Reduzierung Elektrostatik ESD

Elektrostatische Entladungen (ESD)

 

Was im Alltag als unangenehm empfunden wird, aber nicht gefährlich ist, verursacht in der Industrie Schäden in Millionenhöhe.

Gerade in der Herstellung von Elektronikbauteilen wo aufgrund der Empfindlichkeit der Halbleiter bereits geringste elektrostatische Entladungen große Schäden verursachen. Diese Bauteile können bereits bei Entladungen von einer Spannung (Potential) von unter 100 V Schäden nehmen. Dies hört sich verhältnismäßig viel an. Hierbei ist allerdings zu bedenken, dass der Mensch elektrostatische Entladungen von unter 2000 V nicht wahrnimmt.

 

Einfluss von Luftfeuchte auf elektrostatische Entladung (ESD)

Ursachenbeispiele bei 10-25 % relative Feuchte bei 65-90 % relative Feuchte
 Gang über Teppich  35000 V  1500 V
 Gang über Vinylfließen  12000 V  250 V
 Arbeitsplatz  6000 V  100 V
 Aufheben von Kunststofftaschen  20000 V  1200 V
 Stuhl mit Urethanschaum  18000 V  1500 V

Quelle: Source Electrostatic Discharge Association, 2013

 

Einfluss der Elektrostatik in der Verarbeitung von Kunststoffen und von sonstigen Materialien

 

Auch in der Verarbeitung von Kunststoffen stellt elektrische Aufladung einen Störfaktor dar. Folien und Kunststoffe, die durch Reibung elektrisch aufgeladen werden ziehen elektrostatisch aufladbare Stoffe an. Stäube und Partikel finden somit schneller ihren Weg zu Maschine und Produkt und legen sich als Schmutzfilm darauf nieder. Neben der Folienherstellung und –verarbeitung gibt es eine Vielzahl von Prozessen mit ähnlicher Thematik. Durch die Reibung und Bewegung von Materialien können sich unter Umständen Maschinenteile mit einer auch für Menschen gefährlichen Spannung aufladen. So kann es zu Personenschäden oder sogar zu Bränden durch Selbstentzündung kommen.

 

Die elektrische Aufladung ist um so größer, je niedriger die Raumluftfeuchte ist. Feuchte Luft reichert Ionen an, wodurch sie schwerer und im elektrischen Umfeld träger werden. Bei einer Luftfeuchte von >50% wird die Leitfähigkeit der Luft an den Materialoberflächen erhöht, sodass die elektrischen Ladungen abgeleitet werden können. Bei diesem Prozess bildet sich ein hauchdünner Feuchtigkeitsfilm auf den Materialien. Dieser macht die Oberfläche soweit leitfähig, dass ungewollte Ladungen abgeleitet werden.

 


Einsatz von Mixbed - Deonisationssystemen

Manche Anbieter von Luftbefeuchtungssystemen bieten pauschal Mixbed-Deonisationssysteme speziell für verschiedene Industriezweige an. Jedoch sollte hier genau die Anforderung über Sinn oder Sinnlosigkeit  geprüft werden! Eine Deionisation ersetzt nicht die Hygiene, sondern ist als Zusatzsystem für z. B. gelöste Salze zu sehen.

Eine Umkehrosmose filtriert im Spektrum < 0,001 µm und ist als Hyperfiltersystem für nahezu alle Bereiche verschiedenster Reinraumklassen ausreichend. Ein Bedarf an Deonisationsystemen sollte daher in einem Vergleich an die Rückhaltquote der eingesetzten Luftfiltersysteme in betroffenen zu befeuchtenden Räumen beurteilt werden.

Die Deionisierung ist ein chemisches Verfahren, das speziell hergestellte Ionenaustauscherharze verwendet, die mittels Wasserstoff- und Hydroxidionengelöste Mineralien austauschen und dann zu Wasser rekombinieren. Da die meisten nicht-teilchenförmigen Wasserverunreinigungen gelöste Salze sind, erzeugt die Entionisierung ein hochreines Wasser, das im allgemeinen dem destillierten Wasser ähnlich ist. 

 

Deionisiertes Wasser ist sowohl gegenüber Metallen als auch Kunststoffen sehr aggressiv. Der normale Gebrauch von deionisiertem Wasser ist in geschlossenen Systemen die eigens dafür vorgesehene Gerätschaften und resistente Gehäuse haben oder im Laborgebrauch.

 

Im Bereich von Luftbefeuchtungsanlagen sehen wir den Einsatz eines derart aggresiven Befeuchtungs-mediums sehr skeptisch. Berücksichtigt man den Einsatz einer Umkehrosmose  bedient man sich einer Hyperfiltration mit einer Porengröße <1Nm. Hier sollte der Betreiber die eigenen Anforderungen im Detail abwägen in wieweit der Einsatz einer Deionisierung tatsächlich erfoderlich ist.