Le traitement antistatique en milieu industriel

L’électricité statique est un phénomène de surface généré lorsque deux ou plusieurs surfaces entrent en contact puis sont séparées. Il se produit alors une sorte de dédoublement au cours duquel des électrons négatifs sont transmis d’un atome à l’autre. La puissance de la charge dépend de plusieurs facteurs : le matériau, ses propriétés physiques et électriques, la température, l’humidité de l’air, la puissance et la vitesse de séparation. Plus la puissance ou la vitesse est grande, plus la charge est importante.

Ces charges électriques sont soit des électrons, soit des ions positifs, soit des ions négatifs. Selon que le matériau permette la mobilité des charges ou non, il sera conducteur ou isolant. Pour des matériaux solides, les atomes sont liés les uns aux autres. Dans le cas des matériaux isolants, les électrons sont fortement liés aux atomes. Ils sont localisés dans l’espace et ne peuvent pas se déplacer. Les matières plastiques telles que le PVC (polychlorure de vinyle), le polyéthylène, ou encore le téflon sont des matériaux isolants.

Dans le cas des matériaux conducteurs, les électrons circulent librement. Néanmoins, ce nuage d’électrons libres reste « lié » aux ions positifs qui eux-mêmes sont  liés aux atomes de la matière. Ils ne se dispersent donc pas dans tout l’espace. Sous l’impulsion de forces électriques extérieures, les électrons peuvent se déplacer. Ce milieu est donc conducteur, car les charges négatives et les charges positives peuvent être facilement séparées. Les matériaux solides typiquement conducteurs sont les métaux comme le fer, le cuivre, etc. 

Dans les différents processus de production, la charge statique représente un important facteur de perturbations. En effet, la production, selon les contextes, peut impliquer plusieurs matériaux en contact étroits ou en contact avec des machines de production. Par ailleurs, la poussière environnante est attirée par la charge statique. C’est là qu’existe un risque non négligeable d’explosion ou d’incendie, qui peuvent être provoqués par une simple étincelle produite par une décharge statique. Quels sont les principaux facteurs d’accidents d’origine électrostatique ?

- Les opérations de transfert de liquide pétroliers (transvasement d’un réservoir à l’autre, par exemple).

- Les opérations de nettoyage de citernes.

- Les phénomènes disruptifs dus à la personne humaine chargée électriquement.

- L’utilisation de certains solvants sur des installations comportant des parties métalliques.

Ces différents accidents entraînent des décès et des blessures graves, notamment des brûlures. Les dégâts matériels sont également souvent importants. Pour améliorer la sécurité des employés, différentes règlementations ont vu le jour ainsi que différentes mesures de préventions.

Par exemple, la circulaire TR 22/49 du 15 novembre 1949 traite spécifiquement des précautions à prendre en compte pour la prévention des dangers de l’électricité statique. Les mesures générales de de protection des biens et des personnes sont assez complètes. Elles préconisent l’intégration de la sécurité dès la conception d’une installation. Dans le cas d’une installation en fonctionnement, la préoccupation de la sécurité doit être permanente et en adéquation avec l’évolution des équipements. 

Maîtriser l’électricité statique est devenu un enjeu important pour l’optimisation d’un processus de fabrication, et la limitation des risques. Il existe des solutions qui permettent aussi bien une neutralisation du statique, qu’une utilisation du statique pour faciliter un processus de fabrication.

Pour améliorer les processus de fabrications parasités par des problèmes d’électricité statique, il faut pouvoir les mesurer. Les appareils de mesure de champs électrostatiques le permettent : ces appareils sont portatifs, compacts, et sont capables de mesurer et d’enregistrer la valeur du champ électrostatique.

La neutralisation de la charge statique de matériaux non conducteurs s’obtient à l’aide de l’ionisation active. Sur les émetteurs de haute tension des appareils dotés de cette technologie ; des molécules d’air sont divisées en ions négatifs et en ions positifs. La charge statique attire alors les ions de polarité opposée, ce qui permet un rétablissement de la neutralité du matériau. Une vaste gamme d’équipements utilisent cette technologie :

La barre antistatique  ;: Cet équipement  produit un champ électrique qui transforme les molécules d’air à proximité de la barre en ions positifs et négatifs grâce aux pointes émettrices alimentées en haute-tension. Tous les matériaux chargés se trouvant à proximité attirent des ions opposés,  jusqu’à atteindre la neutralisation électrique. Le risque d’attraction de poussières, d’incendie ou d’exposition du personnel à des électrochocs est ainsi supprimé.

La soufflerie ionisante : Les produits en matière plastique, par suite d’une charge statique, attirent des poussières. Ces particules adhérent à la surface et forment un voile gris très difficile à enlever. Dans le cas de produits à formes variées, la neutralisation doit se faire à distance. Dans ce contexte,  les souffleries ionisantes sont préconisées. Les pointes ionisantes ionisent l’air, les ions sont projetés sur le produit à charge statique de façon, et ainsi la charge statique est neutralisée.

Le pistolet à air ionisé : Les pistolets ionisants neutralisent les charges électrostatiques de divers matériaux et nettoient la surface à air comprimé ionisé. La neutralisation des charges statiques simplifie le nettoyage de la surface et supprime l’attraction de poussières par le matériau une fois nettoyé. Les pistolets sont branchés sur une alimentation fournissant la haute tension. En utilisant l’air comprimé qu’ils ionisent, les pistolets à air ionisé permettent à la fois la neutralisation des charges électrostatiques et le dépoussiérage des surfaces.

Le bec à air ionisé : Les becs à air ionisé diffusent un flux d’air ionisé puissant destiné à nettoyer et à neutraliser la surface en même temps. Les becs sont alimentés en air comprimé et génèrent un jet d’air fortement concentré pour des applications spécifiques. Le bec à air ionisé s’adapte à de nombreuses configurations. 

Le secteur de l’industrie plastique est un grand consommateur de solutions pour neutraliser ou maîtriser l’électricité statique.  Sur les chaines d’extrusion par exemple, une soufflerie ionisante installée au-dessus de la feuille oriente l’ionisation vers cette feuille. Les charges électrostatiques sont éliminées et empêche donc les poussières environnantes de venir s’y coller. Ainsi les matériaux restent propres, et les employés ne subissent  plus de chocs électriques.

L’industrie de l’emballage est également particulièrement concernée par les traitements antistatiques. Par exemple pour une application sur une machine d'étiquetage sur des bouteilles en plastique. L’électricité statique présente sur les bouteilles à étiqueter peut engendrer un mauvais placement des étiquettes sur le support. Des barres antistatiques bien positionnées peuvent éliminer les charges statiques et permettre une meilleure productivité.

L’industrie graphique n’est pas en reste. Par exemple, dans le cas d’une machine de sérigraphie, la pile de feuilles au niveau de la section d'entrée de la machine peut présenter une charge électrostatique, entraînant ainsi l'adhérence de la feuille à la pile. La conséquence  est son insertion incorrecte dans la machine. Il est donc possible de limiter les arrêts de machines grâce à une solution antistatique appropriée. 

Conclusion, la mesure et la maîtrise de l’électricité statique dans le cadre de processus de fabrication industrielle, est un enjeu majeur. Pour la sécurité des biens et des personnes, et pour l’amélioration de la qualité et du rendement. S’adresser à des professionnels du secteur est le préalable à tout projet d’application de solutions antistatiques. 

Quels conseils donner à un professionnel qui souhaite résoudre des problèmes de charges électrostatique au sein de sa production ? 

Le choix et le positionnement des ioniseurs seront importants afin d'assurer une résolution optimale des problèmes électrostatiques observés. Ils devront donc être installés sur votre machine à l'endroit où l'électricité statique génère des perturbations. Un entretien et un contrôle régulier des équipements antistatiques prolongeront leur efficacité sur le long terme.