ТОКОПРОВОДЯЩИЕ НАПОЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ Российский патент 2008 года по МПК C09D5/24 D06N7/00 C09K3/16 

Область изобретения

Настоящее изобретение относиться к токопроводящему напольному покрытию.

Описание материалов, использованных при экспертизе заявки

Статические заряды, которые образуются при ходьбе или другом перемещении по пластиковым напольным покрытиям, в особенности при низкой влажности воздуха, представляют собой серьезную угрозу, в частности, для чувствительных элементов электронного оборудования. Электростатические разряды могут вывести из строя или нарушить функционирование таких электронных элементов. Кроме того, в тех местах, где проводится работа с легковоспламеняющимися материалами, существует опасность их воспламенения от искр, возникающих при электростатических разрядах. Избежание образования электростатических зарядов особенно актуально для помещений, оборудованных кондиционерами воздуха и, следовательно, имеющих низкую влажность воздуха, таких как вычислительные центры, производственные помещения для изготовления электронных компонентов и приборов, радиологические лаборатории, операционные и другие помещения, для которых необходим воздух с низким содержанием пыли и загрязняющих частиц.

Обычно используемые напольные покрытия, например, основанные на поливинилхлоридных или резиновых смесях, являются изоляторами. Эти покрытия можно сделать токопроводящими, добавив в их состав токопроводящие наполнители или антистатические реагенты. Однако для получения достаточной проводимости должна быть достигнута относительно большая процентная концентрация по объему, как правило, от 30 до 50 процентов токопроводящего наполнителя. Обычно в качестве токопроводящих наполнителей используются металлические материалы, токопроводящая угольная сажа или графит, но добавление таких материалов в необходимом количестве приводит к окрашиванию изделия в черный или серый цвет. Недостаток использования антистатических материалов заключается в том, что они очень сильно реагируют на изменения влажности воздуха, а значит, их эффективность в большой степени зависит от условий окружающей среды.

Способ получения сильно спрессованного токопроводящего покрытия из термопластичной пластмассы известен из европейского патента А 869217, согласно которому частицы термопластичной пластмассы, покрытые слоем, содержащим токопроводящее вещество, спрессовываются при высокой температуре и под большим давлением в единый блок с токопроводящими дорожками, который впоследствии разрезается поперек направления токопроводящих дорожек на пластины требуемой толщины, при этом у этих пластин токопроводящие дорожки идут в направлении толщины этих плит. В результате получается светлоокрашенное, токопроводящее напольное покрытие из термопластичной пластмассы.

Полиуретан (ПУ) и другие защитные слои, такие как ПУ-акрилаты, эпоксидные акрилаты, простые и сложные полиэфирные акрилаты, силиконовые (кремнийорганические) акрилаты и другие, широко используются для придания жесткости поверхности пластиковых напольных покрытий для бытового и промышленного применения. Эти верхние (защитные) слои делают поверхность напольного покрытия более гладкой и уменьшают трение, что облегчает чистку и уход за ним.

Один из недостатков таких защитных слоев заключается в их электроизолирующих свойствах, что делает их непригодными для токопроводящих однородных напольных покрытий.

Токопроводящие напольные покрытия должны иметь электрическое сопротивление от 0,05 до 1,0 МОм в течение всего срока службы изделия. Для выполнения этого условия защитный слой не должен оказывать никакого или оказывать очень незначительное влияние на общую проводимость напольного покрытия. Проводимость напольного покрытия должна определяться количеством и качеством проводящего материала, например угольной сажи (черные вкрапления), содержащегося в подложке.

При нанесении традиционных защитных слоев электрическое сопротивление токопроводящего напольного покрытия должно увеличиться, согласно европейскому стандарту EN 1081, от примерно 0,05-0,1 МОм до более чем 100 МОм. Степень увеличения сопротивления зависит от толщины, основных свойств и класса используемого защитного слоя.

Широко известно использование химических добавок для уменьшения электрического сопротивления, но этот способ не подходит для напольного покрытия, так как получаемый в результате защитный слой обладает низкой стойкостью к образования пятен, существует риск миграции добавок, и проводимость такого покрытия нестабильна во времени. Часто такие химические добавки уменьшают прозрачность и/или окрашивают защитный (верхний) слой.

Минеральные материалы или токопроводящие пигменты также могут использоваться для уменьшения электрического сопротивления, но их применение, как правило, приводит к эффекту окрашивания покрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением поверхностное покрытие, состоящее из подложки и защитного или верхнего слоя, предназначено для токопроводящего напольного покрытия с защитным слоем, характеризующимся улучшенными качествами уборки и обслуживания, а также высокой прозрачностью.

Соответственно, изобретение предлагает новое и улучшенное покрытие поверхности, состоящее из подложки и верхнего защитного слоя, отличающееся тем, что верхний слой включает в себя частицы с токопроводящим покрытием со средним размером частиц (в цифрах) от 0,1 до 50 мкм.

Токопроводящее напольное покрытие, полученное в соответствии с данным изобретением, характеризуется улучшенными качествами уборки и обслуживания, а также повышенной прозрачностью. К тому же электропроводность такого покрытия остается постоянной в течение всего срока службы.

В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения данного изобретения частицы, в основном, должны иметь сферическую форму. Такие сферические частицы легче смешиваются с защитным слоем перед нанесением данного защитного слоя на подложку.

Предпочтительно, чтобы частицы были покрыты слоем серебра, алюминия, меди, никеля, золота или их сплавами с другими металлами. Наиболее предпочтительны шарики с металлическим покрытием. Такое металлическое покрытие имеет очень хорошие эксплутационные качества и позволяет эффективно отводить любые заряды, накапливающиеся в защитном слое, в подложку, через которую они далее заземляются.

Частицы или шарики с металлическим покрытием из алюминия имеют сухое объемное удельное сопротивление между 0,0001 и 0,01 Ом/см. Очень хорошие результаты достигаются на покрытых металлом шариках с сухим объемным удельным сопротивлением около 0,001 Ом/см.

Верхний слой содержит от 0,01 до 10 весовых процентов от общего веса частиц защитного слоя. Оптимальный процент зависит, главным образом, от типа и толщины материала, из которого изготовлен защитный слой.

Предпочтительно, чтобы верхний слой был изготовлен из ПУ-дисперсии (например, Неовез R988 производства компании "Неокесинз"), ПУ-раствора, 2-компонентного ПУ, ПУ-акрилата (например, Аквалюкс 1420-8500 производства компании "Текнос-МС"), эпоксидного акрилат, сложного или простого полиэфирного акрилата, силикон-акрилата или их смесей.

Верхний слой содержит производный от уретана полимер, предпочтительно полиуретан, а лучше всего - водную дисперсию ПУ-акрилата с ультрафиолетовым (УФ) отверждением с содержанием сухого вещества между 5% и 80% в весовом отношении, предпочтительно - от 20% до 60% в весовом отношении. Такие защитные слои широко используются в данной области техники для таких применений, где электрическая проводимость не требуется.

Толщина верхнего слоя обычно составляет от 0,5 мкм до 100 мкм.

Такой верхний слой может наноситься любым известным способом, например способом накатки, как прямой, так и обратной, напылением, экранированием, сеткографией и др.

Разумеется, размер частиц, покрытых токопроводящей пленкой, определяется толщиной защитного слоя. Как правило, средний размер частиц не должен быть больше приблизительно половины толщины защитного слоя.

Описанный выше верхний слой пригоден для нанесения на любое токопроводящее и антистатическое напольное покрытие, предпочтительно на напольное покрытие на основе ПВХ с вертикальными токопроводящими каналами, содержащими угольную сажу. Такое изделие выпускается серийно компанией "Таркетт АБ" (Tarkett АВ) под торговой маркой "Торо ЭЛ" (TORO EL). Также могут использоваться напольные покрытия на основе полиолефина или резины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее следует более подробное описание настоящего изобретения на основании примера.

Пример 1

Для изготовления токопроводящего напольного покрытия были использованы следующие материалы:

1) токопроводящие стеклянные шарики, покрытые слоем серебра (марки CSGS 10 А, серийно выпускаются компанией "Прогрессив Филлерс Интернэшнл Инк.", штат Теннеси, США), средний размер которых - 10 мкм, покрытие чистого серебра - 12% и сухое объемное удельное сопротивление - 0,001 Ом/см;

2) защитный слой: "Аквалюкс" (Aqualux™) производства компании "Текнос А/С" (Teknos A/S), Дания, водная дисперсия ПУ-акрилата с УФ-спеканием с содержанием сухого вещества около 40%;

3) пластиковое напольное покрытие из ПВХ (марки "Торо ЭЛ", серийно выпускаемое компанией "Таркетт Эй-Би", Швеция) с "вертикальными токопроводящими каналами", содержащими угольную сажу.

Около 1% в весовом отношении CSGS 10 A смешивался с указанной дисперсией ПУ-акрилата, после чего на токопроводящее напольное покрытие на установке накатки эта смесь была нанесена слоем около 20 г/м².

После сушки толщина "пленки" защитного слоя составила около 8 мкм.

Для сравнения результатов использовались два эталонных образца: один без защитного слоя, второй - с таким же защитным слоем, но без токопроводящих частиц.

Поскольку использовалось только около 1% частиц CSGS 10 A, то защитный слой получился прозрачным. Частицы CSGS 10 A не изменяют вообще либо изменяют очень незначительно внешний вид поверхности. Довольно низкое содержание шариков предполагает только вертикальную электропроводность защитного слоя, от поверхности к токопроводящей подложке, и не предполагает никакой горизонтальной электропроводности.

Для определения свойств напольного покрытия были использованы следующие методы:

1) Европейский стандарт EN 1081 (январь 1998 г.): Упругие напольные покрытия - определение электрического сопротивления.

2) Стандарт Ассоциации ESD (ANSI/ESDS 7.1-1994).

Было определено, что электрическое сопротивление токопроводящего напольного покрытия (марки "Торо ЭЛ") без защитного слоя находилось в пределах 0,03-0,1 МОм, тогда как электрическое сопротивление токопроводящего напольного покрытия ("Торо ЭЛ") с ПУ слоем без CSGS оказалось больше 500 МОм. Электрическое сопротивление токопроводящего напольного покрытия ("Торо ЭЛ") с токопроводящим ПУ слоем, полученным в соответствии с данным изобретением, составило 0,05-0,2 МОм.

При использовании указанной концентрации частиц не было замечено изменений цвета и зависимости от влажности воздуха, и была зафиксирована очень высокая электропроводность через защитный слой, полученный в соответствии с данным изобретением, к токопроводящим частям (угольная сажа) подложки. Этот защитный слой не увеличил существенно электрическое сопротивление напольного покрытия. Электропроводность напольного покрытия определяется сопротивлением подложки, находящейся под ПУ слоем. При использовании "нормального" количества ПУ значительно улучшились качества уборки покрытия по сравнению с контрольным покрытием без ПУ.

Напольное поверхностное покрытие состоит из антистатической подложки и верхнего слоя из полиуретановой (ПУ) дисперсии, ПУ-раствора, 2-компонентного ПУ, ПУ-акрилата, эпоксидного акрилата, сложного или простого полиэфирного акрилата, силикон-акрилата или их смеси содержит покрытые токопроводящим слоем частицы, в основном, сферической формы, в количестве от 0,01 до 10 вес.% по отношению к весу верхнего слоя, средний размер которых составляет от 0,1 до 50 мкм. Частицы имеют покрытие из серебра, алюминия, меди, никеля, золота или их сплавов. Подложка является токопроводящим и антистатическим напольным покрытием на основе поливинилхлорида (ПВХ), полиолефина или резины с вертикальными токопроводящими каналами. Технический результат - получение покрытия с улучшенным качеством уборки и обслуживания, а также высокой прозрачностью. 9 з.п. ф-лы.

1. Напольное поверхностное покрытие, состоящее из антистатической подложки и верхнего слоя, отличающееся тем, что этот верхний слой содержит покрытые токопроводящим слоем частицы в количестве от 0,01 до 10 вес.% по отношению к весу верхнего слоя, средний размер которых составляет от 0,1 до 50 мкм.2. Поверхностное покрытие по п.1, в котором частицы имеют в основном сферическую форму.3. Поверхностное покрытие по п.1, в котором частицы имеют покрытие из серебра, алюминия, меди, никеля, золота или их сплавов.4. Поверхностное покрытие по п.1, в котором частицы имеют сухое объемное удельное сопротивление между 0,0001 и 0,01 Ом/см.5. Поверхностное покрытие по любому из предшествующих пунктов, в котором верхний слой содержит полиуретановую (ПУ) дисперсию, ПУ-раствор, 2-компонентный ПУ, ПУ-акрилат, эпоксидный акрилат, сложный или простой полиэфирный акрилат, силикон-акрилат или их смесь.6. Поверхностное покрытие по п.5, в котором верхний слой содержит производный от уретана полимер, предпочтительно полиуретан.7. Поверхностное покрытие по п.5, в котором верхний слой содержит дисперсию ПУ-акрилата в воде с ультрафиолетовым (УФ) отверждением с содержанием сухого вещества между 5 и 80% в весовом отношении, предпочтительно между 20 и 60% в весовом отношении.8. Поверхностное покрытие по любому из пп.1-4, в котором верхний слой имеет толщину от 0,5 до 100 мкм.9. Поверхностное покрытие по любому из пп.1-4, в котором подложка является токопроводящим и антистатическим напольным покрытием.10. Поверхностное покрытие по любому из пп.1-4, в котором подложка является напольным покрытием на основе поливинилхлорида (ПВХ), полиолефина или резины с вертикальными токопроводящими каналами.