靜電——它是什麼，它是如何產生的，以及與之相關的問題

什麼是靜電

當原子內或分子內的平衡由於電子的獲得或丟失而受到干擾時，就會產生靜電。通常情況下，原子處於平衡狀態是因為正粒子和負粒子（質子和電子）的數量相同。電子可以很容易地從一個原子移動到另一個原子。同時，它們形成正離子（沒有電子）或負離子（單個電子或帶有額外電子的原子）離子。當這種不平衡發生時，就會產生靜電。

有關更多詳細信息，請參見此處： 關於圖片中的靜電

電子上的電荷 — ( -) 1.6 x 10-19 吊墜。帶相同電荷的質子具有正極性。以庫侖為單位的靜電荷與電子的過量或不足成正比，即不穩定離子的數量。

挂件是靜電荷的基本單位，它定義了在 1 安培電流下 1 秒內通過電線橫截面的電量。

正離子沒有一個電子，因此，它可以很容易地接受來自帶負電粒子的電子。反過來，負離子可以是單個電子或具有大量電子的原子/分子。在這兩種情況下，都有一個電子可以中和正電荷。

靜電是怎樣產生的

產生靜電的主要原因：

• 兩種材料之間的接觸和相互分離（包括摩擦、滾動/放捲等）。

• 溫度快速下降（例如，將材料放入烤箱時）。

• 高能輻射、紫外線輻射、X 射線、強電場（在工業應用中不常見）。

• 切割操作（例如在切割機或切紙機上）。

• 手冊（產生的靜電）。

材料的表面接觸和分離可能是捲膜和塑料片材行業中最常見的靜電原因。在材料的展開/重繞或不同材料層相對於彼此的移動過程中會產生靜電荷。

這個過程並不完全清楚，但對於這種情況下靜電出現的最真實的解釋可以通過類比扁平電容器來獲得，其中當極板分離時機械能轉化為電能：

結果應力 = 初始應力 x（最終板間距 / 初始板間距）。

當合成薄膜接觸進料/捲取輥時，從材料流向輥的輕微電荷會導致不平衡。當材料克服與軸的接觸區域時，電壓上升的方式與電容器板在它們分離的那一刻。

實踐表明，由於相鄰材料間隙發生電擊穿、表面導電率等因素，所產生的電壓幅值是有限的。在接觸區域的薄膜出口處，您經常可以聽到輕微的爆裂聲或觀察到火花。當靜電荷達到足以分解周圍空氣的值時，就會發生這種情況。

在與輥接觸之前，合成薄膜是電中性的，但在移動和與進料表面接觸的過程中，電子流被引導至薄膜並為其充電負電荷。如果軸是金屬的並且接地，它的正電荷會很快耗盡。

大多數設備都有很多軸，因此電荷量和極性會經常變化。控制靜電荷的最佳方法是在問題區域正前方的區域進行準確測量。如果過早中和電荷，它可能會在膠片到達該問題區域之前恢復。

如果物體具有儲存大量電荷的能力並且存在高電壓，則靜電會導致嚴重的問題，例如電弧、靜電排斥/吸引或對人員造成電擊。

充電極性

靜電荷可以是正的也可以是負的。對於直流電 (AC) 和無源限幅器（電刷），電荷極性通常並不重要。

靜電問題

電子產品中的靜電放電

有必要注意這個問題，因為在使用現代控制和測量設備中使用的電子模塊和組件時經常會發生這種情況。

在電子產品中，與靜電相關的主要危險來自攜帶電荷的人，這一點不容忽視。放電電流會產生熱量，從而導致連接斷開、觸點斷開和微電路走線斷開。高壓還會破壞場效應晶體管和其他塗層元件上的薄氧化膜。

通常，組件不會完全失效，這被認為更加危險，因為故障不會立即出現，而是在設備運行期間的不可預測的時刻出現。

作為一般規則，在使用靜電敏感部件和設備時，您應該始終採取措施來中和身體上累積的電荷。

靜電吸引/排斥

這可能是塑料、造紙、紡織和相關行業中最常見的問題。它表現為材料獨立改變它們的行為——它們粘在一起，或者相反，排斥，粘在設備上，吸引灰塵，接收設備上不規則的風等。

吸引/排斥根據庫侖定律發生，該定律基於平方相反的原理。在其最簡單的形式中，它表示如下：

吸引力或排斥力（以牛頓為單位）=電荷（A）x電荷（B）/（物體之間的距離2（以米為單位））。

因此，這種效應的強度與靜電荷的振幅和吸引或排斥物體之間的距離直接相關。吸引力和排斥力發生在電場線的方向上。

如果兩個電荷具有相同的極性，它們會相互排斥；如果相反，它們就會相互吸引。如果其中一個物體帶電，就會產生吸引力，從而在中性物體上形成電荷的鏡像。

火災危險

火災風險並不是所有行業的通病。但印刷和其他使用易燃溶劑的企業發生火災的可能性非常高。

在危險區域，最常見的點火源是未接地的設備和移動的電線。如果危險區域的操作員穿著運動鞋或鞋底不導電的鞋子，則其身體可能會產生可點燃溶劑的電荷。機器未接地的導電部件也很危險。危險區域中的一切都必須正確接地。

以下信息簡要說明了靜電在易燃環境中的點火可能性。重要的是，沒有經驗的交易者事先了解設備的類型，以避免在選擇用於此類條件的設備時出錯。

放電引起火災的能力取決於許多變量：

• 處置類型；

• 放電功率；

• 放電源；

• 放電能量；

• 存在易燃環境（氣相溶劑、灰塵或易燃液體）；

• 易燃介質的最小點火能量 (MEW)。

放電類型

共有三種主要類型——火花刷、刷子和滑動刷。在這種情況下，不考慮冠狀動脈放電，因為它不是很有活力並且發生得相當緩慢。電暈放電通常是無害的，只有在火災和爆炸危險非常高的區域才應考慮。

真誠的釋放

它主要來自中等導電、電絕緣的物體。它可以是人體、機器或工具的一部分。假定電荷的所有能量在火花瞬間耗散。如果能量高於溶劑蒸汽的 MEW，可能會發生點燃。

火花能量計算如下：E（焦耳）= ½ C U2。

從手中排出

當鋒利的設備將電荷集中在介電材料的表面時，電刷放電就會發生，而介電材料的絕緣特性會導致電荷積聚。電刷放電的能量低於火花放電，因此存在較少的著火危險。

用滑動刷塗抹

滑動刷噴塗發生在高電阻率合成材料的片材或卷材上，其具有增加的電荷密度和網狀物每一側的不同電荷極性。這種現象可能是由摩擦或噴塗粉末塗料引起的。其效果與扁平電容器的放電相當，並且可能與火花放電一樣危險。

動力和能量的來源

電荷分佈的大小和幾何形狀是重要因素。身體的體積越大，它所含的能量就越多。尖角會增加場強並維持放電。

放電功率

如果有能量的物體表現不佳 電例如人體，物體的阻力會減弱彈射，減少危險。對於人體來說，有一個基本規律：假設所有內部最低點燃能量小於 100 mJ 的溶劑都能點燃，儘管人體所含的能量可能高出 2 到 3 倍。

最小點火能量 MEW

溶劑的最小點燃能量及其在危險區域的濃度是非常重要的因素。如果最小點火能量低於放電能量，則存在著火的危險。

電擊

工業企業的靜電衝擊風險問題越來越受到重視。這是由於職業健康和安全要求的顯著增加。

由靜電引起的電擊通常不是特別危險。這只是令人不快，而且經常會引起嚴重的反應。

靜電衝擊的常見原因有兩種：

感應電荷

如果一個人在電場中並拿著帶電物體，例如一卷膠片，他們的身體可能會帶電。

如果操作員穿著絕緣鞋底的鞋子，直到他接觸到接地設備，電荷才會留在他的身體裡。電荷流到地面並擊中人。當操作員接觸帶電物體或材料時也會發生這種情況——由於絕緣鞋，電荷會積聚在體內。當操作者接觸設備的金屬部分時，電荷會被釋放而引起觸電。

當人們走在化纖地毯上時，地毯和鞋子之間的接觸會產生靜電。司機下車時受到的電擊是由起床時座椅和衣服之間積聚的電荷觸發的。解決這個問題的方法是在從座位上抬起之前觸摸汽車的金屬部分，例如門框。這允許電荷通過車身和輪胎安全地排放到地面。

設備感應電擊

這種電擊是可能發生的，儘管它發生的頻率遠低於材料引起的損壞。

如果收帶盤上有大量電荷，操作者的手指就會將電荷集中到達到斷點並發生放電的程度。此外，如果未接地的金屬物體處於電場中，它可能會帶上感應電荷。由於金屬物體是導電的，移動電荷會放電到接觸物體的人身上。