Statische Elektrizität messen, kontrollieren undabbauen – optimale Lösungen von SMC

Kurzübersicht

SM

C-P

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3

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 – zur Prüfung und Quantifi zierung von statischer Elektrizität.

Tragbares elektrostatisches Messgerät, Serie IZH10Tragbarer 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 IZS40/41/42Geeignet 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 IZN10Geeignet 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 ZVBEignet sich für den Abbau statischer Elektrizität, das Entfernen und Filtern von Staub bei Werkstücken bis zu einer bestimmten Größe.

Gebläseausführung, Serie IZF10 und IZF21/31Geeignet 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 IZD10Kleiner und leicht montierbarer Sensor mit analogem Ausgang, der mit der IZE11-Anzeige kompatibel ist.

Digitaler Messwertanzeiger, Serie IZE11Bildschirm mit 2-farbiger Anzeige für die Verwendung mit dem elektrostatischen Sensor IZD10.

Messung + Abbau + Kontrolle

Tragbares elektrostatisches Messgerät

Stabausführung/Düsenausführung/Gebläseausführung

Elektrostatischer Sensor und Digitale Messwertanzeige

4

∗ 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.

Serie IZS40/41/42Stabausführung

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 IZS42Minimiertes 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

IZS40 IZS41 IZS42

Bestell-Nr. Merkmale Stablänge [mm] Eingangssignal Ausgangssignal Betriebsbereich [mm]IZS40-340-06B

Einfache Bedienung:

reiner ON/OFF-Betrieb

340

— —

50 ~ 2000

IZS40-400-06B 400

IZS40-460-06B 460

IZS40-580-06B 580

IZS40-640-06B 640

IZS40-820-06B 820

IZS40-1120-06B 1120

IZS40-1300-06B 1300

IZS40-1600-08B 1600

IZS40-1900-08B 1900

IZS41-340P-06B

Verwendbar mit Feedback-

sensor

340

2 x PNP 2 x PNP

IZS41-400P-06B 400

IZS41-460P-06B 460

IZS41-580P-06B 580

IZS41-640P-06B 640

IZS41-820P-06B 820

IZS41-1120P-06B 1120

IZS41-1300P-06B 1300

IZS41-1600P-08B 1600

IZS41-1900P-08B 1900

IZS42-340P-06B

Dual-AC-Ausführung

340

IZS42-400P-06B 400

IZS42-460P-06B 460

IZS42-580P-06B 580

IZS42-640P-06B 640

IZS42-820P-06B 820

IZS42-1120P-06B 1120

IZS42-1300P-06B 1300

IZS42-1600P-08B 1600

IZS42-1900P-08B 1900

IZS41IZS40 IZS42

5

∗ Anschlusskabel (3 m) inbegriffen.∗ NPN-Option auf Anfrage erhältlich.

Serie IZN10Düsenausführung

Wirksamer lokaler Abbau statischer Elektrizität• Verschiedene Düsenausführungen zur Anpassung an zahlreiche Anwendungen:

- energiesparende Düse zum Abbau statischer Elektrizität- Düse mit hohem Durchfl uss- 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.

IZN10 IZN10-X367

Zubehör

Elektroden-Reinigungsset IZS30-M2IR-Fernbedienung IZS41-RCVerbindungskabel (2 m) IZS41-CF02Hochgeschwindigkeits-Kassette (Wolfram) IZS40-NTEnergiespar-Kassette (Wolfram) IZS40-NJAbdeckung zum Schutz gegen Herunterfallen der Elektrodenkassette für 3 Elektroden IZS40-E3Abdeckung zum Schutz gegen Herunterfallen der Elektrodenkassette für 4 Elektroden IZS40-E4Abdeckung zum Schutz gegen Herunterfallen der Elektrodenkassette für 5 Elektroden IZS40-E5AC-Netzteil für IZS40 IZF10-CG2EUAC-Netzteil für IZS41/42 IZS41-CG2EUEndklammer IZS40-BEMittelklammer IZS40-BMFeedbacksensor IZS31-DFautomatischer Abgleichsensor IZS31-DG

Bestell-Nr. Düsenausführung Anschlussgröße AusgangIZN10-01P06 energiesparende Düse zum Abbau statischer Elektrizität

Ø 6 (metrisch) PNPIZN10-02P06 Düse mit hohem Durchfl uss

IZN10-11P06 Innengewinde für Leitung (Rc 1/8)

Zubehör

L-Befestigungswinkel IZN10-B1Bolzen IZN10-B2Befestigungselement DIN-Schienenmontage IZN10-B3Anschlusskabel (3 m) IZN10-CPAnschlusskabel (10 m) IZN10-CPZElektrodennadel IZN10-NTDüse mit zirkulärer Diffusion IZN10-G-X198Düse mit fl acher Diffusion IZN10-G-X199Stabdüse (gerade Ausführung), Stablänge 400 mm IZN10-G-400-X216Stabdüse (gerade Ausführung), Stablänge 600 mm IZN10-G-600-X216

6

Serie ZVB Elektrostatische Reinigungsbox

Endlich staubfrei!• Bei der Verwendung von Düsen-Ionisierern sind drei Vorgänge – Abbau statischer Elektrizität, Staubentfernung und -fi lterung – in einem

einzigen Gehäuse integriert.- Effi zienter Abbau der elektrostatischen Aufl adung 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.

ZVB20 ZVB40

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-D3A1 m langer Schlauch für Entlüftungsleitung ZVB-D1AStaubbeutel ZVB-P1AAC-Adapter ZVB-AC1EU

ZVB40

7

Serie IZF Gebläseausführung

Schneller Abbau statischer Elektrizität

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, Durchfl uss-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.

Serie IZF10• Zwei Ausführungen erhältlich:

Ausführung für schnellen Abbau statischer Elektrizität: Abbauzeit 1,5 SekundenGeräuscharme Ausführung: 48 dB(A).

• Ionengleichgewicht: ±13 V.• Alarmfunktionen: Hochspannungsfehler, Wartungsanzeige bei Verunreinigungen an der Elektrodennadel.

IZF21/31 IZF10

Bestell-Nr. Durchfl uss [l/min] Eingang/AusgangIZF21-P 1800

PNPIZF31-P 4400

∗ Anschlusskabel (3 m) inbegriffen. AC-Netzteil, Befestigungselement, Automatische Reinigungseinheit, Lamelle und Filter nicht inbegriffen.∗ NPN-Option auf Anfrage erhältlich.

Zubehör IZF21 IZF31Kassettengehäuse mit Elektrodennadeln IZF21-NT IZF31-NTAnschlusskabel (3 m) IZS41-CPAnschlusskabel (10 m) IZS41-CPZAC-Netzteil (mit AC-Netzkabel) IZF21-CG2EUAC-Netzteil (ohne AC-Netzkabel) IZF21-CG2Lüftungsgitter miteinstellbaren Lamellen IZF21-HW IZF31-HW

Befestigungselement IZF21-B1 IZF31-B1Automatische Reinigungseinheit IZF21-HS IZF31-HSFilter auf der Ansaugseite: Filter IZF21-FL IZF31-FLFilter auf der Ansaugseite: Filter + Filterhalter IZF21-FU IZF31-FUReinigungsarm (für automatische Reinigungseinheit) IZF21-M3 IZF31-M3

Bestell-Nr. Düsenausführung Durchfl uss [l/min] Ausgang

IZF10-PAusführung für schnellen Abbau der

statischen Elektrizität660

PNPIZF10-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) IZF10-CPAnschlusskabel (10 m) IZF10-CPZAC-Netzteil (mit AC-Netzkabel) IZF10-CG2EUBefestigungselement IZF10-B1Kassettengehäuse IZF10-A1e-con-Anschluss ZS-28-C

IZF

F eausführung

Abbau statischer ElektrizitätIZF21/31

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Serie IZD10Elektrostatischer Sensor / Feedbacksensor

Serie IZE11Digitaler Messwertanzeiger

Serie IZH10Tragbares elektrostatisches Messgerät

• 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.

• 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.

• Bedienerfreundlich.• Kompakt und leicht: 85 g.• Messbereich: ±20 kV.• Funktionen: Anzeige von Tiefst- & Höchstwerten, Nullstellung, Batteriestandsanzeige und Display mit Hintergrundbeleuchtung.

Bestell-Nr. Eingang/AusgangAnschlusskabel für

Spannungsversorgung/AusgangStecker für

SensoranschlussIZE112-LC 2 PNP + (1 – 5 V) Ja Ja

IZE113-LC 2 PNP + (4 – 20 mA) Ja Ja

Zubehör

Anschlusskabel für Spannungsversorgung/Ausgang (2 m) ZS-28-ABefestigungselement ZS-28-BStecker für Sensoranschluss ZS-28-CAdapter für Schalttafeleinbau ZS-27-CAdapter für Schalttafeleinbau + Front-Schutzabdeckung ZS-27-D

Bestell-Nr. OptionIZH10 ohne

IZH10-H Griff zur Messung von Hochspannungen

Zubehör

Erdungskabel (1,5 m) IZH-A-01Tasche IZH-B-01Griff zur Messung von Hochspannungen IZH-C-01

Bestell-Nr. Potenzialmessung AusgangsspannungIZD10-110 ±0,4 kV 1 bis 5 V

IZD10-510 ±20 kV 1 bis 5 V

tischer Sensor / Feedback

∗ IZH-B-01 und IZH-A-01 sind bereits an die Serie IZH angeschlossen.

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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:

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.

Abbau statischer Elektrizität auf Glas

Anwendungen des Stabionisierers

Anwendungen der Düsenausführung

Elektrostatische Reinigungsbox Anwendungen

Abbau statischer Elektrizität auf einer Folie

Abbau statischer Elektrizität an einem Mikrochip

Abbau statischer Elektrizität auf Leiterplatten

elektronische Bauteile optische Linse Smartphone Scheinwerferabdeckung Kosmetikbox Bauteile von Haushaltsgeräten

Abbau statischer Elektrizität auf Leiterplatten

Abbau statischer Elektrizität an formgepressten Objekten

Abbau statischer Elektrizität auf Linsen

Beseitigung statischer Elektrizität auf Verpackungsfolien

Abbau statischer Elektrizität beim Transport von Halbleiterscheiben

Abbau statischer Elektrizität an folienbeschichteten Objekten

Abbau statischer Elektrizität an Zuführungseinrichtungen

Entfernung von Staub, der an Lampenabdeckungen anhaftet

Abbau statischer Elektrizität an PET-Flaschen

Beseitigung statischer Elektrizität auf Verpackungsfolien

Abbau statischer Elektrizität von Kunststofftassen

Abbau statischer Elektrizität an formgepressten Objekten

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Antistatische Produkte

Abbau statischer Elektrizität in Atmosphären mit elektrischer Ladung, in denen keine Druckluftversorgung vorhanden ist aber dennoch statische Elektrizität abgebaut werden muss.

SMC bietet eine große Auswahl an Produkten, die den Aufbau statischer Elektrizität verhindern.

SchläucheSerie TAS/TAU – Antistatische SchläucheSerie TAU-X100 – Antistatische Farbschläuche

Schraub-/SteckverbindungenSerie KA – Antistatische Steckverbindungen

Antistatisches DrosselrückschlagventilSerie AS-X260 – gerade Ausführung/Winkelausführung

leitfähige VakuumsaugerSerie ZP3 – leitfähiges NBR/leitfähiger SilikonkautschukSerie ZP2 – leitfähiges NBR/leitfähiger SilikonkautschukSerie ZP – leitfähiges NBR/leitfähiger Silikonkautschuk

Anwendungen der Gebläseausführung

Abbau statischer Elektrizität an PET-Flaschen

Abbau statischer Elektrizität auf Leiterplatten

Abbau statischer Elektrizität auf einer Folie

Abbau statischer Elektrizität auf Styrolschaum

Abbau statischer Elektrizität an formgepressten Objekten

Abbau Statischer Elektrizität bei der Zellenfertigung

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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

z Lufttrockner – Serie IDFSenkt den Taupunkt der Druckluft. VerringertFeuchtigkeitsbildung, die Schäden verursachen kann.

v Digitaler Durchfl ussschalter – Serie PF2ADigitaler Durchfl ussschalter mit 2-farbiger Anzeige – Serie PFMDie Überwachung des Durchfl usses verringert den Druckluftverbrauch.

m 2/2-Wege-Elektromagnetventil – Serie VX22/2-Wege-Elektromagnetventil, pilotgesteuert, für trockene Druckluft – Serie VQ

x Luftfi lter – Serie AF-AEntfernt feste Fremdkörper wie Pulverteilchen aus der Druckluft.

b Regler – Serie AR-BVerringert den Druckluftverbrauch durch korrekte Druckeinstellung.

, Drosselrückschlagventil – Serie AS-X214Regelt je nach Installationsbedingungen das erforderliche Druckluftvolumen. Verringert den Druckluftverbrauch.

c Mikrofi lter – Serie AFM-ABeseitigt Ölnebel, die sich durch Luftfi lter schwer entfernen lassen.

n Digitaler Druckschalter – Serie ISE30ADie Druckregelung sorgt dafür, dass die Fähigkeit zum Abbau statischer Elektrizität bei sinkendem Druck konstant bleibt.

. Reinluftfi lter – Serie SFDintegriertes KapillarelementNenn-Filtrationsvermögen: 0,01 μmHohlfaserelemente mit einem Filtrationsgrad von 99,99 % verhindern ein Verschmutzen des Werkstücks.

z bx nc mv , .

Serie VQ

PF2A

IZS40

IZN10

PFM

VX2

VQ

IZN

12

SMC-Produkte für den Abbau statischer Elektrizität (Ionisierer)

Unter folgenden Bedingungen ist ein Ionisierer sinnvoll:

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

Koronaentladung

Details

Grundmechanismus des Abbaus statischerElektrizität mithilfe von Ionen (Ionengleichgewicht)

Ionisierer

Werkstück

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.

q positiv geladen

w Ausgleich des Elektronenmangels

e Abbau der statischen Elektrizität beendet

Moleküle werdenan Außenluftabgegeben

negativ geladene Moleküle

Baut statische Elektrizität ab, indem Ionen auf ein geladenes Wertstück übertragen werden.

Zufuhr mehrerer tausend Volt

• Eine Erdung ist nicht möglich.• Das Werkstück beinhaltet Isoliermaterialien, wie

z. B. Gummi.

SMC-Produkte für den Abbau statischer Elektrizität erzeugen mittels Koronaentladung Ionen, die statische Elektrizität abbauen (neutralisieren).

• Die Luftfeuchtigkeit kann nicht kontrolliert werden.• Es können keine leitfähigen Materialien

aufgetragen werden.

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Technische Informationen1. Arten der Erzeugung statischer Elektrizität

Aufladung durch Kontakt

Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn sich zwei Objekte berühren.

Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn zwei sich berührende Objekte voneinander getrennt werden.

Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn zwei Objekte aneinander gerieben werden.

Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn Objekte (Partikel o. Ä.) mit einer hohen Stoßkraft aufeinander prallen.

Statische Elektrizität wird in Flüssigkeiten erzeugt, wenn das aus der Düse austretende Wasser Dampf enthält.

Statische Elektrizität wird erzeugt, wenn Objekte über andere Objekte rollen.

Wenn sich ein elektrostatisch aufgeladenes Objekt einem anderen Objekt nähert, wird auf der gegenüberliegenden Seite dieses Objekts statische Elektrizität erzeugt.

Aufladung durch Aufprall

Aufladung durch Induktion

Aufladung durch Trennung

Aufladung durch Dampf

Aufladung durch externes Ion

Aufladung durch Reibung

Aufladung durch Rollbewegungen

Ionengenerator

geladenesObjekt

statische Elektrizität tritt auf!

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.

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Technische Informationen2. Statische Elektrizität� Wie entsteht statische Elektrizität?

� Ursachen der Erzeugung statischer Elektrizität

–

– –

+ ++

–

getrennt–

–

+ ++ hinzugefügt –

––

–

+ ++

Proton

Elektron

Anm.) In der Abbildung sind nur 3 Elektronen dargestellt. Die tatsächliche Anzahl der Elektronen hängt jedoch vom jeweiligen Atom ab.

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.

Wird ein Elektron (–) von einem Atom getrennt, übersteigt die Zahl der Protonen (+) die der Elektronen (–), so dass das Atom eine positive Ladung aufweist.

Zwischen Protonen (+) und Elektronen (–) besteht ein Gleichgewicht, weshalb keine statische Elektrizität erzeugt wird

negativ geladen (–)positiv geladen (+)keine statische Elektrizität (0 V)

q Aufladung durch KontaktWenn 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.

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.

Werden die Objekte plötzlich getrennt, polarisiert sich die Elektronenverteilung und je nach Anzahl der vorhandenen Elektronen werden die Werkstücke positiv bzw. negativ geladen.

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. >

q Prinzip der statischen ElektrizitätAlle 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

positiv geladen

negativ geladen

Werkstück mit großer Austrittsarbeit

Werkstück mit kleiner Austrittsarbeit

+

+–

–

+ ++ + –

+

+

–

–

+

–

+

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Elektrische Affinität und elektrische Ladung

So lesen Sie die triboelektrische Reihemenschlicher Körper

Glas

Glimmer

Polyamid

Wolle

Seide

Aluminium

Polyester

Papier

Baumwolle

Stahl

Kupfer

Gummi

Polyurethan

Polypropylen

Vinylchlorid

Silizium

Fluorpolymer

1: Elektrische PolaritätDie 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 LadungMit 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)

� Triboelektrische ReiheDie „elektrische Affinität“ und die Stärke ihrer Ausprägung beim Kontakt zweier Objekte werden in der triboelektrischen Reihe dargestellt.

w Aufladung durch InduktionAufladung 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.

+

+–

–

+ ++ + –

+

+

–

–

stark geladenes Werkstück

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.

Wenn zwischen Protonen und Elektronen ein Gleichgewicht besteht, zeigt ein elektrostatisches Messgerät keine statische Elektrizität an.

+

–

+

elektrostatisches Messgerät

Induktion

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Beispiele für Defekte aufgrund von Aufladung durch Induktion

1) Ein ungeladenes Gerät ist elektrisch nicht polarisiert.

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.

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.

3) Wenn das Gerät geerdet ist, wird die elektrostatische Aufladung sofort abgebaut. Die Elektronen (–) fließen aus der Erdung in das Gerät.

� Geräteausfall 1

� Geräteausfall 2

� 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.

· 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.

Was ist ein Ion?

–

– –

+ ++

–

––

–

+ ++

–

–+ +

+

Normalbedingung Moleküle (Atome) im Gleichgewicht

ionisierte Moleküle (Atome)

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Technische Informationen3. 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 KontaktflächeJe 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 kommenWenn 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.

S d

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.

Beispiel: Die statische Elektrizität eines auf dem Tisch liegenden Werkstücks steigt beim Anheben des Werkstücks an, weil die Kapazität abnimmt.

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� 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 ErdungErdung 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 ProdukteAchtung: Leitfähige Produkte können ohne Erdung

keine elektrostatische Aufladung abführen.

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 MaterialienIsolierende 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

++

+

++

+ ––

–

Masse (Erdung)

Isolierung

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.

Leiter

durch Erdung neutralisiert

· leitfähig (schneller Abbau der statischen Elektrizität)

· gleichmäßig geladen

Isolierung

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.

Metall

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