涂布過程中的靜電控制

許珍

3M中國有限公司 上海 201612

1. 靜電產(chǎn)生的原理

1.1 靜電是因?yàn)閮煞N不同材質(zhì)的物質(zhì)接觸，他們的介電常數(shù)不同，再經(jīng)過剝離、摩擦產(chǎn)生的。

1.2 靜電場(chǎng)的作用使導(dǎo)電物質(zhì)發(fā)生極化，電流大小相等的異性電極會(huì)在物體的兩端產(chǎn)生，組成電場(chǎng)從而靜電產(chǎn)生了。

各種塑 膜，如 PE、 PET絕緣性的紙材等用于涂布生產(chǎn)，涂布線上有很多的金屬輥和橡膠 輥，生產(chǎn)時(shí)，由于線速度很快，薄膜穿過輥的過程中，與輥不斷的接觸、加壓、摩擦、剝離，產(chǎn)生大量靜電，金屬導(dǎo)電遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如橡膠壓輥產(chǎn)生的靜電強(qiáng)度,如下圖。經(jīng)過了輥面之后，PET帶負(fù)電荷，紙面帶正電荷，導(dǎo)輥面產(chǎn)生的靜電荷等量且異號(hào)。當(dāng)用靜電電壓表測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果達(dá)數(shù)千伏。

1.3 靜電火花是如何在涂布過程中產(chǎn)生的

基于涂布生產(chǎn)實(shí)踐，為了消除靜電火花，需要從庫倫定律及電場(chǎng)強(qiáng)度等靜電學(xué)相關(guān)的理論為依據(jù)，即：靜電場(chǎng)，由靜止不動(dòng)的電荷引起

F=kQq/(R^2)

K常數(shù)，Qq是兩物體所帶電荷，R距離。

薄膜所帶電荷為Q1, 橡膠輥所帶電荷為Q2,

由(2)式可知，電場(chǎng)強(qiáng)度Q2隨著生產(chǎn)的過程中不斷積聚而逐漸增強(qiáng)。

由于橡膠輥的外部由厚3-4厘米橡膠包覆，內(nèi)部是直徑為15厘米的鐵芯，由于存在電場(chǎng)，軸承通過機(jī)體連接大地，在接地的一段很短的時(shí)間內(nèi)，異號(hào)感應(yīng)電荷從大地接地線路傳遞過來，異號(hào)靜電荷附著在鐵質(zhì)管狀體上，導(dǎo)電體是鐵芯，同性相斥的感應(yīng)電荷靠近管狀兩端，靜電荷積累在橡膠壓輥面，等量增加感應(yīng)電荷量，加強(qiáng)了排斥力，強(qiáng)電場(chǎng)在鐵管的兩端形成了，原生靜電荷與電場(chǎng)方向相同，兩種極性的電荷之間，出現(xiàn)了疊加電場(chǎng)的現(xiàn)象。

根據(jù)庫侖定律1），R值是固定的，巨大吸引力存在與正負(fù)電荷之間，這個(gè)力能克服空氣的阻力，使產(chǎn)生的異性電荷不能中和，空氣擊穿，熱能釋放出來-產(chǎn)生了電火花，這個(gè)能量能造成難以想象的爆炸后果。

2.靜電產(chǎn)生的危害

2.1 靜電擊傷對(duì)人體的傷害

破壞控制呼吸的神經(jīng)系統(tǒng)(使隔膜麻痹導(dǎo)致肺驟停)，擾亂引起心臟跳動(dòng)的竇性心律

2.2 易引起可燃性物體的爆炸

導(dǎo)電體間的放電電荷比絕緣物體間的放電電荷多，如不及時(shí)將液體中的靜電消除， 則靜電則會(huì)引燃揮發(fā)在空氣中的化學(xué)蒸汽，產(chǎn)生火災(zāi)爆炸等安全事故。

2.3 ESD 靜電泄放

ESD會(huì)破壞材料表面的硅層，使材料失去離型力，從而導(dǎo)致涂膠產(chǎn)品無法剝離，造成產(chǎn)品報(bào)廢。

3.靜電測(cè)量的儀器及方法

3.1 最常用的一種間接測(cè)量?jī)x表是靜電測(cè)試的儀器，防爆式電壓表。

輸入阻抗＞1016Ω.輸入電容＜1PF。測(cè)量范圍： ±30V ～±80KV。

電容感應(yīng)探頭位于儀表傳感器上，借助電容分壓，經(jīng)過 A/ D轉(zhuǎn)換器和高輸入阻抗放大器等，靜電電壓顯示于液晶屏上，讀數(shù)保持電路和電池欠壓顯示電路的設(shè)計(jì)保證了讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.2 靜電測(cè)量的方法

1）測(cè)量時(shí)需在自由的跨度進(jìn)行測(cè)量，離輥筒，殼體6英寸處；

2）必須接地，以取得可靠的讀數(shù)；

4.靜電消除的裝置

靜電消除的裝置通常分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類。

4.1 被動(dòng)式除靜電

所謂被動(dòng)式除靜電裝置是指將已存在的靜電電荷導(dǎo)入接地銅排的裝置。主要有靜電繩，靜電刷，靜電排，靜電夾等等。

1)靜電繩 內(nèi)有金屬絲，導(dǎo)電性良好，能將積聚的電荷導(dǎo)入接地銅排。也可用于制做防靜電門簾。可以制作龍門架，每隔5cm下垂1米左右的長(zhǎng)度

2)防靜電毛刷，靜電針排，原理：通過金屬導(dǎo)電，將產(chǎn)生的靜電泄放大地。

3)靜電夾，夾子帶有彈簧，需要?jiǎng)澠茒A子上的油漆與桶體相連，再經(jīng)過跨接線，使桶體上因攪拌過程中積聚的電荷能導(dǎo)入大地。

4.2 主動(dòng)式靜電消除裝置

對(duì)于靜電控制要求比較高的場(chǎng)所，通常采用靜電消除棒控制系統(tǒng)。

1）原理：由放電極和高壓發(fā)生器組成，空氣被高壓電暈電離為具有相反極性的離子，然后大量正負(fù)離子被氣流吹到物體表面，靜電就被中和了，如圖

2）隨著自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展， IQ Power 的高效靜電消除系統(tǒng)，配有智能監(jiān)控系統(tǒng)，主要用于復(fù)雜工業(yè)環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)760mm遠(yuǎn)距離，高達(dá)900m/min 的材料表面靜電消除。監(jiān)視屏上可以顯示靜電檢測(cè)棒的每個(gè)傳感器的各種檢測(cè)數(shù)值，用戶可以根據(jù)獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)管理功能。

3）靜電消除棒的三種類型，提供了超遠(yuǎn)距離的除靜電性能

Speed bar 專門設(shè)計(jì)用于消除目標(biāo)材料高達(dá)1000m/min 的靜電，工作距離230mm, 工作電壓7KV. 例如涂布工藝中剝離點(diǎn)的靜電消除，需緊貼WEB表面；

Hybrid bar設(shè)計(jì)用于工藝中靜電棒和產(chǎn)品之間距離高達(dá)46cm, 工作電壓9KV

Distance bar 長(zhǎng)工作距離靜電棒提供強(qiáng)大的靜電消除能力，專門設(shè)計(jì)用于工作距離高達(dá)76公分的應(yīng)用場(chǎng)合。例如收卷的Jumbo上方

5.靜電控制的有效管理措施

1)穿布路徑圖

2)建立靜電測(cè)試布置圖

3)正確記錄靜電點(diǎn)位的測(cè)試值，并保留測(cè)試記錄表

4)根據(jù)測(cè)試值的高低選擇合適的靜電消除裝置

5)建立靜電監(jiān)察機(jī)制，工程人員定期巡檢靜電記錄情況及測(cè)量點(diǎn)位的正確性；

6)當(dāng)穿步路徑變更時(shí)需及時(shí)調(diào)整靜電點(diǎn)位，運(yùn)用變更管理程序；

7)建立靜電測(cè)試結(jié)果匯報(bào)流程。

結(jié)語：

基于對(duì)工廠安全的重視，產(chǎn)品質(zhì)量為先的前提下，通過對(duì)靜電的原理的探究，選擇合適的靜電消除方式，結(jié)合新型的專利技術(shù)，不斷升級(jí)靜電消除的控制系統(tǒng)，并建立靜管控機(jī)制及流程，從涂布生產(chǎn)過程的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)入手，保障薄膜膠帶類產(chǎn)品的質(zhì)量，確保工廠的安全生產(chǎn)。