凹版印刷車間的靜電控制

干擾靜電又稱摩擦靜電，它會帶來許多人們不愿見到的結(jié)果。比如，紙張因為靜電粘在一起、一些紙質(zhì)材料因為靜電而變得容易吸塵等等。本文著重講述如何在凹版印刷中避免由于靜電而引起的有機揮發(fā)物的燃燒現(xiàn)象，這種情況特別容易在使用碳氫化合物溶劑型金屬油墨，尤其是閃光銅油墨時發(fā)生。此類油墨的碳氫化合物溶劑多為石腦油和/或甲苯，包含有少量的酯、酮或醇等有機易燃物。

在生產(chǎn)過程中，我們有時也有意識地利用靜電。比如，采用靜電輔助工藝（ESA）去除凹版印刷中高亮區(qū)與中間色調(diào)區(qū)的小污點、輔助塑料薄膜的電暈處理以及提高墨水良好流動性及黏結(jié)性或用于書架的墨帶鉚焊等等。對于這些有意識利用靜電的情況，本文不做討論。

在此我們強調(diào)了一些常規(guī)的安全措施，主要目在于使人們對印刷及包裝加工行業(yè)中靜電現(xiàn)象有一定基本的了解。有助于對靜電現(xiàn)象有一個正確認識，并能在實踐中采取一些措施，比如使用靜電消除器等，去除靜電帶來的不利影響。

由于靜電本身性質(zhì)較為復(fù)雜，而且凹版印刷采取的工藝、材料也不盡相同，因此本文僅就靜電有關(guān)的原則性問題進行討論，并不能為某些特定設(shè)備或工藝在安全上打保票，在安裝或操作這些設(shè)備（比如靜電消除器）時，應(yīng)當遵守廠家推薦的方法和原則。

1.0基本安全防范措施

當空氣中有機溶劑揮發(fā)物濃度較高時，一但遇到強烈的靜電釋放，就會引發(fā)火情。因此車間中最基本的防范措施就是減低空氣中有機溶劑及其揮發(fā)物和其它可燃物的濃度。方法有：

o蓋緊墨斗及承墨盤的蓋子以防有機溶劑揮發(fā)。密封好的蓋子可以減少可燃物揮發(fā)。如果使用接地的金屬把手打開蓋子時，印刷人員身上的靜電荷也就會被釋放到盛墨容器的外面了。

o注意不要讓溶劑或油墨濺出。注意不要使墨池或其他容器盛墨太滿。

o濺出的液體必須及時清理。如果需用有機溶劑，則要選擇火點高的清潔溶劑。最好一小片小片地清潔。

o在工作區(qū)域只保存生產(chǎn)所必須的溶劑及油墨，并裝在密閉的容器中。被有機溶劑浸泡過的抹布也要裝在密閉容器里。

o所有印刷部件、干燥器及地板上的灰塵等均應(yīng)定期清理。清潔過程中應(yīng)注意保持良好的通風條件。

下列措施有助于防止靜電產(chǎn)生的火花：

o絕緣鞋（運動鞋、橡膠底鞋）及合成纖維抹布容易產(chǎn)生電火花，應(yīng)禁用。人行走的地面不能鋪塑料布。干油墨或其他碎片會成為絕緣體，阻止人體向大地的靜電釋放，應(yīng)當清除。

o所有進出油墨、溶劑的容器或噴嘴應(yīng)當接地，并且最好直接互連。

o操作間里的相對濕度如果等于或高于50%時（RH），則會增加紙張、棉布及水泥地板的導電性從而減低靜電產(chǎn)生。靜電消除器必須安裝在正確的位置上并保持潔凈才具最佳效果。

o當含水較多的蒸汽或含有冷凝水的壓縮空氣高速流出時，會產(chǎn)生較強的靜電。見第9節(jié)。

2.0靜電的產(chǎn)生

靜電的產(chǎn)生須具備三個條件：

（1）正負電荷的分離。正負電荷分離的常見原因之一是兩種性質(zhì)不同的物體緊密接觸。這種緊密接觸可以由摩擦引起，因此靜電又叫摩擦靜電。正負電荷分離的另一種原因是靜電感應(yīng)。靜電感應(yīng)不為大多數(shù)人了解，但它卻是印刷過程中產(chǎn)生的靜電的最主要原因之一，因此我們在下面的章節(jié)中對它將有詳細的介紹。

（2）正負電荷分離后，就會產(chǎn)生電壓及電能聚集。這種電壓及電能聚集是由于帶電荷的物體在機械運動中克服靜電引力或排斥力產(chǎn)生的。這種機械運動可以是卷筒紙在印刷機上的移動、卷筒紙的復(fù)卷、油墨倒入墨斗或容器、或人在印刷機附近的走動等等。

（3）當電荷積蓄到一定程度，如果正負電荷不能相互中和，靜電荷聚集到一個點時，就可以產(chǎn)生較強的尖端放電現(xiàn)象了。

以上各點在本文后面章節(jié)將諸條介紹，下面就印刷車間中靜電的產(chǎn)生開始論述。

2.1正負電荷的分離

每種物質(zhì)都由帶正電荷的原子核和核外繞原子核旋轉(zhuǎn)帶負電的電子構(gòu)成。在不帶電的物體中，物體中原子核正電荷剛好與電子負電荷相平衡，電量中和，所以沒有電性。但如果兩個物體緊密接觸，電子會很容易從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，這樣電量就會不平衡，物體就有了電性。特別當兩個物體摩擦時，這種緊密接觸就更明顯，因此我們常稱之為摩擦靜電。在接觸區(qū)域，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電，這就是電荷分離，但這種電荷分離所產(chǎn)生的電壓及電能是非常小的。

第二種最常見的電荷分離機制就是靜電感應(yīng)。當具有一定導電性的物體被放在一個帶電物體的附近時，物體就會產(chǎn)生電荷分離。被原始帶電體推斥到一端的相同電荷可能會被接地開關(guān)導向地面。此時開始不帶電的物體由此帶上了與原始帶電體相反的電荷。這時候如果把感應(yīng)帶電物體與地面分開，就會產(chǎn)生較高的電壓及電能。感應(yīng)帶電被認為是印刷過程中產(chǎn)生大量靜電及電能積蓄的最主要原因。此外如果鞋子和地板之間的導電性不好，即使印刷部件接了地，人體去觸摸印刷機時仍會帶上電荷。

同理，如果一個帶電物體靠近一個接地了的金屬部件或容器時，金屬部件或容器的對應(yīng)表面也會被感應(yīng)，帶上相反的電荷。這樣雖然它們是0電壓（因為接著地），但卻帶上了電荷。同樣地，溶液的表面也會這樣帶上電荷。因此，除非所有容器都接地，否則在倒出部分溶液時，就會產(chǎn)生了靜電火花。

電荷分離的第三種機理是液滴的分離。液體分子結(jié)構(gòu)會引起液體表面與液體內(nèi)部電壓的不同，即便是沒有外在的帶電物體的影響下，液面的破裂也會導致電荷分離。由于水分子具有較強的極性，這種機理產(chǎn)生的靜電在高速流動的過濕蒸汽及濕壓縮空氣中很明顯。

2.2電壓與電能積累

電荷分離過程中產(chǎn)生的電壓及電能積累很低，不足以產(chǎn)生電火花。較高較危險的電壓及電能積蓄是由帶電物體移動、克服靜電引力及排斥力時所產(chǎn)生的。凹版印刷過程中，電壓及靜電積蓄是由卷筒紙在印刷機上的移動引起的。油墨的流動，甚至穿絕緣鞋操作工人的走動也是高電壓及靜電積累產(chǎn)生的潛在因素。

帶電物體的移動產(chǎn)生的電壓及靜電積蓄這種情況可用一塊絕緣的帶電金屬板離開一塊放在地上的金屬板時發(fā)生情況來加以說明。雖然帶電的金屬板上的電荷并未改變，但當舉起它時，電壓會升高。其電壓可以通過金箔靜電計（或一種現(xiàn)代的阻抗靜電計）測量。

同理，當帶有相同電荷的兩個物體接近時，也會產(chǎn)生過強電壓及能量積蓄。卷筒紙雖然僅帶有少量電荷，但當卷起時，情況就不一樣了。相似地，當帶有少量靜電荷的液體倒入容器時，高電壓及電量積蓄就會由此發(fā)生了。這方面細節(jié)將在下章討論。

2.3阻止正負電荷中和的因素

如果正負電荷能夠有辦法中和，電壓及能量的積累就不會發(fā)生。比如，當兩塊不同的金屬接觸時，電子會從一個流向另一個，亦即，電荷發(fā)生了分離。但當它們分開時，電荷會在它們接觸面分開的最后一點發(fā)生中和，所以電壓及電量積累就不發(fā)生了。

如果兩個物體當中至少有一個被絕緣時，電荷就不會在它們接觸分開的最后一點中和了，因此電壓及能量的積累就產(chǎn)生了。

紙類物質(zhì)因其含有水分在一定程度上是導電的。在空氣相對濕度大于50%RH或當卷筒紙上有蒸汽時，電荷就會發(fā)生中和，這也是消除靜電的一種方法。抑制靜電危害的程度取決于紙張中水分的含量、礦物質(zhì)及放電時間。通常印刷速度越快（或倒溶液越快），靜電問題就越容易出現(xiàn)。大致來講，當印刷紙或紙板時，適當?shù)目諝鉂穸葧�大大減少靜電引起的問題。