Elektrosztatikus feltöltődés káros hatásai az iparban
A gyártás során alavetően kétféle problémacsoporttal találkozhatunk
- Porvonzás: az elektrosztatikus feltöltődés következtében fellépő por- és szövetvonzás az optikai és finommechanikai alkatrészek kezelésénél, valamint a festési, lakkozási műveleteknél okoznak gondot
- Elektrosztatikus kisülések: a sztatikus kisülések károsítják az elektronikai alkatrészeket, berendezéseket. Az eletrosztatikus kisülések az elektronikai ipar egy legnagyobb veszélyforrása. Statisztikai elemzések eredménye az bizonyítja, hogy 59%-ban okozzák a félvezetők meghibásodását a a sztatikus kisülések.
Milyen megoldásokat találhatunk az ESD – problémákra?
- Töltéssemlegesítés ionizált levegőáramlással.
- A töltésképződés megakadályozása vezetőképes asztalborítások, szerszámok, bútorok, tárolóedények alkalmazásával.
- Töltés elnyelése személyi védőeszközökkel (csuklópánt, cipőföldelés), a munkafelület és a padlóborítás leföldelésével.
- Árnyékolás megvalósítása megfelelő tasakok és tárolódobozok felhasználásával.
Elektrosztatikus feltöltődés okozta problémák
Legalább 5 főbb terület van, ahol a sztatikus töltődés gondot okozhat:
Termékek nem megfelelő viselkedése A leginkább használatos csomagoló anyagok nem vezetőképesek. A súrlódás, illetve szakítás, amelyet ilyen anyagok előállítása során tapasztalhatunk, sztatikus töltődést eredményeznek, és így blokkolást idézhetnek elő még a legmodernebb gépek körében is. Ez termelékenység, valamint eredményesség csökkenéshez vezethet.
Por vonzása A semleges levegőrészecskéket a töltéssel rendelkező felületek, a töltéssel rendelkező részecskéket pedig a semleges felületek vonzzák. Az ebből eredő problémák magas selejt rátát, újratermelést, ügyfél reklamációt és a vállalat hitelességének csökkenését eredményezik.
Kezelők, munkavállalók áramütései A sztatikus feszültség és az abból eredő kellemetlen áramütés, amely az autóból történő kiszállás során ér minket 15 kV nagyságú. A műanyag iparban valamint az átalakító iparban viszont mindennaposak a 20-60 kV nagyságú áramütések. Nem csupán az áramütés kellemetlen, ennek következményei további súlyos balesetekhez vezethetnek.
Tűz és robbanások Ahol a munkafolyamat gyúlékony légtérben történik, ott a gyorsan mozgó sztatikus töltés gyújtáshoz vezethet. Ez előfordulhat ott, ahol egy földeléssel rendelkező tárgy felerősíti a sztatikus teret, mely szikrát idézhet elő, illetve egy izolált vezető (pl. egy nem földelt fémlemez) túllépi a küszöbhatárt, és gyúlást okoz a környezetében. Az ebből adódó tűzesemények vagy robbanások nem csak termelési időkiesést okozhatnak, de akár egy egész gyár elvesztéséhez is vezethetnek!
Elektrosztatikus töltődés (ESD) Ez leginkább az elektromos iparágakban fordul elő, ahol egy kisebb méretű áramkörre gyakorolt nyomás egyik mellékhatásaként, az adott termék érzékenységének növekedésével sztatikus töltődéshez vezet. Félvezetőknél az általános küszöb 30 volt, míg egy merevlemez olvasó érzékeny lehet a 3 voltnál kisebb nagyságú feszültségre is. A problémák nem csak összeszerelésnél, de a végtermék későbbi felhasználása során is előfordulhatnak.
Elektrosztatikus feltöltődés anyagokra gyakorolt hatása
A fentiekben említett folyamatokban gyakorlatilag minden atomból kiszabadulhat elektron. Azonban, ha ez ott jelentkezik, ahol az anyagok egyike vezető,az anyag nem fog töltéssel rendelkezni (feltéve,hogy az földelve van), míg ha az anyag szigetelő (nem vezető) a töltés nem fog tudni a felületen mozogni és így gyakorlatilag egy elektromos töltetű gyűjtőponttá válik.
Mi a sztatikusság és mi okozza?
Alapvetően a sztatikus töltés akkor keletkezik,amikor egy külső erő hatására elektronok szakadnak ki az atomból és így az atom proton többlettel rendelkezik, pozitív töltéssel. Az elektronok "hozzátapadnak" egy fogadó atomhoz, amely ebből adódóan elektron többlettel bír és negatív töltésű lesz
A leggyakoribb okok közé tartozik a súrlódás,nyomás és elszakadás. Példákat lehet sorolni kezdve a műanyag film letekercselésétől a mindennapos kisülésekig, amikor az autónk vagy otthonunk kilincse megráz minket. További okok közé tartozik az indukció, amikor is egy szigetelő anyag feltöltődhet amennyiben elektromos területre kerül.
Hőmérséklet változás is előidézhet sztatikus feltöltődést; nagyon jó példa erre a sztatikus töltésmegjelenése injekciós öntödék hűlésekor.
Elektrosztatikusság tényezői:
A töltés polaritása általában nem annyira lényeges, mint inkább a töltés nagysága, amely vagy okoz problémát vagy sem. Sok, kis töltéssel rendelkező egység együtt olyan mint egy akkumulátor, amely nagyon magas sztatikus feszültséget tud előidézni (úgynevezett "elem hatást"); például egy gyűjtőláda, amelyben frissen öntött műanyagtermékeket tárolnak.
Bármilyen súrlódás, nyomás vagy szétválasztás közvetlenül az előidézett töltés nagyságára lesz kihatással, így minél nagyobb az energia, annál nagyobb a töltés. Az anyag típusa nagy mértékben befolyásolja a polaritást, illetve a töltés nagyságát. Az anyagok különböző erősségű elektronkötésekkel rendelkeznek, így néhány anyag esetében könnyebben fordul elő elektronkiszakadás.
Ezt a jelenséget nevezzük "triboelektronikai"sorozatnak. Végül, a környező páratartalom is szerepet játszik a sztatikus töltődés nagyságában és élettartamában
A Sztatikus feltöltődés / elektrosztatikusság fizikai megközelítése
A sztatikus feltöltődés akkor keletkezik, amikor egy külső erő hatására elektronok szakadnak ki az atomból és így az atom proton többlettel rendelkezik, pozitív töltéssel. Az elektronok "hozzátapadnak" egy fogadó atomhoz, amely ebből adódóan elektron többlettel bír és negatív töltésű lesz.
Az elektrosztatikus feltöltődésből ebből eredő problémák magas selejt rátát, újratermelést, ügyfél reklamációt és a vállalat hitelességének csökkenését eredményezik.