最新訊息:靜電產生與消除-靜電消除器

作者:SSN 於 2017-10-17
1161
次閱讀

靜電消除產品

防止靜電電擊/火災及爆炸

提高產品品質

避免絕緣設備破壞




靜電產生與消除-靜電消除器

靜電產生原理

(1)由於幾乎所有的物質都可能產生靜電,靜電會出現在住家、工廠、自然界中,小至人們梳頭,大至機器設備產生火花,甚至巨大如雷電皆是靜電現象,因此幾乎所有的人都會接觸到靜電。但一般而言,需要使用到靜電消除設備的場所為容易因靜電產生災害之場所,例如生產與運輸易燃物質的場所或設備,生產或儲存過程會產生易燃物質的場所,精密電子產品之生產、運輸、檢驗等場所。容易因靜電產生災害場所之安全維護與管理人員以及其設備之製造與安裝等從業人員皆應具有靜電消除設備之專業知識。

(2)靜電的產生:一般未帶電荷的物質原子中,帶負電的電子與帶正電的質子數量相同。不過,電子可能因機械、熱、或化學等因素而離開原子,造成正負離子的產生。在固體金屬導體中只有自由電子可以移動,而在氣體及液體中不管是電子或離子皆可以移動。靜電的產生主要來自於兩種不同物質的接觸及分離,當兩種物質接觸在一起時,電子會從一邊移動至另一邊,當兩物質分離時,電子離開的一邊便帶正電,而接收電子的一邊帶負電,也許移動之電子只佔所有電子數目的數十萬分之一,但卻足以形成很大的靜電。如果兩個物質皆是良導體,則在尚未完全分離前移動的電子便會跑回原來的物質,因此兩個良導體的接觸與分離並不容易產生靜電,亦即兩個物質至少需有一為非導體方可以產生靜電。

(3)一般可將產生靜電的情況分為以下幾種:

  • 固體摩擦與剝離時產生靜電
  • 粉體粒子碰撞產生靜電
  • 液體流動產生靜電
  • 高壓氣體噴出時帶靜電
  • 水或水汽噴射時帶靜電
  • 感應產生靜電

(4)當靜電荷產生時,此電荷可能馬上逸失,亦可能儲存起來,絕緣體或對大地絕緣之導體皆會儲存電荷。靜電荷產生之速度及其放電之速度會依不同之情形改變。

靜電帶來的危害

1. 目前工業界所使用之絕緣材料品質越來越好,且為獲得較好的工作環靜,通常皆有裝設空調設備,使濕度維持在較低的水準,這對絕緣電阻的維持有正面的效益,但卻會造成靜電不易消除的現象。隨著工業的發展,使用易燃物的場所越來越多,易燃物如遇到靜電放電現象所產生的危害通常是很嚴重的。此外,半導體裝置幾乎已使用於各個領域,由於半導體元件很容易受到靜電的影響,其結果除會對元件本身造成損壞外,亦可能因半導體裝置的誤動作造成財產及人員的傷害,因此靜電的危害範圍隨著工業的發展亦隨之擴大。

2. 靜電可能造成 (1)靜電電擊、(2)火災及爆炸、(3)產品品質不良、(4)絕緣設備破壞等影響。以下對靜電造成之危害作進一步的說明:

(1)靜電電擊

累積在人體之電荷透過接地導體放電,或外界物體上之電荷透過人體對大地放電皆會產生放電電流,此電流之電流密度到達某一程度會使人有觸電之感覺,通常靜電電擊不致於造成重大傷害,但可能因觸電感導致由高處墜落、撞擊移動中設備、心臟休克、或誤操作設備造成二次災害。人員電擊主要發生在造紙、塑膠、紡織及印刷業等。

(2)火災及爆炸

靜電放電所產生之火花可能引起易燃氣體、液體或粉塵之起火燃燒爆炸,發生火災及爆炸對勞工安全危害甚巨,必須全力避免其發生。靜電引起之火災爆炸主要發生在石化、塑膠、紡織及印刷業。

(3)產品品質不良

靜電的作用力及放電兩種現象皆可能對產品造成影響,靜電作用力會使帶電體吸引粉塵微粒或其他雜質,以及兩帶電體間互相吸引或排斥,造成製程上的困擾而影響生產。靜電作用力會因吸引粉塵微粒使油墨印刷品質不佳,紙品及紡織品糾捲不清甚至扯破,以及因吸引雜質而污染成品。至於靜電的放電現象所產生的放電電流會造成半導體元件的破壞或誤動作,所產生的電磁波會干擾精密設備,甚至所產生的放電光芒亦可能造成影響。

(4)絕緣設備破壞

絕緣輸送管所傳送之液體或電氣絕緣材料所支持之固體在累積電荷後,對地電壓亦會逐漸升高,當電壓到達一定程度後即可能穿透絕緣體進行放電,使絕緣材料發生針孔現象,而引發進一步的災害。

除靜電產品應用

要產生靜電爆炸災害需要符合數項條件,因此可針對這些條件進行避免靜電災害發生的對策。通常在現場設備確定後,要避免靜電的產生並不容易,因這可能需更改製程甚至設備。因此常見的靜電災害對策為:

(1) 消除電荷:利用方法將電荷疏通至大地或使正負電荷中和以避免電荷的持續累積,當靜電電壓無法達到放電電壓時,靜電災害即不會發生。較常使用的消除電荷方法有 :

  • 接地與連接(Grounding and Bonding)
  • 濕度控制及增加導電性(Humidity Control and Conductivity Increment)
  • 靜電消除器(Electrostatic Neutralizer)                                              
  • 導電性地板(Conductive Floor)
  • 靜電鞋及靜電腳輪(Anti-static Footwear and Caster)

(2) 濕度控制及增加導電率

靜電消除器種類

靜電消除器是利用人為的方法把帶電體附近的空氣離子化,當帶電體碰到這些離子時,靜電荷可經由已離子化之空氣傳導至大地,或者吸引離子化空氣中相反極性之電荷加以中和。目前較常用的靜電消除器種類有加電壓式靜電消除器、自放電式靜電消除器(金屬梳)、放射線式靜電消除器,其中加電壓式及自放電式靜電消除器皆是利用電暈放電之方式產生離子化空氣。

種類

特點

加電壓式

標準型

消除能力強,種類多

送風型

消除範圍較遠較廣

防爆型

不會引起易燃物著火

直流型

正負離子產生比例可控制

自放電式

 

簡單、便宜、易安裝,但消除能力受帶電體影響

放射線式

 

沒有電暈放電問題,有放射線問題,消除能力較低

資料來源參考:行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所