静電気除去シートの正しい選び方、使い方 

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静電マット

静電気除去シートとは?|導電性マット|卓上導電マット

導電性マットとは、導電性の高い素材を用い、電気を流す作用があるマットのこと。静電気対策マット、制電マットも同義。人体に帯電した静電気を除去し、半導体、精密機器の静電気破壊を抑止する。また、クリーンルームへのホコリの持込みを防ぐ働きもある。

ESDSが接触する恐れのある面にはESD対策が必要。作業表面は勿論のこと、デバイスの保管棚の表面、大型機械周辺の一時置場も対策。

静電気除去シートの仕組み、原理

静電気除去シートは、人体に溜まった静電気を、火花を発生させることなく確実に逃がすアースの入り口です。

人体に溜まった静電気を例えば金属製の蛇口を手で握ることにより逃がすことができることは、よく知られたところです。

人体に溜まった静電気は、常に人体の外に流れ出ようとしており、その電位は1万Vに達することもあります。
よって、近くに導電体があると、人体が直接触れなくても、人体とその物体との間の空気を絶縁破壊して人体から物体に静電気が流れ出ていく事態が起き、空気を破る際に火花を発生させます。
ただ、通常の静電気は高くても数千Vであり、また電気の量が圧倒的に少ないため、火花が発生しても「パチッ!」で済むわけです。

このように火花を発生させるのは、人体が触れようとする物体があまりに電流を流しやすくなっていることに起因します。


そこで、人為的に電流の流れやすさ(抵抗値の大小)を加減して、人体が触れない限り電流が流れないが、人体が触れると必ず電流が流れるようにした物体が、静電気除去シートなのです。
ガソリンスタンドでは、ガソリンが蒸発して気体となった燃料蒸気が発生することが少なくありません、とりわけ、給油口には燃料蒸気が発生しやすいため、静電気の火花により燃料蒸気が引火しないように、静電気除去シートによる静電気の除去が必要になります。

現在の静電気除去シートは、形状を保持する基材に導電性を付与する機能材を組み合わせて構成されているものが多いです。
例えば基材がゴムシートであれば機能材として導電性粉体を混入させ、基材が樹脂織物又は編物であれば機能材として導電性糸を織り込む又は編み込みます。
人体から静電気除去シートに流れ出た静電気は、更にシートが取り付けられた金属面に流れ出て、拡散の過程で空気中に放電されたり、前記金属面が接する又はアース線が降ろされた地中に放電されます。

帯電防止高分子材料 |導電マット

導電化した帯電しない材料として,以下のような帯電防止高分子材料が市販されている。

表面に金属皮膜を形成した高分子材料

アルミや金,亜鉛などの金属は,真空蒸着やスパッタリングなどによって極めて薄い膜を形成することができる。表面の比抵抗は膜の厚さに依存するが,これは製膜時に制御できる。金属膜を形成した高分子材料はその金属の色になり,本来の色や透明性は失われるから,その面で用途が限られる。またコストや被膜のはく離が問題になることがあるといわれている。

導電性高分子を使用した帯電防止高分子材料

親水性の高分子材料をABS樹脂などに混合したポリマーアロイ形の帯電防止樹脂が作られ,効果の持続する永久帯電防止樹脂として販売されるようになった。 ABS以外にポリスチレン,アクリル樹脂,ポリオレフィンなどの永久帯電防止樹脂が発売されている。このような帯電防止1生樹脂に混合して導電性を与える材料も帯電防止剤(高分子型帯電防止剤)と呼ばれることがある。

導電性高分子は種々開発されているが,その多くは強度や柔らかさ,曲げやすさなど機械的性能が劣る。このため,導電性高分子を薄い膜にして高分子シートなどの表面に張りつけた製品が販売されている。 PETの表面をポリピロール系導電性ポリマーで被覆した最近の製品では,シートの表面抵抗は105~1012Ω程度であって,十分な帯電防止吐を有するものが得られている。

帯電防止剤による導電性高分子材料

帯電防止剤処理した高分子材料は,空気中の水分を吸着し適度な伝導性を持つから,帯電による障害を防止することができる。しかし,空気が極度に乾燥している場合には十分な伝導性が得られない場合がある。また,表面用帯電防止剤(塗布するタイプ)で処理したものは,洗浄などの影響を受けてその効果が低減する。

力-ボンブラックを混入した導電性高分子材料 |導電ゴム

カーボンブラックの混入量と抵抗率の関係は,図1のようになる。カーボンブラックの混入量の少ない領域では抵抗率の変化が少なく,ある一定の混入量を越えると急激に抵抗率が増大し,その後は混入量を増やしても抵抗率が変化しなくなり,カーボンブラック自身の抵抗率に近くなる。静電気障害防止の目的に必要な抵抗率の領域では混入量に対する抵抗率の変化が急で,安定性がむしろよくない。そこで一般の製品では,抵抗率を必要な値よりずっと下げ,101から104[nm]程度の値にしたものが製作され,市販されている。

高分子にカーボンブラックを混入した場合の体積抵抗率の変化の例

高分子にカーボンブラックを混入した場合の体積抵抗率の変化の例

カーボンブラックを用いた導電性高分子材料は,カーボンブラックの安定性によって耐久性の高い製品ができるが,透明性が無く,色が黒色のみである点が用途によっては欠点になる。また,力-ボンブラックそのものが匂いやガスなどの吸着性が高いことから,これを混入した高分子材料表面にカーボンブラックが露出するようなことがあると,表面が汚染しやすいという指摘もあるようである。しかし,その導電性は帯電防止剤のように湿度依存性があるわけではなく,またきわめて安定であるため,多方面で利用されている。

力-ボンブラック混入高分子材料は射出成形や押出成形品,フィルムやシートなどの形で製造され,高分子材料の種類もPVC,PP,PS,ABSなど種々ある。用途としては,電子回路の基板や電子部品などを入れる袋,ICマガジン,ICの端子を短絡して保存するための発泡性ICフォーム,パーツキャビネットなど電子部品関係に多い。
カーボンブラック混入による不透明化をいくぶんでも回避するために,カーボンブラックの混入部分を高分子材料の表面に限り,細いストライプ状(あるいは格子状)に形成する方法がある(図2)。

導電層

この方法では,摩擦された高分子材料は力-ボンブラックが無い部分では当然帯電するが,その帯電部分から出る電気力線はカーボンブラックが混入されて導電化したストライプに向い,外部に出るものが少なくなるため,表面近くの電界は弱くなる。その結果,表面の電位は低く押さえられ,静電気障害を起こしにくくなる。

こうして,帯電はするが表面に強い電界を作らない材料がこの方法によって作られる。ただ,例えば表面に接触したほこり粒子など,表面に極めて近くに存在する物体には表面電荷が強い電界を作用させる為に完全な帯電防止材料とはならない。

*日常生活で発生する静電気にメカニズムについては下記の記事を参照してください。

日常の静電気と静電除去グッツ

静電気除去シートの選び方 |メーカー比較

エンジニア 卓上導電マット ZCM-06

【用途】電子部品の組立作業や、静電気対策がされていない作業台などの使用に最適。

【機能・用途】スナップ付で、お使いのアース接続コードが使用できます。コードをアースに接続すれば、マットに接触させるだけで、人体や工具、電子部品に溜まった静電気を除去できます。ゴムシートなのでご使用のサイズに合わせてカットできます。表面抵抗値:1×108~1010Ω(グリーン層)、1×103~105Ω(ブラック層)。

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価格:1,666円(税込、送料別)

HOZAN(ホーザン) 導電性カラーマットグリーン F-702

●良質のゴムにカーボン粉を均一に混入させたことにより、優れた導電性をもち、静電気を確実にアースラインへ逃します。

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●車・一般家庭・事務所等のドアをはじめ、あらゆる金属部分に貼り付け、触れるだけで体に溜まった静電気を除去します。

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関連記事:わかりやすい 現場実践 静電気除去 マニュアル

*さらに詳しい内容は下記の文献を参考に願します。

参考文献:

静電気の基礎と帯電防止技術 著者:村田雄司 日刊工業新聞社
たのしい静電気  著者:高柳 真
静電気トラブル Q&A  監修:田畠泰幸

図解 静電気管理入門 著者:二澤 正行 工業調査会
静電気がわかる本―原理から障害防止ノウハウまで 高橋 雄造 (著)
電気機器の静電気対策 (設計技術シリーズ) 水野 彰 (監修)

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閲覧、有難うございます。クレインテクノの門眞と申します。
現在、仙台市を拠点に中小企業の工場を対象として品質改善&設備改善のコンサルをしています。
又、液晶工場で学んだ知識およびノウハウを活用して静電気対策およびゴミ対策のコンサルの支援もしております。静電気でお困りの方は遠慮なく、『問い合わせ』のボタンから連絡してください。右が会社のサイトです。

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