Elektrostatischer Schutz

Durch den Kontakt dieser Materialien durch Reibung, Trennung oder Verbindung von Oberflächen, Verformung, Rissbildung usw. entsteht auf der Oberfläche von Materialien (insbesondere Dielektrika) eine Ladung statischer Elektrizität.

Der Hauptgrund für das Auftreten einer Ladung auf der Oberfläche von Materialien mit dem angegebenen Kontakt ist die Bildung des sogenannten Doppelschicht, d.h. die Bildung von einander gegenüberliegenden positiven und negativen Ladungen auf den Kontaktflächen in Form entgegengesetzt geladener Schichten. Gleichzeitig mit der Ansammlung (Erzeugung) statischer Elektrizität findet immer auch deren Ableitung (Verlust) statt.

Die Hauptfaktoren, die die quantitative Seite des Aufbaus statischer Elektrizität bestimmen, sind:

• Fläche und Abstand zwischen sich berührenden (Reibungs-)Oberflächen;

• die Art der interagierenden Materialien;

• Oberflächenrauheit, Reibungskoeffizient, Geschwindigkeit der gegenseitigen Bewegung, Druck;

• der Einfluss äußerer Faktoren (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vorhandensein eines externen elektrischen Feldes usw.).

Die Ableitung (Verlust) statischer Elektrizität erfolgt aufgrund der Absorption (Austritt) von Ladungen aus der Umgebung, aufgrund der Leitfähigkeit des Materials (Massenzustand und Oberfläche), Strahlung in der Umgebung, Emission von Elektronen, Ionendesorption, Gasentladung, usw.

Schutz vor statischer Elektrizität

Schauen wir uns die wichtigsten Methoden zum Schutz vor statischer Elektrizität an.

Entfernung (Ableitung) von Ladungen in der Umgebung

Diese Methode kann durch Erdung der Quelle der Ladungserzeugung implementiert werden. Die Ableitung statischer Ladungen kann auch über die verarbeiteten Stoffe erfolgen und sorgt so für die notwendige Oberflächen- oder Volumenleitfähigkeit dieser Stoffe.

Eine Erhöhung der Oberflächenleitfähigkeit kann durch Bildung oder Aufbringen eines leitfähigen Films (Wasser, Antistatik etc.) erreicht werden.

Die volumetrische Leitfähigkeit von Feststoffen und Flüssigkeiten kann durch Zugabe spezieller (antistatischer) Zusätze (Additive) erhöht werden.

Reduzierte statische Elektrizitätserzeugung

Eine Verringerung der Elektrifizierung flüssiger Dielektrika kann durch Begrenzung ihrer Bewegungsgeschwindigkeit erreicht werden, da die Größe des Elektrifizierungsstroms flüssiger Dielektrika praktisch proportional zum Quadrat ihrer Bewegungsgeschwindigkeit ist.

Die Elektrifizierung flüssiger Materialien beim Pumpen hängt von den Designfaktoren (Rauheit der Innenflächen der Rohre, deren Biegeradien, Anschnittdesigns, Filter usw.) ab, die zur Reduzierung der Elektrifizierung von Flüssigkeiten eingesetzt werden können.Durch den Einsatz spezieller Entspannungs-(Entlade-)Behälter beim Befüllen und Tanken wird zudem deren elektrostatische Aufladung reduziert.

Reduzierung (oder Beseitigung) lokaler Überspannungen an Strukturelementen aufgrund des Vorhandenseins eines elektrostatischen Feldes. Die hervorstehenden (und leitenden) Teile machen die Struktur des elektrostatischen Feldes sehr inhomogen und stellen eine Art „Konzentration“ des Feldes dar. Die Feldstärke in unmittelbarer Nähe solcher Konzentratoren kann sich um das Zehn- und Hundertfache erhöhen.

Das Abflachen der Struktur des elektrostatischen Feldes durch Entfernen oder Verschieben von Konzentratoren kann dazu dienen, die Wahrscheinlichkeit von Funkenbildung in explosionsgefährdeten Bereichen zu verringern.

Neutralisierung statischer Elektrizitätsladungen

Die Methode zur Neutralisierung statischer Elektrizitätsladungen basiert auf der Kompensation der erzeugten Ladungen durch Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen, die von einer speziellen Kompensationseinrichtung erzeugt werden. Geräte und Vorrichtungen, die die Prinzipien der Neutralisierung von Ladungen durch statische Elektrizität anwenden, d. h. Mittel zum aktiven elektrostatischen Schutz werden im In- und Ausland entwickelt.