Tĩnh điện và ảnh hưởng của tĩnh điện trong sản xuất công nghiệp

Tĩnh điện là hiện tượng điện trường mất cân bằng xảy ra trong các vật thể sử dụng điện.Tĩnh điện trong công nghiệp là một vấn đề nghiên cứu đặc biệt nghiêm trọng và ngày nay chúng ta vẫn đang tìm các biện pháp hạn chế chúng. là một hiện tượng thường xảy ra trong đời sống nên chúng ta thường không chú ý và bỏ qua chúng. Tĩnh điện trong công nghiệp là một vấn đề nghiên cứu đặc biệt nghiêm trọng và ngày nay chúng ta vẫn đang tìm các biện pháp hạn chế chúng.

Khái niệm về tĩnh điện

Sự ma sát, áp lực, sự tiếp xúc hay tách rời là những nguyên nhân chính gây ra tĩnh điện. Quá trình này gọi là hiện tượng ma sát. Anh hưởng của tĩnh điện được dễ dàng nhận biết qua hiện tượng bị giật khi mở cửa xe hơi sau khi dừng xe lại. Loại vật liệu, cấu tạo vật liệu, lực nén, lực tách rời, độ ẩm liên quan xác định độ lớn của tĩnh điện. Những nhân tố này là căn nguyên của những băng tải và những hệ thống khác với những dây đai cách điện hoạt động như máy phát tĩnh điện, thậm chí một băng tải di chuyển chậm có khả năng làm hư hại những linh kiện điện tử.

Những thay đổi về môi trường như độ ẩm tương đối ảnh hưởng tới mức điện áp tĩnh điện tạo ra. Khi có độ ẩm thấp, những điện tích tĩnh cao hơn được phát ra. Tĩnh điện sẽ dễ nhận thấy hơn trong những tháng mùa đông, trong cả hai môi trường khô và môi trường có điều hòa không khí. Khi độ ẩm tăng tới 60% sẽ hạn chế tĩnh điện tạo ra bởi vì độ ẩm trên bề mặt của vật liệu sẽ giúp giảm đi những điện tích trên bề mặt của vật liệu. Nhưng độ ẩm ở 60% là qúa cao và gây ra nhiều vấn đề khác, như là bị gỉ thiết bị trong môi trường sản xuất.

Những nguyên nhân gây nên tĩnh điện trong sản xuất công nghiệp

– Do ma sát giữa các vật thể trong quá trình làm việc. Việc va chạm hai bề mặt thiết bị gây ra năng lượng nhiệt làm biến dạng các chuyển động của các ion điện tích. Trong quá trình làm việc, sự chuyển động của con người hoặc các thiết bị làm việc ma sát lẫn nhau với tuần suất lớn gây ra hiện tượng nhiễm tĩnh điện.

– Do cảm ứng điện giữa 2 vật thể trái dấu. Chúng thu hút lẫn nhau và có xu hướng phóng thích tĩnh điện. Sự phóng thích tĩnh điện gây nên hai hậu quả chính. Chúng gây cộng hưởng tĩnh điện gây cháy nổ hoặc thu hút bụi trong không khí bám vào những linh kiện điện tử.

Sự nhiễm tĩnh điện xảy ra thường xuyên và người ta phải sử dụng những phương pháp phòng bị để tránh gây nguy hiểm cho nhân viên và thiết bị trong phòng sạch.

Tác hại của tĩnh điện trong sản xuất công nghiệp

Tĩnh điện trên bề mặt của vật thể, khi lớn đến mức độ thích hợp (khoảng 3000 volt) sẽ tạo ra một từ trường tĩnh điện, từ trường này sẽ tác động gây ra sự phân cực của các vật thể khi các vật thể này lọt vào trường tĩnh điện, việc phân cực này tạo ra lực hút Culon đủ lớn để hút cưỡng bức các vật thể này vào bề mặt của vật mang tĩnh điện.

Phóng tĩnh điện: là sự phóng thích tĩnh điện nhanh và đột ngột trong thời gian ngắn. Hiện tượng này xảy ra khi lượng điện tích trong không khí quá lớn và không có chỗ để dẫn truyền. Thông thường sự phóng tĩnh điện xảy ra giữa 2 thiết bị có sự chênh lệch điện tích âm dương lớn. Chúng có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như cháy nổ phòng sạch.

Hiện tượng hút bụi này ảnh hưởng tới chất lượng của các qúa trình sản xuất cần sạch bề mặt như: In ấn, lắp đặt, đóng gói thực phẩm, dược phẩm, tráng phủ, sơn, xi mạ và các qui trình sản xuất điện tử …v.v..

Bởi vậy, trong sản xuất chúng ta thường gặp phải các vấn đề khó chịu:

– Màng film, chai lọ bị bám dính bụi, tích điện làm giảm chất lượng sản phẩm.

– Các bao bì làm ra không thể xếp ngay hàng

– Hỏa hoạn từ những nơi dễ cháy như dung môi in

– In không sắc nét, dẫn đến hiện tượng kéo râu

– Công nhân thường than phiền bị điện giật

– Phế phẩm tăng do người công nhân không muốn lại gần màng film…

– Quy trình đóng rót bị hút bụi, miệng túi bị hở…

Khi vật thể bị tích tĩnh điện tiến gần đến một vật thể được nối đất thì xảy ra hiện tượng phóng điện tức thì từ bề mặt vật thể xuống đất (mass), Với lượng điện áp tĩnh điện đủ lớn (khoảng 7000 volt) và điện trở tiếp xúc đủ nhỏ khi đó dòng phóng điện này tạo ra hồ quang điện như nguyên lý sét đánh. Hiện tượng này gây ra hư hỏng trong nghành sản xuất lắp đặt điện tử, và gây hỏa hoạn trong các nghành công nghiệp như: xăng dầu, gas, sản xuất bao bì, in ấn, tráng phủ …vv.

Cách phòng chống tĩnh điện

Hiện tượng tĩnh điện hầu hết dễ nhận thấy với những vật liệu cách điện, Nếu không được trung hòa bởi những điện tích tự do, tĩnh điện mất đi rất chậm. Những vật liệu cách điện cho phép những nhóm điện tích âm và điện tích dương hình thành.

Khi những điện tích không thể di chuyển trên bề mặt của vật liệu này, việc nối đất không thể loại bỏ những điện tích này. Sự ion hóa là phương tiện duy nhất để loại bỏ tĩnh điện ở những vật liệu cách điện. Sự ion hoá các điện tử tự do trong không khí bằng phương pháp phân cực điện áp cao tạo ra liên tục luồng điện tích âm và điện tích dương. Những điện tích này sẽ kết hợp với những điện tích trái dấu trên bề mặt của vật liệu do đó triệt tiêu được tĩnh điện trên bề mặt cách điện.

Chống tĩnh điện: chống tĩnh điện trong phòng sạch bằng cách sử dụng những vật liệu chống truyền tĩnh điện. Ngoài ra người ta còn dùng cách sơn chống tĩnh điện cho các thiết bị.

Khử tĩnh điện: với các vật liệu dẫn điện thì người ta sử dụng phương pháp nối đất để dẫn truyền dòng tĩnh điện. Đối với những vật liệu cách điện thì người ta phải ion hóa không khí để thêm lượng ion bị thiếu hụt trong thiết bị để cân bằng chúng.

Xả tĩnh điện: Xả tĩnh điện là phương pháp phóng thích tĩnh điện bằng cách tìm ra điểm phát sinh nạp tĩnh điện. Người ta cho tiếp xúc hai vật liệu có điện thế khác nhau để chúng trao đổi các ion trong vòng kiểm soát.

Sử dụng sơn công nghiệp chống tĩnh điện cho các thiết bị.  Công nghệ sơn tĩnh điện được xem như là giải pháp hàng đầu chống tĩnh điện trong công nghiệp. Ngoài tác dụng hạn chế sự phóng tĩnh điện giữa các thiết bị trong phòng sạch, sơn tĩnh điện còn giúp bảo quản chúng tốt hơn, chống ăn mòn và tăng độ bền.

Sử dụng các thiết bị chuyên dụng để trung hòa tĩnh điện trong không khí Trong ngành công nghiệp in, người ta thường sử dụng những thanh bar khử tĩnh điện gắn lên các máy in. Chúng giúp trung hòa điện sản sinh trong quá trình làm việc của các máy in.Trong ngành công nghiệp sơn, người ta sử dụng những thiết bị thổi ion để chống tĩnh điện. Chúng khử ion trong những hạt sơn và giúp chúng bám chắc hơn vào các sản phẩm.