SMC-Produktoprogramm: Ionisierer Statische Elektrizität messen, kontrollieren und abbauen optimale Lösungen von SMC Kurzübersicht
Mit dem Einsatz von SMC Ionisierern in Ihren Fertigungsprozessen reduzieren Sie die Fertigungskosten, optimieren die Produktionsleistung, steigern die Produktivität und schaffen mehr Sicherheit. Wenn Sie Probleme mit einer schlechten Verarbeitbarkeit, einer reduzierten Fertigungsqualität oder Staub an einem oder mehreren Werkstücken anhaftet, wenn die Personen, die die Maschine bedienen oder handhaben, Stromschlägen ausgesetzt sind, wenn bei der Bearbeitung Wärme erzeugt wird, die ein Brandrisiko darstellt, wenn es Probleme beim Abscheiden von Unreinheiten gibt oder Etiketten nicht richtig positioniert werden oder wenn es bei Lackierprozessen zu Problemen durch anhaftende Fremdpartikel kommt... ist das ein Anzeichen dafür, dass Sie unter den Auswirkungen statischer Elektrizität leiden. Als weltweiter Marktführer, Pneumatikexperte und anerkannter Experte auf dem Gebiet der Automatisierung sind uns die Probleme bekannt, die statische Elektrizität verursacht. Auf dieser Grundlage empfehlen wir kontinuierlich die folgenden Schritte durchzuführen: Messung Abbau Kontrolle Tragbares elektrostatisches Messgerät Stabausführung/ Düsenausführung/ Gebläseausführung Elektrostatischer Sensor und Digitale Messwertanzeige Messung zur Prüfung und Quantifizierung von statischer Elektrizität. Tragbares elektrostatisches Messgerät, Serie IZH10 Tragbarer Sensor, der das elektrostatische Potential eines Objekts erfasst und auf einer digitalen Anzeige ausgibt. Abbau zur Verhinderung der Probleme bei der Fertigung, die durch statische Elektrizität verursacht werden. Stabausführung, Serie IZS40/41/42 Geeignet für den Abbau statischer Elektrizität auf ebenen Flächen da Druckluft verwendet wird, kann die statische Elektrizität außerdem in größerer Entfernung zum Werkstück abgebaut werden. Düsenausführung, Serie IZN10 Geeignet für den teilweisen Abbau statischer Elektrizität auf kleinen Werkstücken bzw. den vollständigen Abbau statischer Elektrizität auf kleinem Raum. Durch Verwendung der Ausführung mit höherem Durchfl uss kann außerdem Staub entfernt werden. Elektrostatische Reinigungsbox, Serie ZVB Eignet sich für den Abbau statischer Elektrizität, das Entfernen und Filtern von Staub bei Werkstücken bis zu einer bestimmten Größe. Gebläseausführung, Serie IZF10 und IZF21/31 Geeignet für den teilweisen Abbau statischer Elektrizität auf kleinen Werkstücken bzw. den vollständigen Abbau statischer Elektrizität auf kleinem Raum. Durch Verwendung mit höherem Durchfl uss kann außerdem Staub entfernt werden. Für den Betrieb ist keine Druckluftversorgung erforderlich. Kontrolle zur kontinuierlichen Überwachung der statischen Elektrizität, um bei Veränderungen Schutzmaßnahmen treffen zu können. Elektrostatischer Sensor, Serie IZD10 Kleiner und leicht montierbarer Sensor mit analogem Ausgang, der mit der IZE11-Anzeige kompatibel ist. Digitaler Messwertanzeiger, Serie IZE11 Bildschirm mit 2-farbiger Anzeige für die Verwendung mit dem elektrostatischen Sensor IZD10. 3
Serie IZS40/41/42 Stabausführung IZS40 IZS41 IZS42 3 Lösungen für einen schnellen und effektiven Abbau statischer Elektrizität Standardausführung, Serie IZS40 Einfache Bedienung: reiner ON/OFF-Betrieb. Ausführung mit Feedbacksensor, Serie IZS41 Mit dem Feedbacksensor kann statische Elektrizität schnell abgebaut werden. - Energiesparmodus - Modus für den kontinuierlichen Abbau statischer Elektrizität Dual-AC-Ausführung, Serie IZS42 Minimiertes elektrostatisches Potenzial: 25 V. Ionengleichgewicht: ±30 V. Dank der Verwendung eines automatischen Abgleichsensors wird die Zeit für die Einstellung und für Wartungsarbeiten reduziert: - Integrierte Ausführung (Standard): Der Sensor ist im Ionisierergehäuse installiert. - Präzisionsausführung (Option): Einstellung des Ionengleichgewichts durch ein externes Eingangssignal oder Einstellung des Ionengleichgewichts permanent können gewählt werden. Ionisierereinstellung per IR-Fernbedienung: Kann bis zu 16 Ionisierer durch Adresseneinstellung erkennen und steuern. Es werden Elektrodenkassetten mit geringem Wartungsaufwand verwendet. Verbindung einzelner Ionisierer Gesamtanzahl an Ionisierern, die angeschlossen werden können IZS41: max. 8 Einheiten; IZS42: max. 5 Einheiten Bestell-Nr. Merkmale Stablänge [mm] Eingangssignal Ausgangssignal Betriebsbereich [mm] IZS40-340-06B 340 IZS40-400-06B 400 IZS40-460-06B 460 IZS40-580-06B Einfache 580 IZS40-640-06B Bedienung: 640 IZS40-820-06B reiner ON/OFF- 820 Betrieb IZS40-1120-06B 1120 IZS40-1300-06B 1300 IZS40-1600-08B 1600 IZS40-1900-08B 1900 IZS41-340P-06B 340 IZS41-400P-06B 400 IZS41-460P-06B 460 IZS41-580P-06B 580 IZS41-640P-06B Verwendbar 640 mit Feedbacksensor 820 IZS41-820P-06B 50 ~ 2000 IZS41-1120P-06B 1120 IZS41-1300P-06B 1300 IZS41-1600P-08B 1600 IZS41-1900P-08B 1900 IZS42-340P-06B 340 2 x PNP 2 x PNP IZS42-400P-06B 400 IZS42-460P-06B 460 IZS42-580P-06B 580 IZS42-640P-06B Dual-AC- 640 IZS42-820P-06B Ausführung 820 IZS42-1120P-06B 1120 IZS42-1300P-06B 1300 IZS42-1600P-08B 1600 IZS42-1900P-08B 1900 Beinhaltet Anschlusskabel (3 m Länge) und Befestigungselement. Stab mit vom Standard abweichender Länge (Elektrodenkassetten mit Abstand von 80 mm) auf Anfrage über die Option -X10 erhältlich. 4
Zubehör Elektroden-Reinigungsset IR-Fernbedienung Verbindungskabel (2 m) Hochgeschwindigkeits-Kassette (Wolfram) Energiespar-Kassette (Wolfram) Abdeckung zum Schutz gegen Herunterfallen der Elektrodenkassette für 3 Elektroden Abdeckung zum Schutz gegen Herunterfallen der Elektrodenkassette für 4 Elektroden Abdeckung zum Schutz gegen Herunterfallen der Elektrodenkassette für 5 Elektroden AC-Netzteil für IZS40 AC-Netzteil für IZS41/42 Endklammer Mittelklammer Feedbacksensor automatischer Abgleichsensor IZS30-M2 IZS41-RC IZS41-CF02 IZS40-NT IZS40-NJ IZS40-E3 IZS40-E4 IZS40-E5 IZF10-CG2EU IZS41-CG2EU IZS40-BE IZS40-BM IZS31-DF IZS31-DG Serie IZN10 Düsenausführung IZN10 IZN10-X367 Wirksamer lokaler Abbau statischer Elektrizität Verschiedene Düsenausführungen zur Anpassung an zahlreiche Anwendungen: - energiesparende Düse zum Abbau statischer Elektrizität - Düse mit hohem Durchfluss - 360º drehbare Düse mit rechtwinkligem Luftausgang Serie IZN10-X367 Ionengleichgewicht: ±15 V. Schmale Konstruktion. Kompakt: Hochspannungsquelle im Körper integriert. Einfache Wartung: Mit Alarmfunktion bei Verschmutzung der Elektrodennadeln, einfaches Austauschen der Kassette. Montagearten: Direktmontage, Montage mit Befestigungselement. Externe Schalteingangsfunktion (2 Eingänge). Schaltausgang: PNP/NPN. Bestell-Nr. Düsenausführung Anschlussgröße Ausgang IZN10-01P06 energiesparende Düse zum Abbau statischer Elektrizität IZN10-02P06 Düse mit hohem Durchfl uss Ø 6 (metrisch) PNP IZN10-11P06 Innengewinde für Leitung (Rc 1/8) Anschlusskabel (3 m) inbegriffen. NPN-Option auf Anfrage erhältlich. Zubehör L-Befestigungswinkel Bolzen Befestigungselement DIN-Schienenmontage Anschlusskabel (3 m) Anschlusskabel (10 m) Elektrodennadel Düse mit zirkulärer Diffusion Düse mit flacher Diffusion Stabdüse (gerade Ausführung), Stablänge 400 mm Stabdüse (gerade Ausführung), Stablänge 600 mm IZN10-B1 IZN10-B2 IZN10-B3 IZN10-CP IZN10-CPZ IZN10-NT IZN10-G-X198 IZN10-G-X199 IZN10-G-400-X216 IZN10-G-600-X216 5
Serie ZVB Elektrostatische Reinigungsbox ZVB20 ZVB40 Endlich staubfrei! Bei der Verwendung von Düsen-Ionisierern sind drei Vorgänge Abbau statischer Elektrizität, Staubentfernung und -fi lterung in einem einzigen Gehäuse integriert. - Effizienter Abbau der elektrostatischen Aufladung durch Luftunterstützung. - Entfernen des Staubes durch Blasimpuls mittels zwei Hochleistungsdüsen. - Sammeln des Staubes durch eine Absaugung, welche die Partikel in einen optionalen Staubbeutel befördert. Erreicht wird dies durch die Trennung des Ionen- und des Druckluft-Ausblasvorgangs. Ionengleichgewicht: ±10 V. Einfach zu reinigende bzw. einfach austauschbare Elektrodennadel. Optionaler Näherungssensor erkennt ein Werkstück. Bestell-Nr. Raum für den Abbau der statischen Elektrizität [mm] (Breite x Tiefe) Abmessungen [mm] (Breite x Tiefe) Absaugung: Saugluft [l/min] Druckluftverbrauch [l/min] Ionisierer: Anzahl der montierten Einheiten ZVB20-B 202 x 212 210 x 297 410 bis 1580 420 1 ZVB40-B 392 x 298 400 x 384 820 bis 3160 800 2 Zubehör Schlauch (3 m) für Entlüftungsleitung ZVB-D3A 1 m langer Schlauch für Entlüftungsleitung ZVB-D1A Staubbeutel ZVB-P1A AC-Adapter ZVB-AC1EU 6
Serie IZF Gebläseausführungeausführung IZF21/31 Schneller Abbau statischer Elektrizität IZF10 Serie IZF21/31 Großfl ächiger, schneller Abbau statischer Elektrizität 0,5 s Abbauzeit (bei max. Durchfl uss der Serie IZF31). Ionengleichgewicht: ±5 V. Einstellbares Lüftungsgitter (Option) für den Abbau statischer Elektrizität aus geringer oder weiter Entfernung. Stabiler Abbau und einfache Wartung mittels erweiterter Funktionalität: - Funktionen: Mittelwertbildungs-Funktion, Funktion für die automatische Einstellung des Ionengleichgewichts optionale automatische Reinigungsfunktion, Durchfluss-Einstellfunktion. - Das Kassettengehäuse mit Elektrodennadeln lässt sich leicht austauschen kein Werkzeug notwendig. - Optionaler Filter zur Vermeidung von Staub- und Fremdkörpereintritt in den Motor und zur Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen den Elektrodennadeln. Modulares Gerät mit kompaktem und schmalem Design. Bestell-Nr. Durchfluss [l/min] Eingang/Ausgang IZF21-P 1800 PNP IZF31-P 4400 Anschlusskabel (3 m) inbegriffen. AC-Netzteil, Befestigungselement, Automatische Reinigungseinheit, Lamelle und Filter nicht inbegriffen. NPN-Option auf Anfrage erhältlich. Zubehör IZF21 IZF31 Kassettengehäuse mit Elektrodennadeln IZF21-NT IZF31-NT Anschlusskabel (3 m) IZS41-CP Anschlusskabel (10 m) IZS41-CPZ AC-Netzteil (mit AC-Netzkabel) IZF21-CG2EU AC-Netzteil (ohne AC-Netzkabel) IZF21-CG2 Lüftungsgitter mit einstellbaren Lamellen IZF21-HW IZF31-HW Befestigungselement IZF21-B1 IZF31-B1 Automatische Reinigungseinheit IZF21-HS IZF31-HS Filter auf der Ansaugseite: Filter IZF21-FL IZF31-FL Filter auf der Ansaugseite: Filter Filterhalter IZF21-FU IZF31-FU Reinigungsarm (für automatische Reinigungseinheit) IZF21-M3 IZF31-M3 Serie IZF10 Zwei Ausführungen erhältlich: Ausführung für schnellen Abbau statischer Elektrizität: Abbauzeit 1,5 Sekunden Geräuscharme Ausführung: 48 db(a). Ionengleichgewicht: ±13 V. Alarmfunktionen: Hochspannungsfehler, Wartungsanzeige bei Verunreinigungen an der Elektrodennadel. Bestell-Nr. Düsenausführung Durchfl uss [l/min] Ausgang Ausführung für schnellen Abbau der IZF10-P 660 statischen Elektrizität PNP IZF10-LP Geräuscharme Ausführung 460 Anschlusskabel (3 m) inbegriffen. AC-Netzteil, Befestigungselement und e-con-anschluss nicht inbegriffen. NPN-Option auf Anfrage erhältlich. Zubehör Anschlusskabel (3 m) Anschlusskabel (10 m) AC-Netzteil (mit AC-Netzkabel) Befestigungselement Kassettengehäuse e-con-anschluss IZF10-CP IZF10-CPZ IZF10-CG2EU IZF10-B1 IZF10-A1 ZS-28-C 7
Serie IZD10 Elektrostatischer tischer Sensor / Feedbacksensor Potenzialmessung: ±20 kv (erfasst bei einer Distanz von 50 mm); ±0,4 kv (erfasst bei einer Distanz von 25 mm). Erfasst die Polarität des Objekts und misst die Spannung. Klein und einfach anzubringen. Bestell-Nr. Potenzialmessung Ausgangsspannung IZD10-110 ±0,4 kv 1 bis 5 V IZD10-510 ±20 kv 1 bis 5 V Serie IZE11 Digitaler Messwertanzeiger Ausgang: 2x Schaltausgänge analoger Ausgang (1 bis 5 V, 4 bis 20 ma). 2-farbige Anzeige (rot und grün). Anzeigegenauigkeit: ±0,5 % vom Endwert ±1 Endstelle Mit Korrekturfunktion für die Abfragedistanz (in Schritten von 1 mm einstellbar). Unterstützt zwei Sensorausführungen. Anschluss durch Stecker: Stecker für Spannungsversorgung/Ausgang; e-con-stecker: Stecker für Sensor. Bestell-Nr. Eingang/Ausgang Anschlusskabel für Spannungsversorgung/Ausgang Stecker für Sensoranschluss IZE112-LC 2 PNP (1 5 V) Ja Ja IZE113-LC 2 PNP (4 20 ma) Ja Ja Zubehör Anschlusskabel für Spannungsversorgung/Ausgang (2 m) Befestigungselement Stecker für Sensoranschluss Adapter für Schalttafeleinbau Adapter für Schalttafeleinbau Front-Schutzabdeckung ZS-28-A ZS-28-B ZS-28-C ZS-27-C ZS-27-D Serie IZH10 Tragbares elektrostatisches Messgerät 8 Bedienerfreundlich. Kompakt und leicht: 85 g. Messbereich: ±20 kv. Funktionen: Anzeige von Tiefst- & Höchstwerten, Nullstellung, Batteriestandsanzeige und Display mit Hintergrundbeleuchtung. Bestell-Nr. IZH10 IZH10-H Option ohne Griff zur Messung von Hochspannungen Zubehör Erdungskabel (1,5 m) IZH-A-01 Tasche IZH-B-01 Griff zur Messung von Hochspannungen IZH-C-01 IZH-B-01 und IZH-A-01 sind bereits an die Serie IZH angeschlossen.
Anwendungen Verschiedene Branchen sind von statischer Elektrizität in ihren Prozessen betroffen, die Probleme wie Produktschäden und Produktivitätseinbußen verursacht. Kunden können den Ionisierer je nach Energieeinsatz oder Elektrizitätsabbau auswählen. Konkrete Anwendungen: Anwendungen des Stabionisierers Abbau statischer Elektrizität auf Glas Abbau statischer Elektrizität auf Leiterplatten Abbau statischer Elektrizität beim Transport von Halbleiterscheiben Abbau statischer Elektrizität an PET-Flaschen Abbau statischer Elektrizität auf einer Folie Abbau statischer Elektrizität an formgepressten Objekten Abbau statischer Elektrizität an folienbeschichteten Objekten Beseitigung statischer Elektrizität auf Verpackungsfolien Anwendungen der Düsenausführung Abbau statischer Elektrizität an einem Mikrochip Abbau statischer Elektrizität auf Linsen Abbau statischer Elektrizität an Zuführungseinrichtungen Abbau statischer Elektrizität von Kunststofftassen Abbau statischer Elektrizität auf Leiterplatten Beseitigung statischer Elektrizität auf Verpackungsfolien Entfernung von Staub, der an Lampenabdeckungen anhaftet Abbau statischer Elektrizität an formgepressten Objekten Elektrostatische Reinigungsbox Anwendungen Die ZVB Reinigungsbox kann vielfältig eingesetzt werden, wie zur Reinigung der Oberfl ächen von IC, optischen Linsen, Smartphones, Tablets. Die Anwendung ist allein durch die Abmessungen des Objektes eingeschränkt. elektronische Bauteile optische Linse Smartphone Scheinwerferabdeckung Kosmetikbox Bauteile von Haushaltsgeräten 9
Anwendungen der Gebläseausführung Abbau statischer Elektrizität in Atmosphären mit elektrischer Ladung, in denen keine Druckluftversorgung vorhanden ist aber dennoch statische Elektrizität abgebaut werden muss. Abbau statischer Elektrizität an PET-Flaschen Abbau statischer Elektrizität auf einer Folie Abbau statischer Elektrizität an formgepressten Objekten Abbau statischer Elektrizität auf Leiterplatten Abbau statischer Elektrizität auf Styrolschaum Abbau Statischer Elektrizität bei der Zellenfertigung Antistatische Produkte SMC bietet eine große Auswahl an Produkten, die den Aufbau statischer Elektrizität verhindern. Schläuche Serie TAS/TAU Antistatische Schläuche Serie TAU-X100 Antistatische Farbschläuche Schraub-/Steckverbindungen Serie KA Antistatische Steckverbindungen Antistatisches Drosselrückschlagventil Serie AS-X260 gerade Ausführung/Winkelausführung leitfähige Vakuumsauger Serie ZP3 leitfähiges NBR/leitfähiger Silikonkautschuk Serie ZP2 leitfähiges NBR/leitfähiger Silikonkautschuk Serie ZP leitfähiges NBR/leitfähiger Silikonkautschuk 10
Zubehör Alle für die Luftzufuhr zum Ionisierer erforderlichen Geräte können von SMC geliefert werden. Durch die Verwendung der unten dargestellten Geräte können Sie den Wartungsbedarf verringern, Schäden vorbeugen und noch dazu Energie sparen. Empfohlener Pneumatikschaltplan IZS40 z x c v b n m,. IZN10 z Lufttrockner Serie IDF Senkt den Taupunkt der Druckluft. Verringert Feuchtigkeitsbildung, die Schäden verursachen kann. x Luftfilter Serie AF-A Entfernt feste Fremdkörper wie Pulverteilchen aus der Druckluft. c Mikrofilter Serie AFM-A Beseitigt Ölnebel, die sich durch Luftfilter schwer entfernen lassen. v Digitaler Durchflussschalter Serie PF2A Digitaler Durchflussschalter mit 2-farbiger Anzeige Serie PFM Die Überwachung des Durchflusses verringert den Druckluftverbrauch. b Regler Serie AR-B Verringert den Druckluftverbrauch durch korrekte Druckeinstellung. n Digitaler Druckschalter Serie ISE30A Die Druckregelung sorgt dafür, dass die Fähigkeit zum Abbau statischer Elektrizität bei sinkendem Druck konstant bleibt. PF2A PFM m 2/2-Wege-Elektromagnetventil Serie VX2 2/2-Wege-Elektromagnetventil, pilotgesteuert, für trockene Druckluft Serie VQ, Drosselrückschlagventil Serie AS- X214 Regelt je nach Installationsbedingungen das erforderliche Druckluftvolumen. Verringert den Druckluftverbrauch.. Reinluftfilter Serie SFD integriertes Kapillarelement Nenn-Filtrationsvermögen: 0,01 μm Hohlfaserelemente mit einem Filtrationsgrad von 99,99 % verhindern ein Verschmutzen des Werkstücks. VX2 VQ 11
SMC-Produkte für den Abbau statischer Elektrizität (Ionisierer) SMC-Produkte für den Abbau statischer Elektrizität erzeugen mittels Koronaentladung Ionen, die statische Elektrizität abbauen (neutralisieren). Unter folgenden Bedingungen ist ein Ionisierer sinnvoll: Eine Erdung ist nicht möglich. Das Werkstück beinhaltet Isoliermaterialien, wie z. B. Gummi. Die Luftfeuchtigkeit kann nicht kontrolliert werden. Es können keine leitfähigen Materialien aufgetragen werden. Die Ausrüstung für den Abbau statischer Elektrizität erzeugt mittels Koronaentladung o. Ä. positive oder negative Ionen. Die auf das Werkstück übertragenen Ionen stellen das Ionengleichgewicht positiv bzw. negativ geladener Werkstücke her. Die Werkstücke sind demnach elektrisch ausgeglichen und die statische Elektrizität wurde abgebaut. Ausrüstung für den Abbau elektrostatischer Aufladung erzeugt Ionen Ionisierer Baut statische Elektrizität ab, indem Ionen auf ein geladenes Wertstück übertragen werden. Werkstück Koronaentladung Zufuhr mehrerer tausend Volt Details Grundmechanismus des Abbaus statischer Elektrizität mithilfe von Ionen (Ionengleichgewicht) negativ geladene Moleküle q positiv geladen Ein Ionisierer erzeugt Ionen, indem er einer Elektrodennadel eine hohe Spannung zuführt. Bei Zufuhr einer positiven Spannung werden positive Ionen erzeugt. Bei Zufuhr einer negativen Spannung werden negative Ionen erzeugt. Moleküle werden an Außenluft abgegeben w Ausgleich des Elektronenmangels e Abbau der statischen Elektrizität beendet 12
Technische Informationen 1. Arten der Erzeugung statischer Elektrizität Es gibt verschiedene Arten und Bezeichnungen für die Erzeugung statischer Elektrizität. Grundsätzlich wird statische Elektrizität immer dann erzeugt, wenn Objekte miteinander in Berührung kommen oder wenn diese getrennt werden. Aufladung durch Kontakt Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn sich zwei Objekte berühren. Aufladung durch Trennung Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn zwei sich berührende Objekte voneinander getrennt werden. Aufladung durch Reibung Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn zwei Objekte aneinander gerieben werden. Aufladung durch Aufprall Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn Objekte (Partikel o. Ä.) mit einer hohen Stoßkraft aufeinander prallen. Aufladung durch Dampf Statische Elektrizität wird in Flüssigkeiten erzeugt, wenn das aus der Düse austretende Wasser Dampf enthält. Aufladung durch Rollbewegungen Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn Objekte über andere Objekte rollen. Aufladung durch Induktion Wenn sich ein elektrostatisch aufgeladenes Objekt einem anderen Objekt nähert, wird auf der gegenüberliegenden Seite dieses Objekts statische Elektrizität erzeugt. Aufladung durch externes Ion Ionengenerator geladenes Objekt statische Elektrizität tritt auf! 13
Technische Informationen 2. Statische Elektrizität Wie entsteht statische Elektrizität? q Prinzip der statischen Elektrizität Alle Materie besteht aus Atomen. Ein Atom setzt sich unter anderem aus Protonen und Elektronen zusammen, deren elektrische Ladung sich ausgleicht. Die Elektronen lassen sich bereits mit einer relativ geringen Krafteinwirkung vom Rest des Atoms trennen bzw. wieder anfügen. Wenn das Gleichgewicht zwischen Protonen und Elektronen gestört wird, entsteht statische Elektrizität keine statische Elektrizität (0 V) positiv geladen () negativ geladen () Elektron Proton getrennt hinzugefügt Zwischen Protonen () und Elektronen () besteht ein Gleichgewicht, weshalb keine statische Elektrizität erzeugt wird Wird ein Elektron () von einem Atom getrennt, übersteigt die Zahl der Protonen () die der Elektronen (), so dass das Atom eine positive Ladung aufweist. Wenn sich ein Elektron () an ein Atom anfügt, übersteigt die Zahl der Elektronen () die Anzahl der Protonen (), so dass das Atom jetzt negativ geladen ist. Anm.) In der Abbildung sind nur 3 Elektronen dargestellt. Die tatsächliche Anzahl der Elektronen hängt jedoch vom jeweiligen Atom ab. Ursachen der Erzeugung statischer Elektrizität q Aufladung durch Kontakt Wenn 2 Objekte miteinander in Berührung kommen, können sich die Elektronen zwischen beiden Objekten hin und her bewegen. Werden die Objekte jetzt plötzlich getrennt, bleiben die Atome in ihrem jeweiligen polarisierten Zustand, so dass statische Elektrizität entsteht. Werkstück mit kleiner Austrittsarbeit Beide Objekte (Werkstücke) haben jeweils die gleiche Zahl an Protonen und Elektronen, sind also elektrisch neutral. Sie weisen beide kein elektrisches Potential (statische Elektrizität) auf. Werkstück mit großer Austrittsarbeit Wenn ein Objekt (Werkstück) jetzt mit einem anderen in Kontakt kommt, bewegen sich die Elektronen () vom Werkstück mit der kleinen zum Objekt mit der großen Austrittsarbeit. < Austrittsarbeit: Mindestmaß an Energie, um ein Elektron aus der Oberfläche eines Metalls zu lösen. Jeder Stoff hat einen spezifischen Wert. > positiv geladen Werden die Objekte plötzlich getrennt, polarisiert sich die Elektronenverteilung und je nach Anzahl der vorhandenen Elektronen werden die Werkstücke positiv bzw. negativ geladen. negativ geladen 14
Elektrische Affinität und elektrische Ladung Triboelektrische Reihe Die elektrische Affinität und die Stärke ihrer Ausprägung beim Kontakt zweier Objekte werden in der triboelektrischen Reihe dargestellt. menschlicher Körper Glas Glimmer Polyamid Wolle Seide Aluminium Polyester Papier Baumwolle Stahl Kupfer Gummi Polyurethan Polypropylen Vinylchlorid Silizium Fluorpolymer So lesen Sie die triboelektrische Reihe 1: Elektrische Polarität Die Materialien im oberen Teil der triboelektrischen Reihe sind gegenüber positiver, jene im unteren teil negativer Aufladung affin. Beispiel 1: Glas () Polyester () Beispiel 2: Polyester () Fluorpolymer () 2: Elektrische Ladung Mit zunehmendem Abstand zwischen den beiden Materialien steigt auch das Potenzial durch Berührung statische Elektrizität zu erzeugen. Beispiel 1: Potenzial zur Generierung statischer Elektrizität zwischen menschlichem Körper und Polyamid (klein) Beispiel 2: Potenzial zur Generierung statischer Elektrizität zwischen menschlichem Körper und Polyurethan (groß) w Aufladung durch Induktion Aufladung durch Induktion entsteht, wenn ein geladenes Objekt in die Nähe eines anderen Objekts gelangt, ohne dieses zu berühren. Da die beiden Objekte nicht in Kontakt kommen, lässt sich diese statische Elektrizität schwer messen. Wenn zwischen Protonen und Elektronen ein Gleichgewicht besteht, zeigt ein elektrostatisches Messgerät keine statische Elektrizität an. Induktion stark geladenes Werkstück elektrostatisches Messgerät Wenn ein geladenes Objekt in die Nähe eines anderen Objekts gelangt, werden die Elektronen angezogen und das ungeladene Objekt polarisiert. Das elektrostatische Messgerät zeigt eine positive Ladung an. Sobald das geladene Objekt den anderen Gegenstand berührt, gibt es seine Ladung ab. Nach der Trennung kehrt es in seinen ursprünglichen Zustand zurück. 15
Beispiele für Defekte aufgrund von Aufladung durch Induktion Geräteausfall 1 1) Ein ungeladenes Gerät ist elektrisch nicht polarisiert. Geräteausfall 2 2) Wenn ein durch wiederholte Abläufe elektrisch geladener Sauger in die Nähe des Geräts gelangt, tritt statische Induktion auf. Die Abbildung zeigt Elektronen, die sich auf die Elektrode zu bewegen: Der Chip und seine Umgebung werden positiv geladen. 3) Wird das Gerät auf einem Schaltkreis befestigt, tritt elektrostatische Entladung auf. In diesem Fall muss eine leitende Gummiunterlage verwendet werden. 1) Ein ungeladenes Gerät ist elektrisch nicht polarisiert. 2) Wenn ein Bediener in die Nähe des Geräts gelangt, erfolgt eine Aufladung durch Induktion. Die Seite des Geräts, an der der Bediener steht, wird negativ geladen, die andere Seite positiv. 3) Wenn das Gerät geerdet ist, wird die elektrostatische Aufladung sofort abgebaut. Die Elektronen () fließen aus der Erdung in das Gerät. 4) Ist das Gerät dagegen isoliert, wird es, sobald sich der Bediener entfernt, durch die verbleibenden Elektronen negativ geladen. 5) Sobald das Gerät wieder geerdet wird, tritt wieder eine elektrostatische Entladung auf. Die Elektronen () fließen aus dem Gerät heraus. Aufladung durch Ionen Geräte, in denen UV-Strahlung usw. zum Einsatz kommt, können Ionen ausstrahlen. Sobald diese Ionen auf ein Werkstück treffen, wird dieses aufgeladen. Was ist ein Ion? Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Atom oder Molekül. Der Ionisierer lädt den molekularen Sauerstoff (Sauerstoffatome) und den molekularen Stickstoff (Stickstoffatome) der Luft positiv oder negativ auf. Normalbedingung Moleküle (Atome) im Gleichgewicht ionisierte Moleküle (Atome) 16
Technische Informationen 3. Maßnahmen gegen statische Elektrizität Was verhindert das Entstehen statischer Elektrizität q Korrekte Auswahl der Materialien, die miteinander in Berührung kommen können (Beachtung der triboelektrischen Reihe) w Verkleinerung der Kontaktfläche Je größer die Berührungsfläche ist, umso mehr statische Elektrizität wird erzeugt. Es sind also Anordnungen zu wählen, in denen die Berührungsflächen so klein wie möglich sind. e Verringerung der Häufigkeit, in der Objekte miteinander in Kontakt kommen Wenn sich Objekte wiederholt berühren, sammelt sich statische Elektrizität an. Wenn Sie die Häufigkeit reduzieren, in der die Objekte miteinander in Kontakt kommen, kann sich weniger statische Elektrizität aufbauen. r Kapazitätsregelung Die Spannung der statische Elektrizität hängt von der jeweiligen Kapazität ab. Regeln Sie die Kapazität so, dass möglichst wenig statische Elektrizität entsteht. Spannung der statischen Elektrizität und Kapazität Spannung der statischen Elektrizität Die Spannung der statischen Elektrizität lässt sich mit Hilfe der folgenden Formel berechnen: Spannung (V) = elektrische Ladung (Q)/Kapazität (C) Bei gleichbleibender elektrostatischer Aufladung ändert sich die Spannung direkt im Verhältnis zur Kapazität. Beispiel: Wenn die Kapazität abnimmt, nimmt die Spannung zu. Kapazität (C) Fähigkeit zur Speicherung statischer Elektrizität zwischen zwei Objekten. Die Kapazität zwischen zwei Platten steigt proportional zur Plattenfläche (S) und sinkt mit zunehmendem Abstand (d) zwischen den Platten. S d Beispiel: Die statische Elektrizität eines auf dem Tisch liegenden Werkstücks steigt beim Anheben des Werkstücks an, weil die Kapazität abnimmt. 17
Vermeidung des Aufladens von Objekten mit statischer Elektrizität Wenn statische Elektrizität erzeugt wird, ist es notwendig zu verhindern, dass Objekte zu stark geladen werden und so Probleme verursachen. Je nach Anwendung müssen dazu geeignete Schritte unternommen werden. q Erdung Erdung ist eine grundlegende Gegenmaßnahme gegen den Aufbau statischer Elektrizität. In manchen Fällen ist die Erdung jedoch, verursacht durch die Isolierung von Schmierölen oder wenn die Erdung nicht tief genug ist, nicht vollständig. Aus diesem Grund muss die Erdung immer überprüft werden. w Feuchtigkeitsregelung Die Luftfeuchtigkeit wird mit Befeuchtern o. Ä. geregelt. Achtung: Bei sehr heiß werdenden Geräten sind Befeuchter eventuell nicht wirksam. e Leitfähige Produkte Achtung: Leitfähige Produkte können ohne Erdung keine elektrostatische Aufladung abführen. Metall Isolierung Masse (Erdung) Leitfähige Materialien werden geladen, wenn sie ohne Erdung auf isolierende Materialien auftreffen. Falls eine Erdung nicht möglich ist, müssen die gleichen Maßnahmen wie für isolierende Materialien eingeleitet werden. r Entfernung statischer Elektrizität mit Ionisierern usw. Unterschiedliche Materialien Leitfähige Materialien Leitfähige Materialien führen die statische Elektrizität sofort über die Erdung ab. Wenn eine Oberflächenbehandlung, wie z. B. Anodisierung, vorliegt, werden leitfähige Materialien isoliert und die Erdung ist unwirksam. Isolierende Materialien Isolierende Materialien können statische Elektrizität nicht abführen, selbst wenn sie geerdet sind. Verwenden Sie zum Abbau statischer Elektrizität also leitfähige Materialien, nutzen Sie eine Feuchtigkeitsregelung oder ein Netzmittel oder installieren Sie Ionisierer usw. Elektrostatische Merkmale leitfähiger und isolierender Materialien Leiter Isolierung durch Erdung neutralisiert leitfähig (schneller Abbau der statischen Elektrizität) gleichmäßig geladen nicht durch Erdung neutralisiert nicht leitfähig (Abbau der statischen Elektrizität dauert länger) ungleichmäßig geladen (Ionenflecken); einige Teile des Objekts können positiv, andere negativ geladen bleiben. 18
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