[분체도료 제품정보]정전기를 방지하는 대전방지 분체도료


분체도료는 다양한 제품에 적용이 됩니다. 종종 목재나 플라스틱에 적용이 되지만, 대부분은 금속재질에 적용이 되어, 금속을 보호하고 미적인 부분을 향상시킵니다. 철이나 알루미늄 같은 금속은 전기가 잘 통하는 성질을 가지고 있습니다. 그래서 겨울철에 몸에 쌓인 정전기(electrostatic)가 금속처럼 전기가 잘 통하는 재질에 접촉할 때, 정전기가 급격히 방출(discharge)되며서 생기는 불꽃과 소리에 깜짝 놀라는 경우가 있습니다.

 

이렇게 정전기가 방출되는 현상을 ESD(Electro Static Discharge)라고 합니다. 이런 정전기의 방출은 일상의 불편함을 줄 뿐만 아니라, 민감한 전자제품에 손상을 주거나, 발화원인이 되어 화재를 발생시키는 큰 위험을 주기도 합니다. 따라서 정전기가 급격하게 방출되는 현상을 방지하기 위해서 대전방지 기능이 있는 도료를 전자제품이나 구조물, 바닥재 같은 신체접촉부에 도장하여 ESD를 방지합니다.

 


대전방지도료는 반도체 장비에 많이 사용되며, 반도체, 실험실, 연구실, 병원 수술실 등의 클린룸의 바닥재(access floor), 내장재, 외장재와, 의료장비, 시험장비, 측정장비와 같은 정밀기기 등 다양한 곳에 사용이 되고 있습니다.

 

일반적으로 도료는 절연체의 성질을 가지고 있습니다. 그래서 일반적인 도료로 금속을 도장하게 되면 금속 표면에 일종의 전기를 막는 방패가 생기게 됩니다. 이로 인해 도막을 중심으로 밖과 안에 전압차가 생기게 됩니다. 약한 전압차를 가진 경우에는 도막이 막고 있어서 아무런 현상이 생기지 않겠지만, 약 2천~5천 볼트(V)의 높은 전압차를 가지고 있는 정전기는 급격하게 도막을 뚫고 금속표면으로 방출되는 ESD를 일으키게 됩니다. 이때 충격으로 전자제품이 망가지거나, 스파크의 고온으로 인해서 주변 인화물질과 발화되어 화재가 발생하게 됩니다. 정전기 방지 도료는 정전기가 도막을 뚫고 지나가는 속도를 늦춰서 정전기가 천천히 금속 표면으로 전달(static dissipative)되도록 설계된 도료입니다. 따라서 대전방지 도료는 전기가 너무 잘 통해서도 안 되고, 너무 안 통해서도 안 되는 성질을 가지고 있어야 하며, 이는 ‘표면저항’을 통해서 수치로 나타냅니다.

 

기본적으로 절연체인 분체도료의 도막에 전기가 흐르게 하기 위해서는 도막 안에서 전기가 흐를 수 있도록 도와주는 첨가제를 분체도료를 만들 때 첨가합니다. 첨가제의 종류나 혼합비율에 따라서 전기가 통하는 정도(표면저항)의 차이가 생깁니다.

초기 대전방지 분체도료는 제한된 도막(약 60~100㎛)에서 대전방지효과를 발휘하였지만, 근래에는 더 넓은 도막(약 60~250㎛)에서도 대전방지효과를 가질 수 있도록 개발이 되고 있습니다. 기존 도료에 첨가제를 추가하는 방식으로 만들어지는 대전방지분체도료는 일반 분체도료와 같이 다양한 광택, 색상, 질감 구현이 가능한 장점이 있지만, 대전방지 첨가제(예, 카본블랙)의 색상이 있어서 밝은 화이트계열 도료나 투명도료는 구현이 제한되는 단점이 있습니다.

 

분체도료나 기타 코팅의 대전방지기능이 있는지는 표면저항(surface electrical resistance)을 가지고 판단을 합니다. 대전방지와 관련된 규격으로 정의된 전기가 통하는 도막의 표면저항과 대전방지 되는 도막의 표면저항은 아래와 같습니다. 비금속의 표면저항은 일반적으로 500V ~ 1,000V 사이에서 측정을 합니다.

 

  • 전기가 통하는 도막의 표면저항(conductive): 2.5×10^4 ~ 1.0×10^6 Ω
  • 대전방지기능이 있는 도막의 표면저항(dissipative): 1.0×10^6 ~ 1.0×10^9 Ω

 

표면저항을 측정할 때는 도장물(금속표면)의 전처리 상태(피막, 조도, 이물질 등)와 도막, 측정 방법에 따라 측정값이 다르게 나올 수 있기에 먼저 이해관계자 간에 기준을 정하고 측정을 실시하는 주의가 필요합니다. 대전방지기능이 있는 도막은 ESD의 방출(Discharge)이 아니라 정전기가 분산(Dissipative)이 되기 때문에 안정적으로 정전기의 제거가 가능합니다. 물론 적절한 접지(earth)는 필수 있습니다.

 

대전방지 관련되어 표면저항의 정의와 측정에 관련된 규격은 아래를 참고 부탁드립니다.

  1. ASTM F 150 Standard Test Method for Electrical Resistance of Conductive and Static Dissipative Resilient Flooring
  2. ANSI/ESD STM7.1 ESD Association Standard Test Method for the Protection of Electrostatic Discharge Susceptible Items – Floor Systems – Resistive Characterization (IEC 61340-4-1)
  3. IEC 60079-32-1 EXPLOSIVE ATMOSPHERES - Part 32-1: Electrostatic hazards, guidance