrolito ionomérico conductor eléctrico es del tipo descrito en la solicitud de patente PCT/FI02/00559. En general, este polímero iónico se caracteriza porque se compone de al menos dos polímeros individuales, uno de ellos enlazando cationes monovalentes con ayuda de ácidos carboxílicos en la cadena polimérica.
Además de la primera capa compuesta de IPE, la estructura posee al menos otra capa, la cual se ha convertido en conductora mediante, por ejemplo, negro de carbón, fibra de grafito o de carbono. La primera y la segunda capas están en contacto eléctrico una con la otra, lo que significa que pueden encontrarse directamente una contra otra, o que están interconectadas por medio de una capa de material que no actúa como aislante.
De forma más precisa, la opción según la invención se caracteriza por lo que se estipula en la parte de caracterización de la reivindicación 1.
La invención proporciona ventajas considerables. Así, mediante la invención, se obtiene una estructura que conduce la electricidad y que se puede teñir y es resistente al desgaste, en particular una estructura de revestimiento tal como para revestir suelos o paredes, baldosas o esteras o similares. La humedad del aire y la temperatura no tienen un efecto importante sobre la conductividad eléctrica del material de revestimiento, si lo tienen en el caso de los materiales que contienen compuestos antiestáticos por ejemplo. El color del revestimiento según la invención puede seleccionarse libremente. Preferentemente, no contiene halógenos lo que implica que no producirá gases tóxicos ni nocivos en caso de incendio.
El resto de las ventajas y características de la invención son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada.
Tal como se ha señalado anteriormente, el material de revestimiento según la invención contiene al menos dos capas, la primera de las cuales contiene, como componente conductor eléctrico, un polímero ionomérico formado por al menos dos polímeros distintos, de los cuales al menos uno enlaza cationes monovalentes mediante los grupos ácido carboxílico injertados dentro de la cadena polimérica. La segunda capa es una capa que conduce la electricidad y que se encuentra en contacto eléctrico con la primera capa.
Normalmente la primera capa descarga el voltaje, razón por la cual su resistencia es del orden de 1-100 Mohm (superficie-superficie, 100 V). La resistencia de la segunda, la capa conductora, por su parte, es aproximadamente veinte veces más pequeña, es decir de aproximadamente 0,01-0,2 Mohm. La resistencia superficial de la hoja es \leq 100 Mohm (preferentemente inferior a 100 Mohm) medida según el estándar ASTM D-257.
En una realización, el componente polimérico conductor en la primera capa consiste en al menos dos polímeros distintos, de los cuales uno contiene grupos ácido carboxílico y el otro enlaces éter, y en al menos un catión de metal alcalino. De acuerdo con la invención, al menos alguno de los grupos éter mantiene, mediante una carga polar, un catión monovalente, que es Li, Na, K, Cs o Rb, o una mezcla de ellos. El catión K es el más preferente. Éste y otros cationes (también los iones alcalinotérreos anteriormente mencionados) y compuestos similares de cationes bivalentes pueden introducirse dentro de la mezcla como hidróxidos, óxidos, formiatos, carbonatos, acetatos o mezclas de los mismos. En la mezcla polimérica, algunos de los grupos ácido carboxílico también están ionizados.
Entre el copolímero de etileno y el ácido metacrílico (E/MAA) y la poliéter amida en bloque (PEBA) y el catión de metal alcalino, por ejemplo, es posible construir un sistema polimérico en el cual se forma una estructura IPN (InterPenetrated network-Red Interpenetrada) de PEBA dentro de la fase E/MAA. En el material, algunos de los cationes reticulan los grupos ácido metacrílico en la E/MAA. Así, se forman enlaces de iones térmicamente reversibles que mejoran las propiedades mecánicas del polímero. Algunos de los cationes se enlazan a los grupos oxígeno del poliéter y generan, por ejemplo mediante el movimiento segmentario de las cadenas poliméricas, la una conductividad eléctrica iónica. En lugar de PEBA es posible utilizar, por ejemplo, un polímero en bloque de poliéster y poliéter, o un polímero en bloque de poliuretano y poliéter. El poliéter es tal que es capaz de solvatar los iones.
El ionómero puede denominarse componente polimérico A y el poliéter en bloque polímero B. Los polímeros A y B están presentes en la mezcla en unas proporciones en peso A/B de 90/10-10/90, preferentemente de 85/15-20/80.
Los ionómeros son conocidos, por ejemplo, por su brillo y sus buenas propiedades mecánicas. Generalmente, los ionómeros son copolímeros de ácidos carboxílicos alfa o beta insaturados y etileno y están parcialmente reticulados con cationes I- ó II-valentes. Los ionómeros de etileno son buenos aislantes, y sus resistencias superficiales son del orden de 10^{16}-10^{18} ohm (10exp16 - 10exp18).
De acuerdo con la invención, el componente ionómero de la mezcla polimérica puede prepararse, por ejemplo, a partir de copolímeros o terpolímeros de etileno y ácidos carboxílicos alfa o beta insaturados, conteniendo los copolímeros o terpolímeros, además de lo anteriormente mencionado, ésteres de ácidos carboxílicos alfa o beta insaturados. En general, el ácido carboxílico posee de 3 a 8 átomos de carbono. Típicamente, el polímero posee, en partes en masa, de 4 a 24 partes de ácido acrílico o metacrílico, de 0 - 40 partes acrilato de metilo, etilo, o butilo o de acetato de vinilo, siendo el resto etileno en 100 partes del polímero. Los co- y terpolímeros según la invención comercialmente disponibles incluyen los ionómeros denominados Basel's Lucalen, Du Pont's Nucrel, Bynel y Surlyn o Exxon Chemical's Iotek y sus precursores no-neutralizados.
El bloque poliéter puede estar localizado en el copolímero de la poliamida o del poliéster o poliuretano. El bloque poliéter puede estar compuesto de polietilen o polipropilen glicoles (óxido de polietileno u óxido de polipropileno), copolímeros/mezclas de polímeros éstos, poli(1,2-butilglicol) o poli(tetrametilglicol). Normalmente, la proporción en masa de poliéter en el copolímero es de 20-90 partes en 100 partes, preferentemente de 50 - 90 partes en 100 partes. Una baja concentración de éter disminuye la conductividad eléctrica. Entre los polímeros comercialmente disponibles que contienen un bloque poliéter se incluyen Hytrel (Du Pont) y Pebax (Atofina). Las resistencias superficiales de estos polímeros oscilan entre 3^{8} y 4^{13} ohm.
Un ejemplo de un bloque poliéter preferente de polímero B es óxido de polietileno con un peso molecular que oscila entre 300 y 20.000.
El contenido catiónico en la mezcla polimérica es de 0,04-2,5 milimoles por gramo de mezcla polimérica y el contenido de cationes alcalinos es de 0,5-1,7 milimoles por gramo de mezcla polimérica.
El ionómero en la capa superficial puede contener, en general, del 0,1 al 3% en peso de un catión de metal alcalino y del 0 al 2% en peso de un catión de metal alcalinotérreo, así como del 0 al 1% en peso de uno o más de los siguientes: zinc, magnesio y aluminio. Los cationes pueden introducirse dentro del ionómero en forma de hidróxido, de silicato, de formiato, de acetato, de carbonato o de óxido, por ejemplo, como hidróxido de potasio o silicato de potasio. Se pueden utilizar igualmente otras fuentes de cationes.
Las buenas propiedades mecánicas de los ionómeros permiten utilizar el material en capas de desgaste de revestimientos para suelos y en otros materiales similares de revestimiento según la presente invención. Los ionómeros son muy duros y cualquier arañazo en su superficie puede repararse simplemente utilizando un soplador de aire caliente o, por ejemplo, una plancha caliente lisa y papel siliconizado. Una comparación con el plástico de PVC muestra que con el tiempo las características del plástico de PVC lo convierten, en primer lugar debido a la evaporación de los ablandadores, en quebradizo y duro. En los ionómeros, en cambio, y como consecuencia de su larga vida útil, las propiedades permanecen sin cambios durante mucho tiempo, lo que es particularmente importante en sus aplicaciones como material de revestimiento.
La primera capa puede ser, en sustancia, completamente transparente y conductora de la electricidad.
El polímero utilizado en la segunda capa conductora, es decir la capa de fondo o de soporte, es normalmente un polímero libre de halógenos, tal como un elastómero de poliolefina. Se pueden utilizar incluso otros elastómeros. Como ejemplos genéricos se pueden mencionar elastómeros de polipropileno, elastómeros de polietileno, terpolímeros etileno-ácido metacrílico-acrilato de butilo y elastómeros de poliuretano. Como productos comerciales pueden mencionarse el polímero de Montell's Adflex Q100F y Lucobit's Lucopren 1721 TPE/PP. Las partículas conductoras se utilizan típicamente en una cantidad del 10 - 200%, preferentemente del 15-80% aproximadamente en peso de la masa de la fase polimérica. Estos rellenos pueden ser, por ejemplo, negro de carbón, antracita natural, grafito natural, fibras de carbono, y sus mezclas. También dan buen resultado diversos polvos metálicos.
La primera y segunda capas pueden estar en contacto directo una con otra, en cuyo caso la estructura puede prepararse produciendo películas poliméricas, por ejemplo, por extrusión o en un mezclador de rodillos, y por laminación de las capas juntas mediante calor y presión. La extrusión de la primera capa puede llevarse a cabo a una temperatura de 110-330ºC. El ionómero es típicamente un polímero de adhesión, y se logra una buena laminación a temperaturas relativamente bajas, por ejemplo de 110-250ºC. Las presiones dependen de la temperatura y del tiempo, pero a una presión tan baja como de 10 bar, generalmente 10-25 bar aproximadamente, es posible producir un laminado de acuerdo con la invención.
En general, el espesor de la primera capa es de aproximadamente 0,05-2 mm, preferentemente de 0,08-1 mm aproximadamente, en particular de 0,1-0,8 mm aproximadamente. El espesor de la segunda capa es, en general, de aproximadamente 0,08-3 mm, preferentemente de 0,1-2 mm aproximadamente, en particular de 0,2-1,5 mm aproximadamente. El espesor de la primera capa y de la segunda capa juntas es de aproximadamente 0,5-4 mm.
Para aumentar la resistencia al desgaste se puede añadir a la capa superficial polvo de cuarzo o de feldespato por ejemplo. También se pueden utilizar otros rellenos (sílice finamente dividida, óxido de aluminio). El IPE utilizado en la estructura según la invención parece unir distintos rellenos a la matriz polimérica bastante mejor de lo que es capaz de hacerlo el PVC por ejemplo. Por esta razón, un revestimiento como éste es sustancialmente más resistente al desgaste que los materiales de revestimiento convencionales.
Es posible mezclar en la capa superficial algún otro polímero, por ejemplo una poliolefina (polipropileno, polietileno) para modificar las propiedades de la capa superficial y reducir los costes de las materias primas. La gama de compatibilidad del IPE es, sin embargo, bastante amplia, y además de dichos polímeros, también es posible mezclar con el
polímero ionomérico, por ejemplo, poliamida, poliestireno o poliéster con el fin de incrementar la rigidez y/o dureza.
Para reforzar el enlace entre el material de relleno y la matriz polimérica el relleno puede tratarse preferentemente con tetraetoxisilicato, que se hidroliza gradualmente hasta gel de sílice bajo los efectos de la humedad y une bien al polímero y a la arena de cuarzo juntos. Esta hidrolización es rápida, especialmente cuando la mezcla es alcalina como en el caso del IPE.
La estructura descrita permite ventajosamente añadir a la capa superficial productos químicos y/o pigmentos fluorescentes, así como pigmentos fosforescentes, cuya luminiscencia permanece durante unos minutos después de haber apagado la luz. Se puede utilizar este revestimiento para señalar las salidas de emergencia.
Como la capa superficial del revestimiento conductor eléctrico según la presente invención es de carácter claramente aniónico, una de sus ventajas es que se puede parafinar con una cera catiónica, y así obtenerse una buena adhesión.
Según una realización preferente, la estructura conductora eléctrica y resistente al desgaste, especialmente una estructura de revestimiento como una baldosa o una estera para suelos o similares, que se compone de al menos dos capas, contiene una capa superficial compuesta por un ionómero tratado con un material de relleno que mejora el desgaste, siendo el ionómero un polímero de un co- o terpolímero de etileno y ácido acrílico o metacrílico, o cualquier otro ionómero conocido, y un poliéter en bloque, reticulándose iónicamente el polímero con cationes alcalinos y/o alcalinotérreos y/o metálicos, donde la proporción de ionómero con respecto al relleno se encuentra dentro del rango de 10-90:90-10, y la capa inferior está compuesta de al menos un elastómero libre de halógenos. En este caso, al menos un relleno en la capa inferior es negro de carbón, antracita natural o grafito natural.
La ventaja de la estructura según la invención consiste en que su conductividad eléctrica puede regularse con precisión, y así siempre es posible alcanzar el rango de protección eléctrica ESD óptimo, es decir un rango de resistividad superficial de 10^{6}-10^{9} ohm.
Entre la primera capa y la segunda capa puede haber también una tercera capa, una capa denominada intermedia, compuesta por una película polimérica que se ha convertido en conductora de la electricidad mediante pigmentos o mezclas de polímeros conocidos per se. Si la capa de ionómero es transparente, sobre la capa intermedia es posible imprimir dibujos, textos, imitaciones de fibras de madera y colorantes, según las necesidades. La decoración u otro diseño en este caso es visible a través de la capa superficial y proporciona a la superficie del suelo u otra el aspecto exterior deseado. El espesor de la capa intermedia es, en general, de 0,05-1 mm, preferentemente de 0,08-0,5 mm aproximadamente, en especial de 0,1 mm aproximadamente, y la concentración de partículas conductoras es, normalmente, del 5-50% aproximadamente en peso de la capa, típicamente inferior al 30% en peso. En general, la tercera capa es más fina que la primera y segunda capas.
La estructura en tres capas también puede prepararse produciendo las capas por separado (en particular la primera, transparente, se produce por extrusión o en un mezclador de rodillos de la forma descrita anteriormente), después de lo cual se prensan conjuntamente a una temperatura de, por ejemplo, 150 - 180ºC, gracias a lo cual se genera una estructura de capa cuya conductividad eléctrica es, después de 14 días (a una humedad relativa del 50% y una temperatura de 23ºC), inferior a 30 Mohm de acuerdo con el Estándar IEC 61340-4-1.
Según otra realización preferente de la invención, se produce así una estructura multicapa conductora de electricidad, en particular una estructura de revestimiento, por ejemplo un revestimiento para suelos en forma de baldosa o estera, que se compone de al menos tres capas, de las cuales la capa superior es transparente y se compone de un ionómero que es un polímero de un co- o terpolímero de etileno y ácido acrílico o metacrílico, o cualquier otro ionómero conocido, y un poliéter en bloque, reticulándose iónicamente el polímero con cationes alcalinos y/o alcalinotérreos y/o metálicos. La capa intermedia está compuesta de una capa conductora de la electricidad de un polímero conocido per se, habiéndose convertido la capa, al menos parcialmente, opaca con rellenos o pigmentos. La capa inferior está compuesta de un elastómero de polipropileno o de un elastómero adecuado convertido en conductor con partículas y/o fibras que contienen carbono u otras partículas conductoras eléctricas conocidas.
Entre la primera capa y la segunda capa también puede haber una capa intermedia de otro tipo, que está destinada a la estabilización dimensional y se prepara a partir de, por ejemplo, fibra de vidrio o fibra de carbono, o una combinación de las mismas. La capa puede parecerse a una red. En utilizaciones en las cuales la capa intermedia puede colocarse en tierra y la capa intermedia contiene fibra de carbono, la capa inferior puede ser, con respecto al encolado, de cualquier material conocido pero no PVC, por las razones descritas anteriormente. Cuando la capa estabilizadora contiene fibra de carbono en una cantidad que posibilita su colocación en tierra, la capa inferior de polímero puede ser, cuando se desee, no-conductora. Si, por otro lado, la capa inferior es conductora, la capa de estabilización dimensional puede ser un tejido de fibra de vidrio o una tela de unión de fibra de vidrio y fibra de carbono o un material no-tejido, en cuyo caso la capa superior y la inferior (primera y segunda capas) pueden ser prensadas conjuntamente a través de la red. El material dimensionalmente estable también puede ser de fibra cerámica o poliéster o poliamida, o una mezcla de los mismos, o una mezcla de éstos o cualquiera de los mencionados anteriormente.
La capa intermedia estabiliza la inestabilidad térmica y al agua, y su espesor es, por ejemplo, de 0,1 mm. Puede contener, por ejemplo, un 15% de fibra de carbono.
Es preferible una capa intermedia conductora especialmente en los casos en los que no es deseable añadir partículas conductoras, tales como negro de carbón o carbono, a la capa inferior. Estas aplicaciones incluyen los revestimientos para suelos en salas limpias y apoyos de escritorio.
De acuerdo con una tercera realización preferente de la invención, la estructura de revestimiento conductora y dimensionalmente estable comprende dos capas de polímero, de las cuales al menos la capa superior es conductora y compuesta de un ionómero que es un polímero de un co- o terpolímero de etileno y ácido acrílico o metacrílico, o cualquier otro ionómero conocido, y un poliéter en bloque, estando reticulado iónicamente el polímero con cationes alcalinos y/o alcalinotérreos y/o metálicos, encontrándose entre las capas de polímero un material dimensionalmente estable contra los cambios provocados por la humedad y la temperatura.
En este tercer material, la capa denominada "segunda" anterior se encuentra debajo de la capa denominada "tercera", y dicha "tercera capa" es o puede ser conductora, en cuyo caso la "segunda" capa no necesita serlo. Es esencial en los términos de la invención que la primera capa, la capa que contiene ionómeros, esté en contacto eléctrico con al menos otra capa que sea conductora.
La estructura de acuerdo con la presente invención se encuentra típicamente en forma de baldosa o estera. Puede utilizarse con los propósitos mencionados en el preámbulo de la especificación, en particular para revestir suelos, paredes y varias superficies planas. La invención se puede utilizar especialmente bien en el campo de aplicaciones protectoras ESD.
A continuación se describe la invención con la ayuda de algunos ejemplos.
Acrónimos empleados
-
MAA, ácido metacrílico
-
BA, acrilato de butilo
-
E, etileno
-
PEG, polietilenglicol
Ejemplo 1
Se prepara un revestimiento de dos capas unicolor, blanco, elástico, en el cual la capa superior, de aproximadamente 0,6 mm de espesor, contiene los siguientes componentes:
Capa superior
-
70 partes de un terpolímero E/BA/MAA, en el cual el MAA es 10% molar y BA es 20% molar
-
30 partes de un polímero en bloque de poliamida o poliéster y PEG
-
200 partes de CaCO_{3}; tamaño de partícula < 100 \mum
-
10 partes de óxido de titanio
-
2,0 partes de KOH
-
0,2 partes de acetato de Zn.
Se preparó la capa inferior, que tiene un espesor de 1,3 mm, a partir de los siguientes componentes:
Capa inferior
-
60 partes de un elastómero de poliolefina, Adflex Q 100 F
-
40 partes de un terpolímero E/BA/MAA
-
300 partes de carbonato de calcio, natural
-
100 partes de negro de carbón
-
1,0 partes de óxido de magnesio.
Ambas capas se prepararon en un mezclador de rodillos a una temperatura de 160ºC y posteriormente se laminaron juntas en una prensa estática a una temperatura de 160ºC.
Se midió la conductividad eléctrica a los 14 días de su fabricación (humedad ambiente del 30%) alcanzando un valor inferior a 20 Mohm, de acuerdo con el Estándar IEC 61340-4-1. La resistencia superficial de la hoja era <100 Mohm, medida de acuerdo con el Estándar ASTM D-257.
Según la utilización pretendida, los coeficientes de relleno de las capas pueden variar dentro del rango del 10-90% molar.
Ejemplo 2
Se preparó una estera de dos capas especialmente adecuada para cubrir estantes. Los materiales de ambas capas fueron preparados por extrusión, y se prensaron las hojas a 170ºC a partir de las cintas obtenidas y posteriormente se laminaron conjuntamente a 120ºC.
Capa superior
-
55 partes de E/MAA, MAA 9% molar
-
15 partes de E/BA/MAA, MAA 10% molar y BA 10% molar
-
30 partes de poliéter-éster amida, PEG 50% molar y poliamida-12 50% molar
-
2,0 partes de TiO_{2}
-
2,2 partes de KOH
-
0,2 partes de MgO.
Capa inferior
-
100 partes de EVA, VA 16% molar
-
20 partes de negro de carbón.
El espesor de la capa superior del material era de 0,2 mm y el de la capa inferior era de 0,8 mm. La resistividad superficie-superficie medida para la estera era de 15 Mohm de acuerdo con el Estándar IEC 61340-4-1 a los 14 días de su fabricación, la humedad del aire era de 40.
Ejemplo 3
Se preparó una baldosa de dos capas especialmente resistente al desgaste. Los materiales de ambas capas fueron preparados por extrusión, y a partir de las cintas obtenidas se prensaron en hojas, las cuales posteriormente fueron laminadas conjuntamente.
Capa superior
-
65 partes de E/BA/MAA, MAA 10% molar, BA 10% molar
-
35 partes de poliéter-éster amida, PEG 50% molar y poliamida-12 50% molar
-
250 partes de arena de cuarzo, tamaño de partícula inferior a 300 \mum
-
10,0 partes de TiO_{2}
-
2,0 partes de KOH
-
0,4 partes de MgO.
Capa inferior
-
100 partes de EVA, VA 28% molar
-
300 partes de polvo de CaCO_{3}
-
80 partes de negro de carbón.
El espesor de la capa superior del conjunto era de 0,6 mm y el espesor de la capa inferior era de 0,6 mm. La resistividad superficie-superficie medida para la baldosa era de 15 Mohm de acuerdo con el Estándar IEC 61340-4-1 a los 14 días de su fabricación, la humedad del aire era de 40.
Ejemplo 4
Se preparó una estera de dos capas que tenía un aspecto exterior especialmente atractivo y que era adecuada para revestimientos. La capa superior tenía a su realización excelentes propiedades ópticas, y la conductividad eléctrica de la segunda capa se generó mediante óxido de titanio conductor. En este caso, es posible imprimir dibujos multicolores en la superficie de la capa inferior blanca. Los materiales de ambas capas se produjeron mediante extrusión, y a partir de las cintas obtenidas, se prensaron hojas, las cuales posteriormente fueron laminadas conjuntamen-
te.
Capa superior
-
65 partes de E/BA/MAA, MAA 10% molar y BA 10% molar
-
35 partes de poliéter-éster amida, PEG 50% molar y poliamida 50% molar
-
2,2 partes de KOH
-
0,2 partes de MgO.
Capa inferior
-
100 partes de EVA, VA 16% molar
-
50 partes de óxido de titanio conductor.
El espesor de la capa superior del conjunto era de 0,4 mm y el de la capa inferior era de 0,6 mm. La resistividad superficie-superficie medida para la estera era de 11 Mohm a los 14 días de su fabricación, la humedad del aire era de 40.
Se ha descrito anteriormente la invención mediante ejemplos. Sin embargo, es evidente que los espesores de los materiales son a modo de ejemplo y pueden variar según el material de revestimiento utilizado.
Ejemplo 5
Se preparó una estera elástica de tres capas, en la cual la capa superior, de 0,5 mm de espesor, estaba compuesta de un plástico disipativo relleno de feldespato, y la capa inferior, de 1,5 mm de espesor, de un elastómero de poliolefina que tenía como relleno carbonato de calcio natural. Entre las capas había una red conductora de fibra de vidrio/fibra de carbono.
\newpage
Capa superior
-
60 partes de E/BA/MAA, donde BA=10% molar, MAA = 10% molar
-
40 partes de poliéter amida, donde éter=PEG 40% molar, amida= copoliamida 6 y 6,6 60% M
-
1 parte de MgO
-
1,5 partes de KOH
-
200 partes de feldespato; tamaño de partícula <100 \mum.
Capa inferior
-
100 partes de un elastómero de polipropileno TPE/PP
-
60 partes de carbonato de calcio natural.
Se preparó la capa superior mediante extrusión de los componentes, excepto para el feldespato, a 220ºC. Un fuerte incremento en la viscosidad de fusión del plástico indicaba la formación de enlaces de iones. Se mezcló el feldespato con el plástico preparado por medio de un mezclador de rodillos a 130ºC.
Se mezclaron los componentes de la capa inferior en un extrusor a 220ºC. La resistencia superficie-superficie medida para la estructura laminada conjunta era de 30 Mohm a los 14 días de su fabricación, a una humedad de 40%.

Claims (14)

1. Material de revestimiento que comprende
-
una primera capa, que forma la capa de desgaste de la estructura y contiene un ionómero, y
-
una segunda capa, a continuación de la primera capa,
caracterizado porque
-
la primera capa contiene un polielectrolito de ionómero resistente al desgaste y conductor eléctrico, y
-
la segunda capa es conductora de la electricidad.
2. Material de revestimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa comprende un ionómero que es un polímero de un co- o terpolímero de etileno y ácido acrílico o metacrílico, o cualquier otro ionómero conocido, y un poliéter en bloque, reticulándose iónicamente el polímero con cationes alcalinos y/o alcalinotérreos y/o metálicos.
3. Material de revestimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la segunda capa forma la capa inferior de la estructura y está compuesta de un elastómero de poliolefina que se ha convertido en conductor eléctrico.
4. Material de revestimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la segunda capa contiene antracita, grafito, fibra de carbono, negro de carbón o un polímero conductor eléctrico.
5. Material de revestimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque a continuación de la primera capa, y en contacto eléctrico con la misma, se encuentra una segunda capa, que comprende una red preparada a partir de un material conductor eléctrico, reduciendo al mismo tiempo la red la inestabilidad térmica y al agua del material.
6. Material de revestimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa es al menos sustancialmente transparente y porque entre la primera capa y la segunda capa se encuentra una capa intermedia, que está dibujada, impresa, coloreada o tratada de otro modo de forma que posee un dibujo visible a través de la capa superior y da al revestimiento la apariencia exterior deseada.
7. Material de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa superior contiene una sustancia que mejora su resistencia al desgaste, comprendiendo la sustancia polvo de cuarzo, polvo de feldespato, sílice finamente dividida u óxido de aluminio.
8. Material de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el ionómero de la capa superior el contenido en cationes es de 0,04 - 2,5 milimoles por gramo de mezcla polimérica y el contenido en cationes alcalinos es de 0,4 - 1,7 milimoles por gramo de mezcla polimérica.
9. Material de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la resistencia de la capa superior es de aproximadamente 1-100 Mohm.
10. Material de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la resistencia de la capa conductora que sigue a la capa superior es de aproximadamente 0,01 - 0,02 Mohm.
11. Material de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa superior contiene
A.
un polímero de una olefina y un ácido carboxílico insaturado, donde la cantidad de grupos ácido es del 0,5-15% molar, y
B.
un polímero en bloque de poliéter compuesto de un bloque poliéter y un bloque poliamida o poliéster, en cuyo caso
-
los grupos ácido en el polímero A y los bloques poliéter en el polímero B tienen iones alcalinos al menos parcialmente coordinados, y
-
está presente un metal alcalino en una cantidad de aproximadamente 0,02-3 milimoles por gramo de mezcla polimérica.
12. Material de revestimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el poliéter en bloque B contiene óxido de polipropileno, óxido de polietileno o un compuesto polimérico de éstos, teniendo el polímero en bloque B dicho metal alcalino al menos parcialmente coordinado o complejado.
13. Material de revestimiento según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque la olefina en el polímero A es etileno o propileno.
14. Material de revestimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque en el polímero B el bloque de poliéter es óxido de polietileno que tiene un peso molecular dentro del rango de 300-20.000.
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