2011年02月15日

動画で学べる『静電気』!

動画で学べる『静電気』! - 品質管理研究所-


今回は、『静電気』について、
たいへんわかりやすい動画をご紹介させていただきます。

静電気を除去するために、

湿度をあげたり、イオナイザーをつけたり、アースバンドをつけるなど、

さまざまな対策をしますが、そのために『えっ、そうなの』と思うような
知っておくべき知識がたくさん紹介されていますので、
ご参考にしていただければ、幸いです!


(1)静電気の帯電電位と帯電列について

■ クリーンルームDVDサンプル2  johokiko1さん Youtube



人体帯電電位と電撃の強さについて、わかりやすく表現されています。

【人体帯電電位(kV)と電撃の感じ方】

<1.0   全く感じない
2.0 指の外側に感じるが痛まない
2.5 針に刺された感じ、ピクリと感じる
3.0 針に刺された感じ、チクリと痛む ※人が感じるレベル
4.0 針に深く刺された感じ、指がかすかに痛む
5.0 手のひらから前腕まで痛む
6.0 指が強く痛み、後腕が重く感じる
7.0 指と手のひらに強い痛みとしびれた感じ
9.0   首が強く痛み、手がしびれた重みをうける
10.0   手全体に痛みと電気が流れた感じ
12.0   手全体を強打された感じを受ける

3.0kV以上が人が感じるレベルで、
管理としては、3.0kV以下の管理が重要ということのようですね。

※その他、詳細なビデオ内容本編については、JOHOKIKO CO.,LTD,で、
『クリーンルームクリーンルーム作業者が知っておくべき必須知識と日常作業・管理上の留意点』というDVDとして販売されているようですのでご参考に!

講師:元三菱電機(株)パワーデバイス製作所 品質保証部)工学博士 園田信夫 先生


(2)湿度と帯電位の低下の関係

■ 加湿で帯電位は下がる?除電は? inenagakenさん YouTube




加湿で帯電位は低下するが、毛髪のようなものであれば、
付着をかならずしも防げるというわけではないということを覚えておく必要がありそうです。


(3)イオナイザーについて

■ 毛髪とイオナイザー inenagakenさん YouTube



いったん静電気で付着した毛髪は、イオナイザーでゼロボルトまで
除電しても付着したままという結果になっていますね。


(4)除電装置とエアシャワーについて

■ 除電装置+エアシャワーの効果その1 inenagakenさん YouTube



エアシャワーと除電装置の組み合わせでの効果について、おもしろい検証結果ですね。

いったん静電気でくっついてしまうと、除電のあるなしで、
エアシャワーでの毛髪の除去率に変化がないということです。

つまり、汚れがつかないように管理するために除電をつかうことが大切ということですね。


■ 除電装置+エアシャワーの効果その2 inenagakenさん YouTube



除電装置では、静電気で付着したものの除去率を上げることはできませんが、

付着していないものに除電することで、
付着しにくくする力がきちんと作用していることがよくわかりますね。

つまり、製造工程中では、ゴミがつかないように静電気がおきないように除電し、
付着を防ぐために活用することが求められるということですね。


(5)リストストラップについて

■ リストストラップの効果  inenagakenさん YouTube



歩くことで帯電していることがよくわかります。

リストストラップを直接素手につけると帯電しないことがみてとれますね。
どこにつけるのがよいか、作業手順として明確にすることがやはり大切ですね。


(6)アースマットについて

■ アースをした導電性マットでも静電気吸着は発生  inenagakenさん Youtube



実験では、テフロンテープを5mm幅に切って、

タコアシにしたものをこすって静電気を起こすことで、
テフロン同士の静電気として、同極(マイナス)で反発しています。

これをアースにつないだアルミ缶に近づけると、
アースにつないでいるにもかかわらず吸着されてしまいます。

これを防ぐには、イオナイザーを使用して、
イオンによる中-和で静電気を除去する必要があるということです。

アースは万能というわけではなく、絶縁物が帯電すると電気が流にくいので、
アースにつないでも、静電気の除去はむずかしいようですね。


(7)塩ビ板の除電(実験)について

■ 塩ビ板を除電する。その1 inenagakenさん YouTube



ホームセンターで購入した塩ビ板を立てて、オムロンさんのスマート静電気センサを使って、
保護フィルムの上から帯電位を測定しながら、下記の道具で、除電を比較されています。

・除電ワイパー「電気トール」
・水
・アルコール
・帯電防止剤(トッパンフォームズ「快適水」)


■ 塩ビ板を除電する。その2 inenagakenさん Youtube



その1で使用した塩ビ板の保護フィルムを剥がすと、
80kV以上の高い電位の静電気が発生します。
これを下記の道具で、除電比較されています。

・除電ワイパー「電気トール」
・アルコール
・帯電防止剤(トッパンフォームズ「快適水」)

帯電防止剤の効果は、結構ありそうですね。


■ 塩ビ板を除電する。その3  inenagakenさん YouTube



帯電防止剤『快適水』でふいたあと、布でいても帯電しないのが不思議ですね。


■塩ビ板を除電する。その4  inenagaken さん YouTube



塩ビ板にハンカチを叩いてホコリを発生させ、
以下の条件で、ホコリの付着状況をポラリオンライトで照らして観察されています。

・通常に叩く
・帯電防止剤(トッパンフォームズ「快適水」)をスプレーして叩く
・市販のイオナイザーをかけながら叩く
・イオナイザー+快適水
・CS−JJ+ファン

製品の特徴にあわせて、見えない敵、静電気に対して、
このように除電の効果の確認をすることは非常に大切なことですね。


(8)静電気と繊維付着

■ 静電気による繊維の付着 inenagakenさん YouTube



アクリル(黒色;+7KV)とテフロン(白いパンチング板;−5V)を近づけ、
間にアクリルの毛糸をカットした破片を落としてみた結果、
アクリル毛糸も+帯電し、テフロンの方に多く吸い寄せられると予測に反し、

動画で、それぞれの板に吸い寄せられる毛糸、間を飛び交う毛糸が観察されることから、
どちらの板が多く付着するとは言いにくく、めまぐるしく毛糸片は帯電状態を変えて、
一定ではないという推測をされていますね。

わずかな電位の差による引力の差は、明確にあらわれにくいのかもしれませんね。


(9)おまけ

わんちゃんも静電気をおびているようです。静電気を逃がすために
からだを接触させ、アースしようとしているようです(笑)。


■ 柴犬と静電気3 ririkira さん Youtube

柴犬きららちゃん、静電気でばっちとなるのをふせぐため、ソファーにくっ付きながら
あるいていますが、足元にピリッと来ていますのでご注目(笑)




静電気は、目に見えず、対策を図っていても効果的ではないことがありますので
注意すべきポイントが少しでもご理解頂ければうれしいかぎりです。


【関連記事】
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posted by かおる at 07:00| Comment(43) | TrackBack(0) | 静電気

2011年02月10日

冬はご注意!品質管理の大敵、静電気!

冬はご注意!大敵、静電気! -品質管理研究所-


冬になると、車の扉をあけるとき、お風呂にはいる際に服をぬぐときなど
静電気で「ばちっ」となる方も多いのではないでしょうか。

静電気は、日常生活にもあらわれるたいへん身近な自然現象ですが、

製造現場においても、同じように発生して、
さまざまな品質不良の原因となります。

安定した品質の製品を、年間を通じて安定してつくるために、
目にみえにくい静電気の存在について、理解しておくことが大切ですね。


冬になって、湿度が下がり、乾燥した製造現場でつくられた製品から、

・ 製造工程内での不良が、冬になり急に増えはじめた
・ お客様から納入製品の静電気帯電による改善要望をうけた  

など、

静電気に悩まされている皆様もたくさんおられると思いますので、
今回は、静電気について、考えていきましょう。


1 静電気とは?

静電気は、摩擦による帯電などで、物体に蓄えられた電荷のことです。
通常の「電気」のように電気の通りやすい金属に自由に流れる「動く電気」とはちがいます。

静電気は「静かな電気」とかいて、字のとおり、動かずたまりやすい静かな電気で、
絶縁体(誘電体)に帯電し、放電されることで、電気が移動します。


静電気は、2種類の物質が、

 1) 接触したり(接触帯電)、
 2) くっついていたものをはがしたり(剥離帯電)、
 3) こすれあう(摩擦帯電)、

ときなどに発生し、

2つの物の組み合わせによって、正の電荷や負の電荷をおびることになります。

そのときの帯電の極性(正、負)や帯電の強さは、

「帯電列」とよばれる配列の関係でしられており、
帯電列が離れるほど大きな帯電となり、磁石と同じように正負の引力、反発力を生じます。

※参考 帯電列 キーエンスHP


2 静電気による問題とは?
@静電気による異物のまきこみ(品質面)

 静電気により、周囲にある異物(ほこり、繊維、毛など)を吸着しやすくなり、
外観不良の要因となります。

「外観上の品質」は、いわば、製品の顔「品位」ともいうべき、大切なチェック項目です。

異物不良の発生防止を図るために、
どんな異物がついていたかという異物分析を踏まえて、

どのような経路で、どのような要因で異物が混入したかということも、
つきつめていくことが大切です。

その異物付着不良を増加させる要因のひとつが、まさに静電気といえるでしょう。


A電子部品の静電破壊(品質面)
電子部品は、静電気のわずかな電圧でも破壊してしまうことがあり、
製造工程中では細心の注意をはらって、静電気を管理しています。

静電破壊の要因は、作業者に帯電した静電気の電子部品への放電、
帯電した設備からの放電などがあり、これらを管理することがもとめられます。

キーエンスHPで、デバイス別の耐電圧の目安例が紹介されていますので
ご紹介いたします。

_____________________

・GMRヘッド 5V以下  
・MRヘッド 10V以下 
・液晶業界 100V以下
・パワーMOSFETS 100〜300V
・VLSI 1,000〜3,000V
・バイボーラ 2,000〜8,000V
・薄膜抵抗 1,000〜5,000V

_____________________

※GMRヘッドとは、ハードディスクの読み取り装置のこと。
※MRヘッドとは、磁気抵抗効果を応用したハードディスクの読み取り装置のこと。


B製品シート同士の吸着(生産面) 

 静電気により積層されたシート状の製品が、
生産途中の搬送エラーなどで工程がストップすることがあります。

工程がストップすれば、1日あたりの生産量もおち、
大きな生産性ダウンとなりますね。


例)食品の袋の包装材料のようなシート状の製品

 シート状の製品製造工程では、溶けたシートが押し出されて、
冷却され、ロール上に巻き取られる間に帯電します。

製品と搬送装置とで、こすれあい帯電し、
巻き取るときにさらにこすれ合って、帯電が大きくなります。

さらに、お客様の要望に応じたシート形状にカットして積層するときも帯電します。

そのような静電気を帯びたシートがお客様に納入された場合、
機械吸着で自動的に搬送されることで、積層されたシートの帯電により、
複数枚を同時に吸着してしまうなどの問題が発生することがあります。

つまり、静電気対策は、自社の工程の異物不良といった品質上の問題だけでなく、
お客様の工程で生産性を疎外する要因を理解しておくことが大切ですね。

どの程度まで静電気を抑えれば、問題ないといえるレベルかは、
自社工程だけでなく、お客様の声に耳を傾けて判断することも大切ですね。
(もちろんお客様の工程での静電気発生対策も同時に実施していくことも欠かせませんね。)


C可燃性ガス、粉塵の爆発(安全面)

 静電気による放電は、火花がちり、爆発を起こす要因となります。
材料を粉砕する現場などでは、粉塵爆発を防ぐために、静電気安全上の細心の注意をはらっています。

例)産経新聞 2010年5月11日 
________________________________________________


静電気で粉じん爆発か 4月の愛媛・新居浜の工場火災

【概要】 愛媛県新居浜市の住友化学関連会社「エスエヌ化成」で4月に起きた工場火災で、同社は11日記者会見し、粉状の原料に静電気の火花が着火して起きた粉塵(ふんじん)爆発が出火原因とみられると発表した。
 エスエヌ化成によると、工場ではプラスチック製品の原料を加工していた。製品に使われる粉状の樹脂原料に添加剤を混ぜ、配管を通じて4階から3階のタンクに移す作業で静電気が発生。タンク付近で原料に着火して粉塵(ふんじん)爆発が数回起き、火災となったという。

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3 静電気の対策とは?
製造工程では、製品品質のばらつきを抑えるために5M1Eを管理することは非常に大切です。

5Mは、Man、Machine、Method、Material、Measurement、
1Eは、Environment

品質を安定させるために重要なポイントです。

品質不良の対策と同じで、静電気という問題に対して、
この5M1Eの観点から静電気対策について、重要な項目から順にみていきましょう。


【静電対策】
(1)測定(Measurement)


@静電圧測定器

 静電気は目にみえませんので、静電気を見える形で把握するために、
問題の見える化、つまり、定量的な静電圧を測定して、静電気の発生箇所を特定し、
発生防止、静電気の対策の効果を確認することができるよう測定器は必要ですね。

例)アキレスHP 測定器 


A人間の感覚

 人間の感覚はするどいもので、シートのくっつき具合など作業者が肌で感じて、
特定の位置などに違和感をもっておられることもよくあります。

定量的に電圧測定することはもちろん、作業者の声に耳を傾けて早期に問題を発見し、
定量的な分析に結びつける起点をみつけることも非常に大切です。


(2)環境(Environment)
@湿度管理


 冬場のような乾燥した状態では、湿度が低下し、表面の水分がすくなくなり、
表面抵抗が低下して静電気を帯びてたまりやすい状態になっています。

そのため、生産工程での湿度は、50〜60%程度になるように
乾燥しないように管理していくことが大切です。

工場内の温度・湿度を管理できるような設備体制になっていれば問題ありませんが、
湿度まで管理できない場合は、スポット的に生産ラインに間仕切り(囲い)をもうけて
加湿器で管理することも他の除電対応とあわせて複合的に検討することが必要となります。
(囲いに使用するシートは、もちろん静電防止対応シートになります。)

逆に湿度を上げすぎると、水分に弱い部品や材料の場合は、
製品特性の劣化につながるので、しっかりとした基準をもって、
材料の品質面からも工程環境を管理することが必要です。


A床
 静電気をアースで除去しやすくなるように地面を静電対応の床にすることも有効です。

例)静電気対応床 ミドリ安全 
 

(3)人・服装(Man)
@靴 

 作業者があるいて、床とふれるたびに静電気が発生しています。

導電性の高い材質で作られ靴をはくことで、
常に地面とアースした形となり、静電気を逃がすことができます。

製造面では、安全上の観点から、重たいものを足におとしても、
けがをしないという社員の安全が、製品よりも第一優先となりますので、
安全靴でかつ、静電気対応になっていることが重要になります。

※日本工業規格では、JIST8103静電気帯電防止靴(Anti-electrostatic footwear)により、作業者と履物の静電気帯電が原因となり、発生している災害や製品の破損を防ぐ目的で静電靴等について規定されていますのでご参考まで。

例) 静電気帯電防止靴 BEST静電靴.com    


A手袋 

 生産工程では、素手で直接触れて汚れないように、
また、怪我をしないように手袋をしますが、手袋が静電気の要因とならないように、
導電性の静電気対応手袋をはかることも大切です。

あわせて、製品の検査工程などでは、
手袋からの繊維が異物とならないようなものを選定することが必要ですね。

専用手袋になるとスペア手袋の準備と交換基準、交換頻度(目安)など
ルールづくりがかかせませんね。

現場では、洗浄して使用することになりますので、
洗浄後(使用前)のきれいなもの、洗浄前(使用済み)のよごれたもの
を入れる容器を準備して、定期的に洗濯、廃棄するなど、

現場の作業者が、自主的に進んで交換し、指定された静電対応手袋を
使用できるような体制を整えることが大切ですね。


B服

静電気をおびないように最表面の衣服を、
静電対応の専用服を着用することがおすすめです。

作業中、異なる素材の服やズボンなどがふれあい、
帯電しないようにすることが必要です。

※日本工業規格では、JIS T 8118 静電気帯電防止用作業服(Working wears for preventing electrostatic hazards)として、作業服の静電気帯電に起因して発生す災害や電子デバイスの破損や汚れなどの問題を防止するための作業服について規定しています。

※IEC61340にも静電防止に関する内容について、神戸サヌキ静電服さんHPで紹介されていますので
ご参考に〜!

例)静電服 神戸サヌキ静電服


Cアースバンド 

 作業者の帯電を防ぐために、作業者のうでに地面や設備にアースした
アースバンドをつけて帯電を逃がすことが大切です。

その際、アースバンドを服の上からつけるのか、手袋の上につけるのか、
肌に直接ふれてつけるのかで放電量が変化しますので、

手袋メーカーさんの使用推奨条件に従い、
最大の効果がでるようなつけ方になるように作業者の方々へきちんと教育することもかかせません。

例)アースバンド Monotaro

このような作業者(Man)にかかわる静電気対応の服装がきまれば、そのルール
を継続して運用できるように、扉の前などに、作業業の服装の写真いりのワンポイント指示書
のような形で現場に張り出しておくのがおすすめですね。


(4)機械(Machine)/ (5)方法(Method)
@除電ブラシ

工程中で電力をつかわず、設置しているだけで自己放電しながら、
除電をしてくれるブラシがあります。

帯電しやすい工程でのスポット的な使用により
静電気の帯電を減少させることができます。

静電気対策をしている多くのメーカーさんで、
このような除電ブラシがよく設置されています。

工程でのメンテナンスも、ブラシ表面の汚れの除去くらいで
容易なところも人気の理由のひとつかもしれませんね。

例)除電ブラシ 「ノンスパーク」 アキレスHP


A除電器・イオナイザー

 一度帯電した静電気を除去するために、よく用いられるのが除電器・イオナイザーですね。
はなれた位置から電気的に除電するような場合に除電器・イオナイザーは有効ですね。

除電の効果がどれほどあるのか製品を購入する前にデモ機をかり、
専門担当者の方に正しい使い方を聴いた上で、
正しい方法で使用して検証してみることが大切ですね。

例)キーエンスHP イオナイザー 

※静電気にかかわる技術資料が豊富で、無料テストデモなどもできるところがおすすめですね。


(6)部品・材料(Material)

 使用する材料の温度、湿度を管理するために、
一定時間、温度・湿度管理された環境に製品を工程に一時保管しておくなど、
工場の設備環境に応じて、静電気を可能な限り抑制するためのルールを
明確にしておくことが大切です。


今回、さまざまな静電対策についてご紹介しましたが、

さまざまなメーカー様で静電対策用の製品がつくられておりますので
自社の問題に応じて、適切な対策を選定していただければと思います。

最後に、各社メーカーさんでの静電対策について、紹介されている
HPがありますので、さらにたくさん静電気について、学びたい方は、
ご参考にしていただければ幸いです!

※参考 クリーンルームポータルサイト CSC-BIZ.com

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posted by かおる at 19:08| Comment(3) | TrackBack(0) | 静電気