Wilgotność powietrza zmniejsza
ładunki elektrostatyczne



Ładunki statyczne oraz niekontrolowane rozładowania elektrostatyczne mogą generować milionowe koszty związane przykładowo z uszkodzeniem produktów, opóźnieniem produkcji lub pożarem spowodowanym iskrzeniem.

Kontrolowana wilgotność powietrza zmniejsza ryzyko powstawania ładunków statycznych, dlatego systemy nawilżania powietrza, wraz z innymi środkami ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi, przyczyniają się do zwiększenia bezpieczeństwa i poprawy warunków produkcji.


Jak powstają ładunki statyczne?

Każdy przedmiot składa się z niezliczonej liczby atomów. W jądrze każdego atomu znajdują się neutrony i dodatnio naładowane protony, wokół których krążą ujemnie naładowane elektrony na koncentrycznych orbitach, czyli powłokach, podobnie jak planety krążą wokół Słońca. Z reguły liczba protonów i elektronów jest jednakowa, zapewniając neutralną i stabilną równowagę elektryczną. Jednak jeśli dwa różne materiały pocierają się o siebie lub zostaną gwałtownie rozdzielone, tzw. elektrony walencyjne na ostatniej powłoce zewnętrznej atomu jednego materiału przeskakują do atomów drugiego materiału. W rezultacie materiał pozostaje jako taki bez zmian, ale traci swoją neutralność elektryczną. Staje się statycznie naładowany. Materiał, z którego uciekają elektrony, jest naładowany dodatnio, natomiast materiał, który przechwytuje elektrony, staje się naładowany ujemnie. To, które materiały są naładowane dodatnio, a które ujemnie, zależy od struktury atomów, czyli składu chemicznego materiałów.



1. Atomy A i B znajdują się w stabilnym, elektrycznie neutralnym stanie.



2. W wyniku kontaktu/tarcia elektrony walencyjne przeskakują z atomu B do A.



3. Oba elektrony utraciły swoją neutralność elektryczną i istnieje teraz ryzyko gwałtownego wyrównania z elektronami walencyjnymi innych materiałów.



Gromadzenie się ładunków statycznych w procesach produkcyjnych i jego konsekwencje

W obszarach produkcyjnych zawsze dochodzi do gromadzenia się ładunków elektrycznych. Powstaje on w wyniku tarcia między materiałami. Mogą to być takie procesy, jak tarcie, przesypywanie, rozdrabnianie, rozrywanie lub ścieranie, ruch przenośników taśmowych, rozwijanie taśm samoprzylepnych, przesuwanie plastikowych pojemników i wiele więcej.

Gromadzenie się ładunków statycznych najczęściej prowadzi do zatykania, przyklejania, przyciągania ciał obcych, co z kolei powoduje zanieczyszczenie produktów oraz niewłaściwe działanie urządzeń i maszyn. Rezultat: gorsza jakość produktów, opóźnienia w produkcji, a nawet jej wstrzymanie. Do niekontrolowanych wyładowań elektrostatycznych dochodzi wtedy, gdy statycznie naładowany materiał lub pracownik styka się z przewodnikiem elektrycznym – często jest to narzędzie lub urządzenie. Jeżeli występuje duże tarcie, na przykład przy odwijaniu folii i materiałach sypkich, mogą powstać tak duże ładunki, że nagłe wyładowanie elektrostatyczne może być szkodliwe dla zdrowia lub uszkodzić komponenty.

W przypadku materiałów łatwopalnych wyładowanie elektrostatyczne może w skrajnych warunkach działać jak iskra zapłonowa, co w najgorszym przypadku może doprowadzić do pożaru lub nawet eksplozji. Wynikające z tego uszkodzenia komponentów i sprzętu spowodowane wyładowaniami elektrostatycznymi zdarzają się szczególnie często w przemyśle elektronicznym. Jednak elektrostatyka w znacznym stopniu utrudnia również produkcję w przetwórstwie papieru, tworzyw sztucznych, tekstyliów i opakowań.





Nawilżanie powietrza pozwala ograniczyć ładunki i wyładowania elektrostatyczne
Im bardziej suche powietrze, tym wyższa jest jego wartość izolacyjna i tym więcej ładunków powstaje na materiałach i przedmiotach podczas tarcia. Na przykład otwarcie plastikowej torebki w bardzo suchym powietrzu o wilgotności względnej od 10 do 20 procent może wytworzyć napięcie elektryczne o wartości 20 000 woltów. Z kolei woda jest dobrym przewodnikiem elektryczności. W środowisku o wysokiej wilgotności powietrza ciała mają mniejszą zdolność do utrzymywania ładunków statycznych. Zamiast tego stale uwalniają swój nadmiar ładunku do cząsteczek wody w powietrzu, gdzie jest on rozprowadzany bardziej równomiernie. Wilgotność względna na poziomie 45-50% znacznie minimalizuje ryzyko niekontrolowanych wyładowań elektrostatycznych. Nadal dochodzi do wyładowań, lecz nie są one aż tak groźne, gdyż są rozprowadzane wśród niezliczonych cząsteczek wody lub kropel. Przy wilgotności względnej powyżej 55% duże ładunki w ogóle nie powstają.






Dlatego, aby powstrzymać ładunki elektrostatyczne i nagłe, niekontrolowane wyładowania, warto utrzymywać wilgotność na stałym poziomie i w razie potrzeby kontrolować ją za pomocą nawilżaczy. Tym bardziej, że w większości środowisk produkcyjnych bez takiej kontroli wilgotność powietrza raczej by się zmniejszała, na przykład z powodu silnych lokalnych źródeł ciepła. Korzystny efekt uboczny: Stały klimat w pomieszczeniu o wilgotności względnej od 40 do 60 procent ma również pozytywny wpływ na zdrowie i samopoczucie pracowników. Pozwala to zapobiec typowym skutkom suchego powietrza, takim jak wysuszone błony śluzowe, choroby układu oddechowego, pieczenie oczu czy krwawienie z nosa.


Koncepcje ochrony ESD w produkcji
Ochrona przed wyładowaniami elektrostatycznymi jest zwykle podzielona na środki pasywne i aktywne. Środki pasywne to przykładowo antystatyczne opaski na rękę, które działają jak piorunochron lub uziemienie dla personelu i narzędzi. Kontrola względnej wilgotności powietrza jest jednym z aktywnych środków ochrony przed elektrycznością statyczną, który poprawia jakość produktów i znacząco zmniejsza ryzyko związane z opóźnieniami i przestojami w produkcji.