Bàn về tĩnh điện

Trong cuộc sống, tĩnh điện tồn tại ở mọi nơi và người ta không chú ý lắm đến nó do tác dụng không đáng kể. Tuy nhiên trong sản xuất, tĩnh điện lại là vấn đề lớn làm đau đầu nhiều nhà sản xuất vì những tác hại do nó gây ra.

1. Tĩnh điện là gì

Giống như tên gọi: tĩnh điện là điện tích ở trạng thái tĩnh. Tĩnh điện là hiện tượng mất cân bằng điện tích trên bề mặt của một vật liệu. Điện tích sẽ được lưu giữ ở đó cho đến khi nó có thể truyền đi nơi khác thông qua một dòng điện hoặc sự phóng điện.

Dễ nhận thấy là hiện tượng thân bút bi bằng nhựa sau khi ma sát có thể hút được các mẩu giấy nhỏ. Hoặc có thể ma sát để hút các hạt bi sắt nhỏ

Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến độ lớn của tĩnh điện:

Các loại vật liệu khác nhau khi ma sát tạo ra lượng tĩnh điện khác nhau. Những vật liệu có khả năng sinh lượng tĩnh điện lớn khi ma sát là: nhựa, giấy, lông thỏ hoặc các chất cách điện khác. Đặc biệt là trên các vật liệu cách điện như các tấm nhựa, điện tích sinh ra có xu hướng nằm nguyên tại vị trí tiếp xúc; sau đó chúng sẽ được giải phóng khi tấm nhựa tiếp xúc với vật khác như thân thể con người hoặc các bảng mạch điện.
Độ lớn của tĩnh điện phụ thuộc vào lực ma sát. Lực ma sát càng lớn thì lượng tĩnh điện càng lớn và ngược lại.
Lượng tĩnh điện tỹ lệ nghịch với độ ẩm trong không khí. Do đó, cùng 1 hiện tượng tĩnh điện của cùng vật thể với lực giống nhau lượng tĩnh điện phát sinh ở mùa khô sẽ lớn hơn mùa mưa.

2. Sự cố gây ra bởi tĩnh điện

Sự phóng tĩnh điện (ESD – Electrostatic Discharge):

Sự phóng tĩnh điện cũng tương tự như hiện tượng sét trong tự nhiên: điện tích bị phóng khi qua trục máy tạo ra tia lửa điện. Tia lửa điện đủ lớn và gặp các vật dễ gây cháy nổ (dung môi gas, xăng dầu, mùn cưa, vv…) sẽ làm phát sinh ngọn lửa gây hỏa hoạn.

Sự phóng tĩnh điện có thể làm hư hại IC, vi mạch, bóng bán dẫn của các thiết bị điện tủ

Sự bám hút (ESA – Electro Static Atraction):

Các hạt bụi nhỏ khi gần từ trường tĩnh điện sẽ bị phân cực trái dấu. Sau đó các hạt bụi này sẽ bị hút vào bề mặt vật thể do lực hút. Điều này gây ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Những tác hại thường thấy là giảm chất lượng sản phẩm, mực in bị nhiễm bẩn, bị lem khi in, kẹt máy, làm hư bản in trên ống đồng.

Tác hại đối với con người:

Phóng điện gây giật và sốc điện với con người khi tiếp xúc. Do đó cần cấn trọng với các trường hợp có thể sản sinh tĩnh điện có lưu lượng lớn. Ngoài ra với một lượng điện tích rất lớn trên bề mặt vật thể, tạo ra một từ trường cực mạnh ở môi trường xung quanh. Từ trường này có tác hại về lâu dài với sức khỏe con người. Trong đó, ảnh hưởng nhiều nhất là hệ thần kinh, hệ sinh dục, hệ tuần hoàn.

3. Tác hại của tĩnh điện đối với các ngành sản xuất

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.
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, vv…

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.
Tĩnh điện cao gây ra tia lửa điện dẫn đến cháy nổ. Hỏa hoạn từ những nơi dễ cháy như dung môi in.
Mực in bị lem (vết chân chim, kéo râu…)
Công nhân bị điện giật gây tai nạn lao động.
Phế phẩm tăng do người công nhân không muốn lại gần màng film…
Quy trình đóng rót bị hút bụi, miệng túi bị hở.
Các sản phẩm nằm không đúng vị trí vì đẩy nhau do nhiễm tĩnh điện gây phế phẩm.
Kẹt màng vào các trục cuốn của máy.
Và nhiều tác hại khác.

4. Giải quyết vấn đề tĩnh điện

Các chất liệu khác nhau sẽ có những giải pháp khác nhau. Đối với các chất liệu đẫn điện thì phương pháp thường gặp nhất là nối đất trực tiếp. Đối với những chất liệu không dẫn tĩnh điện như vật liệu tự nhiên, hỗn hợp thì chỉ có một giải pháp duy nhất là dùng ionizer. Đây là phương pháp tạo ra các ion trung hoà những vùng bị tĩnh 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.

Trong công nghiệp bánh xe, để giải quyết vấn đề tĩnh điện thường áp dụng phương pháp nối đất trực tiếp. Khi đó bánh xe đóng vài trò là dây tiếp đất đưa tĩnh điện sinh ra trên bàn thao tác qua khung thân của hệ thống xe đẩy hàng mà truyền dẫn xuống đất. Xin vui lòng tham khảo bánh xe cao su dẫn điện Globe theo link dưới đây:

5. Phân loại khả năng truyền dẫn tĩnh điện căn cứ theo chất liệu

Gồm 3 phân mục chính dưới đây:

A. Không dẫn truyền (Insulative)

Độ kháng trở ở mức 10¹¹ Ohm trở lên.
Lưu giữ và tích vụ tĩnh điện trên bề mặt ngay tại nơi sản sinh tĩnh điện
Thường là các tấm nhựa nguyên chất hoặc chất liệu composite cách điện

B. Tán điện (Dissipative)

Độ kháng trở ở mức 10⁶ ~ 10¹⁰ Ohm
Tĩnh điện có thể được giải phóng từ từ nhưng chậm. Trong dây chuyền hàng điện tử cần phải giám sát và kiểm tra thường xuyên để đảm bảo tĩnh điện không bị lưu trữ hoặc giải phóng quá chậm

C. Dẫn truyền tốt (Conductive)

Độ kháng trở ở mức 10³ ~ 10⁵ Ohm hoặc thấp hơn
Truyền dẫn điện tích tốt, giải phóng tĩnh điện nhanh chóng
Thông thường là các tấm nhựa Carbon hoặc kim loại

Xem thêm về cách tính và công thức tính độ kháng trở tại các liên kết sau:

http://www.esdjournal.com/techpapr/ohmmtr/ohm.htm
http://www.esdjournal.com/techpapr/ohms.htm

BÁNH XE ĐẨY VÀ XE ĐẨY HÀNG HÀ NỘI