JP5878391B2 - 帯電防止塗り床 - Google Patents
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Description
また、例えば半導体素子等の電子部品の製造工程に使用するクリーンルーム等の、高度の防塵性能が要求される床や、あるいは有機溶剤やガス等を取り扱うため静電気スパークの発生を高度に防止することが求められる床などに適用する塗り床は、前記耐性に加えて、電気抵抗値(漏洩抵抗値)が低く帯電を防止する機能(帯電防止機能)を有している必要もある。
そこで、前記電子部品の製造工場等に施工する塗り床には、蓄積された静電気の作用で作業者の体に付着した埃等がクリーンルーム内に持ち込まれたり、電子部品の製造工程に混入したりするのを防止するいわゆる防塵性能を付与するべく、上記のように帯電防止機能を有していることが求められる。
例えば100V以下の静電気で破壊される電子部品を扱う工場では、床上を歩いたり作業したりした際の帯電により作業者に蓄積される静電気の電位、いわゆる人体帯電電位を数十V以下に抑えることができる帯電防止機能を有していることが求められる。
前記ペイントタイプの塗り床材とは、比較的低粘度で、例えばローラや刷毛等によって塗布することができ、1回の塗布によって、例えば0.5mm以下程度の厚みに塗布されるタイプの塗り床材を指す。
これに対し、流しのべタイプの塗り床材(以下「流しのべ塗り床材」と記載する場合がある。)を用いれば、強度や耐久性に優れた塗り床を形成することができる。
前記流しのべ塗り床材とは、例えばエポキシ樹脂等の硬化性のバインダ樹脂を主体とし、基本的に溶剤を含まないか、もしくはペイントタイプのものに比べて少量の溶剤しか含まず、比較的高粘度で、通常は金ゴテなどを使用して塗り拡げて塗布(流しのべ塗布)するタイプの塗り床材であって、1回の塗布によって、例えば0.5〜2mm程度の厚みに塗布することができる塗り床材を指す。
また流しのべ塗り床材は、前記のように基本的に溶剤を含まないか、もしくはペイントタイプのものに比べて少量の溶剤しか含まないため、現場施工時の臭気の問題や換気確保の問題等を生じにくいという利点もある。
しかし流しのべ塗り床材は、前記のようにペイントタイプのものに比べて溶剤の蒸発による体積減少が小さいため、形成後の帯電防止塗り床中で導電性付与材同士を接触させて形成できる接点の数が少ない。
帯電防止塗り床の漏洩抵抗値を十分に低下させるためには、導電性付与剤の配合割合を増加させて、前記接点の数を増加させることが考えられる。
また導電性付与剤の配合割合を増加させるほど、相対的にバインダ樹脂の配合割合が少なくなるため、前記流しのべ塗り床材によって形成する帯電防止塗り床に特に求められる、先に説明した強度や耐久性が低下するという問題もある。
しかし発明者の検討によると、前記白色導電性繊維は、先に説明した従来の導電性付与剤と機能的には変わりがないため、特に人体帯電電位を数十V以下に抑えることができる高い帯電防止機能を有する帯電防止塗り床を形成するには、やはりその配合割合を、ペイントタイプのものよりも増加させる必要がある。そのため、前記白色導電性繊維は白色であるため帯電防止塗り床の色調には影響を生じないものの、その表面のツヤが失われたり、強度や耐久性が低下したりするという問題を解決することはできない。
PH=(Q1−Q2)/CH (1)
に示す関係にある。人体帯電電位PHを小さくするには、人体の静電容量CH、または漏洩する電荷量Q2を大きくするか、または発生する電荷量Q1を小さくすればよい。
二つの物体が触れるとき、静電気は、接触、剥離、および摩擦によって発生する。前記二つの物体の接触面積を小さくするほど、前記接触、剥離、および摩擦によって発生する静電気の電荷量を小さくすることができる。
その結果、帯電防止塗り床の最表面に微細な凹凸を形成するには、当該最表面に位置する層のもとになる流しのべ塗り床材等の樹脂組成物中に、バインダ樹脂、導電性付与剤等とともにポリオレフィンビーズを配合すればよいことを見出した。
したがって本発明は、バインダ樹脂、導電性付与剤、およびポリオレフィンビーズを含む樹脂組成物からなり、最表面に位置する層を少なくとも含み、前記最表面の表面粗さRaが0.1μm以上、0.5μm以下であることを特徴とする帯電防止塗り床である。
すなわち帯電防止塗り床の最表面の表面粗さRaが0.1μm未満では、前記最表面に凹凸を形成することによる、当該最表面と作業者の靴底等との接触面積を小さくして、両者間の接触、剥離、および摩擦によって発生する電荷量Q1を小さくし、それによって人体帯電電位PHを低減する効果が得られない。
これに対し、帯電防止塗り床の最表面の表面粗さRaを前記範囲内とすることで、帯電防止塗り床の良好な外観や美装性を維持しながら、前記最表面と作業者の靴底等との接触面積を小さくして、両者間の接触、剥離、および摩擦によって発生する電荷量Q1を小さくし、それによって人体帯電電位PHを低減することが可能となる。
前記本発明の帯電防止塗り床のもとになる樹脂組成物における、ポリオレフィンビーズの配合割合は、バインダ樹脂100質量部あたり2質量部以上、15質量部以下であるのが好ましい。
これに対し、ポリオレフィンビーズの配合割合を前記2質量部以上、15質量部以下の範囲内とすることで、帯電防止塗り床の良好な外観や美装性、あるいは十分な強度や耐久性を維持しながら、前記最表面と作業者の靴底等との接触面積を小さくして、両者間の接触、剥離、および摩擦によって発生する電荷量Q1を小さくし、人体帯電電位PHを低減する効果をさらに向上することが可能となる。
漏洩抵抗値が前記範囲以上では、たとえ帯電防止塗り床の最表面に、前記所定の表面粗さRaの範囲を満足する凹凸を形成して、作業者の靴底等との接触面積を小さくしたとしても、漏洩する電荷量Q2が小さすぎるため、人体帯電電位PHを低減する効果が得られないおそれがある。
《樹脂組成物》
〈バインダ樹脂〉
バインダ樹脂としては、特に現場施工において、加熱を必要とせずに室温(5〜35℃)程度で硬化反応させることができる2液硬化型樹脂、湿気硬化型樹脂、ラジカル重合性樹脂等が好ましい。
かかる硬化性のバインダ樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。
導電性付与剤としては、樹脂組成物に配合されて、帯電防止塗り床の漏洩抵抗値を、例えば先に説明した2.5×104Ω以上、1×109Ω未満の範囲内に調整しうる従来公知の種々の導電性付与剤が、いずれも使用可能である。特に、導電性付与剤として炭素繊維と導電性酸化亜鉛粉末とを併用するのが好ましい。
炭素繊維としては、その製造原料で分類されるPAN系、PITCH系のいずれの炭素繊維を用いることもできる。
前記炭素繊維は、導電性付与剤として、帯電防止塗り床の漏洩抵抗値を前記範囲内に調整する機能に加えて、形成した帯電防止塗り床の最表面にその末端を突出させて接点(電極)として機能させて、前記最表面に接する作業者の靴底等との良好な通電を確保する働きもする。そのため、導電性付与剤として前記炭素繊維を用いることにより、帯電防止塗り床の帯電防止性能を、より一層向上することができる。
平均繊維長が前記範囲未満では、炭素繊維を配合することによる、前記メカニズムによって帯電防止塗り床の帯電防止性能を向上する効果が十分に得られないおそれがある。また、炭素繊維の平均繊維長を前記範囲内とするためには、例えば長繊維状の炭素繊維や、前記長繊維状の炭素繊維を短くカットしたチョップドファイバー、ミドルファイバー等を、さらに粉砕するのが一般的であるが、かかる粉砕によって、平均繊維長が前記範囲未満であるごく短い炭素繊維を安定に生産性良く製造するのが容易でないためでもある。
なお、炭素繊維を配合することによる、前述した帯電防止塗り床の帯電防止性能を向上する効果をさらに向上することを考慮すると、炭素繊維の平均繊維長は、前記範囲内でも0.3mm以上であるのが好ましい。また帯電防止塗り床の外観や美装性をさらに向上することを考慮すると、前記平均繊維長は、前記範囲内でも0.9mm以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲未満では、炭素繊維を配合することによる、前記メカニズムによって帯電防止塗り床の帯電防止性能を向上する効果が十分に得られないおそれがある。
一方、配合割合が前記範囲を超える場合には、炭素繊維の黒色が、形成後の帯電防止塗り床の最表面において目立つようになって、当該帯電防止塗り床の外観や美装性が損なわれるおそれがある。また、相対的にバインダ樹脂の配合割合が少なくなるため、帯電防止塗り床の強度や耐久性が低下するおそれもある。
導電性酸化亜鉛粉末としては、酸化亜鉛に、例えばアルミニウム、ガリウム等の異種元素をドープすることでN型半導体化したもの等、種々の導電性の酸化亜鉛の粉末がいずれも使用可能である。
前記導電性酸化亜鉛粉末としては、例えばハクスイテック(株)製の23−K〔体積抵抗率:100〜500Ω・cm、比表面積4〜10m2/g〕、パゼットGK−40〔体積抵抗率:20〜100Ω・cm、比表面積30〜50m2/g〕等の1種または2種以上が挙げられる。なお体積抵抗率は、粉体を10MPaで圧縮した状態での測定値である。
前記導電性酸化亜鉛粉末の配合割合は、バインダ樹脂100質量部あたり50質量部以上であるのが好ましく、120質量部以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲未満では、導電性酸化亜鉛粉末を配合することによる、前記メカニズムによって帯電防止塗り床の帯電防止性能を向上する効果が十分に得られないおそれがある。
〈ポリオレフィンビーズ〉
帯電防止塗り床の最表面に凹凸を形成するためのポリオレフィンビーズとしては、塗料、コーティング、およびインキ用の機能性ワックスとして提供されている微細な粒子状のポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ、あるいはこれらの変性物等の、各種のポリオレフィンビーズが好適に使用される。
ポリオレフィンビーズの配合割合が前記範囲未満では、上記のようにポリオレフィンビーズの平均粒径や、樹脂組成物の、単位面積あたりの塗布量等によっても異なるものの、前記樹脂組成物を下地上に塗布して形成された層からなる、帯電防止塗り床の最表面の表面粗さRaが前記範囲未満となって、前記最表面に凹凸を形成することで作業者の靴底等との接触面積を小さくして、両者間の接触、剥離、および摩擦によって発生する電荷量Q1を小さくし、それによって人体帯電電位PHを低減する効果が十分に得られないおそれがある。
これに対し、ポリオレフィンビーズの配合割合を前記2質量部以上、15質量部以下の範囲内とすることで、帯電防止塗り床の良好な外観や美装性、あるいは十分な強度や耐久性を維持しながら、前記帯電防止塗り床の最表面と作業者の靴底等との接触面積を小さくして、両者間の接触、剥離、および摩擦によって発生する電荷量Q1を小さくし、人体帯電電位PHを低減する効果をさらに向上することが可能となる。
前記樹脂組成物には、さらにバインダ樹脂を硬化反応させるための硬化剤や、当該樹脂組成物を例えば流しのべ塗り床材として下地上に塗布する際にその粘度、および流動性を調整するための溶剤、反応性希釈剤、形成する帯電防止塗り床を着色するためのトナー等を、適宜の割合で配合することができる。前記トナーは、顔料等の着色剤の、樹脂組成物中への分散性を高めるために、前記着色剤を、バインダ樹脂とともに粉末化したものである。
《帯電防止塗り床》
本発明の帯電防止塗り床は、前記樹脂組成物を、例えば流しのべ塗り床材として下地上に流しのべ塗布し、硬化させて形成された、前記帯電防止塗り床の最表面に位置する層を少なくとも含み、前記最表面の表面粗さRaが0.1μm以上、0.5μm以下であることを特徴とするものである。例えば前記2液タイプの樹脂組成物の場合は、その主剤と硬化剤とを、前記のように施工現場において、所定の割合で配合して流し延べ塗り床材等を調製し、それを下地上に流しのべ塗布等して硬化させることによって、前記層が形成される。
また前記層を含む多層構造の帯電防止塗り床を構成してもよい。当該多層構造の帯電防止塗り床においては、その最表面に位置する層を、前記ポリオレフィンビーズを含む樹脂組成物を塗布し、硬化させて形成した層とする。
前記帯電防止塗り床の最表面の表面粗さRaが前記範囲内に限定されるのは、下記の理由による。
一方、表面粗さRaが0.5μmを超える場合には、前記最表面の凹凸が大きくなりすぎてツヤが失われて、帯電防止塗り床の外観や美装性が損なわれてしまう。
なお帯電防止塗り床の最表面の表面粗さRaは、その外観や美装性をできるだけ良好な状態に維持しながら、人体帯電電位PHをより一層低下させることを考慮すると、前記範囲内でも0.11μm以上であるのが好ましく、0.45μm以下、特に0.30μm以下であるのが好ましい。
漏洩抵抗値が前記範囲以上では、たとえ帯電防止塗り床の最表面に、前記所定の表面粗さRaの範囲を満足する凹凸を形成して、作業者の靴底等との接触面積を小さくしたとしても、漏洩する電荷量Q2が小さすぎるため、人体帯電電位PHを低減する効果が得られないおそれがある。
前記漏洩抵抗値は、導電性付与剤やポリオレフィンビーズの、樹脂組成物への配合割合、あるいは樹脂組成物の、単位面積あたりの塗布量等を調整することにより、任意に変化させることができる。
〈樹脂組成物の調製〉
(主剤)
バインダ樹脂としては、2液硬化型の液状のエポキシ樹脂〔三菱化学(株)製のjER(登録商標)828、25℃での粘度:12〜15Pa・s、エポキシ当量:184〜194〕を用いた。
なお炭素繊維の平均繊維長は、デジタルマイクロスコープ〔ライカマイクロシステムズ社製のLeica DVM5000〕を用いて撮影した画像からランダムにn=100のサンプルの繊維長を測定した値の平均値として求めた。
さらにトナーとしては、御国色素(株)製のSET T−26を用いた。
前記エポキシ樹脂100質量部に、炭素繊維0.5質量部、導電性酸化亜鉛粉末100質量部、ポリオレフィンビーズ2質量部、トナー10質量部、および溶剤としてのベンジルアルコール20質量部を配合し、撹拌機〔新東科学(株)製のヘイドン(登録商標)スリーワンモータ〕を用いて1200rpmで混合して、流し延べ塗り床材の主剤を調製した。
硬化剤としては、大都産業(株)製の商品名ダイトクラールX−6045を用いた。
〈帯電防止塗り床のサンプルの作製〉
(導電性プライマ)
導電性プライマとして、住友ゴム工業(株)製のSL333A(主剤)とSL333B(硬化剤)とを、質量比4:1で混合したものを用いた。
下地としては、スレート板の上に、前記導電性プライマを、ローラを用いて、単位面積あたりの塗布量が110±5g/m2となるように塗布したのち硬化させてプライマ層を形成したものを用意した。
(サンプルの作製)
先に調製した流しのべ塗り床材の主剤と硬化剤とを、前記主剤中のエポキシ樹脂100質量部あたりの硬化剤の配合割合が45質量部となるように配合し、混合して流しのべ塗り床材を調製した。
《比較例1》
主剤にポリオレフィンビーズを配合しなかったこと以外は、前記実施例1と同様にして流しのべ塗り床材の主剤と硬化剤とを調製し、帯電防止塗り床のサンプルを作製した。
主剤におけるポリオレフィンビーズの配合割合を、当該主剤中のエポキシ樹脂100質量部あたり1質量部(比較例2)、4質量部(実施例2)、10質量部(実施例3)、15質量部(実施例4)、および30質量部(比較例3)としたこと以外は、前記実施例1と同様にして流しのべ塗り床材の主剤と硬化剤とを調製し、帯電防止塗り床のサンプルを作製した。
流しのべ塗り床材を、単位面積あたりの塗布量が1000±10g/m2(実施例5)、2700±10g/m2(実施例7)となるように流し延べ塗布したこと以外は実施例1と同様にして帯電防止塗り床のサンプルを作製した。
《実施例6、8》
流しのべ塗り床材を、単位面積あたりの塗布量が1000±10g/m2(実施例6)、2700±10g/m2(実施例8)となるように流し延べ塗布したこと以外は実施例4と同様にして帯電防止塗り床のサンプルを作製した。
前記各実施例、比較例で作製した帯電防止塗り床のサンプルの表面の表面形状を、表面粗さ計〔(株)東京精密製の表面粗さ形状測定機サーフコム(登録商標)130A〕を用いて、評価長さ:3.2mm、測定速度:0.3mm/秒、カットオフ値:0.8mm、傾斜補正、直線補正、カットオフ比300の条件で測定した結果から、先に説明した粗さ曲線の算術平均粗さRaを求めた。なお測定は、1つのサンプルの表面の任意の10箇所で実施し、その中央値(Median)を、そのサンプルの表面粗さRaとした。
前記各実施例、比較例で作製した帯電防止塗り床のサンプルの人体帯電電位PHを、先に説明した測定方法によって測定した。測定には、春日電機(株)製の人体電位計KSD−4000を用いた。
人体帯電電位PHは、30V以下のものを帯電防止機能極めて良好(◎)、30Vを超え50V以下のものを帯電防止機能良好(○)、50Vを超えるものを帯電防止機能不良(×)として評価した。
前記各実施例、比較例で作製した帯電防止塗り床のサンプルの表面の60°光沢度を、光沢度計〔日本電色工業(株)製のPG−1〕を用いて測定した。なお測定は、1つのサンプルの表面の任意の10箇所で実施し、その中央値(Median)を、そのサンプルの光沢度とした。
《漏洩抵抗値測定》
前記各実施例、比較例で作製した帯電防止塗り床のサンプルの、表面の漏洩抵抗値を、先に説明した測定方法によって測定した。絶縁抵抗計としては、ミドリ安全(株)製の抵抗計テラオームメーターを用いた。
前記人体帯電電位、および美装性がともに◎であったものを極めて良好(◎)、少なくとも一方が○であったものを良好(○)、少なくとも一方が×であったものを不良(×)として評価した。
以上の結果を表1〜表3に示す。
さらに実施例1〜8の結果より、前記各特性に特に優れた帯電防止塗り床を得るためには、表面粗さRaを、前記範囲内でも0.13μm以上の範囲内とするのが好ましいことが判った。
Claims (3)
- バインダ樹脂、導電性付与剤、およびポリオレフィンビーズを含む樹脂組成物からなり、最表面に位置する層を少なくとも含み、前記最表面の表面粗さRaが0.1μm以上、0.5μm以下であることを特徴とする帯電防止塗り床。
- 前記樹脂組成物におけるポリオレフィンビーズの配合割合は、バインダ樹脂100質量部あたり2質量部以上、15質量部以下である請求項1に記載の帯電防止塗り床。
- 漏洩抵抗値が2.5×104Ω以上、1×109Ω未満である請求項1または2に記載の帯電防止塗り床。
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