Co to jest elektryczność statyczna?
Elektryczność statyczna to naturalny proces, w którym ładunek elektryczny gromadzi się między materiałami, aż znajdzie drogę ucieczki i się rozładuje.
Atom dąży do równowagi między protonami a elektronami (zrównoważony ładunek), ale czasami mogą wystąpić nierównowagi:
- Ładunek dodatni: Kiedy atom traci elektron, powstają jony dodatnie, co prowadzi do powstania ładunku dodatniego.
- Ładunek ujemny: Kiedy atom zyskuje elektron, powstają jony ujemne, co prowadzi do powstania ładunku ujemnego.
Te nierównowagi tworzą 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, co prowadzi do powstania ładunku elektrostatycznego:
Generowanie ładunku przez kontakt i separację
Na przykład, cylinder ciągle uderzający w materiał może wytworzyć ładunek dodatni na jednym elemencie i ładunek ujemny na drugim.
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 ciele 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 potencjałowe.
Ładowanie elektrostatyczne przez dmuchanie
W aplikacjach czyszczących, które obejmują dmuchanie, ważne jest, aby wstępnie traktować sprężone powietrze poprzez filtrowanie go w celu usunięcia zanieczyszczających cząstek i suszenie go, aby zapobiec kondensacji na czyszczonej części.
Brak wilgoci powoduje, że powietrze staje się bardziej izolujące, co może prowadzić do powstania ładunku elektrostatycznego na powierzchniach, na które jest skierowane dmuchanie.
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 (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 i nieplanowanych przestojów, co wpływa na dostępność maszyn.
- Wydajność procesów
Czasami konieczne jest zmniejszenie prędkości maszyn, aby zminimalizować generowanie ładunku statycznego, co kompromituje czasy cykli.
- Jakość produktów
Ładunek statyczny powoduje przyleganie kurzu, przyciąganie zanieczyszczeń i uszkodzenia komponentów elektronicznych, wpływając na jakość końcowego produktu i zwiększając wskaźniki odrzutów.
Dostępność i wydajność są związane z makroskopową statyką, głównie związaną z procesami przemysłowymi obejmującymi transport i obsługę tworzyw sztucznych i polimerów.
Niektóre problemy związane z makroskopową statyką obejmują:
- Defekty spawania i cięcia
- Zacięcia w maszynach nawijających
- Zacięcia podajników części
- Defekty w foliach termokurczliwych
- Niewłaściwa obsługa
Z drugiej strony, jakość jest związana z mikroskopową statyką, związaną z procesami przemysłowymi dotyczącymi części elektronicznych, półprzewodników i komponentów w przemyśle motoryzacyjnym, gdzie czystość powierzchni jest kluczowym aspektem.
Niektóre incydenty związane z mikroskopową statyką obejmują:
- Pory w procesach malowania
- Zanieczyszczenie produktów z tworzyw sztucznych
- Defekty w formach wtryskowych
- Pęknięcia kruchych materiałów
- Elektrostatyczne wyładowania (ESD): nieodwracalne uszkodzenia komponentów elektronicznych lub ukryte uszkodzenia komponentów elektronicznych, które skracają ich żywotność.
Zarówno makroskopowa, jak i mikroskopowa statyka mogą negatywnie wpływać na procesy przemysłowe w różnych sektorach lub branżach, a także na jakość produktów i bezpieczeństwo przemysłowe. Operatorzy mogą być 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 zaczyna się od pomiaru. Wykorzystanie czujników, takich jak 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 statyki
Wyróżniamy następujące typy jonizatorów lub eliminatorów elektryczności statycznej:
Tego typu eliminatory statyki są zazwyczaj używane na większych powierzchniach i na dłuższe odległości.
Dysze jonizujące są zazwyczaj odpowiednie do neutralizacji energii statycznej na bardziej specyficznych powierzchniach.
Wentylatory jonizujące są często używane do pokrycia większych obszarów roboczych lub przestrzeni bez dostępu do sprężonego powietrza.
Pistolety powietrzne jonizujące są używane do ręcznego czyszczenia materiałów izolacyjnych, aby zapobiec przyleganiu cząstek do powierzchni z powodu ładunku statycznego.
- Komponenty antystatyczne
Uwzględnienie materiału komponentów pomocniczych jest kluczowe w kontrolowaniu elektryczności statycznej w procesach przemysłowych. Na przykład,
antystatyczne połączenia pneumatyczne do dmuchaw lub, w przypadku aplikacji próżniowych, antystatyczne przyssawki, które są zaprojektowane, aby minimalizować i rozpraszać wygenerowany ładunek.
- Techniczne czyszczenie przemysłowe
Kiedy obecność statycznie przylegających cząstek negatywnie wpływa na jakość produktu, zaleca się przeprowadzenie technicznego czyszczenia przemysłowego powierzchni. SMC oferuje
skrzynki do odkurzania zdolne do neutralizacji elektryczności statycznej, eliminacji i zbierania kurzu w jednym urządzeniu. Mogą być używane w czystych pomieszczeniach.
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 mierników i eliminatorów 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 eliminatorów elektryczności statycznej? Skonsultuj się z naszymi specjalistami ds. kontroli i neutralizacji ładunków elektrostatycznych, aby uzyskać fachową poradę.