Elektryczność statyczna
Zjawisko elektryczności statycznej jest znane powszechnie, natomiast mało znany jest jej wpływ na procesy produkcyjne i otaczające nas środowisko. W zjawisku tym jest coś tajemniczego - niemożliwe do zobaczenia, dotknięcia lub powąchania. Jednak nagromadzone ładunki statyczne są dobrze zauważalne. W wyniku nagromadzenia ładunku może zaistnieć niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym, obniżenie wydajności produkcyjnej, blokowanie się mechanizmów, pożar lub wybuch. Ładunki elektrostatyczne mogą uszkadzać czułe elektroniczne zespoły, powodując kosztowne niepotrzebne naprawy.
Rysunek 1: Wytwarzanie ładunków elektryczności statycznej przez tarcie (przekazywanie elektronów) ma miejsce, kiedy dwa oddzielne materiały stykają się. Jeden materiał pobiera nadmiar ujemnych jonów, drugi nadmiar dodatnich jonów.
Wzrost ładunku elektrostatycznego jest powodowany przez pocieranie dwóch powierzchni (tarcie) lub przez bliskość pola elektrostatycznego (indukcja ładunków). Kiedy materiał zostaje przez pocieranie ładowany, elektrony migrują z jednej do drugiej powierzchni (patrz Rysunek 1 i 2). Po rozdzieleniu dwóch materiałów jedna powierzchnia traci elektrony i uzyskuje dodatni ładunek. Druga powierzchnia pobiera elektrony i osiąga ujemne naładowanie.
Rysunek 2: Pocieranie, docisk i oddzielanie jest główną przyczyną powstawania elektryczności statycznej.
Jeśli zwiększa się siła docisku lub szybkość połączenia i oddzielenia (potarcia), wzrasta poziom napięcia ładunku elektrostatycznego. Szybkość poruszających się materiałów - takich jak ścinki z tworzyw przenoszone pneumatycznym transportem lub przetwórstwo wstęgi folii - może szybko zwiększyć napięcie ładunku nawet powyżej 25.000V.
Drugą przyczyną powstawania ładunku elektrostatycznego może być indukcja. Przedmiot silnie naładowany wytwarza pole elektrostatyczne. Jeśli izolowany lub nie uziemiony obiekt znajdzie się w zasięgu pola elektrostatycznego, zostanie również naładowany. W rezultacie ilość zgromadzonego ładunku może wystarczyć do przekroczenia punktu zapłonu łatwopalnych materiałów lub uszkodzenia czułych elektronicznych podzespołów.
Przewodniki i izolatory
Materiały można podzielić na przewodniki i izolatory. Wewnątrz przewodnika
elektrony poruszają się swobodnie. Dlatego też, nie uziemiony przewodnik jest
naładowany, wartość napięcia i polaryzacji jest jednakowa w całym przewodniku. Ładunek przewodnika może być zneutralizowany przez jego połączenie z ziemią.
Naładowany izolator może pozostawać w stanie naładowania nawet przez wiele godzin. Przeciwnie spolaryzowane ładunki mogą jednocześnie znajdować się w izolatorze.
Ładunki nie mogą się przemieszczać w izolatorze.
UZIEMIENIE IZOLATORA NIE POWODUJE USUNIĘCIA ŁADUNKÓW.
Przewodnik naładowany dodatnio lub ujemnie, pozostaje w stanie naładowania, tak długo jak długo jest odizolowany od uziemienia. Naładowany przewodnik zostaje całkowicie rozładowany po uziemieniu. Izolatory reagują bardzo różnie na elektryczność statyczną i nie mogą być neutralizowane przez proste techniczne uziemienie (patrz Rysunek 3). Wewnątrz izolatora przepływ elektronów jest ograniczony. Ponieważ izolator może zachowywać spolaryzowane ładunki elektrostatyczne o różnym potencjale w kilku miejscach na swojej powierzchni. Wyjaśnia to dlaczego, niektóre powierzchnie materiału mogą przyciągać, a inne odpychać. Uziemienie izolatora nie daje takiego rezultatu, jak uziemienie przewodnika.
Rysunek 4: przedstawia dodatnie i ujemne ładunki w zależności od materiału.
Naładowany izolator może pozostawać w stanie naładowania nawet przez wiele Rysunek 4: Powstawanie ujemnych i dodatnich ładunków elektrostatycznych w wyniku pocierania różnych materiałów.
Jonizacja
Neutralizacja ładunków elektrostatycznych na izolatorach może być dokonana przez ich neutralizację, miejscowe rozbicie molekuł powietrza na jony dodatnie i ujemne. Jonizator emituje dodatnie i ujemne jony, które łączą się z przeciwnymi jonami ,aż do chwili zneutralizowania materiału.
Wytwarzanie jonów może być realizowane na wiele sposobów, ale trzy podstawowe sposoby to: elektryczny, indukcyjny lub jądrowy.
Jonizatory SIMCO zasilane elektrycznie, składają się z jednego lub więcej metalowych emiterów, mocowanych w niewielkiej odległości od uziemienia, do których doprowadzone jest wysokie napięcie. Jonizacja powietrza występuje wtedy, gdy wytwarza się pole wysokiego napięcia między emiterami i punktem odniesienia. Podczas, gdy materiał znajduje się w polu wysokiego napięcia, przyciągane są jony do chwili zneutralizowania materiału. Ładunki elektrostatyczne są szybko redukowane do bezpiecznego, nawet przy szybko poruszających się materiałach.
Zasilacze indukcyjne są wykonywane jako proste listwy z ostrzami emitującymi pole elektrostatyczne lub zwoje drutu połączone z uziemieniem. Zasilacze indukcyjne nie rozwiązują wszystkich problemów związanych z elektrycznością statyczną. Nadają się do neutralizacji dużych ładunków elektrostatycznych. W neutralizatorach jądrowych używa się Polon 210.
