İLK > Kontaminasyon Kontrolü > Parça Yapışma Nedenleri
Parça Yapışma Nedenleri
İklimlendirme ve benzeri cihazlar tarafından üretilen hava akımları üzerinde toz taşındığında, çeşitli nesnelerle temas nedeniyle toz pozitif veya negatif statik elektrik yükü alır. Pozitif elektrik yüküne sahip toz, negatif elektrik yüküne sahip nesnelere çekilir ve bunun tersi de geçerlidir. Havadaki toz miktarı ne kadar büyük olursa, odadaki nesnelere yapışan toz miktarı da o kadar büyük olur.
Ayrıca, toz kaynakları (esas olarak insanlar ve giysiler) elektriksel olarak yüklüyse, bu kaynaklardan üretilen toz da elektriksel olarak yüklenir. Statik elektrik tarafından üretilen bu çekici kuvvet “Coulomb Yasası” olarak bilinir. Coulomb yasası aşağıdaki formülle ifade edilir:
F [N] Coulomb kuvveti, Q1 ve Q2 [C] elektrik yükleri, d[m] elektrik yükleri arasındaki mesafe ve ε0 [F/m] elektrik sabitidir. (ε0=8.85×10-12 F/m). Coulomb kuvveti, nesnelerde bulunan statik elektrik miktarı fazla olduğunda daha güçlüdür ve nesneler arasındaki mesafe arttıkça zayıflar. Mesafe 2 ile çarpılırsa, Coulomb kuvveti önceki değerinin 1/4’ü olur. Mesafe 10 ile çarpılırsa, Coulomb kuvveti önceki değerinin 1/100’ü olur. Bu, 1mm 0,04” ile ayrılmış iki nesne arasında hareket eden kuvvetin, nesneler 10 mm 0,39” ile ayrıldığında önceki gücünün 1/100’üne düşürüldüğü anlamına gelir.
Coulomb kuvveti nedeniyle mümkün olduğunca yüklü iki kürenin birbirine yapışmaya başladığı mesafeyi hesapladık.
Mesafe yatay eksende, Coulomb kuvveti ise dikey eksende görüntülenir. Üç çizgi, her biri farklı parçacık boyutlarına sahip üç örnek gösterir. Üç parçacık türü 0,5μm 0,02 Mil, 5μm 0,20 Mil ve 50μm 1,97 Mil çapa sahiptir. A, B ve C noktalarına odaklanalım. Bu noktalar, parçacıklar arasında etkili olan Coulomb kuvvetinin gücü ile parçacıklara etki eden yerçekimi kuvvetinin dengede olduğu mesafeleri gösterir. Bu, parçacıkların birbirlerine bu mesafeden daha fazla yaklaşmaları durumunda, Coulomb kuvvetinin yerçekiminden daha güçlü olması nedeniyle birbirine yapışacakları anlamına gelir. Eğer mesafe noktaların gösterdiğinden daha büyükse, yerçekimi Coulomb kuvvetinin yerini alacak ve bu da parçacıkların birbirine yapışmadan yere düşmesine neden olacaktır. 5μm 0.20 Mil parçacıklar, 0.1mm 0.004” daha az bir mesafede birbirlerine çekilir. 0,1mm 0,004 inçten büyük veya ona eşit bir mesafede, parçacıklar birbirlerine yapışmadan yere düşer. Bu nedenle, parçacıkların statik elektrik nedeniyle, birbirlerine ancak son derece kısa mesafeler onları ayırdığında yapıştıkları anlaşılabilir.
Statik elektrik miktarı Coulomb kuvvetinin büyüklüğünü de değiştirir. Başka bir deyişle, Coulomb kuvvetinin gücü, hangi nesnenin statik elektrikle yüklendiğine bağlı olarak değişir. Parçacıklar az miktarda statik elektriğe sahip olduklarından, sadece kısa mesafelerde birbirine yapışırlar. Bir toz parçasının ve bir nesnenin statik elektrikle yüklendiği durumu ele alalım. Obje bir toz parçasından çok daha büyüktür, bu nedenle objede fazla miktarda statik elektrik vardır. Ayrıca, nesne büyükse, Coulomb kuvvetini zayıflatma yöntemi artık mesafenin karesiyle ters orantılı değildir. Ayrıntılı hesaplamaları atladık, ancak nesne statik elektrikle yüklüyse, onlarca santimetrelik bir mesafeden toz çekebilir.
Daha sonra, nesnenin elektriksel olarak yüklü olmadığı, ancak toz parçasının yüklü olduğu durumu ele alalım. Bu durumda, bir koşulu daha göz önünde bulundurmak gerekir: nesnenin iletkenliği. Öncelikle bir iletken düşünün. Elektrik yüklü toz parçası iletkene yaklaştığında, Toz parçasının statik elektriğinin zıt polaritesine sahip bir elektrik yükü, iletkenin yanından toz miktarına yakın bir şekilde çekilir. Bu, iletken içindeki elektrik yüklerinin hareketinden kaynaklanır ve bu duruma elektrostatik indüksiyon denir.
Nesneyi topraklamak, bu duruma karşı bir önlem olarak çalışmaz. Bunu yapmak, Coulomb kuvveti nedeniyle zıt elektrik yükünün çekilmesini engellemez. Tek önlem statik elektriğin tozdan uzaklaştırılmasıdır. Bir iletkenin ve tozun yüzeyi zıt kutuplara sahip elektrik yüklerine sahiptir, bu nedenle Coulomb kuvveti üretilir.
Daha önce olduğu gibi, bir toz parçasının bir nesneye çekildiği mesafeyi hesapladık.
5μm 0.20 Mil çapında bir parçacık için, Coulomb kuvveti güçlenir ve parçacık nesneye 0.1mm 0.004” ya da daha az bir mesafede yapışır. Biraz hareket alanı sağlayan parçacık, en az birkaç milimetre ile ayrılırlarsa nesneye yapışmaz. Bununla birlikte, sadece toz parçası elektriksel olarak yüklenir ve elektrik yükü küçüktür. Bu yüzden Coulomb kuvveti zayıftır ve tozun nesneye yapıştığı mesafe kısadır, sadece birkaç milimetredir.
Daha sonra, nesnenin elektriksel olarak yüklü olmayan bir yalıtkan olduğu ve sadece toz parçasının elektriksel olarak yüklü olduğu durumu ele alalım. İzolatörler elektriği geçirmez. Bu nedenle, elektrostatik indüksiyon gerçekleşmez.
Daha önce verilen Coulomb kuvveti formülü, Q1 sıfırdır, bu nedenle Coulomb kuvveti de sıfırdır. Başka bir deyişle, toz nesneye yapışmaz.
