DE10008810C2 - Ableitfähiges Bodenbeschichtungssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ab­ leitfähiges Bodenbeschichtungssystem, wie es bei­ spielsweise in der Elektronikindustrie zum Schutz von elektrostatisch gefährdeten Bauelementen oder auch in explosionsgefährdeten Räumen verwendet wird.

Nach dem Stand der Technik wurden ableitfähige Boden­ beschichtungssysteme überwiegend nach der DIN 51953 geprüft. Diese DIN wurde in den meisten Fällen durch marktübliche Systeme, bei denen Fußbodenbeläge mit Kohlestoffaser, Ruß, Metallpartikeln oder dergleichen gefüllt waren, erfüllt. In diesem Falle lag dann der Erdableitwiderstand unter 10⁶ Ohm. Ein solches System ist beispielsweise in dem System-Merkblatt Disbon Nr. 472 "Disboxid EP-Antistatik-System" von CAPAROL be­ schrieben. Danach wurde der Bodenbelag im wesentli­ chen aus einer Grundbeschichtung, einer leitfähigen Zwischenbeschichtung und einer mechanisch hochbelast­ baren Deckbeschichtung aufgebaut. Zwischen der Grund­ beschichtung und der leitfähigen Zwischenbeschich­ tung, deren Erdableitwiderstand < 5 × 10⁴ Ohm be­ trägt, wurden Kupferbänder als Erdanschlüsse einge­ bracht, wobei die Kupferbänder gewöhnlich eine Länge von 50 cm aufwiesen und mit einem maximalen Abstand von 20 m zueinander umlaufend am Wandbereich des Fuß­ bodenbelags in diesen eingelegt wurden. Die Kupfer­ bänder wurden gegebenenfalls über eine Ringleitung miteinander verbunden und nach Abschluß der gesamten Beschichtungsarbeiten für den Fußbodenbelag bauseits an die Gebäudeerdung angeschlossen. Die Schlußbe­ schichtung erfolgte mit einer Deckschicht, die eben­ falls leitfähig ist.

1998 wurde die DIN 51953 durch die EN 1081 ersetzt. Beide Normen mit dem geforderten Widerstand < 10⁶ Ohm waren in der Hauptsache für explosionsgefährdete Räu­ me gedacht.

In der Elektronikindustrie werden ebenfalls ableitfä­ hige Bodenbeschichtungssysteme zum Schutz von elek­ trostatisch gefährdeten Bauelementen eingesetzt. Die­ se Bodenbeschichtungssysteme erfordern hier jedoch einen anderen Erdableitwiderstand. Die beiden wich­ tigsten Normen für diese Branche sind EN 100015 Teil 1 und IEC 61340-4-1. Für den ESD-Bereich (Electrosta­ tic discharge, elektrostatische Entladung), wie er für den Schutz von elektrostatisch gefährdeten Bau­ elementen erforderlich ist, werden Ableitwiderstände zwischen 10⁶ und 10⁹ Ohm gefordert.

Problematisch ist hier nun, daß derzeitige Beschich­ tungssysteme einen Erdableitwiderstand < 10¹² Ohm (z. B. bei Epoxidharzen) oder < 10⁶ Ohm (ableitfähige Bodenbeschichtung nach dem Stand der Technik) aufwei­ sen. Zwar kann man Systeme mit einem Widerstand < 10¹² Ohm nun mit einer Antistatikausrüstung versehen, z. B. Kohlestoffasern, Siliziumcarbid, Metallpartikel oder ähnliches in den Bodenbelag einbringen, der Wi­ derstand liegt dann jedoch im Regelfall sofort bei einem Widerstand < 10⁶ Ohm. Damit ist der erforderli­ che Ableitwiderstand für ESD-Bereiche unterschritten.

Herkömmliche Fußböden sind also nicht geeignet, so­ wohl den Personenschutz als auch den Anlagen- bzw. Produktschutz mit Ableitwiderständen zwischen 10⁶ und 10⁹ Ohm zu gewährleisten. Es werden daher von den Herstellern von Reaktionsharzen für ESD- Bodenbeschichtungssysteme enorme Anstrengungen unter­ nommen, um entsprechende Bodenbeschichtungsmateriali­ en zur Verfügung zu stellen, die die erforderlichen Widerstandswerte einhalten (J. Magner "Ableitfähige Fußbodenbeschichtung" in Industriefußböden 1999, in­ ternationales Kolloquium 12. bis 16. Januar 1999, Herausgeber T. Seidler). Diese sind bisher jedoch weitgehend vergeblich und sehr kostenträchtig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches, kostengünstiges und leicht einzusetzendes ableitfähiges Bodenbeschichtungssystem zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch das ableitfähige Bodenbe­ schichtungssystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhaf­ te Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bodenbe­ schichtungssystems werden in den abhängigen Ansprü­ chen gegeben.

Abweichend von den herkömmlichen Entwicklungen und Forschungsanstrengungen der Hersteller von Bodenbeschichtungssystemen wird hier die Idee aufgegeben, daß lediglich durch die Entwicklung geeigneter Fußbo­ denmaterialien ein entsprechender Widerstandswert für den Ableitwiderstand erzielt werden kann. Vielmehr wird nach der vorliegenden Erfindung jetzt vorge­ schlagen, daß ein Bodenbelag eingesetzt wird, der ei­ nen Widerstandswert aufweist, der unterhalb des ge­ forderten Gesamt-Erdableitwiderstands liegt. Dieser Bodenbelag ist in herkömmlicher Weise mit einer ge­ bäudeseitigen Erdung verbunden. Erfindungsgemäß wird jetzt ein elektrischer Widerstand elektrisch in Serie mit der Erdungsleitung und dem Bodenbelag angeordnet, wobei der eingefügte Widerstand größer als der Erd­ ableitwiderstand des Bodenbelages ist.

Aufgrund der seriellen Anordnung des zusätzlichen Wi­ derstandes wird nun der Gesamt-Erdableitwiderstand der Gesamtanordnung aus Bodenbelag, Widerstand und Erdungsleitung im wesentlichen durch den größten Wi­ derstand in dieser seriellen Anordnung bestimmt. Dies ist der zusätzliche, eingefügte Widerstand, über den somit der Gesamt-Erdableitwiderstand im Gesamten ein­ gestellt werden kann.

Vorteilhafterweise ist dieser eingefügte Widerstand regelbar, so daß entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen unterschiedlichste Gesamt-Erdableit­ widerstände des Fußbodenbelags problemlos eingestellt werden können.

Dies bedeutet, daß alle herkömmlichen ableitfähigen Bodenbeschichtungssysteme, beispielsweise mit einem Widerstand < 10⁶ Ohm, weiterhin verwendet werden kön­ nen und lediglich durch einen seriell angeordneten Widerstand mit geeignetem Widerstandswert zwischen dem Fußbodenbeschichtungssystem und der Erdleitung ergänzt werden müssen. So kann beispielsweise weiter­ hin eine Bodenbeschichtung wie seither aufgebracht werden, d. h. eine Leitschicht mit einem Widerstand < 50 kOhm und einer Deckschicht mit leitfähigen Pigmen­ ten, welche in Verbindung mit der Leitschicht einen Widerstand < 10⁶ Ohm ergeben. Dieser Beschichtungs­ aufbau wird nun vorteilhafterweise an eine separat zu verlegende Ringleitung längs der Außenkanten der Bo­ denbeschichtung angeschlossen. Diese Ringleitung wird dann über einen festen bzw. regelbaren Widerstand an die zentralen Erdung des Gebäudes angeschlossen. Ge­ gebenenfalls müssen an den entsprechenden Stellen die Bodenbeschichtung oder die Ringleitung von anderen etwa vorhandenen elektrischen Leitern des Gebäudes isoliert werden.

Bei entsprechender Auslegung des Widerstandes ist er­ findungsgemäß praktisch jeder geforderte Wert zwi­ schen 10⁴ und 10¹² Ohm, insbesondere 10⁶ und 10⁹ Ohm, herstellbar.

Die Regelbarkeit bringt insbesondere Vorteile bei Nutzungsänderungen des Raumes bzw. schwankenden kli­ matischen Bedingungen. Vorteilhafterweise ist es mit­ tels eines regelbaren Widerstandes auch möglich, durch eine Meßwerterfassung des Gesamt-Erdableit­ widerstandes den eingefügten Widerstand von Hand oder automatisch ständig nachzuregulieren und so den Ge­ samt-Erdableitwiderstand unabhängig von Schwankungen der klimatischen Bedingungen etc. immer in dem opti­ malen Wert zu halten.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist es folg­ lich mit geringem Aufwand möglich, unterschiedlichste Anforderungen im Bereich des Elektrostatikschutzes und der Personenschutzes in bezug auf den Gesamt- Erdableitwiderstand gleichzeitig zu erfüllen.

Im folgenden wird ein Beispiel eines erfindungsgemä­ ßen ableitfähigen Bodenbeschichtungssystem beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes ableitfähiges Bo­ denbeschichtungssystem 1, das einen ableitfähigen Bo­ denbelag 2 aufweist, dessen Erdableitwiderstand < 10⁶ Ohm beträgt. Umlaufend um den Bodenbelag 2 ist eine Ringleitung 4 aus Kupfer angebracht, die über Kupfer­ fahnen 3a bis 3g mit der Rückseite des Bodenbelags 2 elektrisch verbunden ist. Dadurch werden elektrosta­ tische Aufladungen über den elektrischen Durchgangs­ widerstand (Erdableitwiderstand) des Bodenbelags 2, die Kupferfahnen 3a bis 3g und die Ringleitung 4 so­ wie die Leitung 5 zu einer mit der Ringleitung 4 über die Leitung 5 verbundenen zentralen Erdung des Gebäu­ des abgeführt. Die Kupferfahnen 3a bis 3g sind dabei in einem maximalen Abstand D von 10 m bis 20 m zuein­ ander längs des Umfangs des Bodenbelags 2 angeordnet und weisen eine Länge E von mindestens 50 cm auf, um eine ausreichende Ableitfähigkeit und Kontaktfläche zu dem Bodenbelag 2 zu gewährleisten.

In die Leitung 5 ist ein Widerstand 7 in serieller Weise eingebracht. Dieser Widerstand 7 teilt die Lei­ tung 5 in die beiden Abschnitte 5a und 5b, die je­ weils zu seinen beiden Seiten angeordnet sind.

Der Widerstand 7 ist regelbar zwischen Widerstands­ werten von 10⁶ Ohm und 10⁹ Ohm. Wird nun beispiels­ weise der Widerstand auf einen Wert von 10⁸ Ohm ein­ gestellt, so wird bei einem Durchgangswiderstand des Bodenbelags von 10⁵ Ohm ein Gesamterdableitwiderstand von 1,001 × 10⁸ Ohm erzielt. Wird der Widerstand 7 auf einen Wert von 10⁷ Ohm eingestellt, so wird ein Gesamterdableitwiderstand von 1,01 × 10⁷ Ohm erzielt. Es ist zu erkennen, daß nun jeder beliebige Wider­ standswert im Bereich zwischen ca. 10⁵ und 10¹² Ohm als Erdableitwiderstand eingestellt werden kann.

Claims (12)

1. Ableitfähiges Bodenbeschichtungssystem, das ei­ nen Gesamt-Erdableitwiderstand aufweist,
mit einem Bodenbelag (2), dessen Erdableitwider­ stand geringer ist als der Gesamt- Ableitwiderstand, sowie
mit einer mit dem Bodenbelag (2) verbundenen zen­ tralen Erdung (6),
dadurch gekennzeichnet, daß
ein elektrischer Widerstand (7) elektrisch in Se­ rie mit der zentralen Erdung (6) und dem Bodenbe­ lag (2) angeordnet ist, dessen Widerstandswert größer als der Erdableitwiderstand des Bodenbe­ lags (2) ist.

2. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des elektrischen Widerstandes (7) variabel ist.

3. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur Er­ fassung des Gesamt-Erdableitwiderstandes vorge­ sehen ist.

4. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung zur manuellen und/oder automatischen Regelung des Widerstandswertes des elektrischen Widerstan­ des (7) vorgesehen ist, derart, daß - gegebenenfalls aufgrund des mit der Meßvorrich­ tung erfaßten Gesamt-Erdableitwiderstandes des Systems der Gesamt-Erdableitwiderstand des Sy­ stems auf den vorbestimmten Wert eingeregelt ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdableitwider­ stand des Bodenbelags (2) kleiner 10⁶ Ohm ist, und der Widerstandswert des elektrischen Wider­ standes (7) zwischen 10⁶ Ohm und 10⁹ Ohm beträgt.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbelag (2) mit einer den Bodenbelag (2) längs seines Umfangs umgebenden elektrisch leitenden Ringleitung (4) elektrisch verbunden und die Ringleitung (4) mit dem elektrischen Widerstand (7) und der zentralen Erdung (6) verbunden ist.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbelag (2) die Ringleitung (4), die zentrale Erdung (6) und/oder der elektrische Widerstand (7) elek­ trisch isoliert sind.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbelag (2) eine Leitschicht mit einem Erdableitwiderstand < 50 kOhm und auf deren Oberfläche eine Deck­ schicht mit einem Erdableitwiderstand der Ge­ samtbeschichtung < 10⁶ Ohm aufweist.

9. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (4) und die Leitschicht des Bodenbelags (2) über metallische Kontakte (3a bis 3g) miteinander verbunden sind.

10. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Kontakte (3a bis 3g) aus Kupferband bestehen.

11. System nach einem der beiden vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metal­ lischen Kontakte (3a bis 3g) längs der Außenkan­ ten des Bodenbelags (2) über die Ringleitung (4) miteinander verbunden sind.

12. System nach einem der drei vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elek­ trische Widerstand (7) zwischen der Ringlei­ tung (4) und der zentralen Erdung angeordnet ist.