電子工業制造的車間地面由于行業及生產環境的特殊性,使用的地坪需要滿足相對潔凈、防靜電以及業務單位的技術需求。另外,地面和空氣中產生的灰塵也很容易粘附到產品/器件的縫隙里,導致產品或器件發生故障,對公司的損失是非常大的。所以,電子車間對地面的要求主要是防靜電和防塵兩個方面。在電子工業中,選擇一種合適的防靜電地坪是保護器件降低ESD失效的一種重要途徑,也決定了直接成本投入和客戶認可度等。
防靜電地坪的主要類別
目前市場上常規的防靜電地坪主要分為:防靜電澆筑水磨石、防靜電金屬耐磨地坪(金剛砂)、防靜電長效型貼面PVC地面\地板、防靜電環氧樹脂類自流坪等,其相關特點如下表。
一、防靜電環氧樹脂自流坪
1、簡介
防靜電環氧樹脂自流坪是指在混凝土地面基層涂覆環氧樹脂涂料,一般厚度為0.5-5mm,形成一種密閉的有機物保護層。環氧樹脂是有機物,視覺效果較好。同時環氧樹脂具有良好的耐水性、耐油性、耐酸堿性,且平坦無縫、易清潔、易維修保養,消除靜電、防止電磁波產生,是現代工業廣為使用的地坪材料,廣泛用于醫藥、食品(無菌)、電子(防靜電)、化工等行業。
按照物理特性,環氧樹脂地坪分為:溶劑型和無溶劑型。電子制造類工廠的使用主要以無溶劑型為主,本文只介紹無溶劑型(無溶劑型環氧自流坪抗靜電地坪涂料應選用低分子量的環氧樹脂配上活性稀釋劑及非活性稀釋劑與固化劑反應成膜),掌握這種技術首先還是要先掌握不同地坪要求對不同導電材料的選擇。選對材料是成功的第一步,也是最為重要的一步。企業在選擇地坪的使用上應聚焦產品,適合自己的才是最好的。
2、施工工藝
① 防水處理:1樓地面需要已做好防水處理;
② 素地處理:依據素地狀況做好打磨、修補、除塵;
③ 環氧底漆:采用滲透性及附著力特強環氧底漆滾涂一道,增強表面附著力;
④ 環氧中涂:依據實際需要施工數道工藝,要求達到平整無孔洞,無明顯刮刀印記及砂磨印為準;
⑤ 環氧面漆:無溶劑型環氧面漆或止滑面漆滾涂二道,完工后整體表面光亮潔凈,顏色均勻,無空鼓;
⑥ 施工完成:24小時后方可上人,72小時后方可重壓。(25℃為準,低溫開放時間需適度延長);
3、環氧樹脂地坪優缺點
(一)優點
1)色彩豐富,顏色鮮艷,觀感效果很好
2)密封效果好,可用于有凈化要求的空間
(二)缺點
1)硬度和耐磨性:有機材料的物理性能不可能與無機材料相媲美,最堅硬的樹脂的莫氏硬度為6H,國家規范規定的環氧地坪表面硬度只有2H,也就是只有2H鉛筆的硬度,環氧樹脂耐磨度中等,表面硬度一般,需要重壓的車間地面一般需要對地坪做耐磨層處理,最簡單的驗證辦法,把環氧地坪樣板放在地上,抓一把砂子,用腳一搓,表面馬上出現很多劃痕,面目全非。生產車間、停車場、制造業車間由于有移動荷載且頻繁使用,如汽車、叉車、移動小推車等,因此常規的環氧地面容易被嚴重劃傷,引起脫殼、起皮等現象,這和施工工藝以及基層地面的處理也息息相關;
2)施工環境:環氧對基層含水率及環境的潔凈度要求很高,否則不能施工且不能達到理想效果,因為地下不可能沒有一點潮氣,所以一般的環氧地坪在1-2年內會出現脫皮,破損、起鼓等問題;聚氨酯地坪相對在環氧樹脂里面屬于較優的選擇,實測驗證硬度為5H;
3)使用壽命:在輻射、光照、溫度等正常條件下,有機物分子鏈接會發生斷裂,這就是人們常說的老化,因為環氧是有機物,所以環氧會發生老化,一般好的環氧地坪性能不超過五年,一般的環氧在2-3年內就會老化到損壞;
4)耐紫外線:環氧耐紫外線能力非常差,太陽照到的地方,一般一周顏色就會有變化,長時間陽光照射表面會發生粉化;
5)一般防靜電環氧地坪質保是一年,一年后系統電阻會逐步失效,最終不防靜電,防靜電聚氨酯地坪在使用年限上有很大優化,使用年限是質保5年以上。
4、常見使用問題及分析
1 ESD性能失效:
主要原因如下:
1)行業施工廠商魚龍混雜,能力參差不齊,對于技術的理解和工藝的過程管控能力不足;
2)施工材料的選型應用上使用較差的材料,短期內OK,長期就會出現,電阻值失效、靜電壓超標、起鼓、破損以及有毒有害物質的揮發等問題。
2 地坪表面起鼓破損:
主要原因如下:
1)施工前的地面預處理未做好,比如基層與面層未清潔干凈,表面有臟污或者含水率較高等;
2)基層水泥標號不夠(水泥標號≥C25,切忌使用粉煤灰水泥和礦渣型水泥,水泥中若含粉煤灰,其占水泥成分的比例最大含量≤10%),水灰比不匹配(標準:≤0.48),導致鑿平層與面層分離或起鼓;
3)本身材料的粘結度不夠,或施工工藝未把控好,或導電層與面層之間的施工周期未把控好等。
3 不耐磨問題,容易引發劃傷和使用破損:
主要原因如下:
1)技術選型時未做好充分選型確認,材料使用錯誤導致不耐磨損;
2)施工環節材料的自身的硬度不夠,一般材料硬度在4H左右,聚氨酯罩面可以做到5H以上;
3)施工過程中受環境濕度影響,材料攪拌后的凝固時間不夠。
二、防靜電水磨石地坪
1、簡介
防靜電水磨石地坪,涉及室內建筑構件,用于有靜電安全防護要求的電子產品生產的廠房,其特征在于墊層和鑿平層之間以及在隔斷墻體和鑿平層、面層的縱斷面之間分別涂有絕緣隔離層,在地網網線上涂有耐堿蝕的防靜電涂料,在接地干線與接地網之間連接一個附加電阻盒(內置電阻),其阻值可根據需要去調換。
防靜電水磨石地面作為一種靜電防范,以其可靠的防電性及耐磨性,被廣泛運用于各種電子產品、IT設備等生產廠房。
2、施工工藝
本工藝采用的特制導電粘結劑為流質狀水溶性環保材料,與水泥具有極高的相容性,兩者的互作用在水磨石內部全面構建導電網絡,使地面整體都具有穩定持久的導靜電性,因此降低了對導電地網布置的密度和規模的要求。導電地網采用熱鍍鋅扁鋼絲替代傳統施工工藝所使用的鋼筋網,使水磨石地面的防靜電性能更有效和更有保證,同時簡化了施工操作。
施工工藝流程詳列如下:
抄平放線→基層處理→鋪設導電地網→找平層鋪設→接地安裝→敷設裝飾分格條→面層混合料拌制→面層鋪設→試磨→粗磨→抹漿及養護→細磨→磨光→打蠟拋光及養護。
3、防靜電水磨石地坪的優缺點
(一)優點
1)色彩柔和,斑點顏色可按照客戶需求配比調和,視覺感較為柔和;
2)防靜電性能穩定,抗壓、耐磨性和硬度較好;
3)維修后色差較?。?/p>
(二)缺點
1)對建筑的地面基層的水泥強度有要求,強度不夠容易引發地坪空鼓,導致地面分層,碎裂等問題的發生;
2)對整體建筑地面的沉降要求較高,一般需要廠房封頂后6個月以上帶整體廠房建筑穩定了才能做防靜電水磨石地坪的施工,否則容易引發地面的開裂破損;
3)對潔凈度有要求的車間慎用,10000級以下可以考慮選擇此款地坪;
4)不耐酸堿,具有滲透性的涂料(如墨水)或油污落入地面容易發生不可逆轉的臟污,從而導致無法清洗干凈;
5)施工過程中會產生打磨的廢水,需要做廢液的收集,多樓層施工時要預防廢液流入樓下車間造成污染;
6)損壞區域的修補會影響車間生產、再生產狀態,對地面修補,粉塵會影響產品造成車間粉塵污染。
4、常見使用問題及分析
1 地面空鼓和開裂
主要原因如下:
1)施工前地面基層沒有做表面處理;
2)澆灌過程中攪拌不均勻導致的空鼓;
3)受環境硬力影響,施工過程中溫度過低,太潮都會導致以上問題;
4)受廠房建筑主體結構影響,如果廠房有沉降就會導致地面開裂。
2 地面潔凈度問題
主要原因如下:
1)水磨石地面因為材質特性,本身不耐臟污,尤其是使用有顏色的化學品、墨汁、油污等都會導致地面滲透,容易導致地面的損傷;
2)水磨石地面的清潔在新地面使用前最好做表面打蠟,將水泥基石子表面的毛細孔堵掉,可有效預防地面臟污在地面的殘留;
3)有潔凈度的廠房在100萬及以上不建議使用水磨石地坪,會發生粉塵污染問題。
三、永久性/長效型防靜電PVC地板
1、簡介
PVC地板是以PVC塑料樹脂為主體,有PVC顆粒表面裹有炭纖維,經硫化工藝,模壓而成的半硬質片材,其表面炭纖維形成的網狀花紋。它是一種永久性導靜電體,也是同質透心的,從底到面的花紋材質都是一樣的,如果這種地板表面被燒壞或被劃破,可以用打磨機磨掉重新打蠟就如新的一樣。
防靜電地板可根據電性能分以下2種:
PVC地板具有大理石地板的自然美觀結構,更主要:PVC樹脂本身具備防導靜電作用,從而制造出來的地板也擁有很好的防靜電功能特性。行業內常用的PVC地板按款式主要分有方形和條形。PVC地板規格大小通常情況下都是由業主選定。它的厚度一般都是在1.2至3毫米之間。在選擇時大家可以依據自己的需求來選定。
PVC地板適用于制造研發車間、實驗室、計算機房、手術室、急救室、供電廠等來起到防靜電的作用。如在計算機房里的設備可以在PVC地板自由的進行電器的連接,非常方便鋪設和維修,可以使機房看起來整潔美觀。PVC地板的防靜電功能可以保護各種電纜、電線、數據線及插座的外露導電,消除對人體的危害隱患。
2、施工工藝
施工程序:清掃地面—>鋪接地導電網—>引出地線—>涂導電膠—>鋪貼地板—>開V型槽—>鋪設焊條—>熱焊修整—>表面清潔—>檢測性能。
地坪大面積施工前,應先做樣板,樣板經質檢部門認可,制定統一施工方案及質量驗收標準,再依照樣板和最終確定的施工方案進行施工。
3、PVC地板的優缺點
PVC地板這類材料具有優良的防靜電性能,但由于這些材料為有機材料,存在易收縮、耐老化性能差、不耐磨、抗污染能力差、防火性能不好等缺陷。在選用PVC地板作為工廠地面時,要照國家《建筑地面工程施工質量驗收規范》的要求去把關,尤其是加熱尺寸的變化了,系統電阻值,防火系數等級要重點關注,按照以往經驗,地板在出廠前一定要對批次內的地板做熱脹冷縮的延時檢驗,避免客戶使用后出現四季的尺寸變化。
(一)優點
1)色彩可選擇性較強,顏色種類較多,可根據不同需求制作不同花紋;
2)材質較輕,施工方便,防水防潮;
3)施工要求低,不影響生產,有一定的阻燃隔熱的特顯;
(二)缺點
1)耐高溫性不好,較熱環境容易變形,起鼓;
2)不耐油污,容易引發變色,不可逆的損傷;
3)不耐重壓和碾壓,容易破損;
4)加熱尺寸變化率因品牌而異,在四季中變化較大,容易引發焊縫脫落;
5)地面維修后的色差較為明顯。
4、常見使用問題及分析
1 脫膠鼓包問題:
主要原因如下:
1)地面鑿平層基礎比較差,水灰比不夠或者水泥澆灌前停滯時間過久,導致基層表面起灰,膠水脫膠;
2)地面因為焊縫開裂,拖地時拖把太濕導致水滲透到基層是地面起鼓;
3)重物碾壓導致表面材質變形脫膠,如:重載叉車在拐彎半徑中速度太快,太重等都會導致,一般PVC地坪單位面積最好控制在2T以內。
2 表面開裂問題:
主要原因如下:
1)地坪的開裂一般有兩種情況,一種地坪自身脆化開裂,一種因為收縮比導致的焊縫開裂,業內一般焊縫開裂較多;
2)地坪在出廠前的加熱尺寸變化率為做好驗證,行業內也有人稱作為延時,此類PVC地坪就會出現四季尺寸變化(熱脹冷縮較為明顯)。
3 地面變色無法清洗問題
主要原因如下:
1)防靜電PVC地坪受材質影響對酸堿度,耐油污能力較差,使用設備的區域,特別是帶加熱功能的設備,如:SMT回流爐等;
2)PVC地板在使用過程中難免會出現因拖拽,物流運輸等造成的表面損傷和臟污,很多是因為在使用過程中業務單位人員無意識損傷所致,比如棧板的運輸過程叉車沒有升起導致的地面劃傷就會有臟污落入損傷的縫隙,從而地面越來越臟,最后無法清洗;
3)針對無法清洗的地面要確認是新損傷還原發性問題,需要先分析損傷或臟污地面的實際情況。對于新損傷和損傷不太久地坪的可以使用中性洗滌用品來做深度清洗。
四、金剛砂耐磨防靜電地坪
1、簡介
金剛砂耐磨地坪是國內對耐磨硬化地坪的俗稱,材料主要由特種水泥、骨料、顏料粉、添加劑等配比組成。除水泥原色外,還有紅、黃、綠、灰等4種色彩可供消費者選擇。在施工階段金剛砂是直接施工在初凝階段的混凝土或水泥砂漿表面,經抹平后形成一層堅硬耐磨、無塵美觀的硬化地板。
金剛砂地坪一般是由425#低堿普通硅酸鹽水泥加入金剛砂,再按一定比例加入混凝土密封固化劑就可以實現,無縫防壓、耐磨防滑、耐酸抗堿、防霉防水,清潔、保養、施工都很容易,外觀亮麗、顏色多樣、價格低廉,可長期經受30噸汽車、叉車碾壓。金剛砂地坪不僅增加了地面的硬度強度,讓地面不再起砂,起灰,更利于打理維護。廣泛適用需要承受高人流量車輛行走,經常有重物、尖銳物撞擊、磨擦,且無腐蝕性化學藥品存在的各類工業、民用、商用場所,比如倉庫、車間、碼頭、服裝廠、印刷廠、玩具廠、紡織廠、電子廠、絲印廠、紙品廠等。
2、施工工藝
3、金剛砂耐磨地坪的優缺點
(一) 優點:
1)顏色多樣,表面密實,易起塵,易清潔;
2)可與水泥地面一起施工,施工工期短;
3)經濟實惠,性價比高,使用壽命長;
4)具有良好的耐磨性、抗沖擊性和抗壓性;
5)實用耐用,無需費心保養,減少維護成本。
(二) 缺點 :
1)顏色選擇有一定的局限性:常用的顏色只有水泥原色、灰色、綠色、紅色等;
2)某些低質量的彩色(如綠色)耐磨地坪,時間長后就會褪色;
3)即使是彩色耐磨地坪,其顏色也做不到像環氧地坪那樣純正、飽和;
4)抗滲透性較差:耐磨地坪其實就是一種高強度混凝土,它的抗滲透性能遠不及環氧地坪,針對某些經常有油污存在的車間如機加工車間等,油污很容易滲入地坪內部,造成無法徹底清潔;
5)表面光潔度遠不及環氧地坪,尤其是質量較差的耐磨地坪可能還會起灰,因此不適用于對潔凈度要求較高的地坪;
6)不能抵抗化學藥品的腐蝕,無機硅酸鹽為主的化學成份,極易被酸、堿腐蝕。
4、常見使用問題及分析
1 表面空鼓:
主要原因如下:
1)源于地坪的施工,很多工藝方法與水磨石很像,地坪在施工期間,一定要嚴格把控好相關的基本要求,這樣基本上無空鼓發生;
2)在水泥基層與鑿平層的處理上,基層的地面清潔未做好,基層水灰比配比不對,混凝土在運輸過程中的時間停滯太久導致水泥提前凝固,水泥澆筑過程中攪拌不均勻;
2 地坪開裂:
主要原因如下:
1)地坪的施工時間一定要把控好,不要在惡劣的環境下施工,如:低溫。在環境溫度低于5℃以下禁止施工,該條件下水泥硅酸鹽凝固性較差,會延長水泥硅酸鹽的凝固時間,影響地坪的使用強度,會出現地面容易碎裂、破損,斷裂等;
2)地面因廠房建筑結構的沉降導致的地面開裂,一般這種裂紋會比較明顯,很多時候裂縫較大,縫隙長度較遠,這種修補工程較大,這種地面最好待地坪整體裂縫穩定后再進行修補。
3 地坪破損:
主要原因如下:
1)混凝土使用河水攪拌,入水口未使用過濾網過濾導致垃圾進入混凝土內;
2)分隔縫切割后沒有及時使用填縫劑修補,導致地面在使用過程中被運輸或物品壓碎;
3)現場尖銳物品掉落導致的地坪表面扎破,隨著使用破損會越來越大。
各類防靜電地坪的應用建議
所有的建議僅供參考。
1) 以電子制造業而言,隨著科技的高速發展,器件的精密化和智能化越來越高,對防靜電也越來越嚴,因此選擇一款適合自己使用的地坪就越來越重要;
2) 在電子產品加工上尤其是有潔凈度要求的領域,防靜電地坪的選擇上建議優先考慮PVC地坪和聚氨酯,千級以上的凈化間一般優先考慮使用PVC地坪,特別是高架地板業內一般優先選擇PVC地坪;
3) 涉及高壓生產的區域,防靜電地坪阻值的選擇上要偏耗散型,電阻值在:1.0E+06Ω~1.0E+08Ω,起步電壓在:<±100V(這個值取決于產品的要求);
4) 對防靜電性能要求比較高的芯片廠防靜電地板的電阻值一般選擇<1.0E+07Ω以下;
5) 在工控領域、地坪的選擇上要注意以下幾點;
a) 防靜電地坪的選擇上要根據產品的特性考慮適合自己的地坪,如果區域內產品較重,防靜電要求較高,建議優先考慮金剛砂工業地坪;
b) 如果區域內的生產有涉及化學品,酸堿溶劑或者有顏色的物品,建議在地坪的選擇上優先是聚氨酯耐磨防靜電地坪。
c) 工控領域如果選擇使用金剛砂防靜電地坪,以下為施工過程需要注意以下幾點:
-
水泥標號要在C25以上。金剛砂可以考慮使用錫鈦合金的骨料,金屬骨料用量≥5公斤/平米,固化劑用量0.2公斤/平米;
-
鋼筋網支撐架使用打膨脹螺絲焊接方式替代傳統意義上的馬蹄形鋼筋支架,可有效降低地面的空鼓問題;
-
施工縫使用裝鎧縫技術可有效預防施工縫導致的地面開裂,混凝土脫落,以及線條美觀等問題;
-
施工過程中在混凝土中加入鋼纖維,可有效提升地面的抗裂性;
-
金剛砂地坪空鼓要求按照國家標準GB50209-2010規定,地面空鼓≥400㎡的地坪必須敲掉重做;
-
vi. 按GB50944-2013標準規定,水泥類地坪導電地網應使用直徑4~6mm鋼筋。(注:水泥類地坪所使用的商品混凝土含水率高,容易對銅箔造成銹蝕,以至銅箔斷開,無法保證靜電的泄放;同時因銅箔太薄、沒強度,鋪設施工時任何微小掛碰都會損壞銅箔地網,沒有可操作性)。
6) 防靜電地坪目前從防靜電電阻和起步電壓上來講,最穩定的是金剛砂地坪,這和它的工藝結構以及使用金屬骨料有關,電阻值可以幾十年不變(地面不開裂的情況下);
7) 在需要靜電泄放及防止靜電火花的場合,建議防靜電地坪的系統電阻應控制在106一109Ω·m。且在107~108Ω·m范圍內最佳。
結語
在防靜電地坪的使用上,如果從常規電子產品的角度分析,防靜電的地坪可選擇的種類很多,有一些接觸不多的地坪未在文中提及。隨著微小型器件的大量應用,電子行業對防靜電地坪的需求也會越來越高,在工廠防靜電地坪的選型上一定要慎之又慎,避免造成人力物力的不必要浪費,針對自己的產品特性合理的選擇地坪的類型,再根據應用類型和防靜電需求等級選擇適合自己的防靜電地坪。