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（ 湖南安全技術職業(yè)學院 湖南省安全技術中心）

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 湖南安全技術職業(yè)學院 2 湖南省安全技術中心）

1、引言

組合煙花中使用注塑一次成型的塑料發(fā)射管代替紙質發(fā)射管，具有如下優(yōu)點：質量輕，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，生產不易受天氣條件影響；減少了組盆工藝，節(jié)約了生產資源和工藝成本；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、自動化生產的重要前提，因而受到廣泛關注。

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，生產過程中操作產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生的電荷量，并提出與《黑火藥生產防靜電安全規(guī)程》靜電危害控制的主要技術要求中單件工作服帶電量的最大值比較，為其應用提供參考依據。

△ 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→裝內筒→壓上紙片。所裝發(fā)射藥為粒狀黑火藥，表面光滑，內筒為紙質外殼包裹且與發(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)保科技有限責任公司生產的組合煙花塑料發(fā)射管，如圖1所示，內徑為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)射管裝紙片產生的靜電電量

3、結果與討論

3.1 靜電電量的危險性評價

生產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有關等很多因素相關，本文采用測試靜電電荷的方式并與黑火藥生產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，塑料筒產生的剩余電荷大于紙片；壓入塑料片，產生的靜電電量小于紙片。所產生的靜電電量均小于黑火藥生產防靜電安全規(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物質的場所），單件工作服帶電量最大值0.1μC（100nC），研究結果可為塑料發(fā)射管在組合煙花中的應用提供參考依據。

3.2 生產過程中的靜電防治

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

4、結論

在實驗條件下，組合煙花塑料發(fā)射筒裝紙片（或塑料片）過程產生的電量小于黑火藥生產防靜電安全規(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物質的場所）時，單件工作服帶電量最大值0.1μC（100 nC），研究內容為塑料發(fā)射管在組合煙花中的使用提供了參考依據。□

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

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

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