เมื่อบ่ายวันอังคารที่ผ่านมา
มีอีเมล์ฉบับหนึ่งเขียนมาถามเรื่องราวเกี่ยวกับรถฟอร์คลิฟท์
(Forklift)
ที่มักจะเกิดประกายไฟที่ตัวงาเวลากระแทกพื้นหรือยกของ
ว่าจะแก้ปัญหานี้อย่างไรดี
ซึ่งผมก็ได้ตอบเขาไปตามความรู้ที่พอมี
เห็นว่าอาจจะมีประโยชน์ต่อผู้อื่น
ก็เลยขอนำมาลงบันทึกเอาไว้หน่อย
เริ่มต้นจากอีเมล์ที่มีข้อความดังข้างล่าง
สวัสดีค่ะอาจารย์
อยากขอรบกวนอาจารย์ช่วยแนะนำสารเคมี
ที่จะนำมาทา เคลือบ
หรือชุบที่งาของรถโฟล์คลิฟท์
เพื่อทำให้ลดการเกิดไฟฟ้าสถิตถ์
หรือประการไฟ เวลางากระทบพื้น
หรือวัตถุที่ยก ค่ะ
มีคนแนะนำว่า
ค่าความต้านทานไฟฟ้าสถิตควรอยู่ที่ระหว่าง
1 x 10 ยกกำลัง
4 ถึง
1 x 10 ยกกำลัง
11 โอห์ม
มีคนแนะนำ
วัสดุ Vulkollan
แต่ไม่สามารถหาข้อมูลเกี่ยวกับวัสดุนี้เป็นภาษาไทยได้เลย
อาจารย์พอจะแนะนำได้ไหมคะ
หรือมีอย่างอื่นที่ดีเทียบเท่า
หรือดีกว่า
ขอบพระคุณอาจารย์ล่วงหน้านะคะ
ซึ่งผมก็ได้ตอบเขาไปดังนี้
ในวงเล็บสีดำคือส่วนที่ไม่ได้เขียนไว้ในอีเมล์
แต่มาเขียนอธิบายเพิ่มเติมในที่นี้
ก่อนอื่นต้องขอขอบคุณครับที่แวะเข้ามาอ่านเรื่องราวที่ผมเขียน
ขออนุญาตอธิบายปัญหาของคุณเป็นข้อ
ๆ ไปตามความรู้ความเข้าใจที่มีนะครับ
๑.
คงต้องแยกระหว่าง
"การเกิด"
กับ "การสะสม"
ไฟฟ้าสถิตย์ครับ
เราคงไม่สามารถป้องกัน
"การเกิด"
ได้ แต่เราสามารถจัดการกับ
"การสะสม"
ประจุไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดขึ้นได้
ด้วยการต่อสายดิน
เรื่องที่ว่าไฟฟ้าสถิตย์เกิดได้อย่างไรนั้นเคยเขียนไว้ใน
Memoir ปีที่
๙ เมื่อปีพ.ศ.
๒๕๖๐ ฉบับต่อไปนี้
ฉบับที่
๑๓๗๖ วันอาทิตย์ที่ ๑๔ พฤษภาคม
๒๕๖๐ เรื่อง "ไฟฟ้าสถิตย์กับงานวิศวกรรมเคมี (๑) ตัวอย่างการเกิด"
และ
ฉบับที่
๑๓๘๔ วันศุกร์ที่ ๒ มิถุนายน
๒๕๖๐ เรื่อง "ไฟฟ้าสถิตย์กับงานวิศวกรรมเคมี (๓) ทฤษฏีพื้นฐานการเกิด"
๒.
วัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้านั้น
แม้ว่าจะต่อสายดินแล้วก็ยังถ่ายประจุออกได้ยาก
แต่ก็ใช่ว่าจะมีปัญหาเสมอไปครับ
ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือเสื้อผ้าที่เราสวมใส่
พวกผ้าใยสังเคราะห์มันทำให้เกิดประจุไฟฟ้าสถิตย์สะสมได้ดี
แต่ถ้าอยู่ในอากาศที่ชื้นพอ
(เช่นนอกห้องแอร์ในบ้านเรา)
เราจะไม่เจอปัญหาสปาร์คเวลาเอามือไปจับราวบันไดโลหะ
ลูกบิดประตูหรือโครงสร้างอื่นใดที่เป็นตัวนำไฟฟ้า
เพราะอากาศชื้นจะพาเอาประจุไฟฟ้าออกไป
เว้นแต่จะอยู่ในห้องแอร์นาน
ๆ ที่มักจะสะดุ้งได้เวลาที่เราเอามือไปจับพวกที่เป็นตัวนำ
การเคลือบผิวด้วยวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ก็เป็นวิธีการหนึ่งในการช่วยกระจายประจุไฟฟ้าออกไป
การวิเคราะห์ตัวอย่างด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงมักต้องทำการเคลือบตัวอย่างด้วยคาร์บอนหรือทองคำเพื่อป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนที่ยิงใส่ตัวอย่างนั้นสะสมอยู่บนตัวอย่าง
เพราะถ้าตัวอย่างมีอิเล็กตรอนสะสมจะทำให้ตัวอย่างมีประจุลบ
ลำอิเล็กตรอนที่ยิงเข้ามาจะถูกผลักออกอันเป็นผลจากประจุไฟฟ้าที่เหมือนกัน
การเบี่ยงเบนของลำอิเล็กตรอนจะไม่ได้เกิดจากการเลี้ยวเบนหรือการสะท้อนออกรูปร่างของพื้นผิวที่ต้องการดูเท่านั้น
มีผลจากการสะสมประจุไฟฟ้าเข้ามาผสมด้วย
ทำให้ภาพที่ได้นั้นมีความชัดเจนลดลง
เทคนิค x-ray
photoelectron spectroscopy
ที่มีการทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากตัวอย่างก็ประสบกับปัญหาเช่นเดียวกัน
แต่ในกรณีหลังนี้จะเป็นการชดเชยอิเล็กตรอนที่ถูกดึงออกจากตัวอย่าง
เพราะถ้าไม่สามารถชดเชยได้ทันก็จะทำให้ตัวอย่างมีความเป็นประจุบวกเพิ่มขึ้น
ค่า binding
energy หรือเลขออกซิเดชันที่วัดได้ก็จะมีแนวโน้มไปในทิศทางที่เพิ่มขึ้น
แต่นั่นเป็นผลที่เกิดจากการวัด
๓.
รถยนต์นั้นเป็นโลหะก็จริง
แต่ยางรถมันเป็นฉนวนไฟฟ้า
มันก็เลยเป็นที่เก็บประจุไฟฟ้าสถิตย์ได้ครับ
(เห มือนกับตัวเก็บประจุขนาดใหญ่)
แต่ก่อนเราจะเรียนกันว่ารถบรรทุกน้ำมันต้องมีโซ่ลากพื้นเพื่อถ่ายประจุไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดขึ้น
(จากน้ำมันในถังเสียดสีกับถังบรรจุ)
ลงพื้นผิวถนน
แต่เดี๋ยวนี้ไม่เห็นมีสักคันครับ
ถ้ากรณีรถโฟล์คลิฟท์ของคุณเกิดจากไฟฟ้าสถิตย์จริง
ก็น่าลองดูนะครับ
แต่มีข้อแม้ว่าพื้นถนนนั้นต้องนำไฟฟ้าได้บ้าง
แต่ในบ้านเราที่อากาศมีความชื้นสูง
ปัญหานี้เลยไม่ปรากฏให้เห็นครับ
ยกเว้นตอนขนถ่ายน้ำมันที่ยังต้องระวังอยู่
เพราะมันเกิดเร็ว
รถยนต์
(เอาเป็นว่าเฉพาะเครื่องเบนซินก็แล้วกัน
ส่วนเครื่องดีเซลนั้นผมไม่รู้ว่าเหมือนกันหรือไม่)
จะใช้ตัวถังรถเป็นสายดิน
ถ้าไล่สายไฟดูจากแบตเตอรี่ก็จะเห็นว่าขั้วลบนั้นต่ออยู่กับตัวถัง
เวลาที่ช่างซ่อมรถจะทำการเชื่อมด้วยไฟฟ้าที่ส่วนใด
ๆ ของตัวรถ (เช่นท่อไอเสีย)
เขาก็จะต้องปลดขั้วแบตเตอรี่ออกก่อน
หรือไม่ก็ไปเชื่อมแก๊สเลย
รถบรรทุกของเหลวจะมีของเหลวกระฉอกอยู่ในถังบรรจุเวลารถวิ่ง
การกระฉอกนี้ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตย์สะสม
และจะเกิดได้มากในกรณีที่เป็นของเหลวที่ไม่มีขั้ว
(เช่นน้ำมันปิโตรเลียม)
เพราะของเหลวพวกนี้จะนำไฟฟ้าได้ไม่ดี
๔.
การเกิดประกายไฟเมื่อโลหะกระทบกับของแข็งนั้นไม่จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าสถิตย์ครับ
เกิดจากส่วนผสมของโลหะเอง
โลหะเหล็กที่ใช้ทำเครื่องมือช่างทั่วไปก็ทำให้เกิดประกายไฟได้ครับเวลาที่มันตกกระทบพื้น
ในบางงานจึงต้องใช้พวกประแจทำจากโลหะพิเศษ
(ที่ราคาแพงขึ้นไปอีก)
ในการทำงานครับ
เครื่องมือที่ทำจากโลหะที่ไม่ทำให้เกิดประกายไฟจากการกระแทกเรียกว่า
non sparking tool
ที่มีทั้งอุปกรณ์ตอก
(striking tools เช่น
ค้อน ลิ่ม)
ขันตึง (
tightening tools เช่น ประแจ ไขควง)
และตัด (cutting
tools เช่น เลื่อย ตะไบ)
แบบเครื่องมือช่างทั่วไป
๕.
เวลาที่เราเจียรเหล็กและเห็นประกายไฟ
นั้นเป็นเพราะเศษผงเหล็กที่หลุดออกมามีคาร์บอนปนอยู่
คาร์บอนตัวนี้มันก็เลยลุกไหม้ในอากาศเป็นประกายไฟให้เห็น
คาร์บอนเป็นตัวที่มีปนอยู่ในเหล็กอยู่แล้วครับ
ยิ่งเหล็กที่ยิ่งแข็ง
(ชนิดที่เรียกว่าหักได้แทนที่จะยืด)
เช่นเหล็กหล่อ
ก็ยิ่งมีคาร์บอนอยู่เยอะครับ
เราใช้ลักษณะการเกิดประกายไฟพวกนี้บ่งบอกว่าเหล็กนั้นเป็นเหล็กชนิดไหนได้คร่าว
ๆ ครับ ตัวงาของรถโฟล์คลิฟท์เดาว่าทำจากเหล็กหล่อครับ
มันถึงแข็งคงรูปอยู่ได้เวลาที่ต้องรับน้ำหนักเยอะครับ
ถ้าเป็นพวกเหล็กคาร์บอนต่ำมันจะเหนียว
แต่มันจะอ่อนตัวงอลงมา
คาร์บอนในเนื้อเหล็กทำให้เหล็กมีความแข็ง
คงรูปร่างได้ดี หลอมขึ้นรูปได้ง่าย
แต่ต้องจ่ายด้วยความเหนียวที่ลดลง
ประกายไฟที่เกิดขึ้นเมื่อทำการเจียรเหล็กก็เกิดจากคาร์บอนที่หลุดปลิวออกมาทำปฏิกิริยาเผาไหม้กับออกซิเจนในอากาศ
รูปแบบของประกายไฟที่เกิดขึ้น
(พุ่งออกมาเป็นสายมากแค่ไหน
ไปได้ไกลแค่ไหน มีการแตกตัวอย่างไร)
สามารถใช่บ่งบอกชนิดของโลหะเหล็กได้คร่าว
ๆ (รูปที่
๑)
รูปที่
๑ ชนิดโลหะเหล็กและลักษณะประกายไฟ
(รูปจาก
http://modelenginenews.org/images/gpc/spark_test.jpg)
๖.
ถ้าการเกิดประกายไฟเกิดจากการกระแทก
ก็ควรต้องหาทางลดแรงกระแทกครับ
เช่นหาอะไรมาลอง ตรงนี้ตรวจดูได้ง่าย
ๆ ว่าประกายไฟที่เห็นเกิดจากอะไร
ถ้าเกิดจากไฟฟ้าสถิตย์จริงวัสดุสองชิ้นไม่จำเป็นต้อง
"สัมผัส"
กัน
แค่เข้าใกล้กันก็จะเกิดประกายไฟกระโดดข้ามได้แล้วครับ
แต่ถ้าเกิดจากการกระแทก
ต้องกระแทกแรงพอจึงจะเกิดครับ
สัมผัสกันเบา ๆ
จะไม่เกิดการหาอะไรที่นุ่มหน่อยไปรองไว้
ก็น่าจะป้องกันได้แล้วครับ
อันที่จริงจะว่าไปแล้วข้อ
๖.
น่าจะเป็นข้อแรกที่ต้องพิจารณา
เพราะจะช่วยบอกได้ว่าสิ่งที่เราเห็นนั้นมันเกิดจากปรากฏการณ์ใด
จะได้หาทางแก้ปัญหาได้ถูกทาง
เพราะถ้าไปหาทางแก้จากต้นเหตุที่ไม่ถูกต้อง
ก็จะไม่สามารถแก้ไขได้ครับ
ลองดูพิจารณาดูก่อนนะครับว่าปัญหาของคุณเกิดจากไฟฟ้าสถิตย์จริงหรือเปล่าครับ
ถ้าเป็นไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดจากการสะสมประจุที่
"ชิ้นงาน"
ที่ต้องทำการยก
การถ่ายประจุไฟฟ้าสถิตย์จากชิ้นงานออกไปก่อนก็จะช่วยได้ครับ
แต่เห็นว่ามันเกิดเวลาที่งานั้นกระแทกพื้นด้วย
ผมเกรงว่าจะไม่ใช่ครับ
ด้วยความเคารพ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น