Statisk elektricitet

Grundlæggende er statisk elektricitet en ubalance i de elektriske ladninger i et materiale. Ubalancen - det vil sige tabet eller tilførslen af elektroner - opstår, når to overflader kommer i kontakt og bytter elektroner.

Opbygningen af en statisk ladning er den triboelektriske effekt, hvor materialer bliver elektrisk ladet gennem kontakt. På samme måde opstår tordenvejr på grund af elektrostatiske ladninger, der bygges op mellem skyerne og jorden.

Statisk elektricitet opstår ved kontakt mellem materialer, der udveksler valenselektroner. Luftfugtighed gør imidlertid luften mere ledende, så den kan absorbere og mere jævnt fordele overskydende ladninger.

Statisk ladning: Valenselektroner skifter plads og skaber ubalance

I et miljø med høj luftfugtighed vil genstande ikke bevare deres statiske ladninger nær så effektivt.

Denne tabel viser spændingsopbygningen i dagligdags handlinger - og den forskel, som den relative luftfugtighed (RH) udgør. Relativ luftfugtighed over 40% fjerner ikke statisk elektricitet, den ggør det kun muligt for ladningen at spredes på en harmløs måde. Kilde:​ electronics-notes.com

Vand er en god leder af elektricitet. En elektrisk ladet genstand vil derfor aflaste sin elektriske ladning, når luften er fugtig, hvilket reducerer risikoen for pludselig elektrostatisk udladning (ESD).

Sammenlignet med metaller er den elektriske ledningsevne i rent vand imidlertid overraskende lav:

Elektrisk ledningsevne måles i Siemens pr. Meter (S / m) eller A / V = 1 / W). Den kombinerede spredningseffekt i vanddamp betyder, at ESD i fugtig luft vil spredes hurtigt.

I luft med lav relativ fugtighed udligner de ubalancerede ladninger kun deres forskel i ladning ved at komme i kontakt med en anden leder. I luft med højere fugtighedsniveauer fungerer fugtigheden i luften som et medium, hvor ladningen frigøres på en mere harmløs måde.

Det, der sker, er, at de enkelte vandmolekyler har en meget højere ledningsevne end omgivende luft, så ladningen frigøres til vandet i luften. Den elektrostatiske udledning finder med andre ord stadig sted, men er spredt ud over utallige vandmolekyler eller dråber.

På denne måde forekommer høje elektrostatiske udladninger ikke, når den relative fugtighed er over et bestemt punkt.

I produktionsmiljøer vil statisk elektricitet altid blive opbygget et sted; det er umuligt at forhindre, at dette sker. Det er hvor den elektrostatiske udladning sker, der er kernen i problemet.

I elektronikproduktion kan selv den mindste ESD beskadige halvledere og reelt set ødelægge produktet.

Men risikoen for stød på grund af ESD er ikke det eneste problem, der er forbundet med statisk elektricitet – altså opbygningen af en ubalance i elektrostatiske ladninger på materialets overflade.

Ved en relativ luftfugtighed under 40% øges risikoen for statisk elektricitetsopbygning kraftigt.

Friktionskontakt er nødvendig, hvis der skal opbygges en elektrostatisk ladning: To materialer skal gnides mod hinanden og udveksle valente elektroner. De fleste produktionsmiljøer har alle de ingredienser, der er nødvendige for, at statisk elektricitet dannes, og et miljø med høje lokale varmekilder får luftfugtigheden til at falde.

Løsningen er at sikre en relativ luftfugtighed på ikke mindre end 40% - faktisk er nærmere 60% ideel i de fleste tilfælde. Dette gøres ved at forsyne luften med tilstrækkelig fugt til enhver tid.

Inden for produktionsteknologi er forebyggelse af ESD en standarddisciplin og en, der tages meget alvorligt. ESD-beskyttelse er typisk opdelt i passive og aktive foranstaltninger - passive foranstaltninger er f.eks. isolering af gulvmåtter, jordforbindelse af personale og udstyr osv.

Kontrol med luftfugtigheden regnes som en aktiv foranstaltning mod ESD.

Når det optimale fugtighedsniveau er nået - typisk mellem 40 og 60% RF - er fugtigheden i luften tilstrækkelig høj til at elektrostatiske ladninger kan frigøres ufarligt i luften. Ved samme luftfugtighed vil vandmolekylerne sætte sig på overflader og dermed danne et ledende lag, hvilket giver yderligere beskyttelse.

Installation af et luftfugtighedssystem med højt tryk er en af de mest omkostningseffektive metoder til forbedring af produktiviteten og reducering af ESD-risikoen.

Airtec® har årtiers erfaring med planlægning, installation og service af luftbefugtningssystemer - se vores cases her.

Kontakt os i dag og hør, hvordan vi kan hjælpe