در بسیاری از محیطهای صنعتی و الکترونیکی، کنترل الکتریسیته ساکن اهمیت زیادی دارد. یکی از موثرترین راهکارها برای مدیریت این پدیده، استفاده از کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک است. این نوع کفپوش با هدایت یا تخلیه بارهای الکتریکی، از آسیب به تجهیزات حساس جلوگیری میکند و ایمنی محیط کار را افزایش میدهد.
امروزه کارخانههای تولید قطعات الکترونیکی، مراکز داده، آزمایشگاهها و بسیاری از فضاهای حساس از این نوع کفپوش استفاده میکنند. دلیل این موضوع حساسیت بالای قطعات میکروالکترونیکی به تغییرات بسیار کوچک در جریان الکتریکی است. در چنین محیطهایی حتی مقدار کمی الکتریسیته ساکن میتواند باعث آسیب جدی به تجهیزات شود.
در ادامه با مفهوم الکتریسیته ساکن، مشکلات ناشی از آن و نقش کفپوشهای آنتی استاتیک در کنترل این پدیده آشنا میشویم.
الکتریسیته ساکن چیست؟
همه مواد از اتم تشکیل میشوند. در حالت طبیعی، اتمها از نظر الکتریکی خنثی هستند. این وضعیت به این دلیل ایجاد میشود که هر اتم تعداد مساوی پروتون با بار مثبت و الکترون با بار منفی دارد.
وقتی دو ماده با ویژگیهای الکتریکی متفاوت با یکدیگر تماس پیدا میکنند یا روی هم ساییده میشوند، مولکولهای سطحی آنها با یکدیگر برهمکنش پیدا میکنند. این تماس اصطکاکی میتواند الکترونها را از یک ماده جدا کند و آنها را به ماده دیگر منتقل کند.
برای مثال زمانی که یک شانه پلاستیکی را از میان موهای خود عبور میدهید یا روی یک سطح خاص راه میروید، الکترونها بین مواد جابهجا میشوند. در این حالت یک ماده بخشی از الکترونهای خود را از دست میدهد و بار مثبت پیدا میکند. ماده دیگر الکترون دریافت میکند و بار منفی میگیرد.
متخصصان این پدیده را در علم فیزیک «تریبو الکتریسیته» مینامند. بسیاری از افراد در زندگی روزمره آن را با نام الکتریسیته ساکن میشناسند.
چرا الکتریسیته ساکن مشکلساز است؟
در زندگی روزمره، الکتریسیته ساکن بیشتر با اتفاقاتی مانند چسبیدن ذرات، جذب گردوغبار یا شوکهای ناگهانی شناخته میشود. بسیاری از افراد هنگام لمس دستگیره فلزی یا وسایل الکترونیکی این شوکهای کوچک را تجربه کردهاند.
برای اینکه انسان بتواند یک شوک الکتریسیته ساکن را احساس کند، ولتاژ آن معمولاً باید حداقل حدود 3500 ولت باشد. با وجود اینکه چنین شوکی آزاردهنده است، اما معمولاً خطری برای بدن انسان ایجاد نمیکند.
با این حال، همین مقدار بسیار کم انرژی میتواند برای تجهیزات الکترونیکی حساس خطرناک باشد. بسیاری از قطعات الکترونیکی در برابر تغییرات بسیار کوچک جریان الکتریکی آسیبپذیر هستند.
تاثیر الکتریسیته ساکن بر تجهیزات الکترونیکی
در کارخانههای تولید تجهیزات الکترونیکی، بردهای مدار چاپی، دستگاههای دیجیتال، هدستها و سیستمهای کامپیوتری پیشرفته از قطعات میکروالکترونیکی استفاده میشود. این قطعات در محیطهایی مانند آزمایشگاهها، بیمارستانها، اتاقهای سرور، برجهای کنترل پرواز و مراکز داده کاربرد دارند.
بسیاری از این قطعات آنقدر حساس هستند که حتی یک تخلیه الکتریسیته ساکن در حد 20 ولت میتواند به آنها آسیب برساند. چنین ولتاژی برای انسان قابل تشخیص نیست، اما برای مدارهای الکترونیکی میتواند مشکل جدی ایجاد کند.
در برخی موارد این تخلیه الکتریکی باعث خرابی فوری قطعه میشود. گاهی نیز آسیب به صورت تدریجی ظاهر میشود و عملکرد دستگاه در طول زمان کاهش پیدا میکند. به همین دلیل کنترل الکتریسیته ساکن در این محیطها اهمیت بسیار زیادی دارد.
نقش کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک در کنترل الکتریسیته ساکن
تخلیه الکترواستاتیک یکی از چالشهای مهم در محیطهای صنعتی و تولیدی به شمار میرود. حرکت افراد، جابهجایی تجهیزات، چرخیدن صندلیها یا حرکت چرخ دستگاهها میتواند باعث ایجاد بار الکتریکی روی سطوح مختلف شود.
بدن انسان نیز یکی از منابع تولید الکتریسیته ساکن محسوب میشود. زمانی که این بار الکتریکی تخلیه نشود، احتمال انتقال آن به تجهیزات حساس افزایش پیدا میکند.
در چنین شرایطی استفاده از یک سیستم کفپوش مناسب اهمیت زیادی دارد. کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک میتواند بار الکتریکی ایجاد شده را کنترل کند. این کفپوشها انرژی الکترواستاتیک را جذب کرده و آن را به صورت ایمن به زمین منتقل میکنند. نتیجه این فرایند ایجاد محیطی ایمنتر برای کارکنان و تجهیزات است.
تجمع الکتریسیته ساکن در فضاهایی که گازهای فرار، مواد پودری یا مایعات قابل اشتعال وجود دارد خطر بیشتری ایجاد میکند. در این محیطها یک جرقه کوچک ممکن است باعث آتشسوزی یا انفجار شود. به همین دلیل استفاده از سیستمهای کفپوش کنترلکننده الکتریسیته ساکن ضروری است.
ساختار و عملکرد سیستم کفپوش آنتی استاتیک
سیستمهای کفپوش آنتی استاتیک معمولاً شامل لایههایی هستند که امکان هدایت بار الکتریکی را فراهم میکنند. در بسیاری از این سیستمها از شبکههای فلزی هادی استفاده میشود.
این فلزات اغلب از جنس مس هستند و در برخی موارد نیز از آلومینیوم استفاده میشود. این شبکهها بار الکتریکی ایجاد شده روی سطح کف را جمعآوری میکنند و آن را به سیستم ارت یا اتصال به زمین منتقل میکنند.
به طور کلی دو نوع عملکرد برای این سیستمها در نظر گرفته میشود:
کفپوشهای dissipative
این نوع کفپوشها بار الکتریکی را به تدریج کاهش میدهند و از تجمع آن جلوگیری میکنند.
کفپوشهای conductive
این سیستمها بار الکتریکی را به سرعت به زمین هدایت میکنند و تخلیه سریعتری دارند.
موارد استفاده کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک
کاربرد این کفپوشها در محیطهایی است که تجهیزات الکترونیکی حساس یا مواد قابل اشتعال وجود دارد. برخی از مهمترین موارد استفاده عبارتند از:
صنایع الکترونیکی
کارخانههای تولید بردهای الکترونیکی، قطعات میکروچیپ و تجهیزات دیجیتال.
صنایع شیمیایی
محیطهایی که تجهیزات الکتریکی دائماً در حال فعالیت هستند.
مراکز درمانی و دارویی
آزمایشگاهها، اتاقهای تجهیزات پزشکی و مراکز تولید دارو.
اتاقهای تجهیزات حساس
فضاهایی که دستگاههایی مانند کامپیوترها، موبایلها، تبلتها، تجهیزات تلویزیونی و قطعات الکترونیکی مانند CPU، کارت گرافیک یا دیودهای لیزری قرار دارند.
اتاقهای سرور و مراکز داده
اتاقهای AV/IT، اتاقهای سرور و اتاقهای باتری UPS ذخیره برق صنعتی.
آزمونها و استانداردهای کفپوش اپوکسی آنتی استاتیک
برای اطمینان از عملکرد صحیح کفپوشهای آنتی استاتیک، استانداردها و آزمایشهای مشخصی تعریف شده است. یکی از مهمترین شاخصها در این زمینه مقاومت الکتریکی لایه نهایی کفپوش است.
مقاومت الکتریکی این کفپوشها بسته به نوع تجهیزات نصب شده و میزان جریان تولیدی میتواند در محدوده حدود 0.03 تا 0.6 مگااهم قرار بگیرد.
برای اندازهگیری این مقاومت از دستگاهی به نام Megger استفاده میشود. این دستگاه میزان مقاومت الکتریکی سطح کف را اندازهگیری کرده و عملکرد سیستم تخلیه الکتریسیته را مشخص میکند.
برخی از مهمترین استانداردهای مرتبط با کفپوشهای آنتی استاتیک عبارتند از:
- ASTM F150
- BS 2050
- ANSI ESD S20.20
- EN IEC 61340-5-1
رعایت این استانداردها کمک میکند تا سیستم کفپوش عملکرد قابل اعتمادی در کنترل الکتریسیته ساکن داشته باشد.
