探究PET薄膜在涂布生产中的静电安全防患

唐超军 李平让

（合肥乐凯科技产业有限公司，安徽 合肥 230041）

一、PET薄膜特性及用途

PET薄膜具有优良的理化性能、尺寸稳定性、透明度和可回收性。 可广泛应用于磁记录、感光材料、电子、电绝缘、工业薄膜、包装装饰等领域。 具有特殊功能 随着聚酯薄膜的发展，新的用途不断出现。

二、涂布生产工艺中静电的产生

涂布生产是绝缘基布和塑料材料，如PE、PET等，在生产过程中，由于不断反复加压，快速穿过涂层机众多的金属和橡胶导轨，接触、分离、摩擦都会产生静电，特别是橡胶压力产生的静电强度远优于金属导体。根据静电系列，基布和PET带负电，混合面会产生等量相反符号的静电荷，静电测试时，测得的静电电压可达几千伏。

三、除静电措施理论分析

基于涂布生产实践，探索消除静电火花措施，必须以库伦定律（式①）及电场强度（式②）等静电学相关理论为依据，即：公式

（一）电火花的产生条件

在生产中，必须十分注意橡胶压辊产生的静电火花对安全的严重危害。在生产中，橡胶压轮表面与基布或PET分别产生等量相反符号的静电荷，压面带正电，PET面带负电。胶压机与基布或抗黏膜反复接触和分离，电荷量逐渐累积。PET和橡胶一次接触和分离所产生的静电荷无序地分布在整个卷材上。随着生产的进行和废膜的收卷，压胶机和废膜收卷处的静电荷逐渐增加。 由式②可知，电场强度逐渐增大。

橡胶压力两端轴承中的绝缘润滑剂和废膜缠绕金属导轨使接地电阻非常不稳定。一般情况下，轴承内的润滑剂完全涂在所有轴承表面，使其功能完好，绝缘作用，不会产生感应电荷。但是，在长期运行中，轴承内某处的润滑油膜总会有一些瞬间的破裂。轴承的金属表面与接地体直接接触，降低电阻。 在电场的作用下，地将异常传导到铁芯上感应电荷。这时，如果静电荷量很大，就会产生电火花，造成安全事故。由此可见，由于润滑剂的影响，当接地电阻极不稳定时，铁管重量产生异号感应电荷的现象是偶然的，也是不可避免的。

（二）电火花产生的决定因素

按照涂布生产各瞬间状况，分别做如下分析：如果在镀膜的某个时刻，PET薄膜中存在少量静电荷q1，则距离金属导体的距离d1仍然很远。假设为0.4m，此时导轨处的电场强度E 1 仍然很低。导轮与大地通过地线形成的等效电仍受电场的限制，不能克服地电阻传递感应电荷。没有导辊表面，感应电荷，不会产生火花。若这个少量电荷q1与引线的距离d2很小，如0.04m。 从公式②可以看出，电场强度E2急剧增加，由于距离和人的宽度减小，d1'/d2=100，即E2=100E1。此时，由于电场作用显著，等量的相反符号的感应电荷通过接地电阻从地面转移到导向面，但静电荷q1较低，吸引力正负电荷之间仍然有限，不能产生正负电荷的中和作用，仍然没有电火花。可见，涂布生产中PET膜带有静电荷时，由三方面因素决定电火花是否产生：1．静电荷量很高，这是决定性因素。2．静电荷与导向体之间的距离，即正负电荷之间的距离，即电场强度中的d值。3．在镀膜生产中，PET快速穿越多条导轨，每时每刻都出现最小的d值。此时导轮的润滑油是否破损。

四、消除静电荷积累的方式及条件

（一）当带少量静电荷的PET薄膜跑到与导轨接触时，距离很小，距离d几乎为0，此时表面有相同数量的感应电荷。根据库仑定律：当d→0时，1/d2趋于无穷大，正负电荷之间的吸引力足以产生正负电荷中和，静电消除，释放的能量处于分散状态 ，远小于点火和爆炸。可燃气体能量最低，是一种安全的中和方法。从微观上看，分散状态下的少量静电荷的中和是负电荷（电子）返回带正电分子（阳离子）的轨道，使材料（分子）的点在一个电中性状态。 这种中和产生的能量用于电子返回原子轨道所消耗的能量后，剩余的释放能量极小，处于分散状态。 因此，这种正负电荷的中和过程是安全的。

（二）消除静电荷积累的条件是：静电荷量很低，载体（基布、PET薄膜或橡胶层）与感应电荷载体（导电或抗静电线）紧密接触，即，在d→0的条件下，感应电荷载流子在少量静电荷（极低的电场强度）的作用下可以产生感应电荷，这就需要极低且极稳定的接地电阻来消除静电积累。只要有极少量的静电，感应电荷就可以立即从地面转移。在正负电荷载流子紧密接触的情况下，即当d值趋于零时，发生安全的正负电荷中和现象，可以防止静电的积累，从而防止静电的产生火花。

五、基于上述分析，提出以下简单、易行、有效的措施

（一）根据对涂料生产中静电火花产生过程的分析，并结合相关文献的证据，可采用“强电解渗铜接地极”专用接地线，接地电阻极低，接地极稳定使适应。能有效转移感应电荷，防止静电积聚。

（二）每个导向面，特别是涂布头区、烘箱、复合区的导向面，必须直接与专用接地线接触，以保证非常稳定的接地条件。

（三）橡胶除静电措施：1．由金属制成的静电消除辅助系列，与橡胶辊压辊表面装置紧密接触，与专用接线直接接触；2．根据库仑定律和电场强度，在工艺允许的情况下，尽可能增加橡胶的厚度，可以有效地增加d值，降低电场强度和正负电荷之间的吸引力，有利于减少静电火花可能性。