Elektrostatik
Elektrostatik entsteht durch Kontakt- und Trennungsvorgänge, wenn mindestens einer der beiden Kontaktpartner ein Isolator ist. Im Moment des Kontaktes springt, je nach Materialpaarung, ein Elektron von der einen zur anderen Fläche. Durch die Trennung wird die Aufladung spür- und messbar. Auf der einen Seite positiv (Elektronenmangel) auf der anderen Seite negativ (Elektronenüberschuss). Je inniger der Kontakt und je schneller die Trennung, desto größer ist auch die Aufladung. Diese läßt sich mit einem E-Feldmeter messen.
In der industriellen Fertigung sind sie eine Größe Gefahr für die Produktqualität, Sicherheit und Maschinenfunktion. Häufig auftretende elektrostatische Probleme entstehen durch:
- Staubanziehung und Partikelanhaftung
- Überschläge im Folienwickel mit Produktschädigung
- Personalbelästigung durch Schläge
- ungewolltes Verblocken des Materials
- Störung von Inline Messungen und Prozessen
Eine zweite Form der Elektrostatik ist die gezielte Aufladung.
In jedem Fahrzeug, in dem ein Microfilter, Gerüche von außen filtert, wurde dieses Verfahren angewendet.
Elektrostatische Entladungen (engl. electrostatic discharge, kurz ESD) sind durch große Potentialdifferenzen entstehende Spannungsdurchschläge. Diese Durchschläge (eventuell als Funken sichtbar) bewirken einen kurzen, hohen elektrischen Strom und können zur Zündung von entzündlichen Stoffen führen. Unter ungünstigen Umständen entstehen Brand- und Explosionsgefährdungen sowie Gefährdungen von Personen durch elektrischen Schlag. Andere unerwünschte Folgen elektrostatischer Entladungen sind Schädigungen von elektrischen Komponenten in Geräten. )
Ursache der Potentialdifferenz ist meist eine Aufladung durch Reibungselektrizität (triboelektrischer Effekt) oder Influenz. Reibungselektrizität tritt zum Beispiel beim Gehen auf einem Teppichboden auf. Liegt die Luftfeuchtigkeit unter 20 %, kann ein Mensch auf bis zu 35.000 V aufgeladen werden. Liegt die Luftfeuchtigkeit über 65 %, sinkt die mögliche Aufladung unter 1.500 V. (www.wikipedia.de)
Grundpinzipien beim ESD-Schutz:
Der Schutz vor elektrostatischen Entladungen ist im Wesentlichen darauf gerichtet:
- Vermeidung der Aufladung – unvermeidbare parasitäre Aufladungen zu minimieren, z. B. durch Ableiten und Erdung der Körper
- Vermeidung schneller Entladungen – Entladungen können nie vermieden werden, es kann aber Vorsorge getroffen werden, damit es nicht zu schnellen Entladungen kommt und vorhandene elektrische Ladungen langsam, z. B. über einen großen elektrischen Widerstand, abfließen können.
ESD Schutz wird durch folgende Massnahmen erreicht:
Fußboden, Arbeitsoberflächen (z.B. leitfähige Matten, Handgelenksband welche mit dem Erdpotential verbunden werden), Sicherheitsschuhe, Schutzhandschuhe, Oberbekleidung, Werkzeuge, Verpackungsmaterialien müssen ESD gerecht ausgerüstet sein. Auch alle Einrichtungen und Betriebsmittel die innerhalb der ESD-Schutzzone eingesetzt werden, sind vor Einbringen in den ESD Bereich auf ihre Eignung zu überprüfen. Es gilt der Grundsatz: „Was nicht vorhanden ist, kann sich nicht aufladen“.
Durch ionisierte Luft bauen sich elektrostatische Ladungen auf Körpern beschleunigt ab. Hierzu kann ein Iontis Ionisator eingesetzt werden, der ionisierte Luft gezielt auf stärker aufladbare Einrichtungen und Betriebsmittel oder auf besonders gefährdete Bauelemente abgibt. Durch Ionisation können elektrische Ladungen sowohl auf einen Isolator (beispielsweise hochisolierendes Kunststoffteil) als auch auf einen elektrisch isolierten Leiter (beispielsweise Metallkörper, der durch hochisolierende Kunststoffteile gehalten wird) abgegeben werden. Ionisation ist aber kein Mittel, um einen unzureichenden ESD-Schutz zu verbessern. Ionisation kann gezielt bei besonders kritischen Stellen eingesetzt werden, um einzelne, lokal begrenzte Risiken eines Arbeitsplatzes zu minimieren (z.B. aufgeladene Gehäuse vor dem Zusammenbau entladen).
Für die Entwicklung eines ESD-Kontrollprogrammplanes und die Einrichtung von ESD-Schutzzonen (EPA’s – Electrostatic Discharge Protected
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