在高濕度環(huán)境下對(duì)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(duì)紙介質(zhì)加載靜電的問(wèn)題。分析討論在需要對(duì)玻璃板夾紙保護(hù)的情況下，應(yīng)當(dāng)使用加載靜電性能優(yōu)良的靜電裝置，并且應(yīng)當(dāng)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(duì)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(duì)濕度。
問(wèn)題：
在浮法玻璃生產(chǎn)線上對(duì)連續(xù)運(yùn)行的玻璃板表面鋪紙，使玻璃在堆垛存放和運(yùn)輸過(guò)程中得到保護(hù)，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(guān)注的問(wèn)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(shù)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(huì)因?yàn)樵趶募蛹執(zhí)幍蕉讯鈾C(jī)的集裝架的輸送過(guò)程吹落也是生產(chǎn)廠家和設(shè)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(duì)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(shè)備供應(yīng)商格蘭策巴赫（GRENZEBACH）和BYSTRONIC都不敢保證他們的加紙機(jī)在相對(duì)濕度超過(guò)75%的工作環(huán)境下對(duì)紙介質(zhì)成功加載靜電。那么，對(duì)于亞洲玻璃生產(chǎn)廠家特別是象中國(guó)南方的廠家，他們長(zhǎng)年大部分時(shí)間處于高濕度的氣候環(huán)境，一年中相對(duì)濕度超過(guò)75%的時(shí)間可能超過(guò)一半，所以有必要研究和解決在高濕度環(huán)境下對(duì)紙介質(zhì)加載靜電的問(wèn)題。
討論：
通過(guò)對(duì)在各種濕度環(huán)境下加載靜電裝置的工作情況進(jìn)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(zhǎng)達(dá)50米的輸送線上移動(dòng)并且在有風(fēng)吹動(dòng)的情況下都不會(huì)從玻璃板上飄起，吸附牢固程度無(wú)可挑剔。記錄的加載靜電工作電壓是6萬(wàn)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(wàn)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(kāi)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(wú)法滿足工作要求。
問(wèn)題出在哪里呢？可以追蹤原因處有以下幾個(gè)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(duì)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(wàn)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(dá)到在玻璃片之間夾紙的目的。
在相對(duì)濕度低于75%的條件下，一般都能正常夾紙，此時(shí)，將靜電發(fā)生器的工作電壓設(shè)為3萬(wàn)伏或6萬(wàn)伏，也看不出有何差異，當(dāng)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(méi)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(shè)為3萬(wàn)伏即可。
在相對(duì)濕度處于75%-85%之間時(shí)，靜電器工作電壓為3萬(wàn)伏已經(jīng)不能保證正常夾紙，可以看得到，在離開(kāi)靜電棒的時(shí)候，紙介質(zhì)還是牢牢地吸附在玻璃板上的，但在輸送線運(yùn)行3-5米內(nèi)，紙張開(kāi)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(shè)置為4萬(wàn)伏、5萬(wàn)伏直至6萬(wàn)伏，工作情況稍微好一點(diǎn)，但已經(jīng)夾紙的玻璃板運(yùn)行5米后，夾紙還是飄起。
工程技術(shù)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(shù)達(dá)不到工作要求。另一種情況是，在相對(duì)濕度大于85%時(shí)，不論是3萬(wàn)伏還是6萬(wàn)伏，紙介質(zhì)基本上無(wú)法吸附在玻璃板上。用儀表進(jìn)行測(cè)試，在靜電棒處是顯示充電的，但所充電荷基本上沒(méi)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(yīng)當(dāng)在限定工作電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生最大電荷量。我們對(duì)全球范圍內(nèi)的供應(yīng)廠家的靜電發(fā)生器進(jìn)行分析對(duì)比，從德國(guó)到瑞士，我們找到世界上公認(rèn)最好的靜電發(fā)生器。在以上同等濕度條件下，我們重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，工作情況并沒(méi)有多大的轉(zhuǎn)變。在相對(duì)濕度處于75%-85%之間時(shí)，夾紙狀態(tài)稍為好一點(diǎn)，但在相對(duì)濕度大于85%時(shí)，依然無(wú)法正常夾紙。我們不得不承認(rèn)，在目前技術(shù)條件下，應(yīng)該放棄在設(shè)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(jìn)或改善設(shè)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(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在距離為10mm時(shí)，加電性能最佳。于是，我們就設(shè)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(yīng)當(dāng)安裝在生產(chǎn)線的什么位置最合適，這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有多大的選擇余地。按照工藝布置，當(dāng)然是越靠近堆垛機(jī)越好，但是，夾紙機(jī)只能布置在離堆垛機(jī)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(shí)，我們也對(duì)受電介質(zhì)紙的成分、厚度等因素進(jìn)行分析。供應(yīng)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?jiān)诋?dāng)?shù)赝耆梢哉业剑珵榱俗C實(shí)供應(yīng)商在試制設(shè)備時(shí)的成功，我們同意使用了從供應(yīng)商所在國(guó)家曾經(jīng)使用的紙筒。為了顯示公正，我們對(duì)各種紙質(zhì)的使用效果作了記錄并進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紙質(zhì)成分對(duì)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(duì)加載靜電與釋放靜電的影響
以上我們已經(jīng)討論4個(gè)影響因素的其中3個(gè)因素。雖然我們做了力所能及的改進(jìn)，但對(duì)于工作環(huán)境相對(duì)濕度大于75%時(shí)的工作情況還是沒(méi)有達(dá)到滿意的效果。當(dāng)時(shí)我們有2個(gè)思路，一是在濕度大于75%時(shí)停止夾紙；一是設(shè)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(jié)語(yǔ)：
本文主要針對(duì)亞洲玻璃生產(chǎn)廠家特別是象中國(guó)南方的廠家長(zhǎng)年大部分時(shí)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(duì)紙介質(zhì)加載靜電的問(wèn)題。濕度環(huán)境氣氛對(duì)加載靜電與釋放靜電的影響是明顯的，應(yīng)當(dāng)盡量控制或改善工作環(huán)境的相對(duì)濕度，使機(jī)器的性能正常發(fā)揮。
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