Charge électrostatique
On appelle charge électrostatique l'accumulation de charge électrique à la surface d'un corps sans qu'il y ait de circulation continue de courant. Une cause typique est le contact puis la séparation de deux matériaux (électrification par contact ou par frottement). Des électrons sont alors transférés d'un matériau à l'autre : le donneur d'électrons devient positif, l'accepteur d'électrons devient négatif.
La quantité de charge d'un corps peut être décrite par la charge électrique Q :
Q = n · e
- Q : Charge [coulomb]
- n : nombre d'électrons excédentaires ou manquants
- e : charge élémentaire (1,602 · 10⁻¹⁹ C)
Le champ électrique E associé dépend de la charge et de la distance. Pour une charge ponctuelle dans le vide, on peut approximativement écrire :
E = (1 / (4 · π · ε_0)) · (Q / r^2)
- E : intensité du champ électrique [V/m]
- ε₀ : constante électrique
r : distance par rapport au chargement Distance par rapport au chargement
Dans le domaine industriel, la charge électrostatique est un sujet central lorsqu'il s'agit de manipuler des produits en vrac. Lors du transport, du dosage, du mélange et surtout lors du remplissage et de l'emballage de poudres et de granulés, des processus intensifs de contact et de séparation se produisent entre les particules du produit et les composants de l'installation (tuyauteries, convoyeurs, mélangeurs, goulottes de remplissage, tubes souples). Plus la conductivité des matériaux utilisés est faible et plus l'atmosphère est sèche, plus le flux de produits en vrac peut se charger en électricité.
Le danger provient moins de la charge elle-même que de sa décharge soudaine (décharge électrostatique, ESD). Si une intensité de champ suffisamment élevée est dépassée, des étincelles peuvent se produire. Ces étincelles peuvent
- enflammer des mélanges poussière-air inflammables ou des vapeurs de solvants et provoquer ainsi un risque d'explosion.
- endommager les capteurs sensibles ou les composants électroniques et
- De plus, des adhérences, des ponts ou des blocages peuvent se former dans les voies de transport, les tamis et les tubulures de remplissage.
Lors du conditionnement de marchandises en vrac, plusieurs effets se produisent simultanément : le produit frotte contre le film d'emballage, le film frotte contre les épaulements du moule, les courroies d'entraînement et les poulies de renvoi, et le colis est souvent déplacé à un rythme élevé. Cela favorise des niveaux de charge élevés. Les phénomènes typiques sont les suivants :
- Adhérence de particules de poudre sur le film et les fenêtres transparentes,
- Des particules légères « s'envolent » à l'ouverture,
- Difficultés à doser avec précision, car le produit adhère aux parois, aux soudures ou aux capteurs.
- De plus, cela peut entraîner une attraction ou une répulsion indésirable des sachets ou des plateaux.
Plusieurs variables de réglage sont disponibles pour influencer techniquement la charge électrostatique.
- Choix des matériaux : - Utilisation de matériaux conducteurs ou dissipateurs pour les pièces en contact avec le produit.
- terres appropriées
- Équilibrage de potentiel.
- Climatisation : une augmentation de l'humidité de l'air dans la salle de traitement réduit généralement la charge maximale possible.
- Conduite du processus : limitation des hauteurs de chute, des vitesses et des énergies d'impact, ainsi que conception des déviations, des entrées et des sorties.
- Décharge active : des barres d'ionisation, des ioniseurs à ventilateur ou des systèmes de dérivation sont utilisés dans le domaine des machines de remplissage et d'emballage, en particulier dans la zone d'alimentation du film.