??????? (1)?電火花的產(chǎn)生條件
??????? 在生產(chǎn)中要十分注意橡膠壓輥產(chǎn)生靜電火花對安全的嚴重危害。生產(chǎn)中,橡膠壓輥面與基布或PET分別產(chǎn)生等量異號的靜電荷,壓輥面帶正電荷,PET面帶負電荷。橡膠壓輥與基布或防粘膜重復接觸、分離,電荷量逐漸積累,PET與橡膠壓輥一次接觸分離所產(chǎn)生的靜電荷無序分布于整個卷材。隨著生產(chǎn)的進行和廢膜的收卷,橡膠壓輥和廢膜收卷處的靜電荷逐漸增加,由②式可知,電場強度逐漸增加。
??????? 由于橡膠壓輥的內(nèi)部,是直徑為100-150mm的鐵質(zhì)管狀,外部由厚30-40mm橡膠包覆在電場作用下,鐵質(zhì)管狀體軸承通過機體和接地線路與大地相連,在接地電阻很小的某一瞬間,從大地經(jīng)接地線路傳遞異號感應電荷,使鐵質(zhì)管狀體帶上異號靜電荷。因鐵質(zhì)管狀體是電導體,其上的感應電荷同性相斥,想管狀體兩端靠近。隨著橡膠壓輥面靜電荷的積累,感應電荷量也等量逐漸增加,排斥力加強,最終集于鐵管的兩端,形成很強的電場,電場方向與原生靜電荷電場方向相同,在正負電荷間的空間、電場強度疊加。由庫倫定律(式①),在d(電荷距離)值十分有限的情況下,正負電荷間的巨大吸引力,克服介質(zhì)(空氣)的阻礙產(chǎn)生正負電荷中和、介質(zhì)(空氣)擊穿,釋放相當量熱能--電火花產(chǎn)生。所釋放的熱能足以引燃、引爆溶劑氣體,造成人身、設(shè)備安全事故。
??????? 橡膠壓輥及廢膜收卷金屬導輥兩端軸承內(nèi)的絕緣性潤滑劑,使其接地電阻十分不穩(wěn)定,在一般情況下,軸承內(nèi)潤滑劑完整涂覆于所有軸承表面,使其起著完好的絕緣作用,不能產(chǎn)生感應電荷。但在長期運行中,總會出現(xiàn)某些瞬間軸承內(nèi)某處的潤滑劑膜破裂的現(xiàn)象,軸承金屬面與接地的機體直接接觸,電阻大幅下降,在電場作用下大地向鐵管芯傳遞異號感應電荷。此時,若靜電荷量很高,將產(chǎn)生電火花,造成安全事故。這表明,由于潤滑劑的影響,接地電阻極不穩(wěn)定的情況下,壓輥鐵管芯帶有異號感應電荷的現(xiàn)象,既具有偶然性,又具有必然性。偶然性是難以預測某個瞬間潤滑劑膜破裂;必然性是在軸承快速選擇的情況下,潤滑劑膜瞬間破裂的現(xiàn)象總有發(fā)生的時候。也就決定了涂布生產(chǎn)中若除靜電措施不當,產(chǎn)生靜電火花,既具有偶然性,又具有必然性。
??????? (2)?電火花產(chǎn)生的決定因素
???????? 按照涂布生產(chǎn)各瞬間狀況,分別做如下分析:
??????? Ⅰ若處于涂布的某瞬間PET膜某處有少量靜電荷? ,距某處金屬導輥的距離d1還較遠。假設(shè)為0.4m,此時導輥處的電場強度E1還很低,導輥通過接地線與大地形成的電學等效體受到電場作用還有限,不能克服接地電阻傳遞感應電荷,導輥表面尚無感應電荷,也就不會有電火花產(chǎn)生。
??????? Ⅱ當下一瞬間,這個少量電荷? 距導輥的距離d2很小,如0.04m。由式②可知,電場強度E2急劇增強,由于距離大幅減小,d1?/d2?=100,即E2=100E1。此時由于電場的顯著作用,經(jīng)接地電阻從大地傳遞等量的異號感應電荷到導輥面,但靜電荷? 較低,正負電荷間的吸引力還有限,不能產(chǎn)生正負電荷中和現(xiàn)象,仍無電火花產(chǎn)生。
??????? 可見,涂布生產(chǎn)中PET膜帶有靜電荷時,由三方面因素決定電火花是否產(chǎn)生。
??????? 一是靜電荷量要很高,這是決定因素。
??????? 二是靜電荷距導輥的距離,也就是正負電荷之間的距離,即電場強度中的d值。
??????? 三是在涂布生產(chǎn)中,PET快速穿越眾多導輥,每個瞬間都有最小的d值出現(xiàn),此時,該導輥的潤滑劑是否破裂。若潤滑劑膜完整、電阻較高、不能形成有效的接地等效體、無感應電荷存在,即便PET膜有大量靜電荷,也不會產(chǎn)生電火花。只有在潤滑劑膜破裂時,有感應電荷產(chǎn)生才有電火花產(chǎn)生。當然,如果靜電荷量很高,在很強的電場作用下?lián)舸櫥瑒┠さ淖杩?,也將會有極強的電火花產(chǎn)生。
??????? 6.消除靜電荷積累的方式及條件
????????????? 類似(Ⅱ)中所述,當帶有少量靜電荷的PET膜運行到與導輥接觸時,間距很小,距離d近乎為0,此時輥面有等量感應電荷。由庫倫定律:當d→0時,1/d?趨于無限大,正負電荷間的吸引足以產(chǎn)生正負電荷中和現(xiàn)象,靜電被消除,釋放的能量呈分散狀態(tài),遠達不到引燃引爆可燃氣體的最低能量,這是安全的中和方式。
??????? 從微觀看,呈分散狀態(tài)的少量靜電荷的中和是負電荷(電子)回到帶正電荷的分子(陽離子)軌道上,使帶點物料質(zhì)點(分子)呈電中性狀態(tài)。這種中和所產(chǎn)生的能量,在用于電子回到原子軌道上所消耗的能量后,剩余的釋放能量極小,且呈分散狀態(tài)。因此,這種正負電荷的中和過程是安全的。
??????? 消除靜電荷的積累條件是:靜電荷量很低,其載體(基布、PET膜或壓輥橡膠層)與感應電荷載體(導輥或除靜電繩)間緊密接觸,即d→0的條件下,感應電荷載體在少量靜電荷(電場強度很低)的電場作用下,能產(chǎn)生感應電荷,這就要求有極低且極穩(wěn)定的接地電阻,消除靜電積累。
??????? 一般情況下,PET類薄膜在制造過程中未加入防靜電劑的話,涂布生產(chǎn)中產(chǎn)生靜電是不可避免的。而我司接地措施,僅僅是通過鐵質(zhì)支架接觸水泥地,形成簡單的接地等效體。在冬季教空氣和地表濕度較低的情況下,接地中和效果不好,極易造成載體和導輥電荷量的積累,從而導致電火花的產(chǎn)生。
??????? 因此,要確保安全,須及時以最小量的正負電荷中和方式消除靜電。為此,須有良好的接地設(shè)施,使其與機體各部能形成有效的電學等效體,只要有極微量的靜電,都能立即從大地傳遞感應電荷,在正負電荷載體密切接觸條件下,即d值趨于零的情況下,發(fā)生安全的正負電荷中和現(xiàn)象,這樣可達阻止靜電積累,從而杜絕電火花產(chǎn)生。
??????? 基于上述探究,提出以下簡單、易行、有效的措施:
??????? (1)根據(jù)對涂布生產(chǎn)中靜電火花產(chǎn)生過程的分析和結(jié)合相關(guān)文獻映證,可采用“強電解質(zhì)浸潤銅質(zhì)接地電極”的專用接地線,其接地電阻甚低、接地狀況十分穩(wěn)定。可以有效的傳遞感應電荷,阻止靜電積累。
??????? (2)各導輥面,尤其是涂布頭區(qū)域、烘箱內(nèi)、復合處的導輥面須以專用接地線直接接觸,以保證接地狀況十分穩(wěn)定。在長興項目設(shè)計時可考慮將高濃度溶劑區(qū)域和復合處的導輥軸心使用接地線直接連接,在殼體支座處盡量預先埋植裝用接地電極和大地連接。
??????? (3)橡膠輥除靜電措施:
??????? ①橡膠輥壓輥面裝置密切接觸的、材質(zhì)為金屬的靜電消除輔助輥,該輥面與專用接地線直接接觸。
??????? ②根據(jù)庫倫定律及電場強度,在工藝允許的前提下,盡可能增加壓輥橡膠的厚度,可以有效增大d值,降低電場強度及正負電荷間的吸引力,有助于降低靜電火花產(chǎn)生的可能性。
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