Un generatore elettrostatico è un macchinario elettromeccanico che crea elettricità statica (oppure elettricità ad alta tensione e bassa corrente elettrica continua) attraverso l’effetto triboelettrico, l’induzione elettrostatica, o una combinazione dei due.
Nei settori industriali, tuttavia, con questo termine si intende un dispositivo che permette di creare e controllare temporaneamente l’energia statica per ottimizzare alcuni processi produttivi o per tenere incollati due materiali.
Prima di capire come funziona e quando si usa un generatore elettrostatico nelle produzioni industriali, facciamo un passo indietro per comprendere cosa sono le cariche elettrostatiche.
Cosa sono le cariche elettrostatiche
A chiunque sarà capitato almeno una volta di prendere la scossa toccando un auto o un’altra persona. Questo evento non è che una piccola manifestazione dell’energia statica.
Più precisamente, è una forma di elettricità che nasce dal fenomeno dell’elettrizzazione, che consiste nell’aggiungere carica elettrica a un corpo inizialmente neutro.
In condizioni normali, gli atomi di cui è costituita la materia sono elettricamente privi di carica, perché hanno lo stesso numero di protoni (positivi) e di elettroni (negativi).
A contatto con forze esterne, come compressioni e sfregamenti, gli atomi perdono elettroni, rompendo l’equilibrio di cariche positive e negative che esiste in condizioni normali.
L’atomo resta in eccedenza di protoni e acquista carica positiva, mentre gli elettroni sottratti si uniscono a un atomo ricevente che prenderà quindi carica negativa (per eccedenza di elettroni).
Tra le forze esterne che possono causare una polarizzazione, ci sono frizioni, separazioni, induzioni e la presenza di alcune condizioni ambientali, come le variazioni di temperatura e di umidità.
In molti stabilimenti industriali succede proprio questo: dove si lavorano materiali neutri (per esempio plastica, carta, tessuti) l’attrito che si crea tra il materiale lavorato e parti del macchinario causa uno scambio di elettroni che porta alla formazione di cariche elettrostatiche.
Quando queste si accumulano, creano delle forze di adesione che fanno restare gli oggetti polarizzati attaccati alla macchina o, al contrario, delle forze di repulsione che fanno muovere gli oggetti e ne impediscono una corretta lavorazione.
Perché e quando utilizzare un generatore di cariche elettrostatiche
Le cariche elettrostatiche sono comuni in molti settori (farmaceutico, packaging, plastico, tessile, stampa) e possono rivelarsi un problema o una risorsa.
Nel primo caso, le cariche che si accumulano durante la produzione diventano un nemico pericoloso, spesso sottovalutato. Sono la causa di interruzioni nella lavorazione, danni ai materiali e ai prodotti, scosse agli operatori, esplosioni e incendi.
Nel secondo caso, l’energia elettrostatica può diventare un alleato insostituibile ed essere indirizzata per ottimizzare il processo produttivo e far aderire o separare i materiali fra loro temporaneamente, senza usare colle o prodotti che lasciano residui.
Per esempio, grazie alla generazione di cariche elettrostatiche è possibile:
- far aderire l’etichetta a un catalogo, prima che venga imballato,
- mantenere allineato il film plastico per evitare che formi delle pieghe durante la lavorazione o in fase di avvolgimento
- distribuire fluidi e vernici in modo omogeneo
- separare materiali
- mantenere in pile ordinate fogli e riviste
- tenere uniti due materiali durante il taglio, la formatura, l’imballaggio.
Operazioni che sarebbero impossibili senza le cariche elettrostatiche! Ma come possiamo crearle artificialmente? Con i generatori elettrostatici!
Il loro meccanismo è semplice: generano carica statica controllata nella zona del macchinario desiderata o sul materiale non conduttivo che, polarizzato, permetterà l’adesione temporanea alle superfici con polarità opposta.
Generatori elettrostatici Meech
Siamo rivenditori esclusivi per l’Italia dei prodotti Meech, azienda britannica che progetta e produce alcuni tra i dispositivi elettrostatici più performanti del mercato.
Tra questi ci sono anche le attrezzature per la generazione di cariche elettrostatiche.
La gamma Meech comprende:
- i generatori di cariche elettrostatiche della linea IonCharge
- le barre generatrici di cariche elettrostatiche ad alte prestazioni da usare con la gamma di generatori di cariche a corrente continua
- le testine che generano cariche localizzate per creare una carica statica su aree specifiche
- i sistemi IML Hydra: dispositivi per la generazione di cariche usate nello stampaggio in-mould labelling.
Grazie a questi strumenti è possibile utilizzare l’energia statica per ottimizzare il processo produttivo sfruttando la forza di adesione o di repulsione elettrostatica.
Come funziona un generatore di cariche elettrostatiche
Come accennato all’inizio di questo articolo, un generatore può creare energia statica in 3 modi:
- sfruttando l’induzione elettrostatica: la carica elettrica all’interno di un nucleo viene ri-distribuita se avvicinato a un altro corpo carico nelle vicinanze
- utilizzando l’effetto triboelettrico: attraverso lo sfregamento di due materiali diversi (di cui almeno uno isolante) si genera una tensione che causa un trasferimento di cariche elettriche tra un corpo e l’altro
- con una combinazione delle due modalità.
Anche i generatori utilizzati per scopi industriali utilizzano questi principi per generare cariche positive e cariche negative, nei tempi scelti, e avere un numero variabile di uscite ad alta tensione.
Per esempio, i generatori IonCharge Meech producono fino a 50 kV di alta tensione continua (in maniera sicura), che trasportano a una barra generatrice statica collegata a una serie di pin emettitori. Questi ultimi sono progettati per creare una “corona” di energia che polarizza i materiali quando passano nella sua area d’azione. A questo punto, il materiale rimane attaccato al macchinario o a un altro materiale.
La tensione – a corrente continua – generata può essere positiva o negativa e questo è possibile perché i pin emettitori vanno posizionati in prossimità di una superficie messa a terra o, per avere un effetto maggiore, di una barra generatrice con perni emettitori di polarità opposta.
Quale dispositivo di generazione elettrostatica utilizzare? Chiedi la consulenza dei nostri esperti
Per individuare il modello, il tipo di polarizzazione da generare e dove posizionare la barra – o il generatore – servono dei test e delle misurazioni: un tecnico deve vedere la macchina dal vivo per controllare la situazione e scegliere il dispositivo e la posizione migliore in cui installarle.
Un discorso valido anche quando c’è la necessità di eliminare le cariche.
Comprare un dispositivo antistatico non significa sempre risolvere il problema. Ogni azienda ha le sue necessità, che devono essere studiate da esperti della statica. Ecco perché, se hai bisogno di comprare un generatore – o una barra antistatica –, puoi contattarci per una consulenza!
I nostri tecnici sono qualificati e pronti ad aiutarti. Verranno in azienda per un sopralluogo, analizzeranno i macchinari e ti aiuteranno a scegliere la soluzione migliore per le tue esigenze.