Co to jest elektryczność statyczna?
Elektryczność statyczna to naturalny proces, w którym ładunek elektryczny gromadzi się na powierzchni różnych materiałów do momentu, aż znajdzie drogę ucieczki i się rozładuje.
Każdy atom dąży do równowagi pomiędzy ilością protonów a elektronów (zrównoważony ładunek), ale czasami mogą wystąpić nierównowagi:
- Ładunek dodatni: Kiedy atom traci elektron, powstaje nierównowaga, co prowadzi do powstania ładunku dodatniego ze względu na przewagę protonów.
- Ładunek ujemny: Kiedy atom zyskuje elektron, powstaje nierównowaga, co prowadzi do powstania ładunku ujemnego ze względu na przewagę elektronów.
Te nierównowagi w atomach tworzą różnoimienne ładunki elektrostatyczne, które mogą negatywnie wpływać na procesy przemysłowe.
Jak powstaje elektryczność statyczna w środowiskach przemysłowych?
Elektryczność statyczna naturalnie pojawia się we wszystkich procesach przemysłowych, gdzie dochodzi do transferu lub zysku elektronów między materiałami izolacyjnymi, co prowadzi do powstania ładunku elektrostatycznego na ich powierzchniach:
Generowanie ładunku przez kontakt i separację
Na przykład, ciągle uderzający element w materiał nieprzewodzący może wytworzyć ładunek dodatni na jednym elemencie i ładunek ujemny na drugim podczas ich separacji.
Ładowanie przez tarcie
Procesy przemysłowe, takie jak taśmy transportowe lub ruch materiałów po rolkach, są typowymi przykładami tego, jak tarcie może generować elektryczność statyczną.
Wpływ zewnętrzny
W przypadkach, gdy naładowany obiekt, nawet bez bezpośredniego kontaktu, indukuje ładunek w innym obiekcie tylko przez bliskość, tworzy to nierównowagę ładunków w samym elemencie. Ma to szczególne znaczenie w przemyśle elektronicznym ze względu na wrażliwość komponentów elektronicznych na bardzo niskie wyładowania elektrostatyczne.
Ładowanie elektrostatyczne przez nadmuch
W aplikacjach czyszczących, które obejmują odmuchanie powierzchni, ważne jest, aby wstępnie oczyścić sprężone powietrze poprzez filtrowanie go w celu usunięcia zanieczyszczających cząstek i osuszenie go, aby zapobiec kondensacji podczas nadmuchu na czyszczoną powierzchnię.
Zredukowana ilość wilgoci powoduje, że powietrze staje się bardziej izolujące, co może prowadzić do łatwiejszego powstania ładunku elektrostatycznego na powierzchniach, na które jest skierowany nadmuch powietrza.
Jakie są ryzyka związane z elektrycznością statyczną w środowiskach przemysłowych?
Elektryczność statyczna stwarza znaczące ryzyko dla ogólnej efektywności maszyn i procesów przemysłowych, znanej jako OEE (z ang. Overall Equipment Effectiveness).
OEE ocenia dostępność maszyn, wydajność procesów i jakość produktów, gdzie problemy związane z elektrycznością statyczną wpływają na każdy parametr w różny sposób:
Dostępność maszyn
Ładunki elektrostatyczne powodują siły przyciągania lub odpychania między materiałami, prowadząc do zacięć linii produkcyjnych i nieplanowanych przestojów, co wpływa na dostępność parku maszynowego.
Wydajność procesów
Czasami konieczne jest zmniejszenie prędkości maszyn, aby zminimalizować ilość i częstotliwość generowanych ładunków elektrostatycznych, co powoduje wydłużenie czasu cyklu produkcyjnego.
Jakość produktów
Ładunek elektrostatyczny powoduje przyleganie kurzu, przyciąganie zanieczyszczeń i uszkodzenia komponentów elektronicznych, wpływając na jakość końcowego produktu i zwiększając wskaźniki odrzutów produktów wadliwych.
Dostępność i wydajność są związane z makroskopową elektrostatyką, głównie związaną z procesami przemysłowymi obejmującymi transport i obsługę tworzyw sztucznych i polimerów.
Niektóre problemy związane z makroskopową elektrostatyką obejmują:
- Defekty jakościowe podczas zgrzewania i cięcia
- Zacięcia w maszynach nawijających
- Zacięcia podajników wibracyjnych części
- Defekty w foliach termokurczliwych
- Niewłaściwa obsługa
Z drugiej strony, jakość jest związana z mikroskopową elektrostatyką, związaną z procesami przemysłowymi dotyczącymi części elektronicznych, półprzewodników i komponentów w przemyśle motoryzacyjnym, gdzie niska wartość potencjału elektrostatycznego i czystość powierzchni jest kluczowym aspektem.
Niektóre incydenty związane z mikroskopową elektrostatyką obejmują:
- Porowatość powierzchni w procesach malowania
- Zanieczyszczenie produktów wykonanych z tworzyw sztucznych
- Usterki spowodowane blokadami w formach wtryskowych
- Elektrostatyczne wyładowania (ESD): nieodwracalne uszkodzenia komponentów elektronicznych lub ukryte uszkodzenia komponentów elektronicznych, które skracają ich żywotność.
Zarówno makroskopowa, jak i mikroskopowa elektrostatyka mogą negatywnie wpływać na procesy przemysłowe w różnych sektorach lub branżach, a także na jakość produktów i bezpieczeństwo przemysłowe. Ponadto operatorzy mogą być także narażeni na wyładowania elektrostatyczne (ESD), a nadmiar ładunku może nawet wywołać pożary lub poważne wypadki, wpływając na bezpieczeństwo w miejscu pracy.
Jak kontrolować i eliminować elektryczność statyczną w procesach przemysłowych?
Rozwiązania do kontrolowania elektryczności statycznej można sklasyfikować w następujący sposób:
Systemy pomiarowe
Identyfikacja krytycznych punktów i eliminacja ładunków elektrostatycznych zaczynają się od pomiaru. Wykorzystanie czujników, takich jak ręczne mierniki elektryczności statycznej SMC, to pierwszy krok w walce z tym niewidzialnym wrogiem.
Uziemienie
Zapobieganie wyładowaniom elektrostatycznym, które wpływają na pracowników, wymaga odpowiedniego uziemienia. Zapewnienie, że wszystkie materiały przewodzące mają połączenie uziemiające, odprowadza wygenerowany ładunek elektrostatyczny i zapobiega przechodzeniu prądu elektrycznego z urządzeń na użytkowników.
Systemy kontroli i eliminacji elektrostatyki
Wyróżniamy następujące typy jonizatorów lub eliminatorów elektryczności statycznej:
-
Tego typu eliminatory elektrostatyki są zazwyczaj używane na większych powierzchniach i na dłuższe odległości.
-
Dysze jonizujące są zazwyczaj odpowiednie do neutralizacji ładunku elektrostatycznego na niewielkich lub trudno dostępnych powierzchniach.
-
Wentylatory jonizujące są często używane do pokrycia niedużych obszarów roboczych lub przestrzeni bez dostępu do sprężonego powietrza.
-
Jonizujące pistolety powietrzne są używane do ręcznego czyszczenia materiałów izolacyjnych, aby zapobiec przyleganiu cząstek zanieczyszczeń do powierzchni z powodu występującego na nich ładunku elektrostatycznego.
Komponenty antystatyczne
Uwzględnienie materiału komponentów pomocniczych jest kluczowe w kontrolowaniu elektryczności statycznej w procesach przemysłowych. Na przykład, antystatyczne połączenia przewodów pneumatycznych lub w przypadku aplikacji podciśnieniowych, antystatyczne przyssawki, które są zaprojektowane, aby minimalizować i rozpraszać wygenerowany ładunek.
Techniczne czyszczenie przemysłowe
Kiedy obecność elektryczności statecznej przylegających cząstek negatywnie wpływa na jakość produktu, zaleca się przeprowadzenie technicznego czyszczenia przemysłowego powierzchni. SMC oferuje komory do odpylania zdolne do neutralizacji elektryczności statycznej, eliminacji i zbierania kurzu w jednym urządzeniu.
Prostota i efektywność: to motto gamy rozwiązań antystatycznych SMC.
Dzięki naszym rozwiązaniom antystatycznym możesz zoptymalizować wydajność i jakość swoich procesów przemysłowych, dzięki łatwości instalacji i konserwacji naszych urządzeń do eliminowania elektryczności statycznej.
Znajdź odpowiedni jonizator, aby uniknąć nieplanowanych przestojów, rozwiązać problemy jakościowe w swoim końcowym produkcie i chronić operatorów przed wyładowaniami.
Potrzebujesz wskazówek dotyczących wyboru mierników lub rozwiązań do usuwania elektryczności statycznej? Skonsultuj się z naszymi specjalistami ds. kontroli i neutralizacji ładunków elektrostatycznych, aby uzyskać od nich rzetelną i fachową poradę.
