De hele wereld staat onder spanning. Terwijl de buitenste ionosfeer door kosmische straling positief geladen wordt, is het aardoppervlak negatief geladen. Tussen de beide bevindt zich een elektrisch veld, dat continu verandert. In onweerswolken is dit bijzonder groot. Dit wordt daar door wrijving tussen lucht- en wolkenmassa’s gegenereerd. Men noemt dat elektrostatische oplading. Als deze statische opladingen werkelijk statisch zouden zijn, zouden ze geen probleem zijn. Maar statische elektriciteit kan zich ophopen, op andere punten overlopen en daar plotseling ontladen. Bij onweer dondert en bliksemt het daarom. Benjamin Franklin, coauteur van de Amerikaanse onafhankelijkheidsverklaring, voerde al elektrische experimenten uit. Zo laadde hij bijvoorbeeld een glazen buis door wrijving elektrostatisch op en vond in 1752 de bliksemafleider uit.
Bliksem op kantoor
Ook op kantoor en thuis is statische elektriciteit alom aanwezig. Kunststoffen, kunstvezels in kleding, tapijt of gordijnen en ook een te lage relatieve luchtvochtigheid (r.v.) in winterse binnenruimtes bevorderen het ontstaan ervan. Monitors worden elektrostatisch opgeladen, de oude CRT-monitors veel sterker dan platte beeldschermen. Vroeger kon er nog bliksem ontstaan bij het aanraken. Elektrostatisch geladen oppervlakken hebben een verhoogde stofaantrekkingskracht. Zwakke opladingen kunnen al de deeltjesafzetting met factoren verhogen.
Help
Hoe elektrisch geleidender een materiaal is, des te minder wordt deze opgeladen en des te eenvoudiger worden ontstaande ladingen afgeleid. Antistatische sprays genereren bijv. een afleidend oppervlak. Veel gangbaarder is luchtbevochtiging. Met het stijgen van de luchtvochtigheid worden ook oppervlakken meer geleidend. In de regel is het voldoende, als de r.v. naar 50 tot 55% verhoogd wordt. Ook het hechten van stof en vuil op beeldschermen, tapijt of gordijnen wordt zo drastisch verlaagd.
In de textielindustrie worden katoengaren bij ca. 70% r.v. verwerkt. Een te geringe luchtvochtigheid veroorzaakt elektrostatische opladingen en daarmee ongelijke banddichtheden, slechte materiaaldoorloop en draadbreuken. Ook in drukkerijen worden door bevochtiging naar 50-60% r.v. elektrostatische opladingen voorkomen.
Onzichtbaar ontstaan
Door wederzijds wrijven van het oppervlak van twee materialen vindt een oplading plaats: Elektronen bewegen van het ene oppervlak naar het andere. Daardoor ontstaan aan de ene kant een gebrek aan elektronen, aan de andere kant een overschot. Het lichaam met elektronentekort is nu elektrisch positief, dat met elektronenoverschot negatief geladen. Groote en polariteit van de lading hangen af van:
- het soort van de betrokken materialen, in het bijzonder van de elektrische eigenschappen ervan,
- de intensiteit van het proces aanraken/scheiden,
- het geleidingsvermogen van de oppervlakken.
Een kleine test illustreert elektrostatische opladingen: door een kunststof liniaal met katoen af te wrijven wordt het opgeladen. Als men het langs een zo dun mogelijke waterstraal houdt wordt deze door het liniaal aangetrokken. Dagelijks wordt plakband opgeladen. Als men een plakband van een plastic oppervlak trekt, worden de oppervlakken polair opgeladen. Hoe dichter de verbinding was, des te sterker de oplading. In het donker kan men zien, hoe minuscule vonken overspringen: zoals een miniatuurbliksem. Door dezelfde oorzaak brengt een plakband, dat net van de rol getrokken is, zich onverwachts weer aan.
Ook bij het lopen met schoenen over een tapijtvloer scheiden ladingen zich door het intensieve contact. Als deze lading niet door de vloer of de lucht kan worden afgeleid, ontlaadt deze zich bij het aanraken van geaard materiaal, zoals een deurklink of een waterkraan. Tegenwoordig maken laserprinters gebruik van elektrostatische oplading, zodat ultrafijne en -lichte toner gedeeltelijk door papier aangetrokken wordt, waar deze dan door druk en warmte gefixeerd wordt.
Laminaat
Sommige laminaten worden sterk elektrostatisch opgeladen, omdat hun oppervlakken met kunststof geïsoleerd zijn, dat elektrische ladingen opslaat. Bij controles door ÖKO-TEST in 2009 en 2012 werden laminaatpanelen gedeeltelijk met meer dan 10.000 volt opgeladen. Slechts 500 volt schrijft de erkende Zweedse TCO-norm als grenswaarde voor beeldschermwerkplekken voor. Antistatische eigenschappen van vloerbedekkingen moeten daarom volgens de norm DIN CEN/TS 15398 aangegeven worden.
Bouwbiologie
Elektrostatica veroorzaken verhoogd stof in de ademlucht. Want de lichte stofdeeltjes en gelijk geladen oppervlakken stoten zich wederzijds af. Vooral voor mensen met een huisstofallergie is dat een probleem. In zo’n elektroklimaat blijven ook schadelijke stoffen in de lucht, die zich bij voorkeur aan stof hechten, zoals houtbeschermingsmiddelen, weinig vluchtige oplosmiddelen of fijne deeltjes van kiemen, wat in ziekenhuizen een rol speelt.
De bouwbiologie waarschuwt voor verdere gevolgen: “De biologische werking van de elektrostatica heeft een de ene kant betrekking op het statische elektrische gelijkstroomveld zelf, en aan de andere kant op de neveneffecten van de gestoorde luchtionisatie” [1]. Bij bouwbiologische onderzoeken kan statische elektriciteit met zgn. elektroveldmeters of elektrostaticasensoren gemeten worden. Ze registreren de oppervlakspanning van een materiaal en de luchtelektriciteit.
Bronnen:
[1] S.25 Fernlehrgang Baubiologie Heft 11 Strahlung, Institut für Baubiologie und Nachhaltigkeit IBN, Rosenheim, 2011