DE3639816A1

DE3639816A1 - Leitfaehiger fussbodenbelag

Info

Publication number: DE3639816A1
Application number: DE19863639816
Authority: DE
Inventors: Joachim Zeh; Hans-Georg Fuerdens
Original assignee: Chemotechnik Abstatt Chem GmbH
Current assignee: Chemotechnik Abstatt Chem GmbH
Priority date: 1986-11-21
Filing date: 1986-11-21
Publication date: 1988-06-09
Also published as: EP0269934B1; JPS63145490A; DE3639816C2; ATE68022T1; EP0269934A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen leitfähigen Fußbodenbelag aus Kunstharz.

Bekannte leitfähige Fußbodenbeläge enthalten Ruß oder Graphit oder Kohlefasern (Carbonfasern), was jedoch zu Einschränkungen hinsichtlich der Farbtonauswahl führt, oder Metallpulver, Metallgranulate oder Metallgriese z. B. aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen Metall. Um ableitfähige Beschichtungen zu erzielen, müssen jedoch gerade die zuletzt genannten Bestandteile in so großen Mengen dem Beschichtungsmaterial aus Kunstharz od. dgl. zugesetzt werden, daß dessen Verarbeitbarkeit und die mechanischen und gelegentlich auch chemischen Eigenschaften des fertigen Belages ungünstig beeinflußt werden. Bei Kohlefasern (Carbonfasern) schwankt der spezifische Widerstand des Werkstoffes infolge der bei ihrer Herstellung erfolgenden unvollständigen Verbrennung von Acryl-Verbindungen von Charge zu Charge sehr stark. Außerdem brechen diese Fasern infolge ihrer Sprödigkeit verhältnismäßig leicht, so daß die Leitfähigkeit der fertigen Schicht von der Dauer und Intensität des Rührens beim Einbringen der Kohlefasern in das Schichtmaterial und bei dessen Verarbeitung abhängt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Beschichtungswerkstoff auf der Grundlage von Kunstharz (Epoxidharz od. dgl.) zu entwickeln, bei dem die erforderlichen Leitfähigkeitswerte bereits mit verhältnismäßig geringen Mengen an Zusatzstoffen und in hohem Maße reproduzierbar erreicht werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die leitfähige Fußbodenschicht Metallfasern enthält, deren Länge groß gegen ihre Dicke (Durchmesser) ist, z. B. ihre Länge 100mal größer als ihre Dicke ist. Ihre Dicke kann kleiner als 0.05 mm sein. Der Querschnitt der Fasern kann etwa rund oder eckig oder auch streifenförmig sein, wobei die Streifen wesentlich dünner sind als im Falle eines runden Querschnittes, der elektrische Widerstand dieser Streifen liegt dann in der Größenordnung einer Faser mit rundem Querschnitt gleicher Länge und Gewicht. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die zum Erreichen einer bestimmten Ableitfähigkeit für elektrostatische Ladungen erforderliche Menge dieser Metallfasern (Metallwolle) so gering ist, daß sie die mechanischen und die chemischen Eigenschaften des verwendeten Kunstharzes nicht beeinträchtigt.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß unter Einfluß der an der Schichtoberfläche vorhandenen elektrostatischen Aufladung an den Enden der Fasern, deren Dicke klein gegen ihre Länge ist, sich hohe Feldstärken ausbilden, die nach dem bekannten physikalischen Phänomen den Austritt von Elektronen aus einer Spitze begünstigen und damit die Leitfähigkeit der Schicht gegenüber einer kugelförmigen Metallkörper aufweisenden Schicht wesentlich erhöhen.

Bei Ausführungsform der Erfindung kann die Faserlänge kleiner und/oder größer sein als die Dicke der Schicht. Ist sie größer als die Beschichtungsdicke, so entstehen innerhalb der Schicht leitfähige Brücken zwischen der oberen und der unteren Fläche der Schicht, die jedoch wegen des geringen Durchmessers der Fasern und wegen der statistisch geringen Anzahl der Brücken nur die verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit aufweisen, die für ableitfähige Kunstharzfußböden erwünscht ist. Die Leitfähigkeit derartiger elektrostatische Aufladungen verhindernder erfindungsgemäßen Schichten von ca. 10^-4 bis 10^-6 Ohm^-1, die für solche Böden üblich sind, werden bereits mit verhältnismäßig kleinen Zusätzen von diesen Metallfasern erreicht, die etwa 1/10 bis 1/100 der Gewichtsmenge betragen, die zur Erreichung dieser Leitfähigkeitswerte bei Zusatz von sphärischen Partikeln erforderlich ist. Die Verwendung von derartigen Fasern aus Metall ist deshalb vorteilhaft, weil Metallfasern dieser geringen Dicke verhältnismäßig einfach hergestellt werden können, im Handel erhältlich sind und wesentlich stabiler sind als Kohlefasern und damit beim Einarbeiten und Verarbeiten ihre Länge praktisch nicht verändern, und weil der spezifische Widerstand eines bestimmten Metalls oder einer Metallegierung eine von der Herstellung im wesentlichen unabhängige Materialeigenschaft ist.

Die Fasern können entweder gleich bei der Herstellung der Beschichtungsmasse in diese beigemischt werden oder aber können die Fasern nachträglich in die schon fertig gemischten Beschichtungsmassen eingearbeitet werden. Je größer die Länge der Fasern im Vergleich zu der Schichtdicke der fertigen leitfähigen Schicht ist, desto größer ist die Zahl der durch die Kunstharzschicht hindurch verlaufenden leitfähigen Brücken. Sowohl durch die Menge der zugesetzten Metallfasern, beispielsweise bis zu 5 Gew.-% des Schichtmaterials, vorzugsweise jedoch bis zu 1 Gew.-% des zur Beschichtung verwendeten Kunstharzes, als auch durch geeignete Wahl der Länge der Fasern lassen sich die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der leitfähigen Schicht reproduzierbar variieren.

Bei Ausführungsformen der Erfindung bestehen die Metallfasern aus einem solchen metallischen, z. B. elastischen Werkstoff, beispielsweise aus Stahl oder auch aus Bronze od. dgl., daß bei der Verarbeitung der Schicht und bei dem Einmischen des Fasermaterials in die Kunstharzmischung die Fasern nicht zerbrochen werden, sondern ihre Länge und auch, in gewissen Grenzen, ihre Form behalten, so daß die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der leitfähigen Schicht reproduzierbar sind, die einer bestimmten Faserlänge zugeschrieben werden.

Bei Ausführungsformen der Erfindung besteht der Werkstoff der Fasern aus Edelstahl. Dies hat den Vorteil, daß die Fasern weder mit dem Kunstharz noch mit einem auf der Oberfläche der leitfähigen Schicht sich ausbildenden Feuchtigkeitsfilm chemisch reagieren.

Bei Ausführungsformen der Erfindung weisen die Fasern einer Schicht unterschiedliche Länge auf. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung weisen alle Fasern der Schicht im wesentlichen die gleiche Länge auf. In diesem Falle sind die mechanischen und elektrischen Werte der leitfähigen Schicht besonders gut einstellbar.

Bei Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Dicke der Fasern bis zu 0,05 mm, vorzugsweise 0,01 mm, und ihre Länge beträgt zwischen 1 mm und 1 cm, vorzugsweise 0,5 cm.

Fasern aus einem chemisch inaktiven Werkstoff, beispielsweise Edelstahl od. dgl., haben den zusätzlichen Vorteil, daß der Widerstandswert der Schicht auch über längere Zeit hinweg konstant bleibt, weil die Fasern nicht korrodieren und mit ihrer Umgebung nicht chemisch reagieren.

In der Regel werden elektrostatisch ableitfähige Fußbodenbeschichtungen auf Basis von Epoxid-, Polyurethan-, Acrylat- oder ungesättigten Polyesterharzen in Form eines mehrschichtigen, in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Aufbaues verlegt:

1. Schicht

Lösemittelfreie bzw. -arme Grundierung 1, um Einflüsse auf die Ableitfähigkeit durch Schwankungen des Feuchtegehalts des Substrates (Betondecke, -boden, Estrich usw.) weitgehend zu eliminieren.

2. Schicht

Horizontal ableitfähige Grundschicht 2; üblicherweise durch Spezial-Ruße und/oder Graphit elektrisch ableitfähig eingestellt. Diese Schicht kann lösungsmittelfrei oder -haltig sein. Mit geeigneten Vorrichtungen, z. B. durch Einbetten oder Verkleben von Kupferbändern, wird der Erdanschluß hergestellt.

3. Schicht

Deck- oder Nutzschicht 3, die je nach verwendetem Zusatz bis zu Schichtdicken von mehreren Millimetern aufgetragen wird. Sie ist vor allem vertikal ableitend, weist aber unter Umständen auch eine horizontale elektrische Ableitfähigkeit auf.

Im folgenden werden einige Beispiele der Zusammensetzung von leitfähigen Schichten angegeben:

1. Beispiel

Für eine elektrostatische Ladungen horizontal ableitfähige Grundschicht in Form einer zweikomponenten Spachtelmasse zur Aufnahme von ebenfalls ableitfähigen Nutz- und Deckschichten gleicher Basis kann verwendet werden:

Harz-Komponente A:
hochpigmentiertes, lösemittelfreies Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder F.
Härter-Komponente B:
in Wasser emulgierte, mit Füllstoffen und Quarzzuschlägen vermischte Polyamin- oder Polyaminoamid-Zubereitung mit 0,5 Gew.-% Stahlfaser mit 6 mm Länge.

Mischungsverhältnis: Komponente A zu B 1 : 2 Gew.-Teile
Aufzutragende Schichtdicke: 0,5-2 mm
Erdableiterwiderstand nach DIN 51 953: ca. 10⁵ Ohm

2. Beispiel

Für eine elektrostatische Ladungen ableitfähige Nutz- und Deckschicht in Form einer zweikomponentigen Epoxidharz- Spachtelmasse kann verwendet werden:

Harz-Komponente A:
siehe Beispiel 1.
Härter-Komponente B:
in Wasser emulgierte, mit Füllstoffen und Quarzzuschlägen vermischte Polyamin- oder Polyaminoamid-Zubereitung mit 1 Gew.-% Stahlfaser mit 1 mm Länge.
Mischungsverhältnis: Komponente A zu B wie Beispiel 1
Aufzutragende Schichtdicke: max. 0,5 mm
Erdableiterwiderstand nach DIN 51 953: ca. 10⁷ Ohm

3. Beispiel

Für eine elektrostatische Ladungen ableitfähige Nutz- und Deckschicht in Form einer lösemittelfreien, selbstverlaufenden zweikomponentigen Epoxidbeschichtung kann verwendet werden:

Harz-Komponente A:
niedrig pigmentiertes, lösemittelfreies Epoxidharz auf Basis Bisphenol A und/oder F, modifiziert mit einer Viskosität von ca. 1000 m Pa·s/20°C mit 1 Gew.-% Stahlfaser mit einer Länge von 1 mm.
Härter-Komponente B:
modifiziertes cycloaliphatisches Polyaminaddukt.

Mischungsverhältnis: Komponente A zu B 2 : 1 Gew.-Teile.
Aufzutragende Schichtdicke: 0,5-1,5 mm, auf eine ausreichend horizontal ableitfähige Grundschicht (z. B. Grundschicht gemäß Beispiel 1).
Erdableiterwiderstand nach DIN 51 953: ca. 10⁶ Ohm.

Die Mengen der beigemischten Metallfasern können bei Ausführungsformen der Erfindung bis zu 5 Gew.-% der Harzmenge betragen.

Claims

1. Leitfähiger Fußbodenbelag, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Metallfasern enthaltende Kunstharzschicht aufweist, wobei die Metallfasern bis zu 0,05 mm dick sind und ihre Länge groß gegen den Faserdurchmesser ist.

2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Fasern bis zu 0,01 mm beträgt.

3. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern länger sind als die Schicht dick ist.

4. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zwischen 0,5 mm und 10 mm, vorzugsweise 1 mm, lang sind.

5. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern elastisch sind.

6. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Edelstahl bestehen.

7. Belag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Belages im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.

8. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern unterschiedliche Länge aufweisen.

9. Belag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht einen Anteil an Fasern enthält, der bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% der Harz- und Härter-Mischung enthält.