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日常生活の静電気トラブル事例

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日常の静電気トラブル事例

静電気 帯電事例1:プラスチックの下敷きを擦る

チリチリと小さな音が聞こえるのは,下敷きが服から離れるときに起きる剥離放電の音である。測ってみると,下敷きは数kV~数十kVになっていることがわかる。プラスチック製品は,特別に自分でこすったりしなくても,数kV以上に帯電していることがあると思わなければいけない。

このような値は,配電線や送電線で使われている高電圧と同じ大きさである。配電線や送電線であると,発電機に結ばれていて電線にさわると発電機から電流が供給されるので,感電事故になる。静電気の場合はエネルギーが小さいから,下敷きの帯電表面に指でさわってもなんともない。

いすから離座したときも帯電する。事務用チェアから人が離座したとき,人体や座は数百V以上に帯電することがある。

下敷き帯電

下敷き帯電

静電気 帯電事例2:シヤツ、セーター脱衣時

これも〈事例1〉と同じで,下敷き,服,セーター,髪の毛,櫛がこすれて帯電し、離れて距離が増すと放電するのである。帯電電荷qが存在するとき,その地点の帯電電位(対地電圧)vはその地点の対地静電容量cで決まる。

q=c×v

関係がある。この式(次の式も)は,静電気の基本式である。cは対地距離dに反比例するから

v=q/c ∝ q×d∝d

である。電圧vは距離(たとえば櫛と毛髪間の距離)dが0.1mmであったのが,剥離に伴って1mmになれば10倍,10mmになれば100倍と急激に上昇する。

したがって,放電が起きるのは当然である。人体は,静電気の立場から見ると,皮膚でできた風船の中に電解液をつめたようなものであって,通常の状態では接地物体と考えてよい。セーターの場合であれば,脱ぎ終わる頃にパチパチと音がするのは,人体すなわち接地物体からの距離が増大して電圧が大きくなり,放電が起きるからである。

実際に,綿のワイシャツの上に着ていたウールのセーターを脱いでみると,セーターは約+5kVに帯由し,ワイシヤツ(着たまま)は-1kV程度であった。

髪の毛に櫛をかけたとき,プラスチックの櫛は+2kV,髪の毛は-2kV程度であった。 衣服を着脱するときに起きる放電は剥離放電である。作業場で衣服を着脱することは,衣服が機械に巻き込まれたりする危険があるだけでなく,剥離放電による可燃性ガス,物体の着火・爆発の可能性があるので,不可である。衣類の着脱は作業場でないところでするように,習慣づけるべきである。

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静電気 帯電事例3: セロテープやラベル剥離時

セロテープやラベルを扱うときにこの現象が起きてやりにくいということは,多くの人が経験しているであろう。これも,剥離による帯電ではたらくクーロン力の例である。“セロテーブ’として市販されている粘着テープをはがしてみると,テープは+2kV,残っているロールは-2kV程度の電位であった。

セロテープ 帯電

セロテープ 帯電

静電気 帯電事例4:プラスチックにほこりが吸着

ポリ袋などは,帯電してほこりを吸い寄せやすい。メガネや物差し,オートバイの風防ほかに使われる透明プラスチックはアクリルであるが,これも相当に絶縁抵抗が高いので,帯電してほこりがつきやすい

こういったプラスチックのほこりを取ろうとして拭くと,摩擦でほこりがまたついてしまう。CDレコード用の除電スプレーや,イオン・シャワーを出すピストル・ガンがあったり,水で湿らせたガーゼで盤面を拭いたりしたものである, ほこりがつくと困るアクリル製の物では,素材中に界面活性剤を練り込んだり,成形後に表面に界面活性剤を塗ったりする。

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静電気 帯電事例5:ストローが帯電

ポリプロピレン製ストローが1本ずつ紙袋に入っている。1本を取り出して帯電電位を測定すると,約一1.5kVあった。これを細くしぼった(途切れないように)水道の水流に近づけると,水流が図2.1のように曲がる。接地と同じ電位の水流と帯電したストローとの間にクーロンカがはたらいていることがわかる。

帯電したストロー

帯電したストロー 画像出典先:静電気を科学する 高橋雄造 (著)

静電気 帯電事例6:蛍光灯の放電

ポリ袋をケースから取り出して蛍光灯のそばで振ると,蛍光ランプが一瞬光る、ポリ袋は取り出すときにこすれて,容易に数kVに帯電する。実際にゴミを入れるポリ袋を測定したところ,-2kV~+2kV程度の帯電電位であった。この電位よポリ袋の場所によって違い,極性が変化するのは,放電が起きて,もとの帯電電荷と反対極性の電荷がその場所に堆積するからである。

このように帯電した大きめのポリ袋を振ると,蛍光ランプが光る。蛍光ランプの電極には,静電誘導でポリ袋と逆極性の電荷が現れる。ランプの両端の電極に現れる電荷の量は等しくないから,両端の電極に電位差ができ,ランプが一瞬光るのである。蛍光ランプをはじめ,放電灯の感度は相当に高く,電位差さえ大きければわずかなエネルギーでも光る。この光は,部屋を暗くして眼をならせば,肉限でも見える。

蛍光灯

静電気 帯電事例7:絨毯、歩行時

絨毯の上を歩いてドアのノブにさわるとショツクを受ける。
靴底や,Pタイルなどの床材やじゅうたんにポリマー(プラスチック)材料が使われるようになり,またエアコンが普及して屋内の湿度が下がったため,この現象はホテルだけでなくふつうの家でも起きるようになった。人体から絨毯や床に圧力がかかり,足が離れるときに電荷が分離する。つまり,歩行は静電気の発電をしているようなものである。人体の対地静電容量はおおよそ200pFであり,歩行によって人体の対地電位は容易に20kV程度になる。

ドアノブ帯電

ドアノブ帯電

こうして歩行帯電した人がドアのノブにさわると,ノブは接地状態であることが多いから,手とノブとの間で放電が起きる。照明を切ってまわりを暗くして眼をならせば,この放電光は肉眼でも見ることができる。この放電でショックを受けるとびっくりするが,感電して死ぬことはない。

これを避けるには,金属製のもの(板カギとかボールペンとか)を手に持って,これでまずドアのノブにふれるとよい。指でノブにふれようとすると,図2.2のように放電の火花が指先の一箇所を通る。放電の電流は小さくても集中して通るので,神経に感じる。放電の電流が金属片から手に流れる場合には,金属片を握っている手の全山に電流が分散するので,神経への剌激はずっと少ない。

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静電気 帯電事例8:自働車 乗車、降車時

自動車から降りるときにドアにさわるとショツクを受ける。
自勣車の中で人体は上下左右に振動し,座席の表面などにこすれたり,ついたり擦れたりするから,静電気発電をしているのと同じである。人体が帯電するため,ドアにさわってショックを受けてもふしぎではない。

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静電気 帯電事例9: 水滴や霧の帯電

水道の蛇口を接地しておけば,水道管の中の水は帯電していない(中性である)
とみなせる。これからポタポタと水滴が分かれるときに,電荷が分離するのである、霧吹きでも,同様の帯電が起きる。家庭用の霧吹きスプレー(ポリプロピレン製)を30回操作したところ,霧吹きのノズル付近が-500V程度になった。霧の水滴はこれと逆極性に帯電していると推定される。

水が大小の部分に分かれるとき,小さい方が負に帯電する傾向がある。この分裂帯電は,レナード効果とも呼ばれる。霧の帯電が負であるのは,これによる。分裂帯電によって雷雲が生じるのだとする説もある。

レナード効果

レナード効果

日常生活の静電気除去対策

部屋の湿度(相対湿度)を上げるのが,静電気対策として有効である。冬には空気が乾燥しているうえに,エアコンで暖房すると,閉じた室内の空気中の水分(絶対湿度)は変化しないのに温度だけが上がるから,相対湿度は低下する。そうすると物体の面からの水分蒸発がさかんになり,表面から水分がなくなり,電位のリークが少なくなる。そこで静電気問題が顕在化する。

加湿器で部屋の湿度を上げれば効果があるが,置き場所によっては上等な物品に霧が直接かかってだめにする心配がある。水の中にある石灰などが霧とともに飛んで,物品表面に白くっくこともある。洗濯物をつるすとか,雑巾がけをするとかも湿度を上げるのに効果はある。工場でも冬に静電気で困ると,床に水を撒く。

部屋の湿度を上げると夜間に結露するおそれがある。暖房を切ったあとの室内は温度が下がり,空気中の水分はそのまま残るので,相対湿度は上昇し,結露する。朝に窓のガラスやカーテンが濡れているのと同じことが起きるので,注意が必要である。

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*さらに詳しい内容は下記の文献を参考、願います。

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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