JP2007112971A - 静電気除去塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電気を吸収分解する絶縁性の塗料を提供する。
【解決手段】溶媒に通電性の良い金属微粒子と備長炭微粒子を混合したゲル状の塗料とする。
本発明の上記塗料は、絶縁性の塗料でそれぞれの微粒子の表面を皮膜するように良く攪拌し混ぜ合わせることにより乾燥時塗料の表面は絶縁体になる。
これを静電気が起きる部分に塗ることにより静電気は、絶縁体の溶媒を通り抜け金属微粒子に向かうが、途中にある備長炭微粒子に当り、備長炭の持つミクロの孔に吸い込まれ、分解されることにより備長炭微粒子は、周辺の電位より低い電位となる。また、金属微粒子に溜まった電荷も備長炭の電位が低いため備長炭微粒子に移動し同じく分解され、静電気が効果的に除去される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静電気を除去することを目的とした絶縁性の静電気除去用塗料に関するものである。

静電気除去は、例えば特公平２−４１３２４号公報（特許文献１）示されているように、繊維状ないし箔状の微細な導電材が混入された塗料をマットなどに塗りこむもの（特許文献１）、特開２００４−１７８７８０号公報に開示された、トルマリン鉱石を使用したシート状ビロード様布地のクリーナーにより光学ディスクの表面を拭くもの（特許文献２）、特表２００２−５０５３６９号に開示された、導電性粒子として炭素粒子等を含む導電性インクまたは塗料を塗布することにより電磁気遮蔽層を形成するもの（特許文献３）がある。

また、文献名を示さないが、静電気を除去する備長炭を使ったシート状のものもある。
さらに、例えば広島県立東部工業技術センター研究報告ＮＯ．１３（２０００）に示されているように、木炭粉を不飽和ポリエステル樹脂に混合し、板状に硬化させたものの電磁波吸収性能の向上を謳った文献（非特許文献１）等がある。

特公平 平２−４１３２４号 特開 ２００４−１７８７８０号 特表 ２００２−５０５３６９号 広島県立東部工業技術センター研究報告Ｎｏ１３（２０００）

静電気を除去する方法は、アースを取る方法が一般的であるが複雑な機器などアースを厳重に取っても取りきれない場合が多い。特に低電圧の静電気は取り難い。
一方、前記のように備長炭は、微粉末にしても静電気を吸収する特性があるが、これを単に塗料化した場合密度が荒くなり、静電気除去効果が少なくなる。

また、人体からの放電方法として高抵抗や放電管を使いアースに落とし、静電気による電気ショックから身を守る方法などが取られているが、これらは最終的にアースに落とすという方法が取られている。一般的に人体の感じる静電気は１．０００Ｖであり、機器の誤動作は１００Ｖから起こると言われている。

さらに、ポリエチレンやポリプロピレンなど石油から作られた原材料や原材料のシート状等、静電気が溜まりやすい材料で直接アースが取れないものも数多くあり対策に困っているという実情もある。

本発明は、上記のような種々の事情に鑑みてなされたもので、溶媒とともに備長炭微粒子に導電性のある金属微粒子を混ぜ合わせ、これらを塗布することで上記難点を解消した静電気除去塗料を提供することを目的とする。

本発明は、溶媒に金属微粒子と備長炭微粒子を混ぜ合わせたことを特徴とする。特に備長炭微粒子を使うのが大きな特徴である。備長炭は、基本的に炭素であり通電性も良好であるが、炭素との大きな違いは多孔質の炭素であることである。それを、通電性の高い金属微粒子と溶媒に混合することで塗料とする。

通常、炭素は通電性があり電気を良く通すことで知られているが、多孔質の炭素である備長炭も当然通電性があり、理科の実験用電池を作るときにプラスの電極に使われている事は良く知られている。その備長炭微粒子に当たったパルス状の静電気は、ミクロの孔に誘導され進むが複雑な形状の孔にぶつかりながら進むため、周辺の炭素部分に吸収されてしまう。そのため、あまり細かい微粒子だと孔がつぶれてしまい通常の炭素と変わらなくなってしまう。
以上の理由から備長炭微粒子は、ある程度の大きさ、例えば粒径５μｍ〜１５０μｍ程度が好ましい。

備長炭の持つミクロの孔は、自然に出来ているため径が一定ではなく、概略数オングストロームから数ミクロンまでの孔径を持つ。
また他の炭は、備長炭に比べ孔の径が大きく、通電性が備長炭に比べ著しく劣る。そして備長炭の構成に良く似たものに竹炭があるが、通電性が備長炭より劣り、概ね５ＫΩ／□くらいの通電性である。
備長炭は、自然の素材であるため炭素と違いは、多孔質以外にカリ、ソーダー、リン酸などを約２〜３％含んでいる。そして炭は反応性が大きく製鉄、金属珪素などの製造に使われているがコストの面から、同じ無定形炭素であるコークスが主に使われている。ちなみに一酸化炭素への転換反応率は、備長炭は約５７．１％石炭コークスは６．８％です。
反応性が大きい理由として、炭の組織の構造が木材と同じく孔が多く（多孔性）、空気を通しやすい性質（通気性）があること、木炭組織中に微量に散らばって含まれるカリやその他無機質成分が反応に際し触媒的な働きをする為である。
また、炭一般によく知られている特性として、ガスなど有害物資を吸着するなどの効果があることが知られている。

金属微粒子は、通電性があるものであれば良いが用途を広げるために、特に、オーディオ関係は磁気を嫌うために、磁化されにくい非鉄金属で、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等が好ましい。また、金属微粒子の大きさは細かいほど良いが前記備長炭微粒子との容積バランスを取る等の考慮から前述のように粒径約５μｍ〜１５０μｍ程度が好ましい。

溶媒となる塗料は、乾燥時絶縁体になるものでコンデンサーにおける絶縁物に相当し、静電気の電荷を一時的に溜め込むことを目的とする。溶媒が乾燥時通電性のある場合は、金属微粒子並びに備長炭微粒子が溶媒と同電位となり、静電気の電荷は浮遊することになる。このため、コンデンサー効果が起こらず電荷を溜めることができず、備長炭微粒子のミクロの穴に入った電荷も溶媒と金属微粒子共に同電位になる。したがって、電荷が浮遊することになり、充分な吸収が行われず効果が半減することになるとともに、用途によってはショートすることを嫌うものには使えない。

これらの備長炭微粒子、金属微粒子、溶媒を充分に混合し、備長炭微粒子と金属微粒子一つひとつを絶縁物の溶媒で被膜をするように充分満遍なく攪拌をする。こうすることにより通電性のある備長炭微粒子と金属微粒子は、表面が絶縁されることになり乾燥すれば塗布した表面が絶縁体となる。
この時の乾燥した表面は、１０ＭΩ／□以上が好ましい。
これは、電気保安協会では、１０ＭΩ／□以上が絶縁良好と見ている理由による。

備長炭微粒子は、静電気を分解し、金属微粒子は静電気をおびき寄せ、溶媒は絶縁物で静電気をコンデンサー効果で一旦溜め込むことを目的としている。

静電気を吸収する過程は、概略以下のようである。
すなわち、静電気の電荷は、備長炭微粒子より通電性の良い金属微粒子に流れようとするが、絶縁物である乾燥した溶媒部分に一旦電荷が溜まり、徐々に金属微粒子に向かって移動を始める。しかし、周辺にある備長炭微粒子に当たることにより備長炭の孔に電荷が誘導され分解されることになる。これらの作用を効果的に行わせるためにも金属微粒子と備長炭微粒子の割合を略１：１として容積バランスを採るのが好ましい。

一方、金属微粒子に流れた電荷は行くところがなく、備長炭微粒子に通電性があり常に電荷を分解しているため電位が低くなる。その結果、電位の低い備長炭微粒子に静電気の電荷が流れることにより全体的に静電気が吸収される。そのため図２に示すように、最初の一瞬は静電気が残ることになるが、すぐに吸収が始まり、静電気が除去されることになる。
すなわち、図２において、Ｐが最初の一瞬で静電気が残った状態を示し、次いで、Ｑで示すように、すぐに静電気が吸収されて除去されていく状態を示している。

次に、溶媒である塗料は、絶縁性のある水溶性、油性のどちらでも良いが、扱いやすさや環境問題から水溶性が好ましい。
以上のごとく作られた静電気除去用塗料であるが、溶媒としての塗料と金属微粒子のみの場合、静電気を吸収することができないので、吸収分解効果は期待できない。また、溶媒としての塗料と備長炭微粒子のみの場合も若干効果は見られるが吸収分解のスピードが遅くなり本発明の効果より特性は著しく悪くなる。
したがって、本発明の静電気除去塗料は、溶媒と、金属微粒子と備長炭微粒子を必須の構成要件とする。

本発明は、上記のように構成したので、概略以下のような効果を奏する。
（１）静電気の発生する機器や基板などに塗ることにより、乾燥すると塗料表面は絶縁物となるため、ショートなどの恐れはなく安心して使用できる。

（２）従来の導電性や通電性のある塗料と異なり、本発明の塗料は、絶縁性にすることにより基板など電気回路にも直接塗ることもできるとともに、それらの複雑な形状のものにも容易に対応できる。

（３）微粒子や木炭微粒子を使用した場合、相乗効果として電磁波吸収にも効果が期待できる。

（４）静電気の発生が良くわかるのがブラウン管方式のモニターやテレビであるが、このタイプはブラウン管のアノードに高電圧をかけるためである。一般にブラウン管１インチあたり１．０００ボルトの電圧をかけている。当該ブラウン管は当然アースを取っているが手を近づけるとパチパチと音がして静電気が起きているのが良くわかる。

そこで、ブラウン管の裏面に本発明の塗料を塗ったテレビジョンと塗らないテレビジョンでブラウン管の表面にオッシロスコープのプローブを当てテレビジョンのオン・オフ時の静電気の発生する状態を見てみる。
この時の電圧波形を図１及び図２に示す。
なお、図１及び図２において、縦軸には電圧（Ｖ）、横軸には経過時間（μＳ）が採ってある。また図１が本発明の塗料を塗布しないものの波形、図２が上記塗料を塗布したものの波形である。

図２からも明らかのように、本発明の塗料を塗ってあるものの方が、最初は一瞬静電気パルスが出るが（Ｐ）、すぐに吸収され出なくなるのがわかる（Ｑ）。一方、図１に示すように、本発明の塗料を塗っていない方のものは大きなパルスＲが連続して出てしばらくは収まらないことが分かる。
（５）水晶加工メーカー等薄い加工物（数十μ単位）などは、静電気が起き易く機器に入れ加工する際に水晶同士で静電気が溜まり固まってしまう現象が良く報告されている。しかし、これらの機器に本発明の塗料を塗ることによりスムースに動くことも確認されている。これら水晶の場合、機器にアースは取っているが、現実には機器の部分的なところに、数ボルトの静電気が帯電してしまうからである。
一般に静電気は、アースを取れば除去できると言われているが実際にはアースを取ったとしても除去出来ない場合が増えてきていることも事実である。

（６）ＬＡＮケーブルなど通信ケーブルに本発明の塗料を塗る事により外部からのノイズをシールドする事が出来て通信速度が飛躍的に速くなる。
すなわち、例えばＬＡＮケーブルで例を挙げると、８ＭｂｐｓのＡＤＳＬでハブを３個経由して末端のパソコンで実測したときに通信速度が、約３００Ｋｂｐｓに落ち込んでしまったものに、末端のＬＡＮケーブル１本に本発明の塗料を塗った。その結果、図３に示すように、通信速度が１．０３Ｍｂｐｓに跳ね上がり、約３．４倍のスピードアップに寄与することが分かった。通信速度があまり落ち込んでいない時は、その効果がわからないが極端に落ち込んだ場合にはかなりのスピード改善が期待できる。
一方、本発明の塗料を塗布しないものでは、図３に示すように０．３１Ｍｂｐｓであり、本発明の塗料を塗布したものに比し、格段に通信速度が遅い。

（７）オーディオ関係のアンプのトランス、コンデンサー、配線コード等に塗ることによりデバイス内部や外部からのノイズをシールド出来て音質がよりクリアーとなり豊かな音質となる。

（８）上記のごとく通信や配線のケーブルにおいて、外部からのノイズを受けスピードが落ちたり、オーディオの音質が濁る現象は、電磁波、静電気ノイズなどの影響が大きいが、本発明の塗料を塗布することによって、総合的にそれらノイズを吸収する効果も持ち合わせる。

溶媒に通電性金属微粒子と備長炭微粒子を２：１：１の容量割合で配合をし、ゲル状にして必要な部分に塗布し乾燥をさせる。この割合は特にこだわる必要はないが、水溶性にした場合、備長炭微粒子と金属微粒子が沈殿し易くなる為にゲル状にして少しでも沈殿を防ぐことと、金属微粒子と備炭微粒子は多い割合程効果が高いため、この割合が好ましいと考える。

備長炭は炭素成分がほとんどであるが、多孔質のため静電気を吸収分解し易く炭素を使うより効率が大きい。

溶媒には油性と水溶性があるが、環境問題から水溶性が好ましい。
しかし、水溶性にした場合、油性に比べ配合物が浮遊や沈殿する現象が起こり易いため、ゲル状にして出来るだけその沈殿を防ぐことが望ましい。

水溶性にすると、臭いが少なく油性に比べて人体への影響が少ない。
また水で希釈出来るなどの安全性や扱いやすい利点がある。

金属微粒子と備長炭微粒子の一粒づつの表面を絶縁体の溶媒で覆うように充分攪拌をすることにより、乾燥後表面が滑らかになり塗装面も美しく仕上がるし効果も増すことになる。

オーディオなどの配線コードやトランスなどに塗ることにより、周辺に起こる静電気除去作用が働き，外部からの静電気ノイズや周辺からのノイズの電荷などを遮蔽や吸収することにより、より音質がクリアーになり解像度が上がることになる。又ＣＤのレーベル面に塗る事により聴感上音質に深みが出る事が確認されている。

上記のことは、ＣＤ面からはみ出したレーザーをこの塗料が吸収するため余計な乱反射を回路に送らないためと推測される。
一方、レンズから出た赤色レーザーがＣＤ面で反射し戻ってくる際に、該ＣＤ面で乱反射し正規にレンズ部分に戻らずレーザーがレンズ以外の回路に飛び込むことにより音質が濁ってしまう現象がある。

かかる場合でも本発明の塗料をＣＤプレーヤー等の光学ブロック部分の周辺に塗布することにより、上記乱反射して戻ってきたレーザーを吸収するため、レンズ部分に入った正規のレーザーのみを回路に送ることになり音質がクリアーになる。実際に視聴して見ると、デジタル音がアナログ音に変わったと異口同音に感想を述べる人が多いが、これはあくまで聴感上の個人的な感覚であるため、客観的なデーターを取る事が困難である。

また、本発明の塗料を配線コードに塗る場合は、通電させる芯線の周りに直接塗り、乾燥後絶縁チューブなどで皮膜をする。

さらに、本発明の塗料を繊維に混ぜ合わせる事により静電気を吸収する服などが出来る。

また、電気製品などプラスチックなどの筐体の裏に塗ることにより、筐体の静電気を除去することができるとともに内部の部品も静電気から防ぐこともできる。

さらに、本発明の塗料を通信ケーブルに塗ることにより外部からの影響を抑えることが出来て通信速度が速くなる。

また、本発明の塗料は、液体であるためスプレーとして使用する事が出来て更に扱いやすくなる。

本発明の塗料を塗布せずに、テレビジョン電源をオンした直後のオッシロスコープの波形を示す波形図である。 本発明の塗料を塗布し、テレビジョンの電源をオンした直後のオシロスコープの波形を示す波形図である。 ＬＡＮケーブル外皮に本発明の塗料を塗布したものと、塗布しないものの通信速度を比較したグラフである。

符号の説明

Ｐ 本発明塗料を塗布した場合のピーク電圧波形
Ｑ 本発明塗料を塗布しない場合の減衰電圧波形
Ｒ 本発明塗料を塗布しない場合の電圧波形

Claims (6)

1. 溶媒に、金属微粒子と備長炭微粒子を混ぜ合わせたことを特徴とする静電気除去塗料。
2. 前記組成の塗料を被塗布材料に塗布し、塗布面を乾燥させた状態の表面抵抗が、１０ＭΩ／□以上であり、塗布厚５μｍ〜３００μｍの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の静電気除去塗料。
3. 前記金属微粒子は、アルミニウムや銅等の磁性化が困難な非鉄金属微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の静電気除去用塗料。
4. 前記金属微粒子及び備長炭微粒子の１微粒子毎に、前記溶媒で包むように該溶媒を付着させ、前記金属微粒子及び備長炭微粒子の表面部を乾燥させた場合に、該乾燥表面部の表面抵抗が、６ＭΩ／□以上であり塗布厚は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の静電気除去塗料。
5. 前記金属微粒子及び備長炭微粒子の粒径は、約５μｍ乃至１００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の静電気除去塗料。
6. 前記溶媒は、水溶性であることを特徴とする請求項１に記載の静電気除去塗料。

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