Statische elektriciteit is een veelvoorkomend, maar vaak onderschat fenomeen in industriële productieomgevingen. Statische lading kan machines laten haperen, producten laten afkeuren of gevoelige elektronica beschadigen. In dit artikel leggen we uit hoe statische lading ontstaat, welke risico's dit met zich meebrengt en hoe je deze lading effectief afvoert of neutraliseert.
Hoe ontstaat statische lading (positieve/negatieve ionen)
Statische elektriciteit ontstaat wanneer er een onbalans is tussen positieve en negatieve ladingen in een materiaal. Normaal gesproken is een atoom in balans, met een gelijk aantal protonen (positief) en elektronen (negatief). Deze balans kan verstoord raken doordat twee materialen met elkaar in contact komen en weer van elkaar loskomen, bijvoorbeeld door wrijving of transport. Hierbij gaan elektronen van het ene naar het andere oppervlak over:
- Positieve lading ontstaat wanneer een atoom een elektron verliest.
- Negatieve lading ontstaat wanneer een atoom juist een elektron opneemt.
De opgebouwde lading blijft op het oppervlak aanwezig totdat er een uitweg is om te ontladen, geleidelijk via de lucht of aarding, of plotseling in de vorm van een vonk. In productieomgevingen waar materialen voortdurend bewegen, zoals bij transportbanden of verpakkingslijnen, is de kans op statische opbouw aanzienlijk.
Wat zijn de risico's van statische elektriciteit in het productieproces?
De risico's van statische elektriciteit zijn grofweg in te delen in drie categorieën.
- Productkwaliteit
Elektrostatische ontlading (ESD) kan gevoelige elektronische componenten beschadigen, vaak zonder dat dit direct zichtbaar is. Ook trekt statische lading stof en vuil aan, wat tot onzuiverheden en productafkeur kan leiden.
- Procesefficiëntie
Statische lading kan materialen aan elkaar of aan machineonderdelen laten plakken, wat storingen en machinestilstand veroorzaakt en zo de Overall Equipment Effectiveness (OEE) van een productielijn beïnvloedt.
- Veiligheid
Statische ontlading kan een vonk veroorzaken, wat in explosiegevoelige omgevingen een serieus risico vormt. Ook kunnen medewerkers een onaangename schok krijgen bij het aanraken van geladen oppervlakken.
Statische elektriciteit afvoeren en ontladen
Welke aanpak het beste werkt om statische lading af te voeren, hangt vooral af van het materiaal. Bij geleidende materialen, zoals metaal, is aarding vaak al voldoende. Bij isolerende materialen, zoals kunststoffen en folies, biedt aarding geen oplossing, en is een statische ontlader, ook wel ionizer genoemd, de aangewezen oplossing. Een ionizer produceert positief en negatief geladen ionen die de statische lading op een oppervlak neutraliseren.
Er bestaan verschillende typen ionizers, elk geschikt voor een andere toepassing:
- Bar type ionizers, voor een breed, vlak oppervlak.
- Nozzle ionizers, voor gerichte neutralisatie op een specifiek punt.
- Ventilatorionizers, voor plekken zonder persluchttoevoer.
- Pistoolionizers, voor snelle, handmatig gerichte neutralisatie.
De keuze hangt onder meer af van de bandsnelheid, de beschikbare ruimte, het materiaal en de aanwezigheid van perslucht. Ionizers worden in de praktijk ingezet op twee niveaus: op macroscopisch niveau voorkomen ze problemen bij transport en handling van kunststoffen en polymeren, zoals vastlopende producten op de transportband; op microscopisch niveau beschermen ze gevoelige elektronische componenten en semiconductors tegen ESD. De effectiviteit van een ionizer hangt daarbij af van de charge balance, de restlading en de decay time.
Wil je weten welk type ionizer bij jouw productieproces past? Op de ionizers pagina van SMC lees je hoe ionizers werken en welke oplossing het beste aansluit bij jouw situatie.
ESD-veilig werken
Naast het neutraliseren van lading in het proces zelf, is het bij de verwerking van elektronische componenten belangrijk om de werkplek ESD-veilig in te richten: een omgeving waarin maatregelen zijn genomen om ongecontroleerde elektrostatische ontlading te voorkomen. Enkele veelgebruikte maatregelen:
- Antistatische vloeren en werkoppervlakken, die lading afvoeren in plaats van vasthouden.
- ESD-polsbandjes, waarmee medewerkers geaard blijven.
- ESD-verpakking, zoals antistatische zakken en trays, ter bescherming tijdens transport en opslag.
- Ionisatie op werkplekniveau, voor situaties waarin aarding alleen niet voldoende is.
Iets antistatisch maken betekent in de praktijk vaak een combinatie van deze maatregelen: geleidende materialen worden geaard, isolerende materialen worden geneutraliseerd met ionisatie.
Wil je weten hoe je statische elektriciteit in jouw productieproces effectief kunt beheersen? Bekijk de ionizeroplossingen van SMC en ontdek welke oplossingen het beste aansluiten op jouw toepassing.
