在高湿度环境下对纸介质加载静电的研究

在高湿度环境下对纸介质加载静电的研究

摘要：本文主要讨论浮法玻璃工厂在高湿度环境下对纸介质加载静电的问题。分析讨论在需要对玻璃板夹纸保护的情况下，应当使用加载静电性能优良的静电装置，并且应当注意静电装置的正确安装方法以及安装位置和使用成分以及受电和放电性能的纸介质。湿度环境气氛对加载静电与释放静电的影响是明显的，尽量控制或改善工作环境的相对湿度。

问题：

目前比较可行的办法是对夹纸介质加载静电，使充满静电电荷的夹纸牢牢地吸附在玻璃介质上。在理想工作状态下，这种方式是完全能够满足要求的。然而，就算是世界著名的冷端设备供应商格兰策巴赫（GRENZEBACH）和BYSTRONIC都不敢保证他们的加纸机在相对湿度超过75%的工作环境下对纸介质成功加载静电。那么，对于亚洲玻璃生产厂家特别是象中国南方的厂家，他们长年大部分时间处于高湿度的气候环境，一年中相对湿度超过75%的时间可能超过一半，所以有必要研究和解决在高湿度环境下对纸介质加载静电的问题。

讨论：

通过对在各种湿度环境下加载静电装置的工作情况进行记录和分析，发现在低湿度环境下，带正常加载的静电电荷的纸介质保持正常的放电速度，在长达50米的输送线上移动并且在有风吹动的情况下都不会从玻璃板上飘起，吸附牢固程度无可挑剔。记录的加载静电工作电压是6万伏。但是，在高湿度环境下，工作效果发生了变化，虽然加载静电的工作电压仍是6万伏，但是，接受了正常加载静电电荷的纸介质却以异常速度放电，在离开静电装置不到10米的地方，纸张就从玻璃板上飘起。这种情况显然无法满足工作要求。

问题出在哪里呢？可以追踪原因处有以下几个地方：1）静电装置加载静电性能；2）静电装置安装方法以及安装位置；3）纸介质成分以及受电和放电性能；4）湿度环境气氛对加载静电与释放静电的影响。

1） 静电装置加载静电性能

我们这里讨论的静电装置是由静电发生器、静电棒（加载静电荷正电电极）组成的。静电发生器的工作电压3-6万伏，工作原理就是利用电荷同性相斥异性相吸的静电特性在几秒钟内将大量电荷冲入纸介质，使之与玻璃相互吸引，从而达到在玻璃片之间夹纸的目的。

在相对湿度低于75%的条件下，一般都能正常夹纸，此时，将静电发生器的工作电压设为3万伏或6万伏，也看不出有何差异，当然，加载在纸介质上的电荷量是不同的，但夹纸的质量没有什么不同，换言之，低湿度环境条件下，静电发生器的工作电压设为3万伏即可。

在相对湿度处于75%-85%之间时，静电器工作电压为3万伏已经不能保证正常夹纸，可以看得到，在离开静电棒的时候，纸介质还是牢牢地吸附在玻璃板上的，但在输送线运行3-5米内，纸张开始飘起，这意味着，加载在纸张上静电电荷放电了，而且放电速度太快，等不及玻璃板堆垛在玻璃架上就放电完毕，这不能满足工作要求。将静电发生器工作电压设置为4万伏、5万伏直至6万伏，工作情况稍微好一点，但已经夹纸的玻璃板运行5米后，夹纸还是飘起。

工程技术人员由此判断，虽然在高湿度环境条件下，能够对纸介质加载静电电荷，但快速的放电使得这种静电夹纸技术达不到工作要求。另一种情况是，在相对湿度大于85%时，不论是3万伏还是6万伏，纸介质基本上无法吸附在玻璃板上。用仪表进行测试，在静电棒处是显示充电的，但所充电荷基本上没有为纸介质吸收，在静电棒到纸介质之间的空气中就基本上放电完毕了。

从静电发生器本身查找原因，那就是应当在限定工作电压范围内产生最大电荷量。我们对全球范围内的供应厂家的静电发生器进行分析对比，从德国到瑞士，我们找到世界上公认最好的静电发生器。在以上同等湿度条件下，我们重复试验。试验结果显示，工作情况并没有多大的转变。在相对湿度处于75%-85%之间时，夹纸状态稍为好一点，但在相对湿度大于85%时，依然无法正常夹纸。我们不得不承认，在目前技术条件下，应该放弃在设备本身找原因了。

2） 静电装置安装方法以及安装位置

那么，我们下一步从哪里着手改进或改善设备的工作性能呢？我们研究了静电装置的安装方法。厂家的推荐是静电棒与受电介质的距离为5-25mm。我们进行试验对比，结果发现在距离为10mm时，加电性能最佳。于是，我们就设定静电棒与受电纸介质的距离为10mm。至于静电发生器应当安装在生产线的什么位置最合适，这个问题没有多大的选择余地。按照工艺布置，当然是越靠近堆垛机越好，但是，夹纸机只能布置在离堆垛机不短于25米处，所以，我们只能接受这样的工艺布置。

3） 纸介质成分以及受电和放电性能

在讨论静电装置本身的同时，我们也对受电介质纸的成分、厚度等因素进行分析。供应商建议的纸张是硫酸盐纸，酸碱度7-9，纸重20牛顿/平方厘米。这样要求的纸张在当地完全可以找到，但为了证实供应商在试制设备时的成功，我们同意使用了从供应商所在国家曾经使用的纸筒。为了显示公正，我们对各种纸质的使用效果作了记录并进行对比，结果发现，纸质成分对受电和放电性能影响不大。不管是硫酸盐质纸张还是碳酸盐质纸张，加电性能基本上是一致的。

4） 湿度环境气氛对加载静电与释放静电的影响

以上我们已经讨论4个影响因素的其中3个因素。虽然我们做了力所能及的改进，但对于工作环境相对湿度大于75%时的工作情况还是没有达到满意的效果。当时我们有2个思路，一是在湿度大于75%时停止夹纸；一是设法改变工作环境湿度。停止夹纸显然满足不了工艺要求。

结语：

本文主要针对亚洲玻璃生产厂家特别是象中国南方的厂家长年大部分时间处于高温高湿的气候环境下必研究和解决在高湿度环境下对纸介质加载静电的问题。湿度环境气氛对加载静电与释放静电的影响是明显的，应当尽量控制或改善工作环境的相对湿度，使机器的性能正常发挥。