異物附著

灰塵等異物附著是製造現場常見的課題。
讓我們一起來確認一下有關異物附著的問題該注意哪些重點。

異物附著
鏡片清洗後灰塵附著的案例

異物附著的原理

首先,到底異物附著是如何發生的?
異物附著的機制視異物附著的對象為「導體」或「絕緣體」而異。

導體的異物附著

導體容易導電,因此電荷會在導體內部自由移動。
帶正電的異物一旦靠近導體周圍,導體表面就會帶負電荷,反之,若是帶負電的異物靠近,則導體的表面將會帶正電荷。此狀態正如同磁鐵的N極與S極會相吸,導體表面的狀態會呈現帶有與異物極性相反的靜電。

導體的異物附著
  1. A:金屬體
  2. B:帶電的異物

靠近導體的物質像這樣被帶有相反靜電極性的導體表面吸引的現象稱為「靜電感應」。
一旦發生「靜電感應」,異物與導體之間的庫倫力將會產生作用,使異物被吸引至導體進而附著。

由於導體的特性就是電荷能在導體內部自由移動,並因此產生靜電感應,此時無論再怎麼對導體端進行靜電消除,帶電的異物與導體之間的庫倫力並不會消失。因此如果不對異物本身進行靜電消除,就無法避免異物附著。

對異物進行靜電消除即可避免附著
  1. A:金屬體
  2. B:帶電的異物

對異物進行靜電消除即可避免附著

絕緣體的異物附著

當異物與絕緣體雙方都帶電時,就會發生異物附著於絕緣體上的情形。當異物帶有相反極性的電荷並靠近帶電的絕緣體時,雙方之間的庫倫力會產生作用,導致異物附著於絕緣體。

絕緣體的異物附著
  1. A:絕緣體
  2. B:帶電的異物

此時只要對絕緣體或異物其中一方進行靜電消除,就會讓兩者之間的庫倫力失去作用,進而避免異物附著的情形發生。

只要對其中一方進行靜電消除即可避免附著
  1. A:絕緣體
  2. B:帶電的異物

只要對其中一方進行靜電消除即可避免附著

異物附著的對策

接下來,要針對造成問題的異物都飄散在哪些地方,以及對象是導體還是絕緣體等重點來思考對策。

根據異物飄散的位置採取對策

在生產現場造成問題的異物主要飄散於下列場所:

  • 大範圍飄散於寬敞空間
  • 於產品附近局部飄散

上述情況分別該採取什麼樣的對策,在以下內容將一一介紹。
無論是哪一種情況皆可使用靜電消除器作為解決對策。

對飄散於寬敞空間的異物採取對策

針對異物飄散的空間,使用棒型靜電消除器就能對整個室內進行大範圍的靜電消除。由於是對異物本身消除靜電,因此可防止異物因靜電而附著。

對飄散於寬敞空間的異物採取對策

對產品附近局部飄散的異物採取對策

若目標物為塑膠或橡膠等絕緣體,且產生靜電的位置明確,只要對局部進行靜電消除即可解決異物附著的問題。
相較於大範圍進行靜電消除,此情況即使減少靜電消除器的使用數量也能達到效果。

對產品附近局部飄散的異物採取對策

根據導體、絕緣體採取不同對策

如前述,導體有異物附著時,須對異物本身進行靜電消除,而絕緣體有異物附著時則對異物或絕緣體其中一方進行靜電消除即可解決。
換言之,只要消除目標物附近空間的靜電,無論是異物或目標物的靜電皆可被消除,因此不管目標物為導體或絕緣體都能獲得解決,也就不一定要對整個大空間進行靜電消除。

只要消除目標物附近的靜電,對導體或絕緣體都是有效的對策
只要消除目標物附近的靜電,
對導體或絕緣體都是有效的對策

對人體的帶電對策

然而,在寬敞空間內有時另有必要消除靜電的情況,就是對人體的帶電對策。
人會因為移動而隨時保持帶電的狀態,不僅吸引異物附著,也會產生帶電的灰塵。若要對四處走動的人不斷進行靜電消除,或防止異物附著於人的身體,就有必要對寬敞空間進行大範圍的靜電消除。

以下圖表是調查人走路時會帶多少電的調查結果。由曲線可看出每前進一步的動作之間,帶電量也持續在變化。

對人體的帶電對策

光是走路時人體的帶電量就會有激烈的變化。由於此影響甚大,因此有必要裝設能進行大範圍靜電消除的靜電消除器,以便能對整體空間進行靜電消除。

而對寬敞空間進行靜電消除時,必須要讓離子能夠被送往更遠的距離。在靜電消除器中,有些機種可以變更產生正離子與負離子的週期(頻率)。只要將頻率調低,釋放出同極性離子的時間會延長,而同極性的離子在彼此相斥之下能飄散更遠的距離。另一方面,若調高頻率則會在短時間內切換正、負離子的生成,使異極離子彼此相吸而無法飄散較遠的距離。在寬敞空間內進行靜電消除時,重點就是要將頻率調低。

電極
動作頻率高時
動作頻率高時
電極
動作頻率低時
動作頻率低時
  1. A:離子只能到達較近的距離
  2. B:離子再次結合
  3. C:同極性的離子彼此相斥,更容易擴散

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