J. Inst. Electrostat. Jpn.

静電気学会誌，35, 1 (2011) 38-39

動的荷重試験機を用いたカーペットの帯電性評価
木 村 裕 和＊,1，金 井 博 幸＊＊，松 岡 敏 生＊＊＊，西 松 豊 典＊＊（2010 年 11 月 26 日受付；2010 年 12 月 10 日受理）

Assessment of Static Electrical Propensity of Carpets Performed by a DynamicLoading Tester Equipped with Electric Potential Sensor
Hirokazu KIMURA*,1, Hiroyuki KANAI**, Toshio MATSUOKA***, Toyonori NISHIMATSU**（Received November 26, 2010，Accepted December 10, 2010）
We measured the surface voltages generated on Nylon and wool carpet specimens by a dynamic loading tester equipped withelectric potential sensor. Surface voltages were compared with human body voltages obtained from the walking tests
performed using synthetic rubber sole shoes and leather one. The adequate correlations were found from relationshipbetween the dynamic loading and walking tests by each pile fiber and kind of sole materials. In the case of Nylon carpet,the correlation coefficients were 0.951 for synthetic rubber sole shoes, and 0.959 for leather one. The correlation
coefficients concerning wool carpet were 0.947 and 0.959, respectively.
1.

パイル素材にナイロンを用いたもの（以下，ナイロン試料

はじめにカーペットの帯電性評価には，人体帯電圧測定方法が広く用いられる．人体帯電圧測定方法は，実際に試験者が試料カーペット上を歩行し，人体に発生する帯電圧を測定すという）が 14 点，ウールを用いたもの（以下，ウール試料という）が 11 点である．
2.2

動的荷重試験機による表面電位の検出

1）．

JIS L 1021-7.5.1.2 に規定されたロータリ形動的荷重試験国際規格や国家規格にも採用されている 2,3）．しかし，人機（以下，動的荷重試験機という）を用いた．衝撃子の材

体帯電圧測定方法は，大掛かりな試験環境設備や専用装備

質は硬度 A60/S の合成ゴムで，電気抵抗は 9.3 Gである．

る方法である．実際的で説得力があり，応用性も高い2)が必要であり，測定準備に手間を要する などの問題があ

図 1 に示すように動的荷重試験機の正面に，日本スタテッる．そこで，カーペットの物理的耐久性を評価する目的か

ク社製静電気測定器 SV-77A に附属の振動容量型物体表面ら人の歩行動作を考慮して開発されたロータリ形動的荷帯電位検出器を固定し，衝撃子によって衝撃を加えられな重試験機を利用したカーペットの帯電性評価を試みた．物

がら回転する試料の表面電位を測定した．なお，測定前に体表面電位検出器により動的荷重試験時に試料表面に生イオナイザー（日本スタテック社製 TYPE SH-1）で試料表じる表面電位を測定し，得られたデータと人体帯電圧測定面を入念に除電し，表面電位検出器の検出部と試料表面間結果を比較検討した．の距離を 10 mm に調整した．
試験室の温湿度環境は 20℃，20%RH とし，試料は測定前 24 時間以上同試験室内で調整

2.
2.1

実験
試料

試料には市販されている 25 種類のカーペットを用いた．
キーワード：動的荷重試験機，カーペット，人体帯電圧* 大阪府立産業技術総合研究所(594-1157 大阪府和泉市
あゆみ野 2-7-1)
Technology Research Institute of Osaka Prefecture, 2-7-1
Ayumino, Izumi, Osaka 594-1157, Japan** 信州大学繊維学部(386-8567 長野県上田市常田 3-15-1)
Faculty of Textile Science and Technology, Shinshu
University, 3-15-1 Tokida, Ueda, Nagano 386-8567, Japan*** 三重県工業研究所（514-0819 三重県津市高茶屋 5-5-45）
Mie Prefecture Industrial Research Institute
5-5-45 Takajaya, Mie 814-0819, Japan1
hiro@tri.pref.osaka.jp

した．測定は 1 試料につき 3 枚の試験片で行い，その平均値を表面帯電圧と定義した．
2.3

人体帯電圧測定

JIS L 1021-16.6 のストロール法によって人体帯電圧を求めた．測定には日本スタテック社製静電気測定器 SV-7 を用いた．ただし，履物は同 JIS に規定の電気抵抗が 5.4 Gの甲が革，底が合成ゴム製の靴（以下，合成靴という）に加え，電気抵抗が 14 Gで甲・底とも革製の靴（以下，革靴という）も用いた．試験室の温湿度環境は 20℃，20%RHとし，試料ならびに履物は測定前 24 時間以上同試験室内で調整した後，実験に供した．

動的荷重試験機を用いたカーペットの帯電性評価（木村裕和ら）
3.

39

結果と考察

図 2a，b に帯電圧測定チャートの例を示した．帯電圧は，チャートの極大値の高い方から5点，低い方から5点を選び，その平均値で求めた．a にはストロール法の結果を示した．
歩行開始から歩行動作にともなって帯電と減衰を繰り返しながら飽和帯電圧を維持していることがわかる．b には動的荷重試験機から検出された表面帯電圧のチャートを示した．衝図1

撃子の上下円弧動にともなう試料表面への規則的な落下運動

測定機の外観a:動的荷重試験機本体，b:表面電位検出器，c:電圧計．

により，帯電と減衰が繰り返されている．歩行動作にともなFig. 1 A photograph of apparatus.

う人体の帯電挙動と類似している．このようなチャートは，

a: Dynamic loading tester. b: Electric potential sensor. c:

JIS L 1094.5.2 の摩擦帯電圧測定法などからは得られない 4）．
人体帯電圧と動的荷重試験機から得られた表面帯電圧

Electrometer.
12a

Surface Voltage（V）

Body Voltage（kV）との関係を検討したところ，試料のパイル素材と履物の種

620℃，20%RH
Leather sole shoes0

図2060Time（s）

b900

類ごとに良好な相関関係が見出された．図 3 には，ナイロン試料から得られた人体帯電圧と動的荷重試験機による600測定結果の関係を示し，回帰直線，回帰式および相関係数

3000120060120Time（s）を記入した．合成靴の結果を黒丸，革靴での結果を白丸で示している．合成靴を使用した場合の相関係数は 0.951，帯電圧測定チャートの例

革靴のそれは 0.959 である．図 4 にはウール試料の結果を

a：ストロール法，b：動的荷重試験．

示した．動的荷重試験機による表面電圧の測定結果と合成

Fig. 2 Typical chart trace of static electrical propensity in the

靴での人体帯電圧間の相関係数が 0.947，革靴での相関係

walking test（a）and dynamic loading test（b）.

数が 0.959 である．履物の種類とパイル素材ごとに人体帯電圧と動的荷重試験機から得られる表面帯電圧との間にSurface voltage （V）

2000

は極めて高い相関関係が存在している．

y =y=0.59x+33
0.5855x + 32.879
r=0.951
R2 = 0.9041

1500

今回は，ナイロン試料とウール試料の結果であり，他のパイル素材や混紡については未検討ではあるが，パイル素

1000

y=0.33x-129
y = 0.3236x - 129.36
r=0.959
R2 = 0.919

500

材ごとに人体帯電圧と動的荷重試験によって検出される●：Synthetic rubber sole○：Natural leather sole

れの回帰式から動的荷重試験機による測定結果によって0020004000

6000

Body voltage （V）

図3

表面帯電圧との間に高い相関関係が確認されれば，それぞ人体帯電圧を迅速，簡便に推定できる可能性がある．

ナイロン試料の人体帯電圧と表面帯電圧の関係

Fig. 3 Relationship between body voltage and surface voltage

4.

obtained from Nylon carpet specimens.

動的荷重試験機を転用し，カーペットの帯電性評価を検まとめ討した．ナイロン試料とウール試料を用い，人体帯電圧おy=0.13x+318
r=0.947

Surface voltage （V）

1000

よび動的荷重試験機による表面帯電圧を測定した．得られた結果を比較したところ，履物の種類とパイル素材ごと0.947 以上もの相関係数が得られた．他のパイル素材でもy=0.094x+173
r=0.959 y = 0.1296x + 318.61

500

両者間に強い相関関係が存在すれば，動的荷重試験機によR2 = 0.8976

る結果から人体帯電圧が推定できるものと考えられる．

y = 0.0936x+ 172.87●：Synthetic
rubbersole
2= 0.9196sole
R leather○：Natural
004000800012000

Body voltage （V）

図4

ウール試料の人体帯電圧と表面帯電圧の関係

Fig. 4 Relationship between body voltage and surface voltage
obtained from wool carpet specimens.

1)
2)
3)
4)

参考文献
木村裕和：皮革科学，50（2004）67
ISO 6356，First edition（2000）
AATCC Test Method 134-2006（2006）
松井雅男，内藤寛，岡本種男，柏村隆光：日本繊維機械学会誌，40（1987）181