2015/9/20

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困った静電気 嬉しい静電気

ＩＰＣＯアドバイザー田村吉宣

【工業塗装技術セミナー ＩＮ北海道】

http://gikogaku.blog.fc2.com/

国際工業塗装高度化推進会議

（2015年10月2日＠札幌第一ホテル）

静電気とは何か？

2015/9/20

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【静電気とは何か？】 静電気の源、「原子」を見てみよう。

シリコン（ケイ素）金属結晶の原子写真

ベンゼン環化合物の分子写真

水素の原子写真

電子原子核

静電気の源は「原子」に在り。 その「原子」って？

【静電気とは何か？】 静電気の源、「原子」を見てみよう。

原子の模式図 １プラスの電気を持つ原子核をマイナスの電気を持つ電子が覆っている。原子核の大きさを１ｃｍ径とすると、原子は１００ｍ径もの大きさとなる。

原子の模式図 ２電子の重さは陽子の１８４０分の１と、無視出来るくらい軽い。 この電子が飛び出すと原子（物質）はプラスに帯電し、電子を得るとマイナスに帯電する。

「原子」の構造はどんな？

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http://www.rika.com/

【静電気とは何か？】 静電気の源、「原子」を見てみよう。

プラスの電場を形成 マイナスの電場を形成電場の可視化写真

マイナスの電荷を持った⇒ マイナス帯電プラスの電荷を持った⇒ プラス帯電

「原子」を構成する電子の移動で電荷・電場が発生する。

http://www.rika.com/

F= ｋ ｑ1ｑ2 / ｒ2

電荷間距離 ｒ

静電引力

Ｆ

電場の可視化写真

【静電気とは何か？】 電荷・電場・静電気力

「プラスとマイナス」 の 「異種の電場・電荷」 は引き合う。

ｋ≒９×１０９

ｒ＝１ｍ、 q１・q2＝ １Ｃ（クーロン）Ｆ＝９×１０９ Ｎ（ニュートン）

約９０万トンの力になる！！！

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+q1 +q2

F= ｋ ｑ1ｑ2 / ｒ2

電荷間距離 ｒ

静電斥力

Ｆ

【静電気とは何か？】 電荷・電場・静電気力

電場の可視化写真

「プラス同士・マイナス同士」 の 「同種の電場・電荷」 は斥け合う。

【静電気とは何か？】 電子は何故移動する？

異なる物質を接触させて摩擦・剥離をすると 「電子の保持力（仕事関数）が弱い物質から保持力が強い物質に電子が移動」 する。⇒ 静電気が起きる（電子が移動する）のは当たり前の事。

「仕事関数」 小 「仕事関数」 大

弱＜電子保持力＜強

電子移動

摩擦帯電 剥離放電

ローラー面

シート面

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【静電気とは何か？】 帯電列

摩擦するとプラスに帯電し易い（電子を取られ易い）物質を左に、逆にマイナスに帯電し易い（電子を獲得し易い）物質を右に並べた順位列を「帯電列」と呼ぶ。

これを見れば、エアブローすると樹脂がマイナスに帯電し、プラス帯電し易い繊維ゴミ（ホコリ）が樹脂に引きつけられ易い事が道理である事などが分かる。

金属結合

原子が電子を１～２個放出して安定した陽イオンとなり、放出した（自由）電子で陽イオンを繋ぎ留めている。

電流（動電気）

電池や静電誘導によって電場が出来ると、自由電子は陽イオンの間を抵抗を受けながら移動する。

オームの法則この自由電子の流れ（電流 Ｉ）の抵抗が電気抵抗であり、電圧と電流の比例係数として表される。

V=ＩR

【静電気とは何か？】 「身近な電気」 は 「動電気」

ところで 「身近な電気」 は静電気？いいえ。 それは導体を流れる 「自由電子による動電気（流電気）」電荷は中和しているので、引力・斥力・電場は出来ない。

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【静電気とは何か？】 「静電気」 は冬に出来る？

冬は 「静電気」 の季節。 寒いから？ いや、低湿度のせい。

通常の湿度（空気が含有する水蒸気量）下では物質の表面は水分子が吸着して導電性を持ち、電子が移動して静電気が消える。

しかし、低湿度になると電子を移動させる吸着水分子が少なくなり、電子が移動出来ずに居座る。 即ち 「静電気」 の現象が発生する。

【静電気とは何か？】 結論

・「静電気」は物質（原子）そのものが持つ特性が現れたものである。・その正体は「静かに留まる偏った電荷」が造る「電場」である。・低湿度・絶縁体・摩擦・剥離と言った条件が揃えば「静電気」となる。

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困った静電気

【困った静電気】 色々ある

「衣服や髪のまとわりつき」 「静電気汚れ」「雷」 「火花放電火災」…などなど 「困った静電気」 は色々ある

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【困った静電気】 人体帯電スパーク

人体は電荷を蓄積するコンデンサー。 アースをとらないと、帯電して電撃やスパークを引き起こす。

【困った静電気】 人体帯電スパーク 着火

人体帯電スパークは着火・火災を引き起こす。 防火の基本は導電性床と静電靴着用による人体アースの徹底である。

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【困った静電気】 塗装ゴミの大きな原因

そして、塗装にとって最も困る静電気は 「塵・ホコリを被塗物に引き寄せ、へばりつかせ、塗装ゴミ欠陥を造り出す」 ことである。

自動車ドアの近傍にウェスの糸くずを飛散させると…

糸くず（通常、プラスに帯電）が垂直のドアに引き寄せられて、付着して行く。

エアブローしても、へばりついていて、なかなか取れない。このまま塗装すれば当然ゴミブツとなる。

【困った静電気】 静電気除去法 その１

塗装の大敵 「静電気」 を除去するには？ 方法は色々。

静電気除去

接触直接除去

誘導帯電放電除去

イオン中和除去

帯電防止造膜除去

加湿水膜

帯電防止剤塗布膜

除電ブラシ 除電ノレン 除電ペーパー

除電ロープ

イオン風 イオン無風 イオン無風

ミスト加湿

防止剤塗布

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【困った静電気】 静電気除去法 事例

【除電ブラシ】導電繊維入りブラシをかけて、直接除電。

【困った静電気】 静電気除去法 事例

【除電ノレン】導電繊維入りノレンに接触させて、コピー完了紙を除電。

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【困った静電気】 静電気除去法 事例

【除電ペーパー】導電繊維を織り込んだ紙を接触させて、除電。

【困った静電気】 静電気除去法 事例

【除電ロープ】

導電繊維を織り込んだロープを帯電物に接近させ、逆極性に誘導帯電させて放電させることにより、電荷を中和する。

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【困った静電気】 静電気除去法 事例

【イオン中和除去】イオン化空気を吹き付けて電荷を中和する。

【困った静電気】 静電気除去法 事例

【イオン中和除去】イオン化空気を放出させて、電荷を中和する。

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【困った静電気】 静電気除去法 事例

【イオン中和除去】イオン化空気を放出させて、電荷を中和する。

【ステップ５】対策の実施① （加湿機の設置）

エアホース

純水ホース

加湿機

【説明】ダスティング工程入口に加湿機を設置し、相対湿度を６０％→８０％に上げた。

シェルター内にも同様に加湿機を設置した。

【困った静電気】 タイ工場 糸ゴミ対策の成功例

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【困った静電気】 静電気除去法 事例

【ミスト加湿】

純水をミストスプレーして加湿し、分子状水膜の導電性により、静電気を除去する。

白バイのツールボックスは「ツルツルの平滑さ」と 「ピカピカの艶」 の 「高級塗装」が要求される製品です。

【困った静電気】 白バイツールボックスの成功例

【帯電防止剤塗布】 久保井塗装工業所での成功例

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こうした 「高級塗装」は 「ゴミブツ」も目立ちやすく 「全数磨き仕上げ」を標準工程としていました。

ＩＰＡワイプ

塗装 乾燥 磨き

※ワイプ工程では、クロスにＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を浸し、除電エアブ

ローガンで静電気を除去しながら、ゴミや塵や油分を拭き取ります。

全数磨きを

標準工程とする

塗装品の

約80％に磨き必要

【困った静電気】 白バイツールボックスの成功例

「磨き仕上げ」を必要とする最大の原因は「ゴミブツ不良」。これが「静電気ゴミ」では無いかと思い「帯電防止剤塗布」を試してみました。

除電・ゴミ払い 帯電防止剤塗布 ＰＰワイパ－ ＬＥＤ斜光確認

新 新

【困った静電気】 白バイツールボックスの成功例

新

【新ワイプ工程】

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新ワイプ工程を採用したところ 「ゴミブツ塗装不良」 が激減し,

「全数磨き」をやめて 「修正」で対応出来るようになりました。

新ワイプ工程 塗装 乾燥

磨きを

修正工程とする

塗装品の

約95％が磨き不要

【困った静電気】 白バイツールボックスの成功例

この 「新ワイプ工程」 を 広く活用してもらお

うと、ＩＰＣＯ（国際工業塗装高度化推進会議）のネットワークで 「エレクリーナー トライアルセット」 として商品化しました。

【困った静電気】 帯電防止剤塗布 事例

【樹脂部品の帯電汚れ】自動車用樹脂部品（ラジエターグリル）でのトライ（湿度７０％）

念入りに水洗して垂直で室内放置 半日後、ＬＥＤライトで斜光観察

おびただしいゴミ（塵、糸ゴミ）が付着！

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【困った静電気】 帯電防止剤塗布 事例

【帯電防止剤塗布】

帯電防止ワイプ溶剤（商品名：エレクリーナー）を無塵布に含ませて、被塗物の表面をワイプ清掃する。 これで帯電防止剤膜が被塗物表面にナノレベルの膜厚で形成され、長期間、帯電を防止する。 塗装すると塗料中に溶解吸収される。

【困った静電気】 帯電防止剤塗布 効果

【帯電防止剤塗布効果】

ＰＰ製の書類ケースにポリスチレンボールを入れ、エレクリーナー塗布有無の比較を実施。

塗布無し 塗布有り

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嬉しい静電気

【嬉しい静電気】 これも、色々ある

「複写機」 「空気清浄器」 「起毛加工」 「粉体塗装」 「静電塗装」 など 「嬉しい静電気」 も沢山ある。

今日は「新静電塗装」を説明

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【嬉しい静電気】 新静電塗装

「新静電塗装」 それは80年の歴史を持つ静電塗装技術の新たなる１ページ。

・従来静電塗装： 導電物につきまわる・新静電塗装： 導電物・非導電物に、つきまわり、入り込む

ＰＥＴボトル 非静電塗装 ＰＥＴボトル 新静電塗装

キーポイント

低抵抗塗料への

ガン内直接高電圧印加

【嬉しい静電気】 新静電塗装

「新静電塗装」 の原理は 「塗料直接帯電」 である。それは 「超低抵抗塗料」＋「コロナピン廃止」 という革新技術。

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塗料抵抗値（体積固有抵抗値 MΩcm）

ＰＥＴボトル

塗着効率（％）

一般の静電塗装用塗料抵抗値

標準から発明は産まれない。

【嬉しい静電気】 新静電塗装

「超低抵抗塗料」＋「コロナピン廃止」 という常識外領域に「新静電」はあった。

新静電塗装は 「粉体摩擦帯電トリボ塗装」の液体塗料版

「新静電塗装」 は 「電場に沿って塗料粒子が飛行する」 のでは無く、

「帯電した塗料粒子が被塗物との間の静電気力で、磁石の粉のように引きつけられる」 塗装である。

ミラー効果

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【嬉しい静電気】 新静電塗装

「新静電塗装」 は２０１０年８月よりトラック外装樹脂部品塗装に採用されている。そして今年。複雑な金属部品への 「職人要らず塗装」 を目指すチャレンジが進められている。

コンプレッサー前面塗装

【嬉しい静電気】 新静電塗装

コンプレッサー後面塗装（塗布開始前の状態。既に、かなり着き回っている。）

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困った静電気 嬉しい静電気

ＩＰＣＯアドバイザー田村吉宣

【工業塗装技術セミナー ＩＮ北海道】

http://gikogaku.blog.fc2.com/

国際工業塗装高度化推進会議

（2015年10月2日＠札幌第一ホテル）

御清聴、ありがとうございました！