Leitfähiger Fussbodenbelag

Abstract

 Ein leitfähiger Fußbodenbelag ist 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. Dadurch kann eine geforderte Leitfähigkeit mit geringen Mengen an Zusatz­stoffen gut reproduzierbar erreicht werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen leitfähigen Fußboden­belag aus Kunstharz.

[0002] 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. Durch die DE-B2 17 90 224 ist es z.B. bekannt geworden, Aluminium- "flitter" beizumischen, also extrem dünne, etwa schuppen­förmige Folienteilchen. Um ableitfähige Beschichtungen zu erzielen, müssen jedoch gerade die zuletzt genannten Be­standteile in so großen Mengen dem Beschichtungsmaterial aus Kunstharz oder 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.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Be­schichtungswerkstoff auf der Grundlage von Kunstharz (Epoxidharz oder dgl.) zu entwickeln, bei dem die erforder­lichen Leitfähigkeitswerte bereits mit verhältnismäßig geringen Mengen an Zusatzstoffen und in hohem Maße reprodu­zierbar erreicht werden.

[0004] 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 100 mal 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.

[0005] 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.

[0006] Bei Ausführungsformen 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 1/10tel bis 1/100tel der Gewichtsmenge betragen, die zur Erreichung dieser Leitfähigkeitswerte bei Zusatz von sphäri­schen Partikeln erforderlich ist. Die Verwendung von derar­ tigen 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.

[0007] 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 Gewichts% des Schichtmate­rials, vorzugsweise jedoch bis zu 1 Gewichts% 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.

[0008] Bei Ausführungsformen der Erfindung bestehen die Metallfa­sern aus einem solchen metallischen z.B. elastischen Werk­stoff, beispielsweise aus Stahl oder auch aus Bronze oder 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 elek­ trischen und mechanischen Eigenschaften der leitfähigen Schicht reproduzierbar sind, die einer bestimmten Faserlänge zugeschrieben werden.

[0009] Bei Auführungsformen 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] Fasern aus einem chemisch inaktiven Werstoff, beispielswei­se Edelstahl oder 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.

[0013] 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

[0014] 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

[0015] 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

[0016] 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.

[0017] Im folgenden werden einige Beispiele der Zusammensetzung von leitfähigen Schichten angegeben:

1. Beispiel

[0018] Für eine elektrosatische 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-Komp. B:in Wasser emulgierte, mit Füllstoffen und Quarzzuschlägen vermischte Polyamin- oder Polyaminoamid-Zubereitung mit 0,5 Gewichts% Stahlfaser mit 6 mm Länge
Mischungsverhältnis: Komp. A zu B 1:2 Gew.Teile
Aufzutragende Schichtdicke: 0,5 - 2 mm
Erdableiterwiderstand nach DIN 51953 : ca 10⁵ Ohm

2. Beispiel

[0019] Für eine elektrostatische Ladungen ableitfähige Nutz- und Deckschicht in Form einer zweikomponentigen Epoxidharz-­Spachtelmasse kann verwendet werden:
Harz-Komponente A:siehe Beispiel 1
Härter-Komp. B:in Wasser emulgierte, mit Füllstoffen und Quarzzuschlägen vermischte Polyamin- oder Polyaminoamid-Zubereitung mit 1 Gew.% Stahlfaser mit 1 mm Länge
Mischungsverhältnis: Kompo. A zu B wie Beispiel 1
Aufzutragende Schichtdicke: max. 0,5 mm
Erdableiterwiderstand nach DIN 51953 : ca 10⁷ Ohm

3. Beispiel

[0020] Für eine elektrostatische Ladungen ableitfähige Nutz- und Deckschicht in Form einer lösemittelfreien, selbstverlaufen­den zweikomponentigen Epoxidbeschichtung kann verwendet werden:
Harz-Komp. A:niedrig pigmentiertes, lösemittelfreies Epoxidharz auf Basis Bisphenol A und/oder F, modifiziert mit einer Viskosität von ca. 1.000m Pa-s/20°C mit 1 Gew% Stahlfaser mit einer Länge von 1 mm.
Härter-Komp. B:modifiziertes cycloaliphatisches Polyaminaddukt
Mischungsverhältnis: Komp. 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

[0021] Die Mengen der beigemischten Metallfasern können bei Ausfüh­rungsformen der Erfindung bis zu 5 Gewichts% der Harzmenge betragen.

Ansprüche

1. Leitfähiger Fußbodenbelag mit einer Metallteilchen enthaltenden Kunstharzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen als Metallfasern ausgebildet sind, deren Durchmesser bis zu 0,05 mm beträgt und deren Länge groß gegen den Durchmesser 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.

Zeichnung