涂布過程中的靜電控制

許珍

3M中國有限公司 上海 201612

1. 靜電產生的原理

1.1 靜電是因為兩種不同材質的物質接觸，他們的介電常數不同，再經過剝離、摩擦產生的。

1.2 靜電場的作用使導電物質發生極化，電流大小相等的異性電極會在物體的兩端產生，組成電場從而靜電產生了。

各種塑 膜，如 PE、 PET絕緣性的紙材等用于涂布生產，涂布線上有很多的金屬輥和橡膠 輥，生產時，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，產生大量靜電，金屬導電遠遠不如橡膠壓輥產生的靜電強度,如下圖。經過了輥面之后，PET帶負電荷，紙面帶正電荷，導輥面產生的靜電荷等量且異號。當用靜電電壓表測量時，測量結果達數千伏。

1.3 靜電火花是如何在涂布過程中產生的

基于涂布生產實踐，為了消除靜電火花，需要從庫倫定律及電場強度等靜電學相關的理論為依據，即：靜電場，由靜止不動的電荷引起

F=kQq/(R^2)

K常數，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，電場強度Q2隨著生產的過程中不斷積聚而逐漸增強。

由于橡膠輥的外部由厚3-4厘米橡膠包覆，內部是直徑為15厘米的鐵芯，由于存在電場，軸承通過機體連接大地，在接地的一段很短的時間內，異號感應電荷從大地接地線路傳遞過來，異號靜電荷附著在鐵質管狀體上，導電體是鐵芯，同性相斥的感應電荷靠近管狀兩端，靜電荷積累在橡膠壓輥面，等量增加感應電荷量，加強了排斥力，強電場在鐵管的兩端形成了，原生靜電荷與電場方向相同，兩種極性的電荷之間，出現了疊加電場的現象。

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

2.靜電產生的危害

2.1 靜電擊傷對人體的傷害

破壞控制呼吸的神經系統(使隔膜麻痹導致肺驟停)，擾亂引起心臟跳動的竇性心律

2.2 易引起可燃性物體的爆炸

導電體間的放電電荷比絕緣物體間的放電電荷多，如不及時將液體中的靜電消除， 則靜電則會引燃揮發在空氣中的化學蒸汽，產生火災爆炸等安全事故。

2.3 ESD 靜電泄放

ESD會破壞材料表面的硅層，使材料失去離型力，從而導致涂膠產品無法剝離，造成產品報廢。

3.靜電測量的儀器及方法

3.1 最常用的一種間接測量儀表是靜電測試的儀器，防爆式電壓表。

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

電容感應探頭位于儀表傳感器上，借助電容分壓，經過 A/ D轉換器和高輸入阻抗放大器等，靜電電壓顯示于液晶屏上，讀數保持電路和電池欠壓顯示電路的設計保證了讀數的準確性。

3.2 靜電測量的方法

1）測量時需在自由的跨度進行測量，離輥筒，殼體6英寸處；

2）必須接地，以取得可靠的讀數；

4.靜電消除的裝置

靜電消除的裝置通常分為被動式和主動式兩類。

4.1 被動式除靜電

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

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

2)防靜電毛刷，靜電針排，原理：通過金屬導電，將產生的靜電泄放大地。

3)靜電夾，夾子帶有彈簧，需要劃破夾子上的油漆與桶體相連，再經過跨接線，使桶體上因攪拌過程中積聚的電荷能導入大地。

4.2 主動式靜電消除裝置

對于靜電控制要求比較高的場所，通常采用靜電消除棒控制系統。

1）原理：由放電極和高壓發生器組成，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）隨著自動檢測領域的發展， IQ Power 的高效靜電消除系統，配有智能監控系統，主要用于復雜工業環境，能實現760mm遠距離，高達900m/min 的材料表面靜電消除。監視屏上可以顯示靜電檢測棒的每個傳感器的各種檢測數值，用戶可以根據獲取數據，實現各種數據管理功能。

3）靜電消除棒的三種類型，提供了超遠距離的除靜電性能

Speed bar 專門設計用于消除目標材料高達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的靜電消除，需緊貼WEB表面；

Hybrid bar設計用于工藝中靜電棒和產品之間距離高達46cm, 工作電壓9KV

Distance bar 長工作距離靜電棒提供強大的靜電消除能力，專門設計用于工作距離高達76公分的應用場合。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)建立靜電測試布置圖

3)正確記錄靜電點位的測試值，并保留測試記錄表

4)根據測試值的高低選擇合適的靜電消除裝置

5)建立靜電監察機制，工程人員定期巡檢靜電記錄情況及測量點位的正確性；

6)當穿步路徑變更時需及時調整靜電點位，運用變更管理程序；

7)建立靜電測試結果匯報流程。

結語：

基于對工廠安全的重視，產品質量為先的前提下，通過對靜電的原理的探究，選擇合適的靜電消除方式，結合新型的專利技術，不斷升級靜電消除的控制系統，并建立靜管控機制及流程，從涂布生產過程的各個工藝環節入手，保障薄膜膠帶類產品的質量，確保工廠的安全生產。