česky english Vítejte, dnes je středa 26. leden 2022

Aplikace a rizika elektrostatiky – Terminologie

DPS 4/2017 | Zajímavosti - články
Autor: RNDr. Karel Jurák, Ph.D., Ing. Zuzana Nejezchlebová, CSc.

Následující příspěvek je pokračováním úvodu do problematiky elektrostatiky. Předchozí články se zabývaly ochranou elektroniky před elektrostatickými jevy a simulací elektrostatických výbojů [DPS-AZ], zejména z pohledu výroby a servisu elektronických sestav. Tento příspěvek je zaměřen na aplikace elektrostatiky a na další rizika elektrostatických jevů.

Elektrostatické přitahování/odpuzování (electrostatic attraction/repulsion, ESA) je základem xerografie, laserových tiskáren, ale rovněž elektrostatických filtrů, elektrostatického nanášení nátěrových hmot (electrostatic spraying) atp.

Elektrofotografický tisk (electrophotography) je založen na elektrostatickém přitahování práškového toneru na nabité části latentního obrazu. Tento latentní obraz lze vytvořit:

  • přímou expozicí kopírované předlohy – Xerografie (xerography), [csWiki];
  • postupnou, skenovanou expozicí e-předlohy z počítače – laserové tiskárny (laser printers).

Obr. 1 Princip elektrofotografie [WikiComm]

Jednotlivé fáze elektrofotografického procesu (viz obr. 1) jsou:

  1. nabití citlivé vrstvy statickou elektřinou;
  2. exponování latentního obrazu;
  3. nanesení práškového toneru (nabitý prášek zůstane na neosvětlených místech);
  4. přenos toneru na papír + tepelná stabilizace obrazu na papíru.

2-D skenování obrazu může být realizováno např.:

  • rotací exponované polovodičové vrstvy + 1-D skenování laserového svazku
  • laserové tiskárny,
  • rotací exponované polovodičové vrstvy + 1-D „e-skenování“ v nepohyblivé řadě diod LED – tiskárny LED.

Inkoustové tiskárny s kontinuálním proudem inkoustových kapek (continuous inkjet printers) využívají elektrostaticky nabité kapky, které jsou vychylovány dvojicí elektrod.

Elektrostatické separátory (electrostatic separators) jsou zařízení pro oddělování nabitých částic. Nabíjení se realizuje pomocí korónového výboje. Využívají se např. pro čištění kouře z komínů elektráren nebo pro třídění minerálních rud [enWiki].

Elektrostatické filtry (electrostatic filtres resp. electrostatic precipitators) [enWiki]. Pracují tak (viz obr. 2), že částice proudí v silném elektrickém poli a nabíjí se působením elektrostatické indukce (electrostatic induction) [csWiki], resp. působením korónového výboje. Nabité částice jsou zachycovány deskou o opačné polaritě. Důležité vlastnosti těchto filtrů jsou:

  • vysoká protiprašná účinnost;
  • čištěný vzduch volně proudí filtrem;
  • funguje pro prach, pyl, kouř, plísně, viry a bakterie;
  • nefunguje pro plynné složky (pachy);
  • filtr je omyvatelný a nehlučný.

Elektrostatické nanášení povlaků (electrostatic coating) [enWiki] je výrobní proces, který nanáší nabité částice nátěrové hmoty na výrobek. Příkladem je elektrostatické ruční stříkací zařízení (electrostatic hand-held spraying equipment) [ČSN].

Elektrostatický výboj (electrostatic discharge), ESD značí přenos náboje přímým kontaktem nebo průrazem mezi materiály nebo předměty s různým elektrickým potenciálem. ESD představuje obvykle možnost rizika. Pouze jedna varianta, koróna (corona) [csWiki] se využívá v řadě aplikací.

Obr. 2 Princip elektrostatického filtru [WikiComm], Obr. 3 Elektrostatické nanášení prášku [WikiComm]

Generace elektrostatického náboje (generation of electrostatic charge) je nežádoucím jevem např. v průběhu plnění a vyprazdňování vaků při skladování, přepravě a manipulaci s materiálem ve formě prášku, vloček nebo granulí. Vaky jsou často vyrobeny ze tkané polypropylenové tkaniny (woven polypropylene fabric) a tvoří krychlové vaky o objemu přibližně 1 m³. V takových případech mohou ESD vytvářet závažné problémy v případě používání těchto vaků v hořlavých prostředích [ČSN].

Výbušné atmosféry (explosive atmospheres) [ČSN] rozlišujeme např.:

  • výbušné plynné atmosféry (explosive gas atmospheres);
  • výbušné plynné atmosféry s hořlavým prachem (combustible dust atmospheres).

Taková prostředí se mohou vyskytovat zcela běžně (neočekávaně), např. v přepravě nebo v zařízeních zdravotní péče, kde je možnost výskytu ESD (jiskry).

Elektrostatická rizika ve zdravotní péči (healthcare) jsou např.:

  • poškození medicínských elektrických zařízení výbojem ESD (ESD damaging medical electrical equipment);
  • kontaminace způsobená elektrostatickým přitahováním (contamination caused by ESA) – infekce zavlečená při operacích;
  • vznícení hořlavých látek (ignition of flammable substances) při náhodném výskytu ESD;
  • elektrostatický šok personálu, resp. pacientů (electrostatic shock to personnel or patients) [IEC].

POUŽITÁ Literatura

[csWiki] csWikipedia:

  • Inkoustová tiskárna
  • Koróna (elektrotechnika)
  • Laserová tiskárna
  • LED tiskárna
  • Xerografie

[ČSN]

  • ČSN EN 50050-1, Elektrostatické ruční stříkací zařízení – Bezpečnostní požadavky – Část 1: Ruční stříkací zařízení pro hořlavé tekuté nátěrové hmoty
  • ČSN EN 60079-10-1, Výbušné atmosféry
  • Část 10 -1: Určování nebezpečných prostorů – Výbušné plynné atmosféry
  • ČSN EN 61340-4-4, Elektrostatika
  • Část 4-4: Standardní zkušební metody pro specifické aplikace
  • Elektrostatická klasifikace flexibilních středně objemových vaků (FIBC)
  • [DPS-AZ]
  • Ochrana elektroniky před elektrostatickými jevy – Terminologie, DPS-AZ, č. 4/2013
  • Ochrana elektroniky před elektrostatickými jevy – Dokumenty ESDA a IEC, DPS-AZ, č. 5/2013
  • Simulace elektrostatických výbojů – Terminologie, DPS-AZ, č. 2/2015

[enWiki] enWikipedia:

  • Electrostatics
  • Electrostatic coating
  • Electrostatic precipitator
  • Electrostatic separator
  • Inkjet printing

[IEC] IEC/CD 61340-6-1, Electrostatics – Part 6-1: Electrostatics control for healthcare – General requirements for healthcare

[WikiComm] Wikimedia Commons:

  • Electrostatic precipitator.svg
  • Powder Coating Spraying.jpg
  • Xerographic_photocopy_process_cs.svg

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik