在高濕度環(huán)境下對紙介質(zhì)加載靜電的研究
摘要：本文主要討論浮法玻璃工廠在高濕度環(huán)境下對紙介質(zhì)加載靜電的問題。分析討論在需要對玻璃板夾紙保護的情況下，應當使用加載靜電性能優(yōu)良的靜電裝置，并且應當注意靜電裝置的正確安裝方法以及安裝位置和使用成分以及受電和放電性能的紙介質(zhì)。濕度環(huán)境氣氛對加載靜電與釋放靜電的影響是明顯的，盡量控制或改善工作環(huán)境的相對濕度。
問題：
在浮法玻璃生產(chǎn)線上對連續(xù)運行的玻璃板表面鋪紙，使玻璃在堆垛存放和運輸過程中得到保護，不致擦傷和發(fā)霉，保證質(zhì)量，是廣大浮法玻璃生產(chǎn)廠家非常關注的問題。如何將與玻璃板規(guī)格相同的紙張完全覆蓋在玻璃板上本身就有很高的技術要求和裝備要求。然后，如何使鋪在玻璃板表面的紙張吸附在玻璃板上而不會因為在從加紙?zhí)幍蕉讯鈾C的集裝架的輸送過程吹落也是生產(chǎn)廠家和設備制造廠家一直不斷探討的研究課題。
目前比較可行的辦法是對夾紙介質(zhì)加載靜電，使充滿靜電電荷的夾紙牢牢地吸附在玻璃介質(zhì)上。在理想工作狀態(tài)下，這種方式是完全能夠滿足要求的。然而，就算是世界著名的冷端設備供應商格蘭策巴赫（GRENZEBACH）和BYSTRONIC都不敢保證他們的加紙機在相對濕度超過75%的工作環(huán)境下對紙介質(zhì)成功加載靜電。那么，對于亞洲玻璃生產(chǎn)廠家特別是象中國南方的廠家，他們長年大部分時間處于高濕度的氣候環(huán)境，一年中相對濕度超過75%的時間可能超過一半，所以有必要研究和解決在高濕度環(huán)境下對紙介質(zhì)加載靜電的問題。
討論：
通過對在各種濕度環(huán)境下加載靜電裝置的工作情況進行記錄和分析，發(fā)現(xiàn)在低濕度環(huán)境下，帶正常加載的靜電電荷的紙介質(zhì)保持正常的放電速度，在長達50米的輸送線上移動并且在有風吹動的情況下都不會從玻璃板上飄起，吸附牢固程度無可挑剔。記錄的加載靜電工作電壓是6萬伏。但是，在高濕度環(huán)境下，工作效果發(fā)生了變化，雖然加載靜電的工作電壓仍是6萬伏，但是，接受了正常加載靜電電荷的紙介質(zhì)卻以異常速度放電，在離開靜電裝置不到10米的地方，紙張就從玻璃板上飄起。這種情況顯然無法滿足工作要求。
問題出在哪里呢？可以追蹤原因處有以下幾個地方：1）靜電裝置加載靜電性能；2）靜電裝置安裝方法以及安裝位置；3）紙介質(zhì)成分以及受電和放電性能；4）濕度環(huán)境氣氛對加載靜電與釋放靜電的影響。
1）靜電裝置加載靜電性能
我們這里討論的靜電裝置是由靜電發(fā)生器、靜電棒（加載靜電荷正電電極）組成的。靜電發(fā)生器的工作電壓3-6萬伏，工作原理就是利用電荷同性相斥異性相吸的靜電特性在幾秒鐘內(nèi)將大量電荷沖入紙介質(zhì)，使之與玻璃相互吸引，從而達到在玻璃片之間夾紙的目的。
在相對濕度低于75%的條件下，一般都能正常夾紙，此時，將靜電發(fā)生器的工作電壓設為3萬伏或6萬伏，也看不出有何差異，當然，加載在紙介質(zhì)上的電荷量是不同的，但夾紙的質(zhì)量沒有什么不同，換言之，低濕度環(huán)境條件下，靜電發(fā)生器的工作電壓設為3萬伏即可。
在相對濕度處于75%-85%之間時，靜電器工作電壓為3萬伏已經(jīng)不能保證正常夾紙，可以看得到，在離開靜電棒的時候，紙介質(zhì)還是牢牢地吸附在玻璃板上的，但在輸送線運行3-5米內(nèi)，紙張開始飄起，這意味著，加載在紙張上靜電電荷放電了，而且放電速度太快，等不及玻璃板堆垛在玻璃架上就放電完畢，這不能滿足工作要求。將靜電發(fā)生器工作電壓設置為4萬伏、5萬伏直至6萬伏，工作情況稍微好一點，但已經(jīng)夾紙的玻璃板運行5米后，夾紙還是飄起。
工程技術人員由此判斷，雖然在高濕度環(huán)境條件下，能夠?qū)埥橘|(zhì)加載靜電電荷，但快速的放電使得這種靜電夾紙技術達不到工作要求。另一種情況是，在相對濕度大于85%時，不論是3萬伏還是6萬伏，紙介質(zhì)基本上無法吸附在玻璃板上。用儀表進行測試，在靜電棒處是顯示充電的，但所充電荷基本上沒有為紙介質(zhì)吸收，在靜電棒到紙介質(zhì)之間的空氣中就基本上放電完畢了。
從靜電發(fā)生器本身查找原因，那就是應當在限定工作電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生最大電荷量。我們對全球范圍內(nèi)的供應廠家的靜電發(fā)生器進行分析對比，從德國到瑞士，我們找到世界上公認最好的靜電發(fā)生器。在以上同等濕度條件下，我們重復試驗。試驗結果顯示，工作情況并沒有多大的轉(zhuǎn)變。在相對濕度處于75%-85%之間時，夾紙狀態(tài)稍為好一點，但在相對濕度大于85%時，依然無法正常夾紙。我們不得不承認，在目前技術條件下，應該放棄在設備本身找原因了。
2）靜電裝置安裝方法以及安裝位置
那么，我們下一步從哪里著手改進或改善設備的工作性能呢？我們研究了靜電裝置的安裝方法。廠家的推薦是靜電棒與受電介質(zhì)的距離為5-25mm。我們進行試驗對比，結果發(fā)現(xiàn)在距離為10mm時，加電性能最佳。于是，我們就設定靜電棒與受電紙介質(zhì)的距離為10mm。至于靜電發(fā)生器應當安裝在生產(chǎn)線的什么位置最合適，這個問題沒有多大的選擇余地。按照工藝布置，當然是越靠近堆垛機越好，但是，夾紙機只能布置在離堆垛機不短于25米處，所以，我們只能接受這樣的工藝布置。
3）紙介質(zhì)成分以及受電和放電性能
在討論靜電裝置本身的同時，我們也對受電介質(zhì)紙的成分、厚度等因素進行分析。供應商建議的紙張是硫酸鹽紙，酸堿度7-9，紙重20牛頓/平方厘米。這樣要求的紙張在當?shù)赝耆梢哉业剑珵榱俗C實供應商在試制設備時的成功，我們同意使用了從供應商所在國家曾經(jīng)使用的紙筒。為了顯示公正，我們對各種紙質(zhì)的使用效果作了記錄并進行對比，結果發(fā)現(xiàn)，紙質(zhì)成分對受電和放電性能影響不大。不管是硫酸鹽質(zhì)紙張還是碳酸鹽質(zhì)紙張，加電性能基本上是一致的。
4）濕度環(huán)境氣氛對加載靜電與釋放靜電的影響
以上我們已經(jīng)討論4個影響因素的其中3個因素。雖然我們做了力所能及的改進，但對于工作環(huán)境相對濕度大于75%時的工作情況還是沒有達到滿意的效果。當時我們有2個思路，一是在濕度大于75%時停止夾紙；一是設法改變工作環(huán)境濕度。停止夾紙顯然滿足不了工藝要求。
結語：
本文主要針對亞洲玻璃生產(chǎn)廠家特別是象中國南方的廠家長年大部分時間處于高溫高濕的氣候環(huán)境下必研究和解決在高濕度環(huán)境下對紙介質(zhì)加載靜電的問題。濕度環(huán)境氣氛對加載靜電與釋放靜電的影響是明顯的，應當盡量控制或改善工作環(huán)境的相對濕度，使機器的性能正常發(fā)揮。
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