Vlažnost zraka zmanjšuje
elektrostatične naboje
Statični naboji in nenadzorovane elektrostatične razelektritve lahko podjetja stanejo milijone, na primer zaradi poškodovanih izdelkov, zamude pri proizvodnji ali požara zaradi iskrenja.
Nadzorovana vlažnost zmanjšuje tveganje statičnega naboja, zato sistemi za vlaženje poleg drugih ukrepov za zaščito pred električnim razbijanjem prispevajo k varnosti in izboljšanju proizvodnih pogojev.
Kako nastane statični naboj?
Vsak predmet je sestavljen iz neštetih atomov. Vsak atom ima v jedru nevtrone in pozitivno nabite protone, okoli katerih krožijo negativno nabiti elektroni v koncentričnih orbitah, lupinah, podobno kot planeti krožijo okoli Sonca. Število protonov in elektronov je praviloma enako, ko gre za električno nevtralno in stabilno stanje. Če pa dva različna materiala drgnemo skupaj ali nenadoma ločimo, tako imenovani valenčni elektroni v zunanji lupini atoma na površini enega materiala preskočijo na atome drugega materiala. Pri tem se material ne spremeni, vendar izgubi svojo električno nevtralnost. To pomeni, da ima zdaj statični naboj. Material, iz katerega elektroni uhajajo, je pozitivno nabit, material, ki elektrone zajame, pa postane negativno nabit. Katere snovi so pozitivno in katere negativno nabite, je odvisno od atomske strukture, tj. kemične sestave snovi.
1. Atoma A in B sta v stabilnem, električno nevtralnem stanju.
2. Valenčni elektroni zaradi stika/trenja preskočijo z atoma B na A.
3. Oba atoma sta izgubila svojo električno nevtralnost in zdaj obstaja nevarnost nenadnega izenačenja potenciala z valenčnimi elektroni drugih snovi.
Kopičenje statičnega naboja v proizvodnji in posledice
V proizvodnih prostorih in prostorih za končno obdelavo se vedno nekje kopiči električni naboj. Ta nastane zaradi trenja med materiali. To so lahko postopki, kot so drgnjenje, vlivanje, drobljenje, trganje ali mletje, premikanje tekočih trakov, odvijanje lepilnih trakov, premikanje plastičnih posod in še veliko več.Glavni vzrok težav zaradi statičnega naboja so zamašitev, oprijemanje in privlak tujkov, kar vodi do onesnaženja izdelkov ter nepravilnega delovanja opreme in strojev. Rezultat: slabša kakovost izdelkov, zamude pri proizvodnji in celo zaustavitev proizvodnje. Nenadzorovane statične razelektritve nastanejo, ko statično nabiti material ali delavec pride v stik z električnim vodnikom – pogosto z orodjem ali delom opreme. Pri velikem trenju, na primer pri odvijanju folije in razsutih materialih, lahko pride do tako velikih nabojev, da lahko električni udar ob nenadni elektrostatični razelektritvi škoduje tudi zdravju ali poškoduje sestavne dele.
Pri zelo vnetljivih materialih lahko elektrostatična razelektritev v ekstremnih razmerah deluje kot vžigalna iskra in v najslabšem primeru povzroči požar ali celo eksplozijo. Posledice poškodb sestavnih delov in opreme zaradi elektrostatične razelektritve se še zlasti pogosto pojavljajo v elektronski industriji. Statična elektrika je prav tako ovira za proizvodnjo pri predelavi papirja, plastike, tekstila in embalaže.
Če se v proizvodnem procesu srečajo sestavni deli z enakim statičnim nabojem, se medsebojno odbijajo. Če imata nasproten naboj, se medsebojno privlačita. Posledica: Folije, papir ali vlakna se lepijo drug na drugega, kar povzroča težave pri obdelavi. Poleg tega statično nabiti materiali privlačijo suspendiran prah, kar otežuje številne proizvodne procese.
V proizvodnji elektronike ima lahko že najmanjša elektrostatična razelektritev velikanski vpliv na občutljive elektronske komponente. Tako je na primer že 30 V dovolj za uničenje polprevodniške komponente. Razelektritev z napetostjo 100 V lahko izbriše podatke na magnetnem nosilcu podatkov. Takšne mini-razelektritve v tovarni pogosto ostanejo neopažene.
Zmanjšanje elektrostatičnega naboja in razelektritve z vlaženjem zraka
Bolj ko je zrak suh, večja je njegova izolacijska vrednost, materiali in predmeti pa se s trenjem bolj nabijejo. Če na primer odprete plastično vrečko v zelo suhem zraku z relativno vlažnostjo 10 do 20 odstotkov, lahko nastane električna napetost 20.000 V. Po drugi strani pa je voda dober prevodnik električne energije. V okolju z visoko vlažnostjo predmeti slabše zadržujejo statični naboj. Namesto tega svoj odvečni naboj nenehno oddajajo molekulam vode v zraku, kjer se enakomerneje porazdeli. Relativna vlažnost v območju od 45 do 50 odstotkov znatno zmanjša tveganje nenadzorovanih elektrostatičnih razelektritev. Razelektritev sicer še vedno poteka, vendar na bolj neškodljiv način, saj se razširi na nešteto vodnih molekul ali kapljic. Če je relativna vlažnost nad 55 odstotkov, se visoki naboji ne pojavljajo več.
Za preprečevanje elektrostatičnega naboja in nenadzorovanih nenadnih razelektritev je zato koristno vzdrževati stalno raven vlažnosti in jo po potrebi uravnavati z vlažilci zraka. Še zlasti zato, ker se v večini proizvodnih okolij vlažnost brez regulacije zmanjšuje, na primer zaradi močnih lokalnih virov toplote. Prijeten stranski učinek: Stalna notranja klima med 40 in 60 odstotki relativne vlage poleg tega pozitivno vpliva na zdravje in dobro počutje zaposlenih. Preprečuje namreč tipične učinke suhega zraka, kot so izsušene sluznice, bolezni dihal, pekoče oči ali krvavitve iz nosu.
