静電気・ 帯電防止剤入門

永久帯電防止剤紹介動画

静電気が発生する仕組み

p18-1静電気が発生する仕組み

帯電は物体が電気を帯びる現象のことを指し、帯電して動かずにいる電気を静電気と呼びます。
静電気が発生する仕組みとしては、物体が擦り合わされることにより電子が物体間で移動し、プラスとマイナスに偏りが生じ、プラスチックのような絶縁体の場合、発生した電気を逃がすことができないため帯電が発生します。

プラス帯電とマイナス帯電

物質にはプラスに帯電しやすいものとマイナスに帯電しやすいものがあります。
その静電気のプラス、マイナスの帯電しやすさの順に並べたものを帯電列と呼びます。
2種類の素材をこすり合わせた場合、人の皮膚と木綿のように帯電列上で近いものだと静電気が起こりませんが、ポリ塩化ビニルと髪の毛のように帯電列上にて遠いものは静電気が発生しやすくなります。

小さい頃、下敷きを頭にこすりつけて静電気を発生させて遊んだことのある方もいらっしゃるかと思います。
下敷きはポリ塩化ビニル製が多く、下敷きと髪の毛は非常に帯電しやすい組み合わせとなります。

帯電列

p18-2帯電列

なぜ帯電防止が必要なのか?

帯電防止が必要な理由としては、3つあります。

  1. ホコリ付着防止
    汚れを拭き取ろうとすると静電気で逆にホコリが付いてしまうことがあります。
  2. 電子部品を誤作動、ショート防止
    半導体などの製造工程で静電気障害が発生します。
  3. 防爆対応
    化学工場などは防爆対応が必須であり、対応する必要があります。

プラスチックは絶縁体なので帯電しやすく、表面にホコリが付着してしまいます

p18-3プラスチックは絶縁体なので帯電しやすく

帯電防止剤添加によるフィルムへのゴミ付着防止試験

下図はフィルム成形時に帯電防止剤を添加しているものと添加していないものの比較画像です。
左は静電気が発生し、ゴミが付着していますが、帯電防止剤を添加した右のフィルムではゴミが付着していません。
フィルム製造時にホコリ等が付着することを防止します。

帯電を嫌うプラスチック製品例(1)
粉体やホコリの付着防止

帯電防止剤が活躍する用途を示しています。
電子包装材のフィルムやサイクロン掃除機の透明ダストBOX、エアコン、医療用途で粉体吸引器や防護服などで使用されます。

フィルム
(例:電子包装材)

インヘーラー
(粉体吸引器)

透明容器
(例:サイクロン掃除機のダストBOX)

電化製品
(例:エアコン)

帯電を嫌うプラスチック製品(2)
防爆対応、電子部品の保護

その他の用途としましては、防爆対応のヘルメットや懐中電灯、電子部品用トレイや粉体用フレキシブルコンテナ、保護フィルム等でも使用されます。

防爆製品
(例:ヘルメット)

電子部品用トレイ
(例:ICチップトレイ)

フレキシブルコンテナ

保護フィルム
(例:液晶保護フィルム)

帯電防止・・・・どうすればよいか?

帯電が発生する理由は摩擦が起きて静電気が逃げないためです。
プラスチックは静電気を発生しやすいため、発生した電気を逃がすことで帯電を防止します。

帯電防止により電気を逃がす方策

イオン電導

イオン性物質を添加し、水分+イオンで電気を運んで逃がす

電子電導

電気をよく通す化合物(良導体)を加えて電気を逃がす道を作る

プラスチックの帯電防止の目的と 目標とすべき表面固有抵抗値について

帯電の指標は表面固有抵抗値で表します。表面固有抵抗値が高いと帯電してしまいます。
目的によって狙いとする表面固有抵抗値の水準が異なるため、目的に応じた帯電防止剤の種類や添加量などの調整が必要となります。

各表面固有抵抗値における、帯電現象および帯電防止の目的、応用例をまとめると下表のようになります。

表面固有抵抗値
(Ω/sq.)
帯電現象 帯電防止の目的 応用例
>1013 静電気が蓄積する (絶縁) (絶縁材料)
1012 〜 1013 帯電するがゆっくり減衰 ホコリ・汚れ付着防止 掃除機のダストBOX
1010 〜 1012 帯電するがすぐ減衰 防爆 防爆ヘルメット
< 1010 帯電しない 電子部品・回路の保護 電子部品用トレイ

帯電防止剤の分類

帯電防止剤は、プラスチックの表面を導電化するものとプラスチック自体を導電化するものに分類できます。
界面活性剤や導電性塗料を塗布したり、導電ポリマーやカーボンブラックを練り込むものなどがありますが、当社では界面活性剤と導電性ポリマーを製品化しています。

p18-5帯電防止剤の分類

1)界面活性剤型帯電防止剤
(当社製品 ケミスタット・サンスタットシリーズ)

特長 塗布可能
欠点 経時または水洗い時に帯電防止効果が無くなる
p18-7導電性フィラーカーボンブラック

2)導電性フィラー/カーボンブラック(当社製品なし)

特長 経時で効果が無くならない
欠点 樹脂物性が低下しやすい
発塵源になる
帯電防止と導電性の制御が困難
p18-6界面活性剤型帯電防止剤

3)導電性ポリマー
(当社製品:永久帯電防止剤 ペレスタット・ぺレクトロンシリーズ)

特長 経時で効果が無くならない
樹脂物性が変化しない
欠点 塗布できない(溶融混錬が必要)
p18-8導電性ポリマー
帯電防止剤をお探しでしたら弊社にお声がけ下さい

参考資料

  • パフォーマンス・ケミカルスの機能シリーズ No.10(帯電を防ぐ)
  • 三洋化成ニュース No.518号(パフォーマンス・ケミカルス)

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