KR100507922B1 - 전기 전도성 바닥재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중합체 재료인 제 1 입자로 된 전기 전도성 바닥재에 대한 것이며, 상기 제 1 입자는 전기 전도성 제 2 입자로 코팅되고 상기 바닥재의 상부 면과 하부 면 사이의 사이공간 내에서 압착되며, 이 경우에 상기 바닥재는 적어도 하나의 절단 가장자리를 구비하고, 상기 전기 전도성 제 2 입자는 상기 바닥재의 상부 면과 하부 면을 전기 전도적으로 연결하는 전도경로를 형성한다. 상기 제 1 입자는 적어도 하나의 과립상 엘라스토머 물질로 이루어지고 매트릭스를 형성하는데, 상기 매트릭스 내에서 상기 제 2 입자가 상기 제 1 입자의 입자 경계를 따라 전기적 전도경로를 형성한다.
Description
명세서
본 발명은 전기 전도성 바닥재에 관한 것이다.
공기습도가 낮을 때 플라스틱 바닥재 위를 보행하거나 주행하면서 야기되는 정전기 대전은 특히 민감한 전자 부품일 경우에 심각한 문제를 일으킨다. 이러한 민감한 전자 부품은 정전기 방전에 의해 손상되거나 그 기능이 약화될 수 있다. 나아가 가연성 물질이 작동하는 영역에서는, 정전기 방전시에 불꽃이 튀어 상기 가연성 물질이 점화될 수 있는 위험이 있다. 특히, 컴퓨터 센터, 전자 부품ㆍ전자 기기의 조립장, 방사선 장비, 운용실 또는 먼지ㆍ 티끌이 적은 대기가 주의되는 공간과 같이 항온습 장치가 되어 있어 낮은 습도를 나타내는 공간에서는 정전기 대전을 막는 것이 중요하다.
예컨대 PVC 또는 고무 혼합물을 기재로 전형적으로 사용되는 바닥재는 절연체(isolator)이다. 상기 절연체는 전도성 충전재 또는 정전기 방지 시약이 혼합되는 방식으로 전도성을 갖도록 제조될 수 있다. 물론 충분한 전도성을 획득하기 위해서는 전형적으로 30 내지 50 부피%의 비교적 많은 분량의 전도성 충전재가 사용되어야 한다. 전도성 충전재로는 특히 금속 물질, 전도성 카본 블랙 또는 그래파이트가 사용되는데, 이것들을 필요한 분량만큼 사용하면 검은색 또는 회색 제품이 얻어진다. 정전기 방지 시약이 사용되는 경우에는, 상기 정전기 방지 시약이 변화하는 습기와 매우 강력하게 반응하여 주변 조건에 의해 크게 영향 받는다는 단점이 있다.
문서 EP-A 869 217호에는 열가소성 플라스틱 재질의 고농축 전도성 바닥재료의 제조 방법이 공지되어 있는데, 상기 방법에서 전도성 물질을 함유한 코팅을 갖는 상기 열가소성 플라스틱 입자들이 상승된 온도와 높은 압력 하에서 압착되어 전도성 경로를 가진 블럭(Block)을 형성하고, 그런 다음에 상기 전도성 경로에 대해 횡방향으로 목적하는 두께의 널판으로 분할되며, 이 경우에 상기 널판은 이의 두께 방향으로 전도성 경로를 갖는다. 상기 방식에 의해, 열가소성 플라스틱 재질의 밝은 색상을 갖는 전도성 바닥재가 제조된다.
본 발명의 목적은, 최대 3 중량 %의 전도성 물질을 함유하는 전기 전도성 바닥재를 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라서, 제 1 입자가 적어도 하나의 과립상 엘라스토머 물질로 이루어지고, 매트릭스를 형성하며, 상기 매트릭스 내에서 제 2 입자가 상기 제 1 입자의 입자 경계를 따라 전기적 전도경로를 형성하는 전기 전도성 바닥재에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 바닥재는, 그 제조시에 절단된 전도경로로 구성되는 불규칙한 패턴을 가진 바닥재의 제조를 보장한다. 본 발명에 따른 전기 전도성 엘라스토머-바닥재는 IEC 61340에 따라 측정된 105 내지 107 Ω의 전기적 부피 저항을 갖는다. 나아가 본 발명에 따른 전기 전도성 엘라스토머-바닥재는 비전도성 엘라스토머-바닥재에 상당하는 표면 품질을 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 전기 전도성 엘라스토머-바닥재에서 과립 입자는, 메시 크기(mesh size)가 2 내지 8 mm인 체를 통과한다. 상기 과립 입자의 크기에 의해, 그리고 이에 따른 표면 단위당 전도경로의 수량에 의해 최종 생산품의 전도율이 설정될 수 있다.
상기 전기 전도성 엘라스토머-바닥재는 전기 전도성 제 2 입자로서 입자 크기가 15 ㎛ 미만인 전도성을 갖도록 도핑된 무기 물질, 카본 블랙, 그래파이트 또는 금속 분말과 같은 물질들을 함유한다.
안티몬(antimony)-도핑된 산화주석(tin oxide)으로 코팅된 운모(mica)와 같은, 전도성을 갖도록 도핑된 충전재를 함유하는 전기 전도성 엘라스토머-바닥재가 특히 바람직하다. 이 실시예에서, 카본 블랙 또는 그래파이트가 사용될 때 형성되는 검정색의 전도경로와는 달리, 염색하는 것에 따라서 다양한 색상의 전도경로가 형성된다.
0.05 내지 0.8 중량 %의 전기 전도성 제 2 입자를 함유하는 전기 전도성 엘라스토머-바닥재가 특히 바람직하다. 이로써, 상기와 같이 매우 낮은 함량의 전기 전도성 물질임에도 불구하고, 사용자가 목적하는 범위의 전기적 부피 저항을 가진 전기 전도성 엘라스토머-바닥재가 제조된다.
그 결과, 카본 블랙 또는 그래파이트를 사용한 경우에 형성되는 검정색의 전도경로를 가진 전기 전도성 엘라스토머-바닥재 또는 코팅된 운모를 사용한 경우에 형성되는 다양한 색상의 전도경로를 가진 전기 전도성 엘라스토머-바닥재 뿐만 아니라, 시각적 효과를 위해 코팅된 운모 및 이에 상당하는 염료를 사용하여 여러 색상의 전도경로를 갖는 어두운 색상의 엘라스토머-바닥재 또한 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 전도성 엘라스토머-바닥재는 하기 단계에 의해 제조된다;
a) 하나 이상의 가황되지 않은 엘라스토머 혼합물을 과립화(granulate)시키는 단계,
b) 메시 크기가 2 내지 8 mm인 체를 통과하는 과립 입자를 전도성 물질로 코팅시키는 단계,
c) 주형 내에 주입하고, 제 1 압축 공정에서 5 내지 200 bar의 특정 압력 및 60 내지 120 ℃의 온도에서 압축 및 가교시키는 단계,
d) 연속 또는 무한의 시이트로 분할시키는 단계, 및
e) 제 2 압축 공정에서 가황시키는 단계.
본 발명에 따른 방법은, 그 표면특성에 있어서, 비전도성의 엘라스토머-바닥재와 비견할만한 전기 전도성 엘라스토머-바닥재의 제조를 보장한다.
바람직하게 상기 전기 전도성 엘라스토머-바닥재는 상기 전도성 물질이 과립 입자 상으로 텀블링(獨:auftrommeln)되는 방식으로 도포되어 제조된다. 상기 방법은 전도성 물질이 상기 과립 입자를 효과적으로 도포하는 것을 보장하여, 적은 양의 전도성 물질을 사용하여 사용자가 목적하는 전도율을 갖는 최종 생산품이 획득될 수 있게 한다.
바람직하게 상기 전도성 물질은 결합제 분산액의 형태로 도포된다. 이로써 한편으로는 먼지부하가 방지되고, 다른 한편으로는 최종 생산품의 강도특성이 개선될 수 있다.
특히 바람직하게는 이 경우에 수성 라텍스 결합제가 사용된다. 라텍스 결합제를 사용하면 유기용제가 필요하지 않으므로 안전 예방조치에 드는 노력 및 이에 해당하는 환경 오염이 감소된다.
바람직하게는, 다양한 색상의, 패턴화되거나 쐐기모양으로 줄이 그어진 과립 입자가 통계적으로 균일한 분포로 사용된다. 이 경우에 특히 바람직하게는 밝은 색상의 과립 입자가 사용된다.
바람직하게는 제 2 압축 공정시에 150 내지 190℃의 온도 및 100 내지 250 bar의 특정 압력에서 2 내지 10분 동안 가황이 실시된다. 상기 조건하에서 실행된 가황은 그 표면특성에 있어서 종래의 비전도성 엘라스토머-바닥재에 비견될만한 최종 생산품의 제조를 가능하게 한다.
본 발명은 하기와 같이 2개의 예 및 1개의 비교예에서 보다 상세하게 설명된다.
제 1 예
스크류 압출기(獨:Schnecken-Kurzextruder)에 천연고무 혼합물을 채웠다. 상기 압출기에는 분쇄판(breaker plate)이 설치되어 있는데, 상기 분쇄판에 의해 천연고무 덩어리가 압축되고 압축물이 분쇄되어 과립화되었다. 이렇게 획득된 과립을 전기 전도성 물질로 텀블링시켜 코팅하고, 그런 다음에 최종 생산품에 해당하는 크기의, 그러나 2배 또는 그 이상의 더 두꺼운 두께를 갖는 주형을 공급하고, 이 경우에 약 5%인 소량의 잉여를 가진 입자량을 상기 주형의 체적에 맞춘 다음, 80℃의 온도 및 약 100 bar의 압력에서 0.5 분/mm 동안 최종 두께로 압착하였다. 그 이후에 상기 주형으로부터 재료를 끄집어 내어, 분할공정에 의해 목적하는 최종 두께로 분할시키고, 제 2 압축 공정에서 약 180℃의 온도 및 약 200 bar의 압력에서 4분 동안, 매끄럽고 부드럽게 구성된 표면을 가진 해당 두께의 주형 내에서 2 mm의 최종 두께를 갖는 최종 생산품으로 압착시키고 가황하였다. 이렇게 하여 획득된 전기 전도성 엘라스토머-바닥재의 표면은 공극(pore)이 적고 분할에 의한 줄자국이 없었다.
비교예
제 1예에 따라서 과립화되고 코팅된 천연고무 덩어리를 180℃의 온도 및 약 200 bar의 압력에서 농축시켜, 가황이 끝날때까지 처리하였다. 상기 널판을 최종 두께를 갖는 크기로 분할하면 분할시 형성되는 줄자국이 있는 표면을 갖는 생산품이 제조되는데, 이는 예컨대 공극과 같은 또 다른 표면 결점을 가지고 있었다. 이러한 표면 결점들은 바닥재로 사용될 경우에 오염을 배가시키는 요인이 된다.
제 2 예
실온에서 분쇄기로 압연강판을 잘게 잘라서 그리고 예컨대 15 mm 구멍 크기를 갖는 체를 사용하여 입자크기를 제한하여 제조된 천연고무 혼합물 과립에 카본 블랙-라텍스-혼합물을 제공하였다. 이 경우에 과립 1000 g당, 50 g의 카본 블랙-라텍스-혼합물을 사용하였다. 상기 라텍스-혼합물은 47.5 중량 %의 고체함량을 가진 니트릴-부타디엔-고무(NBR)-라텍스 32.9 g, 25중량 %의 전기 전도성 카본 블랙의 수성 분산액 15.6 g, 및 황(Schwefel), 산화 아연(Zinkoxid), 스테아린산, 시클로헥실벤즈티아질술폰아미드(獨:Cyclohexylbenzthiazylsulfenamid)와 같은 가교용의 화학성분으로 이루어진 혼합물 1.5 g으로 구성되어 있었다. 상기 과립 및 카본 블랙-라텍스-분산액을 조심스럽게 서로 혼합시켰다. 예컨대 충분히 큰 용기 내에서 텀블링시켜 혼합하였다. 이렇게 혼합시킨 이후에 상기 코팅된 과립을 실온 또는 35℃ 이하의 온도에서 건조시키고, 그런 다음에 상기 예 1에 따라서 본 발명에 따른 전기 전도성 엘라스토머-바닥재로 가공하였다.
Claims (10)
- a) 하나 이상의 가황되지 않은 엘라스토머 혼합물을 과립화시키는 단계;b) 메시 크기(mesh size)가 2 내지 8 mm인 체를 통과하는 과립 입자를 전기 전도성 제 2 입자로 코팅시키는 단계;c) 주형 내에 주입하고, 제 1 압축 공정에서 5 내지 200 bar의 특정 압력 및 60 내지 120 ℃의 온도에서 압축 및 가교시키는 단계;d) 연속 또는 무한 시이트로 분할시키는 단계; 및e) 제 2 압축 공정에서 가황시키는 단계를 포함하여, 전기 전도성 바닥재를 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 전기 전도성 제 2 입자가 과립화된 엘라스토머 상으로 텀블링(tumbling)됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 전기 전도성 제 2 입자가 결합제 분산액의 형태로 도포됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 수성 라텍스 결합제가 사용됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 다양한 색상의, 패턴화되거나 쐐기모양으로 줄이 그어진(wedge-shapedly striped) 과립 입자가 통계적으로 균일한 분포로 사용됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 제 2 압축 공정에서, 150 내지 190℃의 온도 및 100 내지 250 bar의 특정 압력에서 2 내지 10분 동안 가황이 실시됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 입자 크기가 15 ㎛ 미만이고 전도성을 갖도록 도핑된 무기 물질, 카본 블랙, 그래파이트 또는 금속 분말을 포함하는 전도성 물질이 사용됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 안티몬-도핑된 산화주석으로 코팅된 운모를 포함하는, 전도성을 갖도록 도핑된 무기 충전재가 사용됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 제조된, 전기 전도성 제 2 입자로 코팅되고 전기 전도성 바닥재의 상부 면과 하부 면 사이의 사이공간(interspace) 내에서 압착되는 중합성 구성 재료로 된 제 1 입자로 이루어진 전기 전도성 바닥재로서, 바닥재가 하나 이상의 절단 면을 구비하고, 전기 전도성 제 2 입자가 바닥재의 상부 면과 하부 면을 전기 전도적으로 연결하는 전도경로를 형성하며,제 1 입자가 하나 이상의 과립화된 엘라스토머 재료로 이루어지고, 제 2 입자가 제 1 입자의 입자 경계를 따라 전기적 전도경로를 형성하는 가황된 매트릭스를 형성함을 특징으로 하는 전기 전도성 바닥재.
- 제 9 항에 있어서, 0.05 내지 0.8 중량 %의 전기 전도성 제 2 입자를 함유함을 특징으로 하는 전기전도성 바닥재.
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