Statische elektriciteit: Ongemerkt ontladen is een genoegen

STELLING

Anders dan vaak gedacht wordt, is elektrostatische oplading niet te voorkomen. De mate waarin een voorwerp of persoon opgeladen wordt, is wel te beïnvloeden. Als tevens ervoor gezorgd dat de elektrostatische ontlading langzaam gebeurt, dan zal men – bij aanraking van metalen voorwerpen e.d. - geen hinderlijke schokken ervaren.

ONDERBOUWING

De schok ten gevolge van een elektrostatische ontlading is geen onbekend verschijnsel. Veldonderzoek leerde dat ongeveer een kwart van de mensen in Nederland op het werk klachten ervaart door statische elektriciteit. Aangenomen wordt dat het probleem in woningen minder vaak optreedt.

De klachten bestaan vooral uit het ondervinden van hinderlijke en soms zelfs pijnlijke schokken bij het aanraken van geleidende voorwerpen zoals metalen klinken van deuren en kasten en stalen trapleuningen. Een enkele maal springen er letterlijk vonken over als mensen elkaar zoenen of voorzichtig een hand geven. Dat is een onaangename ervaring, niet alleen door de schrik, maarook door de pijn.

Sommige mensen geven aan dat zij zich ten gevolge van elektrostatische oplading gespannen voelen. Hiervoor is geen wetenschappelijke verklaring te geven. Waarschijnlijk wordt dit veroorzaakt door de angst voor de ontlading. Mensen weten vaak onbewust onder welke omstandigheden vonken zullen overspringen. De angst voor de ontlading kan leiden tot een gespannen, opgeladen gevoel.

Aan de elektrostatische ontlading gaat de oplading vooraf. In tegenstelling tot hetgeen meestal gedacht wordt, is wrijving niet de oorzaak van een elektrostatische oplading. De beste verklaring kan gegeven worden aan de hand van de Helmholz Doppelschicht:
Als twee verschillende materialen in zeer nauw contact met elkaar komen, dan springen er elektronen van het ene materiaal naar het andere. De oorzaak hiervan zijn de kleine verschillen in de krachten waarmee verschillende atomen de elektronen aan zich binden. Als de twee materialen weer gescheiden worden, blijven er elektronen achter. Dit komt omdat elektronen zich slechts langzaam door een materiaal kunnen verplaatsen. Het materiaal met een overschot aan elektronen krijgt hierdoor een negatieve lading. Het andere een positieve lading.

De voorwaarde voor statische oplading is dat de scheiding van de materialen voldoende snel gebeurd. De grootste oplading treedt dan ook op tijdens het lopen en bij het opstaan uit stoelen. Soms wordt het veroorzaakt door het rijden van een kantoorstoel over ‘ouderwets’ synthetisch tapijt dat niet antistatisch is. Dit kan leiden tot een lichaamspannings-opbouw van meer dan 10.000 V.

De hoeveelheid lading die achterblijft, is afhankelijk van de weerstand die de elektronen op hun weg terug ondervinden. In metalen die goede geleiders zijn, stromen de elektronen gemakkelijk terug. Metalen zijn daarom niet of zeer moeilijk langer op te laden zijn. In isolatoren zoals glas, rubber, pvc, ondervinden de elektronen een grote weerstand. Deze zijn daarom goed op te laden. Veel stoffen hebben een elektrische weerstand die tussen die van de metalen en de isolatoren ligt. En zullen hun lading langzaam naar de elektrische aarde verliezen.

De elektrische weerstand van materialen, zowel natuurlijke als synthetische, wordt zeer sterk beïnvloed door de relatieve vochtigheid (r.v.). Als de r.v. toeneemt, neemt de elektrische weerstand af. Bij een relatieve vochtigheid hoger dan 65% is de kans op een hinderlijke elektrostatische oplading zeer gering. Tussen 40 - 65% treden problemen ten gevolge statische elektriciteit niet vaak op. Bij een relatieve vochtigheid onder 40% is zonder preventieve maatregelen (anti-statische vloerbedekking e.d.) de kans hinderlijk sterke elektrostatische opladingen (en ontladingen) groot.

Mensen met zweetvoeten zijn bij statische elektriciteit in het voordeel t.o.v. andere mensen. Door het vocht dat in de zool van de schoen trekt, vermindert de weerstand ervan. Door de langere weerstand zal de elektrostatische oplading sneller verdwijnen.

Het probleem van statische elektriciteit ontstaat pas als een ‘opgeladen’ persoon zich ontlaadt door het vastpakken of aanraken van een geleidend materiaal. Hierbij kunnen er schokken gevoeld worden als men minimaal tot 1.500 à 2.500 Volt is opgeladen. Vanaf 5.000 Volt kunnen er steken optreden en wordt de hinder aanzienlijk. Als de ontlading langzaam geschiedt, bijvoorbeeld doordat er via een materiaal met een niet al te lage elektrische weerstand ontladen wordt, dan wordt de ontlading niet waargenomen.

OPLOSSING

De afwerking van een ruimte en het meubilair zijn naast de kleding en het schoeisel bepalend of er problemen met statische elektriciteit optreden. De elektrische weerstand van de ondergrond heeft hierop eveneens invloed. Vandaar de volgende aanbevelingen:

• Kies voor antistatisch tapijt en stoelen met een antistatische bekleding. Zorg ervoor dat dit ook geldt voor de rug van het tapijt. Gebruik de tapijtlijm die fabrikant van het antistatische tapijt voorschrijft. Deze zijn voldoende mate geleidend om de antistatische eigenschappen van het tapijt te waarborgen.
• Stel hogere eisen aan het tapijt en de lijm als deze op een houten (is slecht geleidende) vloer wordt gelegd.
• Kies voor niet-metalen deurklinken en trapleuningen.

LITERATUUR

• C.A.M. Snepvangers & A.C. Boerstra, 2000. Statische Elektriciteit in Gebouwen. In: Praktijkboek gezonde gebouwen. ISSO/SBR, Rotterdam
• Günter Lüttgens & Martin Glor, 1993. Elektrostatische Aufladungen begreiffen und sicher beherrschen. Expert-Verlag, Duitsland. G.W. Brundrett, 1990.
• Criteria for moisture control. Butterworth & Co Ltd, Verenigd Koninkrijk.
• Wolfgang Maes, 1998. Stress durch Strom und Strahlung. Institut für Baubiologie + Oekologie IBN, Duitsland.