組合煙花塑料發(fā)射管組裝裝藥過程靜電安全性研究

劉玲龍敏李丹梅（ 湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院 湖南省安全技術(shù)中心）

組合煙花塑料發(fā)射管組裝裝藥過程靜電安全性研究

劉玲1龍敏2李丹梅1（1 湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院 2 湖南省安全技術(shù)中心）

1、引言

組合煙花中使用注塑一次成型的塑料發(fā)射管代替紙質(zhì)發(fā)射管，具有如下優(yōu)點：質(zhì)量輕，便于搬動和運輸；燃放后可回收，降低環(huán)衛(wèi)壓力；減少了發(fā)射筒日光晾曬干燥工藝，生產(chǎn)不易受天氣條件影響；減少了組盆工藝，節(jié)約了生產(chǎn)資源和工藝成本；尤其是整組煙花外形尺寸誤差小，是實現(xiàn)組合煙花機械化、自動化生產(chǎn)的重要前提，因而受到廣泛關(guān)注。

然而塑料發(fā)射管在使用過程中的安全問題不可忽視，尤其是發(fā)射管所裝藥物為裸露黑火藥（粒狀），其靜電感度較高，陳江平[1]測得黑火藥粒度為100目時，其最小靜電點火能為800mJ；劉玉瑩[2]提出一發(fā)工程雷管的起爆能量為2～10毫焦耳，黑火藥的發(fā)火能量為45毫焦耳，而黑火藥粉塵發(fā)火只需6毫焦耳；《黑火藥生產(chǎn)防靜電安全規(guī)程》（WJ1695-2004）中列明黑火藥的最小引燃能量為0.203mJ。黑火藥被靜電激發(fā)發(fā)生燃燒爆炸的事故也屢見報道，因此很有必要對發(fā)射筒組裝裝藥過程產(chǎn)生的靜電量進行研究，探討其安全性。

煙花爆竹的靜電危害研究集中在煙火藥的靜電感度，生產(chǎn)過程中操作產(chǎn)生的靜電電量的定量研究較少，因為靜電電壓、電容、電量值以及放電條件影響因素多，難以測得穩(wěn)定值。本研究模擬組裝裝藥壓紙片操作，測試了組合煙花塑料發(fā)射管組裝裝藥過程中產(chǎn)生的電荷量，并提出與《黑火藥生產(chǎn)防靜電安全規(guī)程》靜電危害控制的主要技術(shù)要求中單件工作服帶電量的最大值比較，為其應(yīng)用提供參考依據(jù)。

△ 圖1 組合煙花塑料發(fā)射管

△ 圖2 實驗用紙片（左）和塑料片（右）

2、實驗部分

組合煙花的組裝裝藥過程為：裝發(fā)射藥→壓下紙片→裝內(nèi)筒→壓上紙片。所裝發(fā)射藥為粒狀黑火藥，表面光滑，內(nèi)筒為紙質(zhì)外殼包裹且與發(fā)射筒之間為間隙配合，紙片與發(fā)射筒之間為過盈配合，需要用木棒或者銅棒壓入，裝紙片過程摩擦作用最強烈，最易產(chǎn)生并積累靜電，且紙片與裸露藥物發(fā)射藥接觸，該過程存在的靜電危害最大，因此實驗測試紙片壓入發(fā)射管，紙片和發(fā)射管的最大剩余電荷。

2.1 實驗用品與儀器

實驗選用湖南富源環(huán)保科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的組合煙花塑料發(fā)射管，如圖1所示，內(nèi)徑為30mm，外徑為33mm，其主要成分為聚丙烯；壓入發(fā)射筒的圓片為煙花生產(chǎn)企業(yè)提供的組合煙花組裝用紙片及塑料片，如圖2所示。使用的主要儀器為：溫濕度表971、Q2V靜電電壓表1500、Q2V靜電電壓表300、電容表DM06013、法拉第筒。

2.2 實驗過程

截取發(fā)射管中的1個單筒，如圖3，將其底部去掉，使其成為兩端通孔的管狀制品。將制作好的樣品及用來模擬作業(yè)的紙片在24℃，40%RH的環(huán)境中放置12h以上。測試環(huán)境24℃，40%RH，選取一個樣品，模擬實際生產(chǎn)工藝操作過程，將紙片放置在筒口，用桿狀物將其垂直推下，并落入法拉第筒中，測量紙片的電荷量；讓紙片落到法拉第筒外，將塑料單筒放入法拉第筒中，測量電荷量。

用塑料片取代紙片，重復(fù)上述實驗。

△ 圖3 測試用發(fā)射管

△ 表1 組合煙花塑料發(fā)射管裝紙片產(chǎn)生的靜電電量

3、結(jié)果與討論

3.1 靜電電量的危險性評價

生產(chǎn)過程中積累靜電的物體是絕緣體時，如果發(fā)生放電，其所儲靜電能量一般不能一次全部放出，靜電放電形式與帶電體的幾何形狀、電壓和帶電體的材質(zhì)有關(guān)等很多因素相關(guān)，本文采用測試靜電電荷的方式并與黑火藥生產(chǎn)中防靜電服所帶最大電量值進行比較評價其安全性，實驗結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，紙片與塑料桶的摩擦過程，塑料筒產(chǎn)生的剩余電荷大于紙片；壓入塑料片，產(chǎn)生的靜電電量小于紙片。所產(chǎn)生的靜電電量均小于黑火藥生產(chǎn)防靜電安全規(guī)程中，爆炸環(huán)境的靜電危險等級為Ec（存在最小引燃能量小于1.0mJ物質(zhì)的場所），單件工作服帶電量最大值0.1μC（100nC），研究結(jié)果可為塑料發(fā)射管在組合煙花中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

3.2 生產(chǎn)過程中的靜電防治

本研究僅測試了壓紙片過程產(chǎn)生的靜電電量，裝發(fā)射藥過程，發(fā)射藥滾動摩擦亦會產(chǎn)生靜電，此外人體活動產(chǎn)生的靜電量更大，據(jù)測定，身著化纖衣服，腳穿塑料底鞋走動的人可以產(chǎn)生15000V的靜電電壓，干燥季節(jié)甚至高達(dá)提高50000V，放電能量達(dá)50～170mJ[3]，一旦碰到合適的放電條件，極易引燃、引爆煙火藥。因而在生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照《煙花爆竹防止靜電通用導(dǎo)則》（AQ4115），通過接地法和增濕法，降低靜電產(chǎn)生量或及時導(dǎo)走靜電電荷，應(yīng)預(yù)防和減少人體靜電，在工藝操作中采取防靜電技術(shù)措施，并制定防靜電實施方案，對人員培訓(xùn)，定期進行防靜電檢測和防靜電設(shè)施的檢查和維護。

4、結(jié)論

在實驗條件下，組合煙花塑料發(fā)射筒裝紙片（或塑料片）過程產(chǎn)生的電量小于黑火藥生產(chǎn)防靜電安全規(guī)程中爆炸環(huán)境的靜電危險等級為Ec（存在最小引燃能量小于1.0mJ物質(zhì)的場所）時，單件工作服帶電量最大值0.1μC（100 nC），研究內(nèi)容為塑料發(fā)射管在組合煙花中的使用提供了參考依據(jù)。□

［1］陳江平 預(yù)防靜電危害黑火藥生產(chǎn)的初步探討［J］ 爆破器材，1989（4）：30-33

［2］劉玉瑩 黑火藥生產(chǎn)中的安全與防護［J］爆破器材，1985（1）：32-33

［3］梁杰 唐炳祥 肖湘杰 煙花爆竹生產(chǎn)企業(yè)預(yù)防防靜電技術(shù)研究［J］花炮科技與市場，2016（1）：41-44