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印刷工业中的静电现象原因测量和措施

2021年08月18日 常德机械设备网

印刷工业中的静电现象原因、测量和措施

在塑料时代,每个人在日常生活中都以某种形式与静电打交道。当您在脱化纤质地的衣服时,会听到静电劈劈啪啪作响。这会影响唱片的放音或使物体吸收灰尘。静电会产生火花或气体放电,它会引起油罐车、粮库或运输设备爆炸,即使不发生爆炸,静电也会造成严重的损失和干扰。印刷专业人员对静电物理现象也是不陌生的。由于生产过程越来越快,静电对许多生产环节的质量和效率的影响也越来越严重,以单张纸胶印机为例,纸张在给纸装置和收纸装置中根本无法或很难处理,如果喷粉足量的话,印张会蹭脏。在卷筒纸胶印机上静电干扰主要出现在折页机上。对印刷工业来说,人们可以借助于技术措施解决静电问题,以便充分发挥机器的效能。下面我们探讨一下静电的各种内在联系和实践中消除静电的方法。希腊人很早就了解了静电。至于静电和电的起因,这涉及到原子基本结构。原子的直径约10-8mm,原子核的直径约再小10000倍,约10-12mm。形象些说,原子与苹果的比例就似苹果与地球的比例差不多。原子有一个被电子包围的原子核。原子核包含带正电荷的质子和中性的中子。围绕原子核的电子带负电荷。当质子的量与电子的数量相当时,原子对外呈中性状态。但在热量、射线、光、摩擦、电压、接合或分离能量作用下,原子被电离。这时包围原子核的电子数量会增多或减少;正、负元电荷之间的平衡就被打破。这样原子的作用就发生了变化:原子带正电荷或负电核,并被称为“离子”。在某一段时间里中性不存在了。这种离子会试图很快回复到中性状态。静电也可以解释为物质的电子家族失去平衡。当电子过剩时呈现出带负电荷、反之则带正电荷。静电究竟是如何产生的呢?静电的产生要归结为,在两个物质的接触部位(分子靠近,随后分离)出现电子从一侧转移到另一侧。在把这两个物质分离时同时也分离了电荷,这种分离速度可能只有数微秒,但其中一个物质就会带正电荷,另一个则带负电荷。但也可能出现由于整个接触面不均匀,同一物质某些部位带正电荷,某些部位带负电荷的现象。人们试图用负荷不匀称和由此造成的电子转移不匀称来解释这个问题。导致充电的其它参数也在不断变化,如压力速度、分离速度、拉应力和压缩应力、表面阻力、接触体的显微几何结构、机器部件、脏污等,以及两个参与表面之间的温度差异、相对空气湿度和空气中离子含量等环境条件。因此静电的问题不仅是多方面的,有时也是相当复杂的。静电指的是一时静止的正或/和负电荷在一种物质或物体(局部或整体)上的聚积。谈到静电,人们很自然地会想到摩擦起电,事实上这是一种接触分离现象。摩擦的影响在于提高接触部位(面),同时也改变表面(热和机械负荷)。电荷大小取决于各种因素。其中主要因素有:·导电性。·介电常数(DK)。·触点的数量、密度和纯度(压力——分离)。·过程的速度(在高速度时每时间单位发生的分离过程更多)。·结构变化,如拉应力和压缩应力。·参与表面的温度差异,环境条件,如相对空气湿度和空气离子含量等。物体的导电性与该物体的化学成份有关,施加的电荷排出越慢,或能自行平衡,那绝缘性就越高(欧姆电阻)。如果参与的材料都有良好的导电性,那在电荷分离的同时可顺利地进行完全的复合。如果接触的两个物体的导电性均不良的话,那在电荷分离后一个可能带正电荷,另一个可能带负电荷。在两种物质接触/分离过程中,在这个位序中靠前的物质(介电常数高)带正电荷,介电常数低的带负电荷。电荷大小取决于介电常数量的差异。据上所述,用尼龙只物套套橡胶辊时,前者必定带正电荷(如果橡胶辊没有涂其它涂层的话)。证明和测量静电有许多方法和仪器。静电充电可以通过力的效应(吸引和排斥)来证明。Eltex公司的测量仪采用了最先进的技术(见图1)。E型场强仪有数种规格,采用不同的测量原理。其中最有特点的是具有ex保护的场强仪(用PTB和SEV检测),这种测量仪可直接在凹印机上进行测量。为了消除干扰性的静电充电,可用静电消除器使能量恢复平衡。静电消除器是一种使电荷中性化的放电系统。图1. 测量静电用的EMF 57型感应电场测量仪Eltex公司研制了一系列静电消除器,适用于不同的器作过程和材料。它所释放出的带电云雾由正和负粒子组成。由于带电物体上的粒子得到平衡,即中性化,正粒子吸引负粒子,或反之。这种静电便被消除。人们把这种系统称之为有源放电。为了克服静电现象,工业部门研制出了静电消除器,在印刷工业中应用的主要有电离电极。这种设备由专用高压变压器(5-7kV)供电,由光电控制装置监视。因交流电压下的尖端放电和离子的电晕放电,在交流电正半周中产生正离子,在负半周中产生负离子。这种放电系统一般适用于单张纸胶印机,但在高速印刷机上或在强电场中并非始终有效。原因如下:工业用交流电负和正半波的时间,如负和正离子排出与复合之间的发射间隔(通过零点)不能正常进行表面放电。在高速度情况下,半波之间的“死区”时间是无法弥补的。如果相位平衡的话,在300m/min速度时有6.7cm长度的材料没有放电。塑料材料所带的静电荷有时很高,以致于放电电极在饱和状态工作。这就是说没有足够的相反极的载流子,其结果是,残余电荷仍会不时干扰生产。放电电极经常只有一个尖峰间隔为20mm的放电尖峰排。如此大的尖峰间隔是无法均匀放电。改进的做法是,在一个电极中设两个尖峰排(R44 Ⅱ型),尖峰以7.5mm间隔交错排列(见图2)。此外Eltex公司第一次把有源和无源放电组成无过渡间隙的发射单元。在速度极高的卷筒纸胶印机上,这种类型的电极有时也不能正常工作。Eltex公司的另一种用直流驱动的电极可满足这个要求。上述用交流电压驱动的静电消除器所存在的问题,与直流电压均无关系。在这种直流电压系统中,电极中的放电尖峰交替出现正和负直流电压,从而可连续释放离子。所需的3-6kV工作电压可以视极向与ES 41 DC装置分别控制(见图3):它可以释放一定数量的离子和电子,不受电源频率制约。这样就可以给平衡需放电物体上的相反极所需的电极以优先权。图2. 有两个电尖峰排的R44 Ⅱ型电离电极。图3. 发生正、负直流电压的ES 41DC型电源。由于两种电极灵活的可调性以及无源和有源放电相结合,一种鲜为人知的适用于任何工作速度的电荷平衡法问世了,它彻底消除了残余电荷。主题词:静电/静电消除器/印刷故障

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