靜電防護技術在實際生產中的應用

1 引言

防靜電體系建設有嚴格的技術要求和規范的實施規程，從區域改造到人員防護都應對照標準要求執行。作為防靜電區域，必須將標準要求嚴格落實到實際生產過程中，按照標準要求并結合作業現場情況落實改造，滿足防靜電要求，保證人員生命安全和產品質量。

2 靜電形成

靜電產生于物體與物體的接觸表面，液體與固體或固體與液體接觸表面存在電離層，當接觸面分離時，在各自表面產生了過剩電荷即靜電荷。任何物體內部都是帶有電荷的，一般狀態下，其正，負電荷數量是相等的，對外不顯出帶電現象，但當兩種不同物體接觸或摩擦時，一種物體帶負電荷的電子就會越過界面，進入另一種物體內，靜電就產生了，靜電瞬間電壓可以達到幾千伏甚至上萬伏。而且因它們所帶電荷發生積聚時產生了很高靜電壓，當帶有不同電荷的兩個物體分離或接觸時出現電火花，這就是靜電放電的現象。

3 靜電危害

靜電荷載人的身上也會達到很高的電位。例如工人穿著不導電膠鞋和人造纖維織成的衣服在絕緣地板上行走時，或用手工操作絕緣物料時，人體靜電一般可達2KV，有時高達7KV以上。如此高電位的靜電電荷會產生如下三種危害：

3.1 燃燒和爆炸

在危化品存儲和作業場所，靜電對危化品的安全將會造成了極大危害，一旦由于靜電激發了危化品（尤其是電火工品），就會燃燒甚至爆炸，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。

3.2 影響產品質量

靜電可以在不經意間將電子器件擊穿，使元器件失效，從而使整套設備功能無法正常實現，造成嚴重的質量隱患。對于航空航天以及武器裝備而言，某項功能的失效可能是致命的，直接關系到人員的生命安全。

3.3 電擊

當人體接近帶電物體或帶靜電電荷的人體接近接地體的時候，會由于靜電放電造成人體被電擊。

4 靜電防護技術的具體應用

靜電防護基本原理是盡可能杜絕靜電生產，對于已生產的靜電應盡可能加以限制，使靜電盡快泄漏，以消除電荷大量聚集，使之達不到危險的程度。主要有以下四中措施：

4.1 靜電接地

靜電接地是一種通過接地方法為靜電泄漏提供通道的方法靜電技術措施，其作用是泄放導體上可能集聚的電荷，使導體與大地等電位，使導體間的電位差為零。

靜電接地分為人體接地、設備接地和工作地面導靜電化。

4.1.1 人體接地

人體帶電除了能使人遭到電擊和對安全生產造成威脅外，還能在精密儀器或電子器件生產中造成質量事故，為此必須解決人體帶電對生產的危害。

a)進入防靜電區域的操作人員應穿戴防靜電工作服、鞋襪、帽和手套。

防靜電工作服帶電電荷量應該小于0.4μC。防靜電鞋的電阻值應在5.0×104～1.0×108Ω.

b)靜電危險場所應設置釋放靜電裝置，或者在裝配間門口安裝防靜電門簾，操作人員進入火工品操作現場應泄放靜電。釋放靜電裝置與大地的電阻值應小于100Ω。

c)操作過程中操作者要佩戴防靜電手腕。

防靜電手腕的電阻值應在1.0×104～1.0×106Ω。

4.1.2 設備接地

a)凡是靜電危險場所的設備、工作臺面、工裝、器具等直接靜電接地電阻應不小于100Ω，間接靜電接地電阻應不大于1.0×108Ω。

注：直接接地是指用金屬導線直接將帶電體與接地干線相連接；間接接地則是指將金屬以外的物體進行靜電接地，其表面全部或局部與接地體緊密連接。

b)工作臺面應采用防靜電材料，保證桌面上的靜電順利泄放。

c)工作臺的支架必須直接接地。

d)火工品操作區域不允準存在電容量大于3pF的孤立導體。

孤立導體：用高絕緣材料與大地絕緣隔離的導體。

4.1.3 工作地面導靜電化

火工品操作間地面應采用防靜電地面（導電地坪、防靜電橡膠、導電地板、防靜電涂料等）。

工作地面與電極之間的電阻至為5.0×104～1.0×108Ω，電極與電極之間的電阻值為5.0×104～1.0×108Ω。

4.2 降低電阻率

體電阻率：單位橫截面積單位長度上材料的電阻值，其單位為歐（姆）米（Ω·cm）。

當體電阻率小于106Ω·cm時，就能有效防止靜電積聚，因此，通過在物質中添加導電填料或防靜電劑的方法來降低物質電阻率，可起到有效防止靜電災害的作用。

4.2.1 添加導電物

在物質中摻入一定量導電性良好的物質可起到有效降低電阻率的作用。例如：在橡膠中摻入一定量的石墨粉，可使之成為導電橡膠；在塑料中摻入少量金屬粉末或石墨粉，可使之成為低電阻性材料；以及通過在工業用油中摻入少量酒精或醋酸，或在笨中注入油酸鎂等方法，均能有效起到降低這些物質電阻率的作用。

4.2.2 采用防靜電劑

防靜電劑以油脂為原料，主要成分是季銨鹽，主要作用是使化纖、橡膠、塑料等物體的表面吸附空氣中水分，增加電阻率。

4.3 提高空氣濕度

當空氣濕度在65%～70%以上時，物體表面往往會形成一層極微薄的水膜，水膜能夠溶解空氣中的二氧化碳，從而使物體表面電阻率顯著降低，使靜電積聚大大減少。當物體周圍的空氣相對濕度降至40%～50%時，由于靜電不易逸散，就有可能形成高電位，提高空氣濕度的常用方法是向空氣中噴灑水霧，一般選用旋轉式風扇噴霧器。

4.4 空氣電離

利用靜電消除器使空氣電離成為導體，也能有效消除物體表面靜電，起到較好的防靜電效果，常用靜電消除器主要有感應式和高壓式兩種。

5 防靜電設施和用品的檢測

5.1 點對點電阻檢測

（1）所用電極結構尺寸：柱電極直徑50mm±3mm；電極材料為不銹鋼或銅；電極接觸端材料導電橡膠，硬度60±10（邵氏A級），厚度6mm±1mm，其體積電阻小于500Ω；電極單重2kg。

（2）電阻測試使用數顯兆歐表，電壓范圍為0-1000V直流電壓。

（3）鑒于安全性要求，測試電壓應為500V直流電壓。

（4）對防靜電設備、設施的檢測，對每個防靜電產品的隨機選擇幾個不同測試點，每個測試點須測試3次取其平均值。只有每個測試點都符合防靜電性能指標才為合格，否則為不合格。

（5）測試時，需將防靜電設備、設施放在絕緣臺面或測試架上，絕緣臺面電阻要求≥1×1013Ω，其幾何周邊尺寸均大于被測材料10cm。

（6）測試時要保持被測試表面、測試電極與被測體的接觸面清潔，保證測試電極和被測表面接觸良好。

（7）將電極平穩的放置在被檢查設備上面，保持接觸良好，兆歐表的紅黑鄂魚夾分別加載兩個電極上面，給儀器施加500V直流電壓，15S后記錄讀數。

表1 防靜電用品、設施技術指標 單位：Ω

附表2 防靜電用品、設施檢測周期

5.2 靜電電量測試

利用物體摩擦起電和其對大地的分布電容，測試出物體所帶靜電電量。

5.2.1 測試設備

法拉第筒、摩擦起電器具、靜電電量表（接觸式靜電電壓表、電容器）。要求法拉第內筒、靜電電量表輸入端對接地端電阻大于1×1012Ω。

5.2.2 測試

將被檢測物體用摩擦器具摩擦后。放入與靜電電量表電氣連接的法拉第筒內，測出帶電量。

6 結束語

通過對現場防靜電改造以及定期檢測，保證防靜電設施的有效運行。針對防靜電檢測不符合要求，數據超出標準要求的設備設施以及靜電防護用品，應及時進行維護、檢修、更換，確保防靜電區域處于正常的工作狀態。

[1]鮑重光編.防靜電技術原理[M].2000.

[2]楊有啟編.防靜電技術[M].1997.

[3]儲禮娣編.靜電場分析[M].1999.

[4]GJB 3007-97 防靜電工作區技術要求.

[5]GJB 1649-93 電子產品防靜電放電控制大綱.