Staattinen sähkö peruskäsitteet, mittaus, poisto ja hyötykäyttö
Staattista sähköä esiintyy kaikkialla arjessamme. Vaikka sitä ei voi silmällä havaita, sen vaikutukset ovat meille kaikille tuttuja.
Teksti: Pekka Tolvanen, Joniko Oy Kuvat: Joniko Oy
Esimerkiksi voimakkaat purkaukset, kuten ukkosella tapahtu- vat salamat, ovat suuria ilmentymiä sähköstaattisista varauksista. Pienemmässä mittakaavassa jokainen on kokenut staattisen sähkön vaikutuksen varsinkin talviaikaan, kun kosketettaessa auton oven- kahvaan syntyy pieni sähköisku. Tämä ilmiö syntyy, kun keho on kerännyt varauksen, joka purkautuu koskettaessa metalliesinettä, tässä tapauksessa oven kahvaa. Staattisen sähkön esiintyminen on luonnollinen osa ympäristöämme, ja sen hallitseminen on olennaista sekä teollisessa tuotannossa että jokapäiväisessä elämässä. Käsitteistä ja mittaamisesta Staattisen sähkön peruskäsitteitä ovat kenttävoimakkuus, pintaresis- tanssi ja purkausaika.
E=U/d ➔ U=E x d (E) kenttävoimakkuus
(U) jännite (d) etäisyys
Kuva 1: Kenttävoimakkuusmittari Eltex EM03
Kenttävoimakkuutta (V/m) mitataan kenttävoimakkuusmittareilla, joita on useita tyyppejä. Tyypillinen kentällä käytettävä, kenttämyl- lytyyppinen mittari, esimerkiksi Eltex EM03 (kuva 1) pitää sisällään mikrotietokoneen, joka laskee jännitteen valmiiksi, kun etäisyys on määritelty. Kenttämittauksissa ei yleensä ole tarvetta saada tulosta yhden voltin tarkkuudella vaan enemmän varauksen suuruusluokat, joiden avulla voidaan pohtia seuraavia kysymyksiä: Onko yleensä- kään varauksia? Toimiiko staattisen sähkön poisto? Ja mikä voisi olla mahdollinen ongelmakohta, eli varauksen syntypaikka. Se paljonko on paljon varausta, riippuu kohteest. Elektroniikka teollisuudessa tai pienten muovikappaleiden käsittelyssä 100 volt- tia on paljon, mutta paperin-/kartongin valmistuksessa 10000 volttia (10kV) ei yleensä aiheuta suuriakaan ongelmia. Kuinka paljon staattista varausta syntyy ja kauanko se pysyy, riip- puu materiaalin pintaresistanssista. Materiaalit voidaan jakaa staat- tisen sähkön mukaisesti kolmeen ryhmään, joiden rajat vaihtelevat hiukan tarkastelun lähtökohtien ja kirjavien määritelmien mukaisesti. Ryhmät ovat johtavat, puolijohtavat ja eristävät materiaalit, kun ryh- mittelykriteerinä on pintaresistanssi (kuva 2).
Varauksen purkausaika (T) on materiaalin kapasitanssi (C) x pinta- resistanssi (R). T = C x R Pintaresistanssi on yleensä aineen luontainen ominaisuus, jota voi- daan muuttaa lisäaineilla ja käsittelyillä. Pintaresistanssia mitataan suurten vastusten mittaawmiseen tarkoitetuilla vastusmittalaitteilla. Eri materiaaleille ja kohteille on niiden ominaisuuksille sopivia ja yleensä normeilla määriteltyjä mittauselektrodeja ja mittausstandardeja. Staattisen sähkön syntyminen ja poistaminen Staattista varautumista syntyy materiaalien käsittelyn, kuljetuksen ja tuotannon aikana erilaisissa hankauksissa ja irrotuksissa. Staattinen sähkö voi aiheuttaa ongelmia, kuten materiaalien tarttumista toisiinsa, tuotannon keskeytyksiä tai jopa räjähdysvaaran. Tavoitteita staattisen sähkön poistamisessa on paljon erilaisia. Hyötyjä, joita tehokkaalla ja oikeaan paikkaan asennetulla staattisen
12 MUOVIPLAST 5/2024
Made with FlippingBook - Online magazine maker