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包裝印刷靜電的產(chǎn)生、消除與測試技術(shù) [2007-01-20]
來源：正島電器技術(shù)應(yīng)用開發(fā)部
大家知道，印刷是物體表面進行的，靜電現(xiàn)象也主要表現(xiàn)在物體表面，兩者之間的關(guān)系十分密切。印刷過程中由于不同物質(zhì)之間頻繁的撞擊、摩擦以及接觸，結(jié)果是使參與印刷過程的幾乎所有物體都帶有靜電。然而，靜電在包裝印刷過程造成的影響并沒有得到足夠的重視，筆者結(jié)合多年的工作實踐探討如下。
????一、?靜電的危害
????1□影響產(chǎn)品印刷質(zhì)量
????首先是承印物表面帶電，如紙張、聚乙烯、聚丙烯、玻璃紙等，它們會吸附紙屬或飄浮在空氣中大量灰塵、雜質(zhì)等，從而影響油墨的轉(zhuǎn)移，在印品上出現(xiàn)“花、點”，造成印品質(zhì)量下降。
????其次是油墨帶電荷，帶電的油墨若在移動中放電，就可能在印品上出現(xiàn)“靜電墨斑”，看上去象是油墨的流動性差，上墨不均勻似的，在層次薄版印刷中常出現(xiàn)這種情況。在實地版印刷中，若帶電油墨在印品上線條的邊緣放電，很容易在邊緣出現(xiàn)“墨須”。
????2□影響生產(chǎn)安全
????在印刷過程中由于高速摩擦，剝離會產(chǎn)生很高的靜電，當靜電積累到很容易導(dǎo)致空氣放電，造成電擊或起火。很高電壓時，帶電的油墨可能引起油墨、溶劑著火，或通過油墨電擊工作人員，直接威脅操作人員的人身安全。
????二、?靜電的產(chǎn)生機理
????靜電產(chǎn)生的主要原因，就是摩擦的存在。當兩種固體材料接觸和迅速分開時，其中一種材料具有較大的吸附電子的能力而使電子轉(zhuǎn)移到材料表面上，獲得電子表面呈現(xiàn)出負電荷，而另一個表面由于失去電子而帶正電荷。
????產(chǎn)生靜電的主要因素
????1□材料性質(zhì) 包括材料內(nèi)在的化學(xué)組成、物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、應(yīng)力應(yīng)變力學(xué)特性、材料形狀和導(dǎo)電性等。
????材料的導(dǎo)電性對靜電具有雙重作用。其一，如果材料為導(dǎo)體，則電荷在其表面上是由移動的，電荷在其整個表面上是趨于自由分布的，而不是停留在產(chǎn)生電荷的局部位置。這種電荷在表面上分布只能引起較低的電壓。導(dǎo)電材料任何部分同地面接觸就立即使材料上的電荷傳到地面。而絕緣材料與導(dǎo)體不同，像大部承印材料中的紙、塑料薄膜等，產(chǎn)生靜電就形成較高的電壓，也不能通過接地來消除。
????2□周圍環(huán)境條件 包括接觸物體(材料)周圍氣體的組成與壓力、溫度等。
????3□機械作用情況 包括兩種材料接觸的類型、接觸時間、接觸面積、分離速度以及材料，作用力的性質(zhì)等。一般情況下，兩種材料接觸越緊密或分離速度越快，產(chǎn)生的靜電就越大。
????4□材料配合種類 不同材料間的摩擦作用，會產(chǎn)生不同極性的靜電。不同材料附有不同的靜電強度。
????三、?印刷過程中靜電消除的方法與措施
????1□化學(xué)消除法
????化學(xué)消除法一般是在承印材料表面涂上一層抗靜電劑，使承印材料導(dǎo)電，成為稍微導(dǎo)電的絕級材料。化學(xué)消除法的應(yīng)用受到很大局限，例如印刷紙張在造紙時加入化學(xué)成分時，很可能會對紙張的品質(zhì)生不良影響，如降低紙的強度、附著力、緊密度、拉力等，因此化學(xué)消除法一般不太使用。
????2□物理消除法
????物理消除法即在不改變材料性質(zhì)的情況下利用靜電本身固有的特性來消除的方法，是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中最主要的方法之一。
????(1)“接地”消除法，這是最簡單的方法。就是用金屬導(dǎo)體將要消除靜電的物體與大地連接，使之與大地等電位，電荷便經(jīng)大地面泄露，但這種方法對于絕緣物幾乎沒效果。
????(2)濕度控制消除法
????印刷材料表面電阻隨空氣相對濕度增大而減小，因此，增加空氣的相對濕度，就可以提高紙張表面的電導(dǎo)率，加速電荷泄露。印刷車間適宜的環(huán)境條件是：溫度為20℃左右，帶電體周圍環(huán)境相對濕度提高到70％以上，可作為靜電安全措施。
????(3)靜電消除設(shè)備介紹及選用原則
????印刷廠常用的靜電消除器有感應(yīng)式、高壓電暈放電式、離子流靜電消除器和放射性同位素式幾種。其中前兩種由于價格便宜，安裝使用方便和不存在原子輻射等優(yōu)點得到較為廣泛應(yīng)用。現(xiàn)分析如下：
????感應(yīng)式靜電消除器棒：即感應(yīng)式靜電消除毛刷，原理是：消電器的尖端接近帶電體時，在尖端上能感應(yīng)出極性與帶電體上靜電極性相反的電荷，并在尖端附近形成很強的電場，該電場使空氣電離后，產(chǎn)生正、負離子在電場作用下分別向帶電體和消電器的尖端移動，由此使靜電中和。此種方法使用逐漸在減少。
????高壓放電式靜電消除器：按結(jié)構(gòu)分為電子式和高壓變壓器式，按放電極性可分為單極性和雙極性，單極性靜電消除器只對一種電荷有作用，雙極性可消除任何一種靜電。另外在印刷過程中可采用消靜電毛刷和高壓放電式兩種相結(jié)合的方式可徹底有效消除靜電。濟南德瑞克公司推出的969型電源供應(yīng)器配合DJ62高效能靜電消除棒由于靜電消除效果強，在包裝印刷行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
????在有爆炸危險的區(qū)域，采用高壓電暈放電式和離子流靜電消除器時，必須根據(jù)危險區(qū)域等級、介質(zhì)級別和組別，選用防爆型靜電消除器。
????感應(yīng)式和高壓式電暈放電式靜電消除器放電極長度應(yīng)大于帶電體寬度10～15cm；離子流靜電消除器離子噴頭的型式及數(shù)量應(yīng)根據(jù)可能的安裝距離和帶電體寬度決定。
????靜電消除器應(yīng)根據(jù)物體靜電電位的高低、消除要求、操作特點、爆炸危險區(qū)域等級、介質(zhì)級別和組別進行選擇。
????靜電消除器安裝位置的選擇原則：便于工藝操作；消除靜電效果好；緊接涂刷溶劑的后續(xù)部位；避開金屬背景。
????四、?靜電的測試
????1□包裝印刷廠靜電檢測的目的是分析危害程度、研究防患措施、判斷靜電消除效果。必須指定專人，負責對防靜電鞋、導(dǎo)電鞋、防靜電工作服及各崗位定期進行靜電檢測，將檢測結(jié)果整理歸檔并報上級有關(guān)部門。
????2□靜電檢測項目的分類：采用新型原材料時物體帶靜電性能預(yù)測：實際生產(chǎn)過程中帶電體帶靜電狀況檢測；靜電安全措施使用效果判斷檢測。
????(1)物體帶靜電性能預(yù)測項目如下：
????物體表面電阻率。采用高阻計或超高阻計測量，量程以10～10Ω為宜。
????(2)實際生產(chǎn)過程中帶電體帶靜電狀況檢測項目如下：
????帶電體靜電電位的測定，靜電電位測定儀表最大量程以100kV為宜，精度為5□0級；周圍空間氣溫及相對濕度的測定；帶電體運行速度的測定；可燃性氣體濃度的測定；導(dǎo)電地面對地電阻值的測定。其中德瑞克公司推出的ACL－350是世界上體積最小的袖珍式非接觸數(shù)字式靜電測量表。該表可以測量物體表面的靜電壓值和靜電壓極性。該表操作簡單，帶有測量保持鈕和置位鈕，應(yīng)用相當廣泛。
????(3)安全措施使用效果判斷檢測項目同(2)靜電電位測量儀表量程以0～10kV為宜，儀表精度為5□0級，但檢測點必須選擇在靜電安全裝置的后面。
????
????五、?防止靜電危害的措施
????包裝印刷車間防止靜電危害的措施建議從以下幾方面考慮：
????凡有靜電危害的工序、設(shè)備場所，必須采用相應(yīng)的靜電安全措施；在周圍環(huán)境可能出現(xiàn)爆炸性氣體的區(qū)域，必須加強通風(fēng)措施，使其濃度控制在爆炸下限以下；采取靜電安全措施后，絕緣體的靜電電位應(yīng)控制在允許值以下；防止帶靜電絕緣體對操作人員造成電擊的場合，絕緣體的靜電電位應(yīng)控制在10kV以下；在靜電對操作人員電擊時可能造成二次事故的場合，除絕緣體的靜電電位應(yīng)控制在10kV以下外，對設(shè)備或裝置應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。
????凡有爆炸和火災(zāi)危險的區(qū)域，操作人員必須穿防靜電鞋或?qū)щ娦⒎漓o電工作服。操作區(qū)應(yīng)鋪設(shè)導(dǎo)電地面，導(dǎo)電地面對地阻值應(yīng)低于10Ω，并必須經(jīng)常保持其導(dǎo)電性，嚴禁操作人員穿著合成纖維的衣服(已采用防靜電溶液定期處理的衣服除外)進入上述區(qū)域，嚴禁在上述區(qū)域脫衣服。
????總之，包裝印刷行業(yè)工作者要對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電給予足夠的重視，保證安全生產(chǎn)。
????一、?靜電的危害
????1□影響產(chǎn)品印刷質(zhì)量
????首先是承印物表面帶電，如紙張、聚乙烯、聚丙烯、玻璃紙等，它們會吸附紙屬或飄浮在空氣中大量灰塵、雜質(zhì)等，從而影響油墨的轉(zhuǎn)移，在印品上出現(xiàn)“花、點”，造成印品質(zhì)量下降。
????其次是油墨帶電荷，帶電的油墨若在移動中放電，就可能在印品上出現(xiàn)“靜電墨斑”，看上去象是油墨的流動性差，上墨不均勻似的，在層次薄版印刷中常出現(xiàn)這種情況。在實地版印刷中，若帶電油墨在印品上線條的邊緣放電，很容易在邊緣出現(xiàn)“墨須”。
????2□影響生產(chǎn)安全
????在印刷過程中由于高速摩擦，剝離會產(chǎn)生很高的靜電，當靜電積累到很容易導(dǎo)致空氣放電，造成電擊或起火。很高電壓時，帶電的油墨可能引起油墨、溶劑著火，或通過油墨電擊工作人員，直接威脅操作人員的人身安全。
????二、?靜電的產(chǎn)生機理
????靜電產(chǎn)生的主要原因，就是摩擦的存在。當兩種固體材料接觸和迅速分開時，其中一種材料具有較大的吸附電子的能力而使電子轉(zhuǎn)移到材料表面上，獲得電子表面呈現(xiàn)出負電荷，而另一個表面由于失去電子而帶正電荷。
????產(chǎn)生靜電的主要因素
????1□材料性質(zhì) 包括材料內(nèi)在的化學(xué)組成、物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、應(yīng)力應(yīng)變力學(xué)特性、材料形狀和導(dǎo)電性等。
????材料的導(dǎo)電性對靜電具有雙重作用。其一，如果材料為導(dǎo)體，則電荷在其表面上是由移動的，電荷在其整個表面上是趨于自由分布的，而不是停留在產(chǎn)生電荷的局部位置。這種電荷在表面上分布只能引起較低的電壓。導(dǎo)電材料任何部分同地面接觸就立即使材料上的電荷傳到地面。而絕緣材料與導(dǎo)體不同，像大部承印材料中的紙、塑料薄膜等，產(chǎn)生靜電就形成較高的電壓，也不能通過接地來消除。
????2□周圍環(huán)境條件 包括接觸物體(材料)周圍氣體的組成與壓力、溫度等。
????3□機械作用情況 包括兩種材料接觸的類型、接觸時間、接觸面積、分離速度以及材料，作用力的性質(zhì)等。一般情況下，兩種材料接觸越緊密或分離速度越快，產(chǎn)生的靜電就越大。
????4□材料配合種類 不同材料間的摩擦作用，會產(chǎn)生不同極性的靜電。不同材料附有不同的靜電強度。
????三、?印刷過程中靜電消除的方法與措施
????1□化學(xué)消除法
????化學(xué)消除法一般是在承印材料表面涂上一層抗靜電劑，使承印材料導(dǎo)電，成為稍微導(dǎo)電的絕級材料。化學(xué)消除法的應(yīng)用受到很大局限，例如印刷紙張在造紙時加入化學(xué)成分時，很可能會對紙張的品質(zhì)生不良影響，如降低紙的強度、附著力、緊密度、拉力等，因此化學(xué)消除法一般不太使用。
????2□物理消除法
????物理消除法即在不改變材料性質(zhì)的情況下利用靜電本身固有的特性來消除的方法，是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中最主要的方法之一。
????(1)“接地”消除法，這是最簡單的方法。就是用金屬導(dǎo)體將要消除靜電的物體與大地連接，使之與大地等電位，電荷便經(jīng)大地面泄露，但這種方法對于絕緣物幾乎沒效果。
????(2)濕度控制消除法
????印刷材料表面電阻隨空氣相對濕度增大而減小，因此，增加空氣的相對濕度，就可以提高紙張表面的電導(dǎo)率，加速電荷泄露。印刷車間適宜的環(huán)境條件是：溫度為20℃左右，帶電體周圍環(huán)境相對濕度提高到70％以上，可作為靜電安全措施。
????(3)靜電消除設(shè)備介紹及選用原則
????印刷廠常用的靜電消除器有感應(yīng)式、高壓電暈放電式、離子流靜電消除器和放射性同位素式幾種。其中前兩種由于價格便宜，安裝使用方便和不存在原子輻射等優(yōu)點得到較為廣泛應(yīng)用。現(xiàn)分析如下：
????感應(yīng)式靜電消除器棒：即感應(yīng)式靜電消除毛刷，原理是：消電器的尖端接近帶電體時，在尖端上能感應(yīng)出極性與帶電體上靜電極性相反的電荷，并在尖端附近形成很強的電場，該電場使空氣電離后，產(chǎn)生正、負離子在電場作用下分別向帶電體和消電器的尖端移動，由此使靜電中和。此種方法使用逐漸在減少。
????高壓放電式靜電消除器：按結(jié)構(gòu)分為電子式和高壓變壓器式，按放電極性可分為單極性和雙極性，單極性靜電消除器只對一種電荷有作用，雙極性可消除任何一種靜電。另外在印刷過程中可采用消靜電毛刷和高壓放電式兩種相結(jié)合的方式可徹底有效消除靜電。濟南德瑞克公司推出的969型電源供應(yīng)器配合DJ62高效能靜電消除棒由于靜電消除效果強，在包裝印刷行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
????在有爆炸危險的區(qū)域，采用高壓電暈放電式和離子流靜電消除器時，必須根據(jù)危險區(qū)域等級、介質(zhì)級別和組別，選用防爆型靜電消除器。
????感應(yīng)式和高壓式電暈放電式靜電消除器放電極長度應(yīng)大于帶電體寬度10～15cm；離子流靜電消除器離子噴頭的型式及數(shù)量應(yīng)根據(jù)可能的安裝距離和帶電體寬度決定。
????靜電消除器應(yīng)根據(jù)物體靜電電位的高低、消除要求、操作特點、爆炸危險區(qū)域等級、介質(zhì)級別和組別進行選擇。
????靜電消除器安裝位置的選擇原則：便于工藝操作；消除靜電效果好；緊接涂刷溶劑的后續(xù)部位；避開金屬背景。
????四、?靜電的測試
????1□包裝印刷廠靜電檢測的目的是分析危害程度、研究防患措施、判斷靜電消除效果。必須指定專人，負責對防靜電鞋、導(dǎo)電鞋、防靜電工作服及各崗位定期進行靜電檢測，將檢測結(jié)果整理歸檔并報上級有關(guān)部門。
????2□靜電檢測項目的分類：采用新型原材料時物體帶靜電性能預(yù)測：實際生產(chǎn)過程中帶電體帶靜電狀況檢測；靜電安全措施使用效果判斷檢測。
????(1)物體帶靜電性能預(yù)測項目如下：
????物體表面電阻率。采用高阻計或超高阻計測量，量程以10～10Ω為宜。
????(2)實際生產(chǎn)過程中帶電體帶靜電狀況檢測項目如下：
????帶電體靜電電位的測定，靜電電位測定儀表最大量程以100kV為宜，精度為5□0級；周圍空間氣溫及相對濕度的測定；帶電體運行速度的測定；可燃性氣體濃度的測定；導(dǎo)電地面對地電阻值的測定。其中德瑞克公司推出的ACL－350是世界上體積最小的袖珍式非接觸數(shù)字式靜電測量表。該表可以測量物體表面的靜電壓值和靜電壓極性。該表操作簡單，帶有測量保持鈕和置位鈕，應(yīng)用相當廣泛。
????(3)安全措施使用效果判斷檢測項目同(2)靜電電位測量儀表量程以0～10kV為宜，儀表精度為5□0級，但檢測點必須選擇在靜電安全裝置的后面。
????
????五、?防止靜電危害的措施
????包裝印刷車間防止靜電危害的措施建議從以下幾方面考慮：
????凡有靜電危害的工序、設(shè)備場所，必須采用相應(yīng)的靜電安全措施；在周圍環(huán)境可能出現(xiàn)爆炸性氣體的區(qū)域，必須加強通風(fēng)措施，使其濃度控制在爆炸下限以下；采取靜電安全措施后，絕緣體的靜電電位應(yīng)控制在允許值以下；防止帶靜電絕緣體對操作人員造成電擊的場合，絕緣體的靜電電位應(yīng)控制在10kV以下；在靜電對操作人員電擊時可能造成二次事故的場合，除絕緣體的靜電電位應(yīng)控制在10kV以下外，對設(shè)備或裝置應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。
????凡有爆炸和火災(zāi)危險的區(qū)域，操作人員必須穿防靜電鞋或?qū)щ娦⒎漓o電工作服。操作區(qū)應(yīng)鋪設(shè)導(dǎo)電地面，導(dǎo)電地面對地阻值應(yīng)低于10Ω，并必須經(jīng)常保持其導(dǎo)電性，嚴禁操作人員穿著合成纖維的衣服(已采用防靜電溶液定期處理的衣服除外)進入上述區(qū)域，嚴禁在上述區(qū)域脫衣服。
????總之，包裝印刷行業(yè)工作者要對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電給予足夠的重視，保證安全生產(chǎn)。
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