1
ZAGROŻENIA WYWOŁANE PRZEZ ELEKTRYCZNOŚĆ
STATYCZNĄ
Elektryczność statyczna powoduje zakłócenia natury technologiczne,
zmniejsza wydajność pracy, obniża jakość produkowanych wyrobów. Występowanie
wysokich napięć na produkowanych materiałach, izolowanych od ziemi maszynach,
ludziach jest powodem porażeń elektrostatycznych, które prowadzą do nagłej reakcji
mięśni, a w rezultacie okaleczenia pracownika, wypadku. Najpoważniejszym
niebezpieczeństwem związanym z elektrycznością statyczną jest możliwość
zainicjowania pożaru lub wybuchu medium palnego na skutek iskrowego przebicia
środowiska.
W normie PN-92/E-05202 wymienione są czynniki powodujące stan
zagrożenia. Zagrożenia pożarowe i wybuchowe wywołane możliwością wyładowań
elektrostatycznych w kontrolowanym obiekcie jest uzależnione pośrednio od:
właściwości fizykochemicznych i stanu substancji (materiałów, elementów)
tworzących rozpatrywany obiekt, zwłaszcza wpływających na możli8wość
osiągnięcia stanu naelektryzowania;
rozmiarów (geometrii) obiektu oraz od wynikającego stąd powierzchniowego
rozkładu ładunku;
parametrów
technologicznych
i
charakteru
procesu
produkcyjnego,
w szczególności prędkości przemieszczania materiałów (mediów), występujących
w procesie oddziaływań;
parametrów środowiska otaczającego dany obiekt oraz do niego przenikającego,
a zwłaszcza temperatury, ciśnienia i wilgotności powietrza.
W powyższej normie opisano również bezpośrednie czynniki które wpływają na
powstawanie zagrożeń wywołanych przez elektryczność statyczną:
maksymalna energia wyładowań elektrostatycznych, powstających lub mogących
powstawać w kontrolowanym obiekcie;
podatność danego obiektu na zapalające lub inicjujące wybuch działanie
wyładowania elektrostatycznego.
Postanowienia normy mają zastosowanie we wszystkich dziedzinach gospodarki
narodowej dotyczących obiektów, w których istnieje możliwość powstania zagrożenia
pożarowego lub/i wybuchowego w efekcie wyładowań elektrostatycznych.
1. ZAGROŻENIA WYWOŁANE PRZEZ ELEKTRYCZNOŚĆ
STATYCZNĄ W ŚRODOWISKU NATURALNYM
W ciągu każdej sekundy nad powierzchnią Ziemi przetacza się około dwóch
tysięcy burz z piorunami. Są one integralną partią obwodu elektrycznego. Ponieważ
podczas słonecznej pogody elektrony stale uchodzą z powierzchni planety do
atmosfery, błyskawice są niezbędne, by zrównoważyć ujemne ziemskie pole
elektryczne. Jak gigantyczny kondensator, burza z piorunami huczy ogłuszającymi
grzmotami wyładowań. Towarzyszy jej ulewny deszcz, podmuch wiatrów i niszczące
gradobicia, a czasem nawet straszliwe tornada i trąby wodne. Gdy silne prądy
ciepłego powietrza rwą w górę, budując rozległy cumulonimbus, rozwija się burza
2
z piorunami. Chmura, w której ona powstaje, ma szerokość kilku i wysokość do
15 km, a prąd strumieniowy strzępi jej wierzchołek w typowy kształt kowadła chmura
taka może być czasem samotnym gigantem, a innym razem kilka cumulonimbusów
sczepia się i podąża razem.
Błyskawice rażą powierzchnię planety około 100 razy w każdej sekundzie
doby. Każdy z tych jaskrawych błysków jest iskrą elektryczną niosącą ku Ziemi
ogromne ładunki elektryczne – dość by przez kilka dni oświetlić niewielkie
miasteczko. Ten falujący strumień elektryczności podgrzewa kolumnę powietrza
o średnicy 5 cm do temperatury 30000
0
C. Jest to pięciokrotna wysokość temperatury
Słońca, więc powietrze rozszerza się, wybuchając z ogłuszającym trzaskiem, czyli
grzmotem.
+ + + +
+ + + _
_ _ _ _
_ _ _ _
_ _ _ _
a _ _ _
+ +
+ + +
+ + + +
ZIEMIA
+ + + +
+ + + _
_ _ _
_ _ _
_ _ _
b _ _ _
_ _ _
+ +
+ +
+ +
+ +
ZIEMIA
+ + + +
+ + + _
_ _
_ + _
_ _ _
c _+ _ +
_ _ _
+ + _
_ + _
+ +
+
ZIEMIA
+ + + +
+ + + _
+ _ +
+ + _
_ _
d _+ _ _
_ _ +
+ + _
_ + _
_ _ _
ZIEMIA
CHMURA BURZOWA
CHMURA BURZOWA
CHMURA BURZOWA
CHMURA BURZOWA
Rys. Powstawanie wyładowań atmosferycznych [4]
3
Ale jak powstają pioruny? Pytanie to nurtuje na pewno wielu obserwatorów
którzy nie raz w burzową noc przyglądali się jasnym błyskom na niebie. Otóż
przesuwająca się burza z piorunami indukuje dodatnie naładowanie Ziemi więc
strumień elektronów zaczyna poszukiwać drogi ku powierzchni Ziemi (rys.a). Jeśli to
słabe wyładowanie zbliża się do gruntu, przyciąga krótkie wyładowania wstęgowe
dodatnich ładunków z wysokich obiektów próbując ustabilizować natężenie prądu
(rys.b). Kiedy kanały połączą się, tworząc ścieżkę najmniejszego oporu
elektrycznego, potężne oślepiające uderzenie bije z ziemi w górę (rys.c). Po tym
uderzeniu następuje pierwsze ujemne wyładowanie w dół. Wzdłuż powstałego kanału
przebiega następnie kilka naprzemiennych wyładowań tworzących migocącą
błyskawicę (rys.d).
Błyskawice kładą drzewa pokotem i niszczą zasiewy, burzą domy i powodują
upadki samolotów przy podejściu do lądowania. W 1985 roku w Dallas zginęło w ten
sposób 134 osoby. Pioruny wybierają na powierzchni gruntu miejsce o najniższym
oporze elektrycznym. Odkryte wierzchołki wzgórz, pola golfowe, boiska sportowe
i otwarte wody należą więc podczas burzy do najgorszych schronień. Większość ludzi
potęguje niebezpieczeństwo, przeczekując burzę pod wysokimi drzewami, często
trzymając w ręku metalowy przedmiot np. parasolkę. Błyskawica uderzając w drzewo
przeskakuje bowiem na osobę stojącą obok, gdyż ciało ludzkie jest lepszym od
drewna przewodnikiem elektryczności.
Ludzie porażeni piorunem doznają szoku elektrycznego, który może zatrzymać
akcję serca i powoduje poważne oparzenia, ale szybka reanimacja może przywrócić
ofiarę do życia. Najbezpieczniejszym miejscem w czasie burzy jest wnętrze budynku,
jednakże uderzenie pioruna rozchodzi się po instalacji elektrycznej lub wodnej i może
trafić osobę znajdującą się w pobliżu.
2. ZAGROŻENIA WYWOŁANE PRZEZ ELEKTRYCZNOŚĆ
STATYCZNĄ DOTYCZĄCE CZŁOWIEKA
W elektrostatyce ciało człowieka traktowane jest jako dobry przewodnik
prądu. Człowiek łatwo elektryzuje się w wyniku kontaktu z naelektryzowanym ciałem
przewodzącym, w wyniku kontaktu i tarcia o dielektryki oraz przez indukcję.
Pojemność elektryczna ciała człowieka wynosi od ok. 100 pF do ok. 400 pF.
Człowiek stanowi jak gdyby jedną okładkę konde4nsatora drugą jest ziemia lub
otaczające go przedmioty. Pojemność elektryczna człowieka zależy od jego wzrostu
i tuszy, a nawet od grubości podeszwy obuwia.
Nie przewodząca odzież jest najczęstszą przyczyną elektryzacji człowieka,
przy czym ciało może się naelektryzować wskutek tarcia o nie odzieży lub w wyniku
indukcji od naelektryzowanej odzieży. Elektryzacja w układzie człowiek – odzież
występuje zazwyczaj:
podczas tarcia odzieży bezpośrednio o ciało człowieka;
w wyniku kontaktu i tarcia odzieży wierzchniej z bielizną;
przy zdejmowaniu poszczególnych części odzieży;
na skutek kontaktu i tarcia tkaniny odzieży wierzchniej o przedmioty z otoczenia;
w rezultacie chodzenia w nie przewodzącym obuwiu.
4
Naelektryzowany człowiek ulega rozładowaniu podczas zbliżania np. ręki do
uziemionego przewodnika, maszyny baterii wodociągowej itp. Uziemienie obiektów
przewodzących nie jest warunkiem koniecznym przeskoku iskry z naelektryzowanego
człowieka. Przeskok iskry na każdy obiekt przewodzący jest możliwy, jeśli tylko
występuje odpowiednia różnica potencjałów między człowiekiem, a danym obiektem.
Przeskok iskry z naelektryzowanych przedmiotów z otoczenia może nastąpić nawet
wtedy, gdy człowiek nie jest naelektryzowany. Dowodzi to, że zwalczanie
elektryczności statycznej należy traktować kompleksowo.
Elektryczność statyczna powoduje negatywne oddziaływanie na odczucia
człowieka. To negatywne oddziaływanie wyraża się przede wszystkim poprzez
odczucie
mikrowstrząsów
o
różnym
stopniu
nasilenia,
powodujące
mikrowyładowania powstającymi np. pomiędzy palcami rąk dotykającymi
uziemionych przewodników. Ładunki elektryczne mogą powodować wiele zjawisk:
wyładowania iskrowe podczas zbliżania jakiejkolwiek części ciała do
uziemionego przewodnika;
wyładowania iskrowe między odzieżą a uziemionym przewodnikiem;
cząstki pyłu, przyciągane w polu elektrostatycznym, powodują brudzenie odzieży;
dotknięcie uziemionego przewodnika może być źródłem szoku;
przyciąganie odzieży do skóry na skutek indukowania w ciele człowieka
ładunków przeciwnego znaku.
Jednakże największym zagrożeniem dla człowieka jest występowanie
wysokich napięć elektrostatycznych (rzędu dziesiątek i setek kilowoltów), które
występują w przemyśle na maszynach ciągu technologicznego. Napięcia te mogą być
przyczyną porażeń prądem elektrycznym. Ból i szok na skutek nagłej reakcji mięśni,
mogą spowodować okaleczenie pracownika obsługującego maszyny i urządzenia
produkcyjne.
3. ZAGROŻENIA WYWOŁANE PRZEZ ELEKTRYCZNOŚĆ
STATYCZNĄ W PRZEMYŚLE
Działanie ładunków elektrostatycznych stwarza w przemyśle często
różnorodne trudności w przebiegu procesów produkcyjnych, powodując niszczenie
urządzeń i zagrażając bezpieczeństwu pracowników.
Niepożądane skutki elektryzacji statycznej przejawiają się na ogół w kilku
kierunkach, wywołując:
zakłócenia natury technologicznej. Przyciąganie się i odpychanie lekkich
przedmiotów np. włókien, papieru folii z tworzyw sztucznych, cząstek pyłów,
sproszkowanych substancji, farb w stanie ciekłym itp. powoduje zakłócenia toku
produkcji, zmniejszenia wydajności procesów, zanieczyszczenie wyrobów
i zwiększenie liczby braków produkcyjnych;
zakłócenia w działaniu aparatury elektrycznej (wpływ pól elektrostatycznych),
utrudniające albo uniemożliwiające wykonanie dokładnych pomiarów, łączność
w samochodach albo samolotach;
chemiczną erozję materiałów. Przykładem może być przerywanie dętek
samochodowych.
Podczas
jazdy
samochodem
następuje,
wskutek
5
naelektryzowania, wyładowanie iskrowe, któremu towarzyszy wytwarzanie się
w powietrzu ozonu. Cząsteczka ozonu rozpada się na obojętną cząsteczkę tlenu
oraz pojedynczy aktywny atom tlenu i rozrywa dętkę. Jak również niszczenie
smarów, zwiększenie chropowatości pierścieni w łożyskach tocznych itp.
niebezpieczeństwo pożaru lub wybuchu. W pomieszczeniach, w których operuje
się
substancjami
palnymi
albo
wybuchowymi,
iskrowe
wyładowania
elektrostatyczne może spowodować zapłon lub wybuch substancji stałych,
ciekłych i mieszanin wybuchowych pyłów i par z powietrzem. Stanowi to
zagrożenie dla zdrowia lub życia zatrudnionego personelu i grozi też zniszczeniem
gotowych wyrobów , maszyn oraz urządzeń produkcyjnych, powodując straty
materialne.
Najpoważniejszym niebezpieczeństwem w związku z powstawaniem
ładunków elektrostatycznych stwarzają elektryczne wyładowania iskrowe, mogące
powodować pożary i wybuchy, dlatego ten punkt omówimy dokładniej. Zapłonowi
ulegają mieszaniny wybuchowe par substancji palnych z powietrzem, różnego rodzaju
pyły, włókna przędzy. Ładunki statyczne mogą powodować również znaczne straty
gospodarcze i dlatego zagadnienia te powinny być traktowane bardzo poważnie.
Zagrożenie wyładowaniem iskrowym jest szczególnie duże w otoczeniu
ostrych naładowanych krawędzi przybliżanych do uziemionych obiektów
przewodzących. Wynika to stąd, że jeśli nawet początkowo obiekt jest równomiernie
naładowany ładunkiem elektrycznym (rys.A), to podczas zbliżania do uziemionych
przewodzących elementów, w taki sposób, że tworzy się układ zbliżony do układu
ostrze – płaszczyzna (rys.B), następuje przemieszczenie się ładunku na powierzchnię
ostrza. Wytworzone przez te przemieszczone ładunki pole elektryczne elektryzuje
uziemiony element, powodując zaindukowanie na jego powierzchni ładunku
elektrycznego przeciwnego znaku. Ponadto, natężenie pola elektrycznego w otoczeniu
ostrza, może mieć wartości na tyle duże, że wywołuje lawinową jonizację cząstek
gazu i w efekcie zostaje zainicjowane wyładowanie iskrowe. Energia cieplna
skupiona w otoczeniu iskry może się okazać wystarczająca do zainicjowania wybuchu
lub spowodowania pożaru.
6
+ + +
+ +
+ +
+ +
+ + +
Q
+ + +
+ +
+ +
+ +
+ + +
Q
+ + +
+ +
+ +
+ +
+ + +
Q
+ + +
+ +
Q
Instalacja uziemiająca
_ _ _ _ _ _ _
A
B
Rys. Zagrożenie powstania wyładowania iskrowego przez zbliżanie naładowanego
obiektu do uziemionego elementu: A) obiekt naładowany; B) obiekt naładowany
w pobliżu elementu uziemionego [3]
Pożar lub wybuch inicjowany wyładowaniami elektrostatycznymi jest możliwy
przy jednoczesnym spełnieniu następujących warunków:
w powietrzu znajdują się palne gazy, pary lub pyły o stężeniu zawartym
w granicach wybuchowości;
prąd generowania jest większy od prądu rozładowania;
ładunki elektryczności statycznej stwarzają w obszarze mieszaniny palnej pole
elektryczne o napięciu wystarczającym do wyładowania iskrowego;
energia wyładowania jest wystarczająca do wywołania zapłonu mieszaniny.
Ponieważ niebezpieczeństwo zapłonu lub wybuchu zależy również od rodzaju
materiału, omówimy więc pokrótce własności materiałów palnych.
Palną jest każda substancja organiczna zawierająca zawsze węgiel, z reguły
wodór, a ponad to tlen, azot, siarkę i inne pierwiastki. Z materiałów nieorganicznych
do palnych zalicza się kilka niemetali: As, B, C, P, Te, H, szereg metali: Na, K, Cs,
Sr, Al., Mg, Ni, Cu, Zn i niektóre ich związki. W zależności od swego składu
chemicznego substancje mogą spalać się łatwiej albo też trudniej. Jeżeli substancje
palne zawierają grupy przyspieszające proces spalania, przy jednoczesnym
wyzwalaniu ciepła i wzroście ciśnienia, to takie ciała nazywają się materiałami
wybuchowymi. W określonych warunkach np. jeżeli jest on równomiernie rozpylony
w powietrzu, każdy materiał palny maże stać się wybuchowym.
Spalanie i wybuch są to jednocząsteczkowe lub też dwucząsteczkowe reakcje
chemiczne. Ich prędkość zależy od składu chemicznego, właściwości fizycznych
i temperatury. Po to by zainicjować reakcję należy udzielić im określonej energii, pod
wpływem której nastąpiłoby w części materiału rozszczepienie na rodniki oraz atomy,
a tym samym zapoczątkowania reakcji. Przebieg wywołanej reakcji zależy od tego,
jak łatwo materiał daje się rozłożyć na części składowe i ile energii wydziela się
podczas procesu. Jeżeli szybkość odprowadzania ciepła z przestrzeni, w której
zachodzi spalanie, jest mniejsza od szybkości wydzielania się ciepła, wówczas
7
temperatura wzrasta i proces spalania ulega przyspieszeniu. Gdy szybkość spalania
osiągnie szybkość dźwięku, procesowi zaczyna towarzyszyć silny efekt dźwiękowy
a sam proces przechodzi w wybuch.
4. PRZYKŁADY ZAGROŻEŃ WYWOŁANYCH PRZEZ ELE-
KTRYCZNOŚĆ STATYCZNĄ
4.1. PRZEMYSŁ WŁÓKIENNICZY
Jedną z dziedzin, w której ładunki elektrostatyczne powodują szczególnie duże
szkody jest przemysł włókienniczy. Zakłócenia powstają tu głównie wskutek
wzajemnego odpychania się sąsiednich, jednoimiennych naładowanych włókien.
Naelektryzowanie tkanin utrudnia proces jej dalszej obróbki oraz krojenia, a także
sprzyja większemu zanieczyszczeniu powierzchni materiału przez przyciągane
z powietrza cząstki pyłu o ładunku elektrycznym przeciwnego znaku. W procesach
obróbki włókien syntetycznych występuje znacznie intensywniejsza elektryzacja
i związane z nią większe zakłócenia, niż w przypadku włókien naturalnych lub
wiskozowych.
Stwierdzono, że włókna słabo chłonące wodę elektryzują się szczególnie silnie
w pomieszczeniach produkcyjnych o niewielkiej wilgotności względnej powietrza.
Powstające ładunki mogą jednak okazywać niepożądane działanie dopiero po
oddaleniu materiałów od miejsca ich styku. Ponieważ włókna przy niewielkiej masie,
mają stosunkowo dużą powierzchnię, mogą więc ulegać bardzo silnemu naładowaniu.
Wskutek
wzajemnego
przyciągania
lub
odpychania
naelektryzowanych
różnoimiennie bądź jednoimiennie włókien przędzy, zachodzącego pomiędzy nimi
lub z różnymi częściami maszyn, włókna się wyginają, co często wywołuje znaczne
zakłócenia w procesach produkcyjnych.
4.2. PRZEMYSŁ GUMOWY
W przemyśle gumowym powstawanie ładunków elektrostatycznych stwarza
duże zagrożenie. Są one często przyczyną pożarów lub wybuchów, szczególnie na
maszynach, służących do powlekania tkanin. Wytwarzanie się ładunków
elektrostatycznych jest niebezpieczne przede wszystkim przy sporządzaniu klejów
kauczukowych, suszeniu po procesie moczenia, powlekania klejami kauczukowymi,
obróbce mieszanki kauczukowej na walcarkach i ugniatarkach, przy produkcji taśm
przenośnikowych, chodników itp. Różnica potencjałów kontaktowych, powstająca
podczas ruchu materiału w procesie produkcyjnym, może wytwarzać na
naładowanych przedmiotach znaczne napięcie elektryczne względem ziemi. Zbliżenie
uziemionych przedmiotów może wówczas spowodować przeskok iskry z naładowanej
powierzchni
lub
sąsiednich
odizolowanych
elementów
metalowych,
naelektryzowanych przez indukcję, iskra taka w atmosferze wybuchowej może
spowodować pożar lub eksplozję. Niebezpieczny stopień naładowania może
występować również w procesie mieszania kauczuku z benzyną w mieszalnikach
kleju.
4.3. LOTNICTWO
Wytwarzanie się ładunków elektrostatycznych może mieć niepożądane
następstwa również w transporcie powietrznym. Zakłócenia z tego powodu
występowały już podczas posługiwania się balonami i sterowcami, w szczególności
8
zaś przy wypełnianiu ich łatwopalnym wodorem. Podczas napełniania balonów
wodorem z butli zdarzały się częstokroć pożary. Powstawanie ładunków statycznych
przy opróżnianiu butli przypisuje się ruchowi cząstek rdzy, porywanych ze ścianek
butli i przenoszonych strumieniem powietrza przez przewody napełniające.
Elektryczność statyczna może być wytwarzana również dzięki tarciu materiału
pokrycia balonu o konstrukcję nośną lub na skutek przypadkowego rozerwania
naprężonej powłoki. Energia iskier obserwowanych przy tym w ciemności jest jednak
bardzo nieznaczna i najprawdopodobniej nie są one w stanie spowodować zapłon
mieszaniny palnej wodoru z powietrzem. Zakotwiczony balon stanowi doskonały
odbiornik , w który łatwo może uderzyć piorun. Nawet gdy wyładowanie
atmosferyczne nie jest bezpośrednie, pole elektryczne pod chmurą burzową jest tak
silne, że na górnej części powierzchni balonu indukuje się znaczny ładunek,
wywołujący
na
wszystkich
występach
balonu
wyładowania
koronowe
o charakterystycznej poświacie, znanej pod nazwą „światła Eliasza”. Dostatecznie
intensywne wyładowanie koronowe może spowodować zapalenie mieszaniny wodoru
z powietrzem i wywołać pożar.
W porównaniu z balonami napełnianymi wodorem, nowoczesnym samolotom
nie grozi w zasadzie niebezpieczeństwo, związane z elektryzacją statyczną, ale mogą
tu jednak występować pewne zjawiska, odgrywające poważną rolę. Samoloty
w czasie lotu zdolne są zgromadzić na swej powierzchni bardzo znaczny ładunek
elektryczny, zakłócający łączność radiową. Ładunek ten w miarę zwiększania się
prędkości samolotu szybko wzrasta, co szczególnie się odnosi do najnowszych typów
aparatów latających. Problem jest tak istotny, że zachodzi potrzeba natychmiastowego
usuwania tych ładunków już w chwili ich powstawania.
Potencjał na wystających częściach samolotu może osiągnąć 200÷500 kV.
Przy dostatecznie dużym natężeniu pola elektrostatycznego na powierzchni samolotu
względem otaczającej przestrzeni, na najbardziej zakrzywionych lub zaostrzonych
częściach powstaje wyładowanie ulotowe. Częściami tymi są przede wszystkim końce
śmigła, skrzydeł i kadłuba, nos kadłuba, anteny. Innym dowodem gromadzenia się
ładunków na samolocie są iskry, których przeskok między samolotem, a ziemią
można obserwować w chwili lądowania. Na przykład między pływakami wodującego
hydroplanu zauważono wyładowania iskrowe na odległość do 1,2 m. Różnorodne
przedmioty metalowe zainstalowane na zewnątrz samolotu tworzą z metalowym
korpusem samolotu kondensator, który po osiągnięciu wystarczająco wysokiego
napięcia, wyładowuje się na powierzchnię samolotu, w zależności od rodzaju i stanu
materiału izolującego.
Jeżeli prąd wyładowania osiągnie wartość 5 µA, powstają zakłócenia
w działaniu pokładowej aparatury radiokomunikacyjnej, w szczególności gdy
wyładowania zachodzą w pobliżu anteny. Towarzyszące im trzaski i szumy mogą
całkowicie zagłuszyć poziom sygnału użytecznego i wywołać przerwanie łączności
lub zakłócić pracę przyrządów pokładowych samolotu.
4.4. FABRYKI PAPIERNICZE I DRUKARNIE
W papierniach i drukarniach lub w innych dziedzinach przemysłu, operującego
dużymi ilościami papieru , ładunki elektryczności statycznej stwarzają liczne,
poważne problemy produkcyjne. Zakłócenia występujące w procesach obróbki
papieru związane są głównie z mechanicznym przyciąganiem lub odpychaniem
9
naładowanej powierzchni papieru oraz części maszyny. Utrudnia to prowadzenie
wstęgi papieru, dokładne ułożenie jej na maszynie oraz sortowanie i układanie
poszczególnych arkuszy po zakończeniu cyklu produkcyjnego.
Dopóki w drukarniach stosowane są farby zawierające znaczne ilości lotnych
rozpuszczalników lub rozcieńczalników, istnieje niebezpieczeństwo wzniecenia
pożaru przez wyładowanie iskrowe. Ładunki elektrostatyczne gromadzą się na
zewnętrznej powierzchni rulonu, w „suchym” końcu maszyny papierniczej, gdzie
napięcia osiągają wartość 15 kV względem ziemi. Potencjały elektrostatyczne
występują również w procesie cięcia i obróbki papieru.
Wiele trudności związanych z elektryzacją napotykamy na przykład na
krajarkach rotacyjnych, przy jednoczesnym przechodzeniu sześciu lub więcej arkuszy
papieru pod nożem tnącym. Papier elektryzuje się pod wpływem nacisku noża
obrotowego, przy czym pojawiają się na nim ładunki zarówno dodatnie jak i ujemne.
Następstwem takiego naładowania papieru jest wzajemne przyciąganie się i silne
sklejania się niektórych arkuszy, podczas gdy inne, przeciwne się odpychają.
Ładunki elektrostatyczne, powstające w przemyśle poligraficznym, są
niebezpieczne nie tylko ze względu na możliwość wywoływania zapłonów lecz
również dlatego, że stwarzają one jeden z poważniejszych i najbardziej złożonych
problemów produkcyjnych. Wartość ładunku zależy w znacznym stopniu od rodzaju
obrabianego papieru. Według danych zaczerpniętych z literatury, na papierze
o szorstkiej powierzchni wytwarza się większy ładunek, aniżeli na papieże gładkim.
Jest samo przez się zrozumiałe, że w procesie wygładzania papieru na kalandrze
powstaje znaczny ładunek.
Zwyczajne
farby
stosowane
w
drukarniach
zawierają
niewiele
rozpuszczalników lotnych, a w związku z tym nie zachodzi niebezpieczeństwo
zapłonu od wyładowań iskrowych. Farby szybkoschnące, przeznaczone do druku
ekspresowego, stwarzają duże zagrożenie i dlatego należy zachowywać niezbędną
ostrożność już w czasie samego procesu mieszania tych farb, w szczególności zaś
przy stosowaniu do tego celu naczyń metalowych. Zbliżenie przedmiotu metalowego
do naładowanej elektrostatycznie, w wyniku mieszania farby, może wywołać
przeskok iskry i pożar. W takim przypadku wskazane jest używanie do mieszania farb
wyłącznie naczyń drewnianych. W pobliżu maszyn należy przy tym zapewnić
dokładne odprowadzanie par rozpuszczalników, co stanowi zabezpieczenie przed
pożarem.
Z punktu widzenia możliwości wywołania pożaru, ładunki elektrostatyczne na
maszynach wolnoobrotowych nie stanowią tak dużego zagrożenia, jak ładunki na
maszynach szybkobieżnych. Przy druku płaskim stosowane są zazwyczaj łatwo lotne
farby i pożar jest mało prawdopodobny, jednakże ładunki elektrostatyczne powodują
w tym przypadku zakłócenia innego rodzaju. Na takich maszynach arkusz papieru
drukuje się kilkoma farbami, a w związku z tym papier częstokroć przechodzi przez
dwie lub większą ilość maszyn. Ładunki statyczne powstające podczas druku
wpływają na dokładność odbicia i rozmieszczenia kolorów oraz mogą zakłócać
ciągłość odbioru arkuszy.
Farby przeznaczone do rotacyjnego druku wklęsłego rozcieńcza się dużymi
ilościami benzyny lub innej cieczy palnej. Przy dużych szybkościach powstają
znaczne ładunki elektrostatyczne, które w niesprzyjających warunkach mogą się
10
wyzwolić w postaci iskry elektrycznej i zapalić mieszaninę par z powietrzem nad
wanna zawierającą farbę drukarską. Z tego względu ładunki elektrostatyczne,
wytwarzane na maszynach rotacyjnych przeznaczonych do druku wklęsłego, są
potencjalnym źródłem pożarów i jako takie stwarzają duże niebezpieczeństwo.
4.5. LECZNICTWO
Lecznictwo jest jedną z dziedzin, w których występowanie elektryczności
statycznej jest szczególnie niebezpieczne. Dotyczy to przede wszystkim szpitalnych
sal operacyjnych, w których manipuluje się środkami znieczulającymi. Większość
gazów usypiających tworzy z tlenem silnie wybuchowe mieszaniny, a w związku
z tym obsługujący personel powinien szczegółowo stosować się do obowiązujących
przepisów bezpieczeństwa. Na milion usypianych w USA pacjentów zdarza się
w ciągu roku zaledwie 25 nieszczęśliwych wypadków, należy jednakże uczynić
wszystko, co jest tylko możliwe, aby również tego niebezpieczeństwa uniknąć.
Powinno się bezwarunkowo instruować lekarzy i personel medyczny o zagrożeniu
pożarowym, związanym ze stosowaniem lotnych i wysoce wybuchowych środków
znieczulających (anestetyków). W salach operacyjnych wyładowania iskrowe
pochodzenia elektrostatycznego mogą być też wynikiem posługiwania się
różnorodnymi przyrządami i sprzętem medycznym. Chodzenie zatrudnionych w sali
operacyjnej osób po izolowanej elektrycznie podłodze może, w sprzyjających
warunkach, spowodować intensywną elektryzację. Duże ładunki mogą powstać
również przy ściąganiu ze stołu operacyjnego gumowego pokrycia, przy czym
potencjały elektrostatyczne powstają zarówno na samym stole, jak i na zdejmowanym
pokrowcu. Ponadto ładowanie odbywa się podczas tarcia tych czy innych materiałów
izolacyjnych o siebie lub o przedmioty metalowe. W sprzyjających warunkach może
nastąpić
wyrównanie
potencjałów
przez
wyładowanie
iskrowe,
grożące
zainicjowaniem mieszaniny wybuchowej. Wybuch w takich okolicznościach może
mieć poważne, a niekiedy wręcz decydujące konsekwencje dla zdrowia chorego
i może nadto spowodować pożar lub poranienie przez lecące odłamki z otoczenia itp.
Niebezpieczeństwo powstania wyładowań iskrowych w salach operacyjnych
jest znaczne, ze względu na duże nagromadzenie wszelkich wyrobów z gumy
i tworzyw sztucznych. Materiały te stosuje się medycynie z uwagi na
niehigroskopijność ich powierzchni oraz możliwość łatwej sterylizacji. W związku
z tym należy zwrócić tu również uwagę na możliwość zastosowania gumy
elektroprzewodzącej, która pozwala na znaczne zmniejszenie omawianego
zagrożenia.
5. LITERATURA:
1. Śimorda J., Stabora J.: Elektryczność statyczna w przemyśle. Warszawa. WNT,1989.
2. Ryng M.: Bezpieczeństwo techniczne w przemyśle chemicznym. Warszawa. WNT, 1985.
3. Koradecka D.: Bezpieczeństwo pracy i ergonomia. Warszawa. Centralny Instytut
Ochrony Pracy.
4. Elsom D.: Ziemia. DEBIT. Warszawa. 1999.
5. Gajewski A.S.: Elektryczność statyczna. Warszawa. Instytut Wydawniczy Związków
Zawodowych. 1987.
6. Polska norma: PN-92/E-05202