Mjerenje elektrostatičkih svojstava podnih površina i obuće
Podjela i ispitivanje elektrostatičkih svojstava podne površine sistemskim otporom uzemljenju
1. kriterij: Sistemski otpor uzemljenju (čovjek + obuća + podna površina)
Elektrostatička svojstva podne površine ponekad mogu biti vrlo značajna. Tim kriterijima i zajedno s obućom razvrstavamo nanovo položenu podnu površinu ili ispitujemo stare podne površine. Primarni test »antistatičkih« svojstava podne površine uključuje obje stvari koje uzrokuju pojavu elektrostatike – to su obuća i podna površina. Ni na kojoj podnoj površini, ni »antistatički« odličnoj, a niti »antistatički« lošoj ne dolazi do elektrostatike ako se po njoj ne hoda; zato elektrostatičnost nekog poda moramo provjeriti i hodajući po njemu.
Mjerna metoda za 1. kriterij je najvažnija, jer pomoću nje određujemo učinkovitost uzastopnih povezanosti električnih otpora u sistemu čovjek–obuća–podna površina.
Trebamo izmjeriti:
– Električni otpor osobe;
– električni otpor obuće koja brine o uzemljenju tijela;
– električni otpor između obuće i podne površine, na mjestima stalno ponavljajućeg odvajanja dvaju materijala te na mjestu nastajanja elektrostatike, gdje se – preko otpora koji se mijenjaju – tijelo oslobađa elektriciteta;
– električni otpor podne površine, preko koje protječe tok oslobađanja elektriciteta iz tijela;
– električni otpor nečistoća na podnoj površini te lošeg i neprikladnog čišćenja i održavanja, što ometa oslobađanje elektriciteta;
– električni otpor pojedinih materijala i konstrukcija za polaganje i učvršćivanje podne površine te spojnica za uzemljenje, koje protjecanjem vremena mogu propasti i time ugroziti djelovanje čitavog sustava oslobađanja elektriciteta.
Mjerenje sistemskog otpora uzemljenju seže sve do točke uzemljenja podne površine. Mjerenje otpora naprijed, sve do zajedničkog mjesta uzemljenja, nije uključeno u ovo mjerenje, jer se za ovo mjerenje može koristiti uobičajeni instrument za mjerenje električnih otpora – taj otpor mora iznositi nekoliko ohma. Za mjerenja po 1. kriteriju najbolje je poslužiti se instrumentom pripremljenim za ovu vrstu mjerenja. Mjerni napon ne smije biti veći od 100 V. Mjere se još relativna vlaga i temperatura zraka. Važno je i to, da podna površina ne smije biti vlažno čišćena tri dana prije obavljanja mjerenja, jer bi čak i tanki sloj preostale vlage mogao jako ‘popraviti’ otpor podne površine.
Bitni elementi za nastajanje elektrostatike – kretanje i odvajanje dvaju materijala – nisu uključeni u ovo mjerenje, jer važi sljedeće: ako je izmjereni sistemski električni otpor osobe na točki uzemljenja cijelog sistema manji od 35 MΩ, tijelo osobe – obuvene u već ranije izmjerene i odgovarajuće cipele – nikada se neće naelektrizirati na više od 100 V.
Ova odrednica dodaje još jedan dopunski kriterij sistemskom otporu uzemljenosti, koji govori da taj otpor može biti i manji od 1 GΩ, ali istodobno treba izvesti još i dinamički test hodanja, dok napon naelektriziranosti u dlanovima ruku mora biti manji od 100 V.
2. kriterij: Otpor uzemljenju kod podne površine
Drugi kriterij se prvenstveno koristi za razvrstavanje nove podne površine, a kasnije i za redovito ispitivanje elektrostatičkog stanja podne površine. Ovaj kriterij provjere svojstva naelektriziranosti podne površine često puta se nepravilno koristi kao prvo, odnosno jedino potrebno mjerenje. Takva odluka o mjerenju nije ispravna, jer u to drugo provjeravanje podne površine nije ubrojena obuća. »Antistatička« obuća loše kakvoće može u cijelosti poništiti vrijednost svake, pa i one najbolje »antistatičke« podne površine!
Za ovo mjerenje koristi se isti mjerni instrument. Najveći napon mjerenja opet iznosi 100 V. Višim naponom mjerenja dobivaju se naoko dobri podaci otpora uzemljenju, ali su oni iskrivljeni i neusporedivi s drugim mjerenjima. Dobro je ako su točke uzemljenja poda dobro vidljive i dostupne, ali se usto može preporučiti da se ova mjesta označe EBP naljepnicama. Zbog usporedivosti mjerenja bilježe se temperatura i relativna vlažnost zraka. Pod ne smije biti vlažno očišćen prije samog mjerenja.
Nova komponenta u mjernom priboru je mjerna elektroda, koja je standardizirana kako po svojoj veličini i težini, tako i po niskom električnom otporu donje površine. Mjerne elektrode postavljamo na podnu površinu dovoljno gusto – to znači da na svakih 100 m2 obavljamo jedno mjerenje.
Kad je otpor uzemljenju podne površine na točki uzemljenja manji od 1 GΩ, podna površina ima sposobnost da će preko sebe na zadovoljavajući način razelektrizirati osobu koja hoda, naravno – ako na sebi ima odgovarajuću obuću. Ako je taj otpor veći od 1 GΩ, sustav pražnjenja ili razelektrizacije ne mora baš pouzdano djelovati.
Kako poznajemo otpor uzemljenju nove podne površine, kod promjena otpora uzemljenju možemo kasnije razmisliti o uzroku koji je »pokvario antistatičnost« poda: prljavština na podu, neprikladna sredstva za čišćenje ili tehnologija čišćenja, propadanje ili uništenje sustava uzemljenja ispod ili u podnoj površini, … Prilikom preuzimanja nove podne površine, kada već izvedemo mjerenja za njezino razvrstavanje, može se promišljenim polaganjem mjerne elektrode analizirati homogenost otpora uzemljenju po podnoj površini. Često puta se uzemljenje izvodi s provodnim trakovima, s mrežama ili ljepilima; ovi provodni elementi su ponekad ispod hodne površine položeni previše rijetko. Na isti način utvrđujemo i propadanje elemenata uzemljenja ispod starih podnih površina.
U praksi se često puta izvodi posve pogrešno mjerenje otpora poda točka–točka. Električni otpor točka–točka ništa ne govori o elektrostatičkim svojstvima poda, jer u mjerenje nisu uključeni ni obuća, a niti otpor uzemljenju podne površine. Takav otpor točka–točka pokazuje nepotreban podatak – otpor podne površine između obuće u udaljenosti koraka!
3. kriterij: Dinamički test hodanja, elektrostatički napon u dlanovima ruke
Uvjet za nastajanje elektrostatike je kretanje. Prilikom kretanja dolazi do odvajanja potplata i podne površine. Taj kriterij s hodanjem uvodi dinamiku i pokazuje »usuglašenost« između obuće i podne površine, a potvrđuje i sve ranije izmjerene otpore. Dinamički test hodanja izvodi se da bi se nove podne površine razvrstale, dok takva mjerenja kasnije više nisu potrebna.
Kada je mjerni instrument priključen još i na monitor računala, pokazuje se dinamika procesa naelektriziranja. Iz pet vrhunaca napona, nastalih pri svakom koraku običnog hoda, izračunavamo prosječni napon naelektriziranosti ljudskoga tijela tijekom hodanja.
Dopuštena vrijednost ove naelektriziranosti ovisi o zahtjevima postavljenima za pojedinu položenu podnu površinu odnosno prostor. Primjer: u elektronskoj industriji je 100 V najveći dopušteni napon u dlanovima ruku, dok su u područjima opasnim zbog mogućih eksplozija ovi zahtjevi još i niži. Pozor: napon naelektriziranosti tijekom hodanja po sintetičkim podovima može iznositi 3.000 V, pa čak i više!
Među »antistatičkim« podnim površinama ima i nekih anomalija koje bi nas mogle iznenaditi, posebno kada radimo dinamički test hodanja. Premda su se ranije izmjereni naponi sistema i uzemljenja nalazili u zahtijevanim granicama i premda smo obuli disipativnu obuću, dinamički test hodanja pokazuje nam da s podnom površinom nešto nije u redu. Očekivani napon u dlanovima ruku nije 100 V, već može iznositi npr. 600 V ili 700 V. Takve su površine npr. epoksidi s karbonskim dodacima, kao i PVC-obloge koje imaju karbonsku strukturu.
Poteškoća leži u vlaknastoj, volumenski dobro provodljivoj strukturi materijala. Provodljiva vlakna stvaraju mnoštvo dinamičkih »dodira«, koji se neprestano uključuju i isključuju iz dodira s homogeno provodljivim potplatima obuće. Tako sustav pražnjenja ili razelektriziranja postaje nepotpun!
Zbog ovakvih iznenađenja trebalo bi i prije polaganja nove podne površine svrsishodno namjestiti površine za testiranje te na njima obaviti sva tri mjerenja u odabranoj obući: otpora sistemskog uzemljenja, otpora uzemljenja i dinamičkog testa hodanja.
U razgovorima s dobavljačima podnih površina nemojmo propustiti naglasiti da želimo »antistatički« pod. Ako ćemo zahtijevati elektrostatičku disipativnu podnu površinu s elektrostatički volumenski provodljivom strukturom, ostavit ćemo na njih dojam stručnosti, no najbolje je da već prilikom naručivanja navedemo propise i standarde kojima željena podna površina mora odgovarati.
Danijel Knez, dipl. ing. el.
Fotografije: arhiva autora
