(三)、抗靜電材料
制程中物質(zhì)所蓄積的靜電會經(jīng)傳導路徑向大地散逸。若傳導路徑為絕緣性材料(導電性低)則靜電散逸率低,若傳導路徑為導電性材料(導電性高)則靜電散逸率高。物質(zhì)的表面電阻系數(shù)小于1011 ω/m2或體積電阻系數(shù)小于1010 ωm,即可避免物質(zhì)蓄積過量的靜電。該類物質(zhì)稱為抗靜電材料。但在含易燃性物質(zhì)的作業(yè)場所中,則抗靜電材料的表面電阻系數(shù)需小于108 ω/m2或體積電阻系數(shù)需小于106 ωm。
對于工業(yè)制程中使用的各種材料,可經(jīng)由下列方法使之成為抗靜電材料:物質(zhì)本身具有抗靜電能力(如:棉、木材、紙及土壤等)、在絕緣材料的表面涂布抗靜電物質(zhì)(如碳粉、抗靜電劑等)、在絕緣材料制造過程中加入導電或抗靜電物質(zhì)(如碳粉、金屬、抗靜電劑、導電性纖維等)。
(四)、靜電消除器
利用高壓電在空氣中產(chǎn)生帶電離子。由于異性電荷會互相吸引而中和,離子可中和帶靜電物體的電荷,使其電荷蓄積程度降至最低,因此不會發(fā)生靜電放電。靜電消除器大致可分為被動式、主動式及輻射源式等三種。選擇靜電消除器時,必須考量作業(yè)環(huán)境因素才能發(fā)揮最大的靜電消除效果。一般而言,靜電消除器架設位置應接近帶靜電物體而遠離接地金屬對象,以發(fā)揮最大的靜電消除效果。此外,需注意因電離所產(chǎn)生臭氧的工業(yè)衛(wèi)生問題,以及高壓電源與帶電體產(chǎn)生短路及放電所引發(fā)的工業(yè)安全問題。
(五)、限制速度
工業(yè)制程中兩種物體可能因摩擦而產(chǎn)生靜電,并逐漸累積而發(fā)生靜電危害事故,因此降低摩擦速度可減緩靜電的產(chǎn)生,達成防制靜電危害事故發(fā)生的目的。在工業(yè)制程中受限于物質(zhì)特性與產(chǎn)量要求,限制速度的靜電危害防制方法,通常多應用于易燃性液體的輸送作業(yè)。
將液體原/物料輸送至儲槽或容器時,若是低導電系數(shù)(小于50 ps/m )的易燃性液體且其中含有懸浮物、水等不兼容物,則在現(xiàn)場作業(yè)時應限制易燃性液體流速低于 1 m/s 。若易燃性液體中未含有不兼容物,則液體流速應限制低于 7 m/s。一般工業(yè)制程都能依據(jù)此原則進行制程設計與生產(chǎn)操作。低導電系數(shù)的易燃性液體入料作業(yè)時所造成的噴濺亦是制程中潛在靜電危害來源之一。可將液體入料管線盡量接近儲槽/容器底部,或由儲槽/容器底部之入料管線進行液體原物料輸送,或降低易燃性液體的流速,主要目的在于減少液體穿過液面時的摩擦以及引起液體的擾動,以避免因過多的摩擦產(chǎn)生大量的靜電。
四、靜電災害案例檢討
工業(yè)制程中靜電可能伴隨各種不同作業(yè)而產(chǎn)生。如原料入料、攪拌、成品輸送、分裝等。若靜電蓄積至危險程度,即會發(fā)生靜電放電,輕者造成人員電擊事件,嚴重者可能引燃周圍易燃性物質(zhì),發(fā)生火災或爆炸事故,造成人員傷亡及財產(chǎn)損失。例如化學工廠中有許多不同的制程與作業(yè),其中某些日常重復性的工作,從未發(fā)生過危害事件,可是有一天某一組件或物料被更換,作業(yè)人員卻未發(fā)覺作業(yè)中的潛在靜電危害,致使引發(fā)嚴重的危害事件。
(一)、災害現(xiàn)場描述
多年前在某化學工廠中曾有一位作業(yè)人員將小鐵桶裝滿甲苯時發(fā)生了火災,首先他將小鐵桶的塑料把手掛在管路閥件上,打開閥件后不久就看到甲苯起火燃燒,作業(yè)人員描述當時的情況說:「我站在那里,甲苯就引火開始燃燒?!顾s快到附近拿一個小型滅火器,但不足以將火撲滅,所以又去拿一個大型的滅火器,可是這時候鐵桶中的甲苯已經(jīng)漫延到地面上造成一場嚴重的火災。
(二)、災害原因分析
事后工廠調(diào)查此一意外事故,發(fā)現(xiàn)該作業(yè)人員執(zhí)行此一工作已數(shù)年而且未發(fā)生事故。原先的鐵桶把手是木質(zhì)材料,現(xiàn)在被更換為塑料材料,經(jīng)量測發(fā)現(xiàn)干燥木頭的體積電阻系數(shù)為109 wm,塑料的體積電阻系數(shù)為1016 wm,另研究發(fā)現(xiàn)甲苯流動10秒產(chǎn)生1微庫倫的電量,經(jīng)由小鐵桶釋放出約25毫焦耳的能量,甲苯的最小引火能量為0.24毫焦耳,所以當小鐵桶中蓄積足夠靜電荷并發(fā)生靜電放電時,其能量足以引燃甲苯蒸氣發(fā)生火災。
(三)、防范措施
說明這個案例的目的并不是建議作業(yè)中使用木頭材質(zhì)的器具就不會發(fā)生靜電問題,而是要強調(diào)作業(yè)中一點小改變就可能引起重大的損失。此案例中適當?shù)淖龇☉撌钦_的接地措施,并保持低的接地電阻,將蓄積在小鐵桶上的電荷迅速向大地散逸,就能避免發(fā)生靜電危害事故。在實際運作時必須經(jīng)由管理方式來加強現(xiàn)場作業(yè)的管理與監(jiān)督,避免作業(yè)人員疏忽,未在入料前將金屬桶實施接地。
五、國內(nèi)靜電危害問題與防范對策
勞工安全衛(wèi)生研究所于85年度規(guī)劃「制造業(yè)靜電危害現(xiàn)況調(diào)查」計畫,針對制造業(yè)中靜電危害性高之十大業(yè)別(造紙、紡織、印刷、化學、化工、石化、橡膠、塑料、電力電子、食品)寄發(fā)問卷調(diào)查,獲致制造業(yè)靜電危害現(xiàn)況結論如下:
(一)、造紙業(yè)靜電危害多發(fā)生于滾輪復卷與產(chǎn)品分裝時,導致人員電擊、產(chǎn)品瑕疵等。
(二)、紡織業(yè)靜電危害以成品高速傳送累積靜電導致人員電擊、產(chǎn)品不良為多,亦曾因此發(fā)生火災爆炸事故。
(三)、印刷業(yè)、塑料業(yè)、與橡膠業(yè)等之靜電危害類型雷同,多發(fā)生在成品卷送作業(yè)中引起的高靜電,導致人員電擊與產(chǎn)品不良,靜電亦會引燃油墨或溶劑而導致火災爆炸事故。
(四)、石化業(yè)之靜電危害多發(fā)生于流體傳送、攪拌、粉體研磨、入料、篩選等作業(yè),雖然危害事件發(fā)生頻率較低,但若發(fā)生危害事故則災害后果大多甚嚴重。
(五)、電力電子業(yè)之靜電危害以靜電造成產(chǎn)品瑕疵與損壞為主,食品業(yè)之靜電危害以粉體作業(yè)與酒精槽儲運作業(yè)為主。
針對制程中的靜電危害事故采行防范對策,應先了解靜電危害發(fā)生原理,熟悉危害發(fā)展過程中靜電產(chǎn)生及散逸的因素,以及靜電放電類型與危害,能夠辨認靜電危害形成的每一階段,然后能針對危害原因運用靜電量測儀器,進行制程中物質(zhì)及環(huán)境量測,掌握制程中靜電物理量,評估具潛在之靜電危害因素,后續(xù)研擬與采行適宜之靜電危害防制方法,同時持續(xù)量測與比對施行靜電危害防護措施的效果,可以有效降低潛在靜電危害,提高生產(chǎn)過程中的作業(yè)安全及人員的安全。
六、結語
大部份工業(yè)制程都可能產(chǎn)生靜電荷的累積,輕則使人感到不舒適,重則對人體造成傷害,甚至產(chǎn)生火災爆炸事故。這些靜電危害事故的發(fā)生一定都具有下列的發(fā)展過程,首先因摩擦、感應或傳導等方式產(chǎn)生靜電,繼之不同極性的電荷蓄積在設備、人員身體或產(chǎn)品上,又電荷不斷累積至足以造成放電現(xiàn)象,且靜電放電所釋放的能量,足以引燃周圍的易燃性物質(zhì)時,就會造成火災或爆炸的災害。清楚瞭靜電危害形成的每一階段,有助于辨認造成靜電危害的原因,并研擬適宜之防制對策,達成提高制程現(xiàn)場及作業(yè)人員的安全,有效降低靜電危害事故及生產(chǎn)損失。?