Hiện tượng tĩnh điện trong công nghiệp gây ra nhiều phiền toái cũng như nguy hiểm đến con người. Có bao giờ bạn cởi áo và nghe thấy tiếng nổ lách tách từ chiếc áo phát ra không? Có bao giờ bạn thử chà một cây thước nhựa lên quần áo, hoặc một chiếc vải lông rồi đưa lên tóc và thấy tóc dựng đứng lên không? Đó chính là hiện tượng tĩnh điện, năng lượng này có thể làm hư hỏng các thiết bị điện tử và nguy hiểm hơn là gây cháy nổ. Nhưng nếu được xử lý đúng cách (chống tĩnh điện) thì nó sẽ hết sức hữu ích cho cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của con người.
Hôm nay chúng ta sẽ đi vào nghiên cứu về tĩnh điện là gì, tác hại, ứng dụng của tĩnh điện, cũng như cách để xả tĩnh điện hay nói cách khác là cách chống tĩnh điện.
Tĩnh điện là gì
Tĩnh điện là một vật có thể tích điện, đó là một tính chất căn bản của vật chất, và hầu hết các vật chất đều có thể tích điện (theo giáo sư Michael Richmond tại Viện Công Nghệ Rochester). Hầu như toàn bộ điện tích có trong vũ trụ được mang bởi proton và electron.
Theo như chúng ta đã biết, proton có điện tích +1 đơn vị electron, còn electron có điện tích -1. Do proton nằm trong hạt nhân nguyên tử nên hầu như không được tự do chuyển động như electron. Chính vì vậy mà khi nhắc đến dòng điện gần như ta luôn luôn đang nhắc đến dòng electron, còn khi nhắc đến hiện tượng tĩnh điện, ta thường nói về sự mất cân bằng giữa điện tích âm và điện tích dương bên trong các vật.
Phòng sạch là gì? Các tiêu chuẩn đánh giá phòng sạch – Clean room
Nguyên nhân gây ra tĩnh điện
Nguyên nhân chính gây ra các hiện tượng tĩnh điện chính là do hai vật rắn cọ sát vào nhau, một vật sẽ bị mất electron sẽ mang điện tích dương và một vật được nhận electron sẽ mang điện tích âm. Do vật nhận electron có nhiều khoảng trống trong lớp vỏ ngoài cùng của nó, còn vật bị mất electron thì có các electron liên kết yếu, do đó mà electron có thể di chuyển từ vật này sang vật kia tạo ra sự mất cân bằng điện tích.
Vì các điện tích có cùng dấu (+) hoặc (-) thì đẩy nhau, chính vì vậy mà chúng có xu hướng di chuyển ra ngoại vi của vật nhiễm điện càng xa càng tốt. Và đây chính là lý do mà tóc bạn bị dựng đứng khi cơ thể bạn bị nhiễm điện.
Tác hại của tĩnh điện
Khi tĩnh điện trên bề mặt vật thể lớn đến mức độ 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 quá 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 quy trình sản xuất điện tử …v.v..
Do đó, trong phòng sạch công nghiệp, trong sản xuất chúng ta thường gặp phải các vấn đề khó chịu:
- Màng phim, 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 phim…
- 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.
Ứng dụng của tĩnh điện
- Có lợi với sức căng cơ học: ở các vật liệu áp điện, các electron đúng là có thể bị ép ra khỏi chỗ và buộc phải di chuyển ra khỏi vùng đó dưới sức căng cơ học. Điện áp do sự mất cân bằng điện tích thu được khi đó được khai thác để thực hiện công. Một ứng dụng là khai thác năng lượng, nhờ đó các dụng cụ công suất thấp có thể hoạt động dựa trên năng lượng tạo ra bởi các dao động nhiệt.
- Ứng dụng cho microphone tinh thể: Sóng âm trong không khí có thể làm uốn một màng chắn nối với một bộ phận áp điện biến đổi sóng âm thành tín hiệu điện. Khi hoạt động ngược lại, tín hiệu điện có thể làm cho bộ phận biến năng áp điện trong loa chuyển động, từ đó tái tạo lại âm thanh.
- Ứng dụng cho các máy photocopy và máy in laser: dựa vào sự nhiễm điện cục bộ ảnh hưởng bởi ánh sáng có cường độ mạnh.
- Nhà máy chạy than sử dụng các chất kết tủa tĩnh điện để thu gom các hạt mịn trong ống khói để chúng có thể được gom lại dưới dạng chất thải rắn thay vì phóng thích vào không khí.
- Ứng dụng trong sơn tĩnh điện: nhờ có hiện tượng tĩnh điện mà nước sơn bị hút và bám nhiều hơn lên vật cần sơn, ít bị tổn thất dung dịch sơn.
- Ứng dụng vào sản xuất trang bị bảo hộ lao động phòng sạch như: quần áo chống tĩnh điện, găng tay tĩnh điện phủ pu, giày chống tĩnh điện,…
Chống tĩnh điện là gì
Nguyên nhân và cách chống tĩnh điện vào mùa đông
Chống tĩnh điện hay còn gọi là khử tĩnh điện, là việc sử dụng các vật liệu dẫn điện có điện trở cho phép trong khoảng từ 104 Ω đến 109 Ω nhằm làm tiêu tán các điện tích được sinh ra hay đưa các điện đó xuống hệ thống và nối đất, nhằm bảo vệ sản phẩm tránh khỏi các tác nhân gây chập, cháy, nổ,… hoặc bảo vệ sức khỏe con người trong quá trình sản xuất.
Phương pháp chống tĩnh điện – xả tĩnh điện
Trong các ngành công nghiệp sản xuất, in ấn, công nghiệp điện tử, lắp ráp linh kiện,… thì việc chống tĩnh điện là vô cùng cần thiết, đối với mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có những phương pháp chống tĩnh điện khác nhau, đối với các loại vật liệu dẫn điện như: đồng, sắt, thép,… thì phương pháp tối ưu nhất là nối trực tiếp với đất để trung hòa điện cực bằng dây nối đất chống tĩnh điện.
Đối với các loại vật liệu bị tĩnh điện nhưng không dẫn điện như các loại vải, nhựa, cao su, vật liệu tự nhiên, hỗn hợp,… thì chỉ có giải pháp duy nhất là dùng ionizer. Đây là phương pháp tạo ra các ion trung hòa những vị trí bị tĩnh điện, nếu không được trung hòa bởi các điện tích tự do thì việc tĩnh điện mất đi rất chậm.
Ngoài ra có thể sử dụng các thiết bị chống tĩnh điện như: găng tay phủ pu đầu ngón, thảm cao su chống tĩnh điện, vòng chống tĩnh điện, dây nối đất… nhằm khử các ion bằng cách trung hòa chúng.
Đối với máy in, để chống tĩnh điện người ta thường gắn những thanh khử tĩnh điện lên một số vị trí để nó tự trung hòa các inox tạo ra từ giấy trong quá trình cọ xát, xả cuộn, sấy khô,…
Trong quá trình dùng sơn tĩnh điện, người ta thường dùng quạt ion hoặc thanh khử tĩnh điện gắn ở vị trí gần nơi phun sơn để những thiết bị này khử ion trong các hạt sơn. Do không bị nhiễm tĩnh điện, các hạt sơn sẽ bám chắc hơn vào bề mặt cần sơn, tạo cho lớp sơn trông thẩm mỹ hơn.
