SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (7) Zabieg „antystatyzacji” PREPARATY / ŚRODKI ANTY(ELEKTRO)STATYCZNE SUBSTANCJE CHEMICZNE, KTÓRYCH UŻYCIE W CHARAKTERZE DOMIESZKI DO MATERIAŁU LUB PREPARACJI POWIERZCHNIOWEJ WYWOŁUJE ZMNIEJSZENIE ZDOLNOŚCI TEGO MATERIAŁU DO OSIĄGANIA I UTRZYMYWANIA STANU NAELEKTRYZOWANIA ŚRODKI WYKAZUJĄCE DZIAŁANIE, KTÓREGO EFEKTEM DOMINIUJĄCYM JEST ZWIĘKSZENIE PRZEWODNOŚCI ELEKTRYCZNEJ MATERIAŁU, A ZARAZEM – SKRÓCENIE CZASU ZACHOWYWANIA PRZEZEŃ STANU NAELEKTRYZOWANIA ŚRODKI WYKAZUJĄCE DZIAŁANIE, KTÓREGO EFEKTEM DOMINIUJĄCYM JEST OGRANICZENIE ZDOLNOŚCI MATERIAŁU DO ELEKTRYZOWANIA SIĘ Proste związki chemiczne: organiczne i nieorganiczne sole higroskopijne, różne substancje o charakterze elektrolitycznym, środki przewodzące. „Klasyczne” anty(elektro)statyki: związki chemiczne lub ich mieszaniny o stosunkowo złożonej budowie i wielostronnym działaniu.
Model cząsteczki laurynianu sodowego C12H25· COONa SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (8) Zabieg „antystatyzacji” MECHANIZM DZIAŁANIA PREPARATU ANTY(ELEKTRO)STATYCZNEGO NA PRZYKŁADZIE SOLI SODOWEJ KWASU LAURYLOWEGO (środek powierzchniowo czynny – anionowy) wg M. Bühlera; TEXTIL-PRAXIS XI-XII 1957 Model cząsteczki laurynianu sodowego C12H25· COONa CZĘŚĆ HYDROFOBOWA (wydłużony łańcuch alifatycznej reszty kwasowej) CZĘŚĆ HYDROFILOWA (polarna grupa karboksylowa z kationem sodu ulegającym dysocjacji) - - - - - - - - - -
a) b) Zachowanie się laurynianu sodowego w roztworze wodnym SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (9) Zabieg „antystatyzacji” MECHANIZM DZIAŁANIA PREPARATU ANTY(ELEKTRO)STATYCZNEGO NA PRZYKŁADZIE SOLI SODOWEJ KWASU LAURYLOWEGO (środek powierzchniowo czynny – anionowy) wg M. Bühlera; TEXTIL-PRAXIS XI-XII 1957 Zachowanie się laurynianu sodowego w roztworze wodnym układ (orientacja) cząsteczek przy mniejszym stężeniu preparatu układ (orientacja) cząsteczek przy 2-krotnie większym stężeniu preparatu a) b)
MECHANIZM DZIAŁANIA PREPARATU ANTY(ELEKTRO)STATYCZNEGO SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (10) Zabieg „antystatyzacji” MECHANIZM DZIAŁANIA PREPARATU ANTY(ELEKTRO)STATYCZNEGO NA PRZYKŁADZIE SOLI SODOWEJ KWASU LAURYLOWEGO (środek powierzchniowo czynny – anionowy) wg M. Bühlera; TEXTIL-PRAXIS XI-XII 1957 3. Zachowanie się cząsteczek laurynianu sodowego wobec fazy stałej (materiał ziarnisty M), wprowadzonej do wodnego roztworu preparatu
d > d0 MECHANIZM DZIAŁANIA PREPARATU ANTY(ELEKTRO)STATYCZNEGO SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (11) Zabieg „antystatyzacji” MECHANIZM DZIAŁANIA PREPARATU ANTY(ELEKTRO)STATYCZNEGO NA PRZYKŁADZIE SOLI SODOWEJ KWASU LAURYLOWEGO (środek powierzchniowo czynny – anionowy) wg M. Bühlera; TEXTIL-PRAXIS XI-XII 1957 Zachowanie orientacji cząsteczek antystatyku względem powierzchni materiału po odsączeniu roztworu i wysuszeniu materiału (A i B). I - bez zastosowania preparacji antystatycznej, II - po zastosowaniu preparacji antystatycznej A A d > d0 B B I II
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (12) Zabieg „antystatyzacji PODSTAWOWE CZYNNIKI WPŁYWAJACE NA EFEKT ANTYSTATYCZNY UZYSKIWANY PRZY ZASTOSOWANIU ŚRODKÓW POWIERZCHNIOWO CZYNNYCH: Zmiana właściwości fizyko-chemicznych powierzchni materiału, a tym samym - zmiana warunków kontaktu, w szczególności zmniejszenie tarcia między cząsteczkami materiału; Zwiększenie odległości między powierzchniami stykających się materiałów, a tym samym – utrudnienie przemieszczania się między nimi nośników ładunków i zwiększenie ich pracy wyjścia; Zwiększenie przenikalności elektrycznej środowiska między powierzchniami zetkniętych materiałów, a tym samym - zwiększenie pojemności elektrycznej danego układu oraz zmniejszenie natężenia pola elektrostatycznego, wytwarzanego w przestrzeni granicznej
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (13) Zwiększanie pojemności elektrycznej obiektów przewodzących odizolowanych od ziemi Obiekty przewodzące odizolowane od ziemi, to np.: wózki z metalowym nadwoziem na kołach z tworzywa izolacyjnego, ciało człowieka chodzącego w nieprzewodzącym obuwiu, pojemniki metalowe ustawione na nieprzewodzącym podkładzie. Przy danym – ustalonym stopniu naelektryzowania obiektu (wartość ładunku elektrostatycznego Q = const.) na wytworzone napięcie (U) wpływa pojemność elektryczna danego obiektu (C), zgodnie z zależnością: U = Q/C Wzrost pojemności (C) uzyskuje się przez zwiększenie przewodności elektrycznej materiału oddzielającego rozpatrywany obiekt od „ziemi” (np. – w efekcie obniżenia rezystywności materiału posadzki, spodów obuwia, ogumienia kół, podkładek, uszczelek itp.)
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (14) Zapewnienie warunków dla relaksacji ładunku Stworzenie warunków umożliwiających szybki zanik wytworzonego ładunku elektrostatycznego w efekcie odpowiedniego wydłużenia czasu przebywania naelektryzowanego materiału wewnątrz aparatu technologicznego, np. przez: Rozszerzenie fragmentu rurociągu przesyłowego z cieczą, gazem lub materiałem sypkim w strefie poprzedzającej wprowadzenie transportowanego medium do zbiornika; Stosowanie wymaganych przerw między wykonywaniem kolejnych operacji technologicznych Efektywny czas relaksacji ładunku wynosi: r = 50rv gdzie: 0 = 8,854·10-12 F/m, r – względna przenikalność elektryczna materiału, v – rezystywność elektryczna skrośna materiału Za wystarczający uważa się na ogół czas relaksacji r = 10 min
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (15) Jonizacja powietrza Ruchliwe jony gazowe, tzn. naładowane dodatnio lub ujemnie cząsteczki gazów zawartych w powietrzu, umożliwiają efektywną neutralizację ładunku elektrostatycznego o przeciwnym znaku; Jony gazowe wytwarzane są najczęściej pod wpływem emisji promieniowania jądrowego (zwłaszcza i w mniejszej mierze – ) lub w efekcie elektrycznych wyładowań niezupełnych; Efekt jonizacyjny może być wywoływany w pobliżu powierzchni naelektryzowanego materiału lub też zjonizowane powietrze może być kierowane do strefy powstawania ładunku elektrostatycznego z pewnej odległości, przez nadmuch. Urządzenia techniczne, wyzyskujące zjawisko jonizacji powietrza do zobojętniania (neutralizacji) ładunku elektrostatycznego, noszą nazwę: jonizatorów, eliminatorów lub neutralizatorów ładunku elektrostatycznego
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (16) Mechanizm działania indukcyjnych (a) i wysokonapięciowych (b) neutralizatorów ładunku elektrostatycznego I2 > I1 Oznaczenia: Iz – materiał izolacyjny; E – elektrody jonizujące (igłowe); ZWN – zasilacz wysokiego napięcia stałego (- 5 kV) Uwaga: Przy ładunku ujemnym Q- - mechanizm działania neutralizatora jest analogiczny, ale kierunek ruchu jonów - odwrotny
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (17) Mechanizm działania radioizotopowych neutralizatorów ładunku elektrostatycznego Cechy charakterystyczne: Jonizacja bipolarna; efektywność neutralizacji ładunku dodatniego i ujemnego jest porównywalna; Natężenie prądu jonowego – zależne od aktywności źródła promieniowania Oznaczenia: Iz – materiał izolacyjny; R – źródło promieniowania lub (warstwa materiału radioaktywnego na bazie Po-210, Pu-239, Sr-90, Tl-204 i in)
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (18) Mechanizm działania wysokonapięciowych (WJP) I radioizotopowych jonizatorów powietrza (RJP) (dmuchawy zjonizowanego powietrza) Oznaczenia: S – silnik (dmuchawa); O – naelektryzowany obiekt; R – źródła promieniowania; I – elementy jonizujące (igły) Strzałki wskazują kierunek przepływu powietrza
SZCZEGÓLNE ŚRODKI OCHRONY ANTYELEKTROSTATYCZNEJ (19) Ekranowanie pól elektrostatycznych Uziemione ekrany metalowe – ciągłe (płyta) lub ażurowe (np. siatka) – należy stosować na stanowiskach obsługi urządzeń technologicznych w przypadku, jeżeli natężenie pola elektrostatycznego w danej strefie przekracza wartość: 2 · 104 V/m Cel: Zapobieganie indukowaniu się ładunku na ciele pracownika i na elementach (obiektach) przewodzących, odizolowanych od ziemi; Zapobieganie oddziaływaniu pola na systemy elektroniczne
OCHRONA PRZED ELEKTRYCZNOŚCIĄ STATYCZNĄ IDEA PROCEDURY PRZECIWDZIAŁANIA ZAPŁONOWI WYWOŁANEMU PRZEZ WYŁADOWANIE ELEKTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ
OCHRONA PRZED ELEKTRYCZNOŚCIĄ STATYCZNĄ Niektóre wymagania ochrony antyelektrostatycznej (wg PN-E-05200 do PN-E-05205)
5. ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA W STREFACH ZAGROŻENIA WYBUCHEM Analiza przyczynowo – skutkowa wybranych zdarzeń wypadkowych OKOLICZNOŚCI POŻARÓW / WYBUCHÓW WYWOŁYWANYCH W PRAKTYCE WYŁADOWANIAMI ELEKTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ (wybrane przykłady)
WYŁADOWANIE ELEKTROSTATYCZNE POWSTAJĄCE W CZASIE PRZEMIESZCZANIA TAŚMY Z MATERIAŁU NIE PRZEWODZĄCEGO ZA POMOCĄ METALOWYCH WALCÓW PROWADZĄCYCH (POWLEKARKI, DRUKARKI itp.); F – folia, tkanina, papier itp., W – metalowe walce prowadzące, M – korpus maszyny, P/ D – strefa powlekania / druku
WYŁADOWANIE ELEKTROSTATYCZNE W INSTALACJI TRANSPORTU PNEUMATYCZNEGO Z SYPKIM MATERIAŁEM PALNYM; Przewód rurowy (M) z naprzemiennie usytuowanymi odcinkami metalowymi oraz łącznikami rękawowymi (R) z elastycznego tworzywa sztucznego
MOŻLIWOŚĆ WYWOŁANIA WYBUCHU AEROZOLU SUBSTANCJI PALNEJ PRZEZ WYŁADOWANIE ELEKTROSTATYCZNE POWSTAJĄCE PODCZAS STOSOWANIA URZĄDZEŃ NATRYSKOWYCH LUB ROZPYLAJĄCYCH 1) Wyładowanie z naelektryzowanej chmury aerozolu. Zdarzenie możliwe w przypadku stosowania urządzeń rozpylających, sterowanych zdalnie, wytwarzających chmurę aerozolu pod dużym ciśnieniem fazy nośnej – gazowej (w szczególności – powietrza) 2) wyładowanie z izolowanego korpusu urządzenia; sytuacja dotyczy głównie urządzeń obsługiwanych ręcznie
WYŁADOWANIA ELEKTROSTATYCZNE POWSTAJĄCE PRZY NIENALEŻYCIE UZIEMIONYCH URZĄDZENIACH DO PRZESIEWANIA MATERIAŁÓW PALNYCH / WYBUCHOWYCH; S – sito, O – odbieralnik materiału, P – podkład z materiału izolacyjnego
WYŁADOWANIE ELEKTROSTATYCZNE POWSTAJĄCE MIĘDZY IZOLOWANĄ SIATKĄ SITA A JEGO UZIEMIONĄ OBUDOWĄ; (Przesiewanie substancji organicznej o dużym stopniu rozdrobnienia); S – sito trzęsakowe (zespół), I – tworzywo izolacyjne, w którym osadzono metalową siatkę sita
WYŁADOWANIE ELEKTROSTATYCZNE MIĘDZY IZOLOWANYM POJEMNIKIEM Z NAELEKTRYZOWANĄ CIECZĄ PALNĄ A CIAŁEM OPERATORA „UZIEMIONYM” PRZEZ KONTAKT Z APARATEM TECHNOLOGICZNYM; Napełnianie cieczą pojemnika metalowego ustawionego na palecie drewnianej (ciecz spływa grawitacyjnie z zawieszonego zbiornika międzyoperacyjnego); ZB – zbiornik metalowy, P – pojemnik metalowy, I – podest z materiału izolacyjnego
MOŻLIWOŚĆ POWSTAWANIA WYŁADOWAŃ ELEKTROSTATYCZNYCH W ZBIORNIKACH ZAWIERAJĄCYCH NAELEKTRYZOWANĄ CIECZ; A – między uziemionym próbnikiem a lustrem cieczy lub między izolowanym próbnikiem (naładowanym przez indukcję) a krawędzią króćca uziemionego zbiornika; B – między krawędzią uziemionego przewodu rurowego (przepust do pomiaru poziomu), a lustrem naelektryzowanej cieczy, znajdującej się poniżej wylotu tego przewodu
WYŁADOWANIE ELEKTROSTATYCZNE MIĘDZY CIAŁEM CZŁOWIEKA NAELEKTRYZOWANYM W KONTAKCIE Z SIEDZENIEM SAMOCHODU A METALOWYM PISTOLETEM URZĄDZENIA DO NALEWANIA PALIWA
WYBUCH MIESZANINY GAZU ŚWIETLNEGO Z POWIETRZEM, WYWOŁANY WYŁADOWANIEM ELEKTROSTATYCZNYM Z CIAŁA CZŁOWIEKA