Applications
Shunting de charges électriques
Définition technique
La dérivation des charges électriques à l’aide de brosses industrielles est une solution technique utilisée pour éliminer ou dissiper l’électricité statique sur certaines surfaces, générée lors des processus de production, de manipulation ou de transport de matériaux, ou simplement par le frottement de cette surface, à travers les filaments des brosses industrielles vers d’autres pièces reliées à la terre pour effectuer la décharge électrique.
Ce phénomène électrostatique apparaît fréquemment sur les lignes de fabrication où il y a frottement entre les surfaces, mouvement des bandes transporteuses, bobinage de matériaux ou manipulation de films plastiques, entre de nombreux autres cas.
Les brosses conductrices permettent d’établir un point de décharge contrôlé entre la surface chargée et une structure métallique reliée à la terre et séparée de la précédente, évitant ainsi les accumulations dangereuses d’électricité statique. Cette fonction est essentielle dans les secteurs industriels où l’électricité statique peut causer des problèmes de sécurité, des défauts de production ou des interférences dans les équipements électroniques, mais surtout des problèmes potentiels de sécurité pour les personnes ou les installations.
La bonne dissipation des charges électrostatiques contribue à améliorer la sécurité des installations, à prévenir les risques d’inflammation dans des atmosphères potentiellement explosives et à garantir la stabilité des processus industriels sensibles.
Types de brosses pour dériver les charges électriques
La dérivation de l’électricité statique est obtenue grâce à différentes configurations de brosses industrielles conçues pour maintenir un contact contrôlé avec le matériau chargé. Le choix du type de brosse dépend principalement du type de processus, de la géométrie de la machine et de la surface générant la charge électrostatique.
On distingue deux grands types de brosses antistatiques :
- Les brosses à filaments conducteurs, dont la mission est d’avoir une conductivité électrique à travers elles-mêmes pour dériver les charges électriques.
- Les brosses à filaments antistatiques, qui ont des filaments ne générant pas d’électricité statique
| Type de filament de la brosse | Application principale | Format de brosse recommandé |
|---|---|---|
| Fibre de carbone | Conductivité électrique maximale, mais faible résistance | Bandes, lattes et cylindres |
| PA6 conductrice | Conductivité électrique modérée avec haute résistance | Bandes, lattes et cylindres |
| PA6 antistatique | Éviter la génération de statique dans les travaux motorisés | Disques et cylindres |
| Naturels (tampico, crin de cheval) | Éviter la génération de statique dans les travaux motorisés | Bandes, lattes et cylindres |
| Fil de laiton | À la fois antistatique et conducteur. Ne génère pas d’étincelles et a une dureté et une capacité de travail | Lattes, disques et cylindres |
| Fil d’acier au carbone | Conducteur, avec une grande dureté et capacité de travail | Lattes, disques et cylindres |
| Fil d’acier inoxydable | Conducteur, avec une grande dureté et capacité de travail | Lattes, disques et cylindres |
Brosses conductrices en fibre de carbone
Les brosses à filament conducteur en fibre de carbone sont l’une des solutions les plus utilisées pour dissiper les charges électrostatiques dans les lignes industrielles. Leur conception consiste en un profilé métallique ou en aluminium qui maintient les filaments conducteurs en fibre de carbone capables d’entrer en contact avec la surface chargée.
Elles sont fréquemment installées sur les bandes transporteuses, les équipements de manutention ou les lignes d’emballage où le mouvement continu génère une accumulation d’électricité statique. Le contact doux du filament avec la surface permet de décharger l’énergie électrostatique sans endommager le produit.
Ce type de brosse se caractérise par sa facilité d’installation, son adaptabilité à différentes géométries de machines et son faible entretien.
Le filament est extrêmement doux, ce qui n’affecte en rien les pièces ou le processus, mais il présente l’inconvénient d’une capacité nulle à effectuer d’autres travaux et d’une faible résistance.
Brosses avec filaments en PA 6 conductrice.
Les brosses conductrices avec filaments synthétiques en PA6 conductrice sont principalement utilisées dans les machines rotatives où le matériau se déplace continuellement autour de rouleaux ou de tambours. Elles sont courantes dans les processus de conversion de matériaux tels que les films plastiques, le papier, les textiles techniques ou les stratifiés.
Le filament conducteur à base de polyamide 6 synthétique permet de décharger les charges électrostatiques générées par le frottement entre le matériau et les éléments mécaniques de la machine.
Ces brosses ont une conductivité électrique inférieure à celle des métaux ou de la fibre de carbone, mais ont une grande capacité de travail complémentaire comme le nettoyage, le mouvement des pièces ou la résistance, ainsi qu’une durée de vie au frottement appropriée et comparable aux autres filaments en polyamide technique.
Brosses avec filaments en PA 6 antistatique.
Les brosses à filaments synthétiques en PA6 antistatique sont principalement utilisées dans les mêmes applications de travail que la PA6 conductrice précédente, mais au lieu de vouloir décharger des charges électrostatiques, nous voulons que la brosse ne les génère pas, ce qui est l’approche inverse.
Le filament antistatique à base de polyamide 6 synthétique empêche les charges électrostatiques générées par le frottement entre le matériau et les filaments de la brosse d’être générées sur la surface de travail.
Ces brosses ont une grande capacité de travail complémentaire comme le nettoyage, le mouvement des pièces ou la résistance, ainsi qu’une durée de vie au frottement appropriée et comparable au reste des filaments en polyamide technique, et au même niveau que la PA conductrice.
Brosses avec filaments naturels
Les brosses à filaments naturels ont des propriétés antistatiques et sont principalement utilisées dans les mêmes applications de travail que la PA6 antistatique précédente.
Le filament naturel tel que le tampico ou le crin de cheval empêche les charges électrostatiques générées par le frottement entre le matériau et les filaments de la brosse d’être générées sur la surface de travail.
Ces brosses ont une grande capacité de travail complémentaire comme le nettoyage, le déplacement des pièces ou la résistance, ainsi qu’une durée de vie au frottement appropriée, bien qu’inférieure à celle des filaments techniques à base de polyamide.
En tant qu’avantage, elles ont un coût inférieur à celui des antistatiques synthétiques, mais la disponibilité n’est pas garantie car il s’agit d’un produit naturel et les prix sont sujets à la volatilité.
Brosses avec fils de laiton
Les brosses montées avec des fils de laiton ont à la fois des propriétés antistatiques car elles ne génèrent ni étincelles ni électricité statique, elles sont à la fois conductrices et ont une capacité de travail.
Le filament en fil de laiton est largement utilisé dans les installations soumises à des environnements explosifs classés ATEX.
Ces brosses ont une capacité de travail modérée par rapport à d’autres brosses métalliques pour effectuer des services de nettoyage.
Brosses avec fils d’acier au carbone.
Les brosses montées avec des fils d’acier au carbone ont des propriétés conductrices et sont en même temps les plus agressives avec une grande capacité de travail.
Le filament en fil d’acier au carbone est très utilisé, mais pas tant pour sa capacité conductrice que pour sa capacité de travail et sa résistance
Mais à certaines occasions, comme en cas de températures élevées ou d’agents chimiques, ils sont également utilisés pour leur capacité conductrice.
Brosses avec fils d’acier inoxydable.
Les brosses montées avec des fils d’acier inoxydable ont des propriétés conductrices similaires à l’acier au carbone et en même temps, sont presque aussi agressives qu’eux.
Le filament en fil inoxydable au carbone est largement utilisé, mais pas tant pour sa capacité conductrice que pour sa capacité de travail et sa résistance dans les applications où il est nécessaire de travailler avec des surfaces également en acier inoxydable pour éviter la contamination chimique.
Applications par secteur
L’accumulation d’électricité statique est un problème récurrent dans de nombreux processus industriels. Les brosses conductrices permettent de contrôler ce phénomène et d’éviter ses effets négatifs dans différents secteurs de production.
Industrie alimentaire
Dans les lignes de production alimentaire, l’électricité statique peut provoquer l’adhérence de particules, de poussières ou de résidus de produits sur les surfaces des machines et des bandes transporteuses. Cela peut affecter à la fois le nettoyage de l’équipement et la qualité du produit final, et en particulier la contamination des aliments fabriqués.
Les brosses antistatiques sont utilisées pour dissiper ces charges sur les bandes transporteuses, les systèmes d’emballage et les équipements de manipulation des produits secs ou poudreux.
Industrie de l’emballage
Dans les processus de fabrication d’emballages, de manipulation de films plastiques ou d’emballage automatisé, le frottement entre les matériaux génère d’importantes accumulations d’électricité statique.
Cela peut causer des problèmes tels que :
- Adhérence indésirable entre les feuilles
- Attraction de poussière
- Difficultés de positionnement du matériau
- Sécurité
Des brosses conductrices stratégiquement installées sur les machines permettent d’éliminer ces charges électrostatiques et d’améliorer la stabilité du processus de production.
Industrie du plastique
La transformation des matières plastiques est l’un des environnements où l’électricité statique apparaît le plus fréquemment. Des processus tels que l’extrusion, le thermoformage ou l’enroulement de films génèrent des charges électrostatiques en raison du contact continu et de la séparation des surfaces et des propriétés mêmes des plastiques.
L’utilisation de brosses conductrices permet de décharger ces charges avant qu’elles ne causent des problèmes de manipulation des matériaux ou des interférences dans le processus.
Industrie électronique
Dans la fabrication de composants électroniques, même de petites accumulations d’électricité statique peuvent endommager ou affecter des appareils sensibles ou affecter la fiabilité des circuits.
Les brosses antistatiques sont utilisées pour garantir une décharge contrôlée des surfaces manipulées pendant le processus de production, minimisant ainsi les risques de décharge électrostatique (ESD).
Industrie chimique et zones ATEX
Dans les environnements industriels où des gaz, des vapeurs ou des poussières combustibles sont présents, l’accumulation d’électricité statique représente un risque d’inflammation potentiel.
L’installation de brosses conductrices reliées à la terre permet d’éliminer les charges électrostatiques générées par le mouvement des matériaux et de réduire le risque d’étincelles ou de décharges dangereuses.
Sélection technique de la brosse appropriée
Le choix d’une brosse conductrice pour dériver les charges électriques doit se faire en tenant compte de plusieurs facteurs techniques liés au processus industriel et aux caractéristiques de la machine.
Il est très important de déterminer si la brosse aura un service complémentaire à celui de la dérivation des charges électrostatiques ou non, pour la sélection correcte du matériau du filament, selon le tableau précédent.
L’un des aspects les plus importants est le type de surface sur laquelle l’électricité statique est générée. Les surfaces en plastique, les films, les tissus techniques ou les matériaux stratifiés présentent des comportements électrostatiques différents et peuvent nécessiter différents types de filaments conducteurs.
Il faut également tenir compte de la vitesse de rotation ou d’avancement du matériau. Sur les lignes à grande vitesse, il est essentiel que la brosse maintienne un contact stable sans générer d’usure excessive ni affecter le processus de production.
La température de fonctionnement est un autre facteur pertinent, en particulier dans les processus où le matériau ou la machine atteint des températures élevées. Dans ces cas, on sélectionne des filaments conducteurs capables de résister à des conditions thermiques exigeantes.
Dans certains secteurs industriels, il faut également tenir compte des exigences réglementaires spécifiques. Par exemple, les applications en contact avec les aliments nécessitent des matériaux compatibles avec la réglementation alimentaire, tandis que les installations dans des zones à risque d’explosion doivent être conformes aux exigences ATEX.
Enfin, l’agressivité du filament doit être soigneusement ajustée pour assurer une décharge efficace sans endommager le matériau ou la surface traitée, et nous devons nous assurer que le matériau du filament a une conductivité électrique suffisante pour dériver la charge électrique disponible dans l’installation.
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FAQ
De quel type de brosse ai-je besoin pour éliminer l’électricité statique sur une bande transporteuse ?
Pour les bandes transporteuses, on utilise couramment des brosses en bande avec un filament conducteur, fabriquées avec du polyamide 6 conducteur ou des fils métalliques. Ces brosses permettent de maintenir un contact doux avec la surface de la bande et de décharger les charges électrostatiques vers la structure métallique mise à la terre.
Quelle est la différence entre une brosse antistatique et une brosse conductrice ?
Les filaments antistatiques sont ceux qui ne génèrent pas d’électricité statique par frottement avec une surface, tandis que le conducteur est un matériau qui permet le passage de l’électricité à travers lui-même pour dériver la charge électrique à travers lui-même jusqu’à la connexion à la terre.
Quel filament est le meilleur pour les applications antistatiques ?
Les filaments les plus utilisés pour dériver les charges électrostatiques sont la fibre de carbone et l’acier au carbone ou inoxydable. La fibre de carbone est particulièrement efficace pour dissiper l’électricité statique par un contact doux, tandis que l’acier offre une plus grande résistance mécanique dans les applications industrielles exigeantes.
Les brosses conductrices doivent-elles être reliées à la terre ?
Oui. Pour que la dérivation des charges électriques soit efficace, la brosse conductrice doit être reliée à une structure métallique ou à un système de mise à la terre qui permet l’évacuation de l’électricité statique accumulée.
De plus, il faut tenir compte du fait que le corps est également conducteur ou du moins qu’il y a un contact permanent de la connexion à la terre avec les filaments.
Des brosses antistatiques personnalisées peuvent-elles être fabriquées pour des machines spécifiques ?
Oui. Les brosses techniques pour dériver les charges électriques sont généralement fabriquées sur mesure pour s’adapter à la géométrie de chaque machine, y compris les dimensions, la densité des filaments, le type de support et le système de fixation.
