凹版印刷车间的静电及其控制方法

    干扰静电又称摩擦静电，它会带来许多人们不愿见到的结果。比如，纸张因为静电粘在一起、一些材料因为静电而变得容易吸尘等等。本文着重讲述如何在凹版印刷中避免由于静电而引起的有机挥发物的燃烧现象，这种情况特别容易在使用碳氢化合物溶剂型金属油墨，尤其是闪光铜油墨时发生。此类油墨的碳氢化合物溶剂多为石脑油和/或甲苯，包含有少量的酯、酮或醇等有机易燃物。    

    在生产过程中，我们有时也有意识地利用静电。比如，采用静电辅助工艺（ESA）去除凹版印刷中高亮区与中间色调区的小污点、辅助塑料薄膜的电晕处理以及提高墨水良好流动性及黏结性或用于书架的墨带铆焊等等。对于这些有意识利用静电的情况，本文不做讨论。    

    在此我们强调了一些常规的安全措施，主要目在于使人们对印刷及包装加工行业中静电现象有一定基本的了解。有助于对静电现象有一个正确认识，并能在实践中采取一些措施，比如使用静电消除器等，去除静电带来的不利影响。

    由于静电本身性质较为复杂，而且凹版印刷采取的工艺、材料也不尽相同，因此本文仅就静电有关的原则性问题进行讨论，并不能为某些特定设备或工艺在安全上打保票，在安装或操作这些设备（比如静电消除器）时，应当遵守厂家推荐的方法和原则。    

    1.0基本安全防范措施

    当空气中有机溶剂挥发物浓度较高时，一但遇到强烈的静电释放，就会引发火情。因此车间中最基本的防范措施就是减低空气中有机溶剂及其挥发物和其它可燃物的浓度。方法有：    

    o盖紧墨斗及承墨盘的盖子以防有机溶剂挥发。密封好的盖子可以减少可燃物挥发。如果使用接地的金属把手打开盖子时，印刷人员身上的静电荷也就会被释放到盛墨容器的外面了。    

    o注意不要让溶剂或油墨溅出。注意不要使墨池或其他容器盛墨太满。    

    o溅出的液体必须及时清理。如果需用有机溶剂，则要选择火点高的清洁溶剂。最好一小片小片地清洁。    

    o在工作区域只保存生产所必须的溶剂及油墨，并装在密闭的容器中。被有机溶剂浸泡过的抹布也要装在密闭容器里。    

    o所有印刷部件、干燥器及地板上的灰尘等均应定期清理。清洁过程中应注意保持良好的通风条件。    

    下列措施有助于防止静电产生的火花：

    o绝缘鞋（运动鞋、橡胶底鞋）及合成纤维抹布容易产生电火花，应禁用。人行走的地面不能铺塑料布。干油墨或其他碎片会成为绝缘体，阻止人体向大地的静电释放，应当清除。    

    o所有进出油墨、溶剂的容器或喷嘴应当接地，并且最好直接互连。    

    o操作间里的相对湿度如果等于或高于50%时（RH），则会增加纸张、棉布及水泥地板的导电性从而减低静电产生。静电消除器必须安装在正确的位置上并保持洁净才具最佳效果。    

    o当含水较多的蒸汽或含有冷凝水的压缩空气高速流出时，会产生较强的静电。见第9节。    

    2.0静电的产生    

    静电的产生须具备三个条件：    

    (1)正负电荷的分离。正负电荷分离的常见原因之一是两种性质不同的物体紧密接触。这种紧密接触可以由摩擦引起，因此静电又叫摩擦静电。正负电荷分离的另一种原因是静电感应。静电感应不为大多数人了解，但它却是印刷过程中产生的静电的最主要原因之一，因此我们在下面的章节中对它将有详细的介绍。    

    (2)正负电荷分离后，就会产生电压及电能聚集。这种电压及电能聚集是由于带电荷的物体在机械运动中克服静电引力或排斥力产生的。这种机械运动可以是卷筒纸在印刷机上的移动、卷筒纸的复卷、油墨倒入墨斗或容器、或人在印刷机附近的走动等等。    

    (3)当电荷积蓄到一定程度，如果正负电荷不能相互中和，静电荷聚集到一个点时，就可以产生较强的尖端放电现象了。    

    以上各点在本文后面章节将诸条介绍，下面就印刷车间中静电的产生开始论述。    

    2.1正负电荷的分离

    每种物质都由带正电荷的原子核和核外绕原子核旋转带负电的电子构成。在不带电的物体中，物体中原子核正电荷刚好与电子负电荷相平衡，电量中和，所以没有电性。但如果两个物体紧密接触，电子会很容易从一个物体转移到另一个物体，这样电量就会不平衡，物体就有了电性。特别当两个物体摩擦时，这种紧密接触就更明显，因此我们常称之为摩擦静电。在接触区域，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，这就是电荷分离，但这种电荷分离所产生的电压及电能是非常小的。    

    第二种最常见的电荷分离机制就是静电感应。当具有一定导电性的物体被放在一个带电物体的附近时，物体就会产生电荷分离。被原始带电体推斥到一端的相同电荷可能会被接地开关导向地面。此时开始不带电的物体由此带上了与原始带电体相反的电荷。这时候如果把感应带电物体与地面分开，就会产生较高的电压及电能。感应带电被认为是印刷过程中产生大量静电及电能积蓄的最主要原因。此外如果鞋子和地板之间的导电性不好，即使印刷部件接了地，人体去触摸印刷机时仍会带上电荷。    

    同理，如果一个带电物体靠近一个接地了的金属部件或容器时，金属部件或容器的对应表面也会被感应，带上相反的电荷。这样虽然它们是0电压（因为接着地），但却带上了电荷。同样地，溶液的表面也会这样带上电荷。因此，除非所有容器都接地，否则在倒出部分溶液时，就会产生了静电火花。    

    电荷分离的第三种机理是液滴的分离。液体分子结构会引起液体表面与液体内部电压的不同，即便是没有外在的带电物体的影响下，液面的破裂也会导致电荷分离。由于水分子具有较强的极性，这种机理产生的静电在高速流动的过湿蒸汽及湿压缩空气中很明显。    

    2.2电压与电能积累

    电荷分离过程中产生的电压及电能积累很低，不足以产生电火花。较高较危险的电压及电能积蓄是由带电物体移动、克服静电引力及排斥力时所产生的。凹版印刷过程中，电压及静电积蓄是由卷筒纸在印刷机上的移动引起的。油墨的流动，甚至穿绝缘鞋操作工人的走动也是高电压及静电积累产生的潜在因素。    

    带电物体的移动产生的电压及静电积蓄这种情况可用一块绝缘的带电金属板离开一块放在地上的金属板时发生情况来加以说明。虽然带电的金属板上的电荷并未改变，但当举起它时，电压会升高。其电压可以通过金箔静电计（或一种现代的阻抗静电计）测量。    

    同理，当带有相同电荷的两个物体接近时，也会产生过强电压及能量积蓄。卷筒纸虽然仅带有少量电荷，但当卷起时，情况就不一样了。相似地，当带有少量静电荷的液体倒入容器时，高电压及电量积蓄就会由此发生了。这方面细节将在下章讨论。

    2.3阻止正负电荷中和的因素

    如果正负电荷能够有办法中和，电压及能量的积累就不会发生。比如，当两块不同的金属接触时，电子会从一个流向另一个，亦即，电荷发生了分离。但当它们分开时，电荷会在它们接触面分开的最后一点发生中和，所以电压及电量积累就不发生了。    

    如果两个物体当中至少有一个被绝缘时，电荷就不会在它们接触分开的最后一点中和了，因此电压及能量的积累就产生了。    

    纸类物质因其含有水分在一定程度上是导电的。在空气相对湿度大于50%RH或当卷筒纸上有蒸汽时，电荷就会发生中和，这也是消除静电的一种方法。抑制静电危害的程度取决于纸张中水分的含量、矿物质及放电时间。通常印刷速度越快（或倒溶液越快），静电问题就越容易出现。大致来讲，当印刷纸或纸板时，适当的空气湿度会大大减少静电引起的问题。