Ładunki elektrostatyczne

Ładunek elektrostatyczny to nagromadzenie ładunku elektrycznego na powierzchni ciała bez przepływu ciągłego prądu. Typową przyczyną jest kontakt, a następnie rozdzielenie dwóch materiałów (elektryzacja kontaktowa lub tarciowa). W tym procesie elektrony są przenoszone z jednego materiału do drugiego: donor elektronów staje się naładowany dodatnio, a akceptor elektronów ujemnie.

Ilość ładunku ciała można opisać za pomocą ładunku elektrycznego Q:

Q = n · e

• Q: Ładunek [kulomb]
• n: liczba nadmiarowych lub brakujących elektronów
• e: ładunek elementarny (1,602 · 10⁻¹⁹ C)

Odpowiednie pole elektryczne E zależy od ładunku i odległości. W przypadku ładunku punktowego w próżni obowiązuje przybliżona zależność:

E = (1 / (4 · π · ε_0)) · (Q / r^2)

• E: natężenie pola elektrycznego [V/m]
• ε₀: stała elektryczna pola elektrycznego

• r: Odległość od ładunku Odległość od ładunku

   

W przemysłowym obchodzeniu się z materiałami sypkimi ładunki elektrostatyczne są kluczowym zagadnieniem. Podczas transportu, dozowania, mieszania, a zwłaszcza podczas napełniania i pakowania proszków i granulatów dochodzi do intensywnych procesów kontaktu i oddzielania między cząstkami produktu a elementami instalacji (rurociągi, urządzenia transportowe, mieszalniki, króćce napełniające, worki foliowe). Im gorsza przewodność materiałów i im bardziej sucha atmosfera, tym silniejsze może być naładowanie strumienia materiałów sypkich.

Niebezpieczeństwo wynika nie tyle z samego ładunku, co z jego nagłego rozładowania (wyładowanie elektrostatyczne, ESD). Przekroczenie wystarczająco wysokiego natężenia pola może spowodować przeskoki iskry. Iskry te mogą

• zapalne mieszanki pyłu z powietrzem lub opary rozpuszczalników, powodując w ten sposób zagrożenie wybuchem.
• uszkodzić wrażliwe czujniki lub komponenty elektroniczne oraz
• Ponadto mogą powstawać osady, mostki lub blokady w kanałach transportowych, sitach i króćcach wlewowych.

Podczas pakowania materiałów sypkich występuje kilka efektów jednocześnie: produkt ociera się o folię opakowaniową, folia ociera się o ramiona formy, paski odciągowe i rolki zwrotne, a jednocześnie paczka jest często przemieszczana z dużą częstotliwością. Sprzyja to wysokiemu poziomowi obciążenia. Typowe zjawiska to:• 

• Przywieranie cząstek proszku do folii i okienek,
• „Latające” lekkie cząsteczki podczas otwierania,
• Trudności z dokładnym dozowaniem, ponieważ produkt przykleja się do ścianek, spoin lub czujników.
• Ponadto może dojść do niepożądanego przyciągania lub odpychania woreczków lub tacek.

Istnieje kilka parametrów regulacyjnych, które mają wpływ na ładunki elektrostatyczne.

• Wybór materiałów: - Zastosowanie materiałów przewodzących lub rozpraszających ładunki elektrostatyczne w przypadku części mających kontakt z produktem,
• odpowiednie gleby 
• Wyrównanie potencjałów.
• Klimatyzacja: Wzrost wilgotności powietrza w pomieszczeniu procesowym zazwyczaj zmniejsza maksymalne możliwe naładowanie.
• Prowadzenie procesów: ograniczenie wysokości upadku, prędkości i energii uderzenia oraz projektowanie przekierowań, wlotów i wylotów.
• Aktywne odprowadzanie: pręty jonizacyjne, jonizatory dmuchawowe lub systemy odprowadzające są stosowane w obszarze maszyn do napełniania i pakowania, zwłaszcza w obszarze podawania folii.