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Giovedì, 06 Luglio 2017 00:00

Introduzione alla tecnologia Triboelettrica

Quando due materiali con caratteristiche elettriche diverse vengono sollecitati da un moto relativo, tale da indurre un fenomeno di attrito da contatto, l’attrazione elettrostatica che si instaura tra le molecole che li compongono genera un trasferimento di elettroni. Essendo il trasferimento di elettroni non immediatamente reversibile, si verifica che al momento del rapido distacco, alcuni elettroni non riescono ad effettuare la ricombinazione delle cariche, così un materiale presenta una eccedenza di elettroni e quindi è carico negativamente mentre l'altro materiale presenta una carenza di elettroni risultando carico positivamente.

A questo fenomeno di trasferimento di elettroni per sfregamento viene dato il nome di "fenomeno Triboelettrico" oppure "fenomeno Tribostatico", per evidenziare la natura elettrostatica del fenomeno, essendo il trasferimento di elettroni una carica elettrica stazionaria.

Questo tipo di fenomeno è molto complesso e di difficile prevedibilità ma ci sono alcuni fattori che devono necessariamente essere considerati:

- Natura dei materiali Ogni materiale tende, a causa della propria natura e di una moltitudine di altri fattori, ad assumere preferibilmente carica positiva o carica negativa. Mediante esperimenti di laboratorio sono stati misurati e confrontati i comportamenti di alcuni materiali di uso comune, creando una tabella chiamata "Serie Triboelettrica". I vari materiali sono posti in ordine: quelli con tendenza a caricarsi con carica positiva (cedere elettroni) sono posti in alto mentre quelli con tendenza a caricarsi negativamente (acquisire elettroni) sono posti in basso.

Serie Triboelettrica (versione semplificata)

  • Massima tendenza a caricarsi POSITIVAMENTE
    • Schiuma poliuretanica
    • PU (Poliuretano flessibile)
    • Nastro adesivo per imballaggio
    • Capelli, Pelle grassa
    • PUR (Poliuretano rigido)
    • Floruro di Magnesio (MgF2)
    • Nylon, Pelle secca
    • GS, GSM (Nylatron® è un marchio registrato della Quadrant®
    • Vetro
    • Carta non rivestita
    • Legno di pino
    • Silicone sigillante
    • Cotone asciutto
    • NBR (elastomero nitrile)
  • NEUTRA    Lana
    • PC (Policarbonato)
    • ABS (Acronitrile-Butadiene-Stirene)
    • Plexiglas (polimetacrilato) e la colla acrilica
    • Resine epossidiche
    • SBR (Stirene-butadiene)
    • Vernici a base di poliesteri
    • PET (Polietilene tereftalato)
    • EVA (Etilene vinil-acetato)
    • Gomma
    • Colla a caldo
    • PS (Polistirene)
    • PI (Poliimmide)
    • PVC (Polivinilcloruro) flessibile
    • PE (Polietilene)
    • PP (Polipropilene)
    • Nitrato di cellulosa
    • UHMWPE (Polietilene ultra alta densità)
    • CR (Neoprene® è un marchio registrato della DuPont®)
    • PVC (Polivinilcloruro) rigido
    • LATEX (lattice di gomma prevulcanizzato)
    • FKM (Fluoroelastomero)
    • ECO (Epicloridina)
    • TPV (Santoprene® è un marchio registrato della ExxonMobil®)
    • CSM (Hypalon® è un marchio registrato della DuPont®)
    • Gomma butilica
    • EDPM
    • PTFE neutro
  • Massima tendenza a caricarsi NEGATIVAMENTE

Si fa notare che, maggiore è la distanza tra due materiali presenti nella tabella e maggiore sarà il fenomeno Triboelettrico, ovvero il trasferimento di cariche elettriche mediante sfregamento. Per motivi di riservatezza sono stati esclusi tutti i prodotti di natura organica usati per produrre pasta fresca o pasta secca tipo: ovoprodotti, acqua, farine, semole e prodotti correttivi tipo sale, spinaci in polvere ecc. Inoltre sono stati esclusi tutti i metalli o leghe usate per la costruzione di macchine ad uso alimentare come: acciai inossidabili, leghe di alluminio, ecc.

- Stato di tensione dei materiali Se un materiale è sottoposto ad una sollecitazione meccanica, di tipo stazionario si è notato che, la capacità di trasferimento di elettroni è influenzata dallo stato di tensione meccanica a cui vengono sottoposte le molecole di cui è composto. Generalmente, se il materiale è sollecitato a compressione, tende preferibilmente a caricarsi positivamente mentre, se sollecitato a trazione tende preferibilmente a caricarsi negativamente.

- Rugosità della superficie Maggiore è la rugosità della superficie, minore sarà l'effetto di trasferimento di elettroni a causa della maggior distanza tra le molecole che induce ad una minore attrazione elettrostatica.

- Pulizia delle superfici In questo caso non esiste una vera e propria correlazione, infatti la presenza di sporcizia tra le superfici a contatto, può diminuire o aumentare l'attrazione elettrostatica tra le molecole dei due materiali, creando una specie di strato isolante o conduttore a seconda della propria natura elettrica, che potrebbe limitare o facilitare lo scambio di elettroni.

- Umidità L'umidità presente nell'ambiente limita la carica elettrostatica poiché l'acqua funge da conduttore, quindi durante il distacco avviene un rapido riequilibrio delle cariche elettriche.

- Velocità relativa tra i materiali Maggiore è la velocità di strofinio, minore sarà il tempo di generazione della carica elettrostatica indotta. Ovviamente, la carica elettrostatica tra due materiali ha un limite oltre il quale il trasferimento di elettroni si blocca, a causa della differenza di potenziale, che limita il trasferimento di elettroni.

Questo fenomeno che genera una carica elettrica tramite trasferimento di elettroni per strofinio, causa una naturale attrazione o repulsione tra due materiali che rispettivamente hanno carica elettrica opposta o uguale. Pertanto se per esempio, la farina ha carica elettrica negativa e l’acqua ha carica elettrica positiva ecco che i due prodotti si attraggono in modo naturale, per effettuare la ricombinazione elettrica delle cariche, in questo modo le molecole si uniscono in modo intimo riducendo drasticamente i tempi di impasto.

Read 84 times Last modified on Martedì, 25 Luglio 2017 19:35
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