高壓脈沖靜電消除裝置的設(shè)計

雷耀文，陸炳高，黃春赟，農(nóng) 赟

（廣西中煙工業(yè)有限責任公司，廣西南寧 530001）

0 引言

目前煙草行業(yè)包裝設(shè)備使用BOPP 煙用包裝薄膜，BOPP薄膜相互接觸、摩擦、分離，就會在表面積聚大量的靜電荷，易吸附塵埃，使薄膜表面骯臟，影響生產(chǎn)的正常操作，使煙包出現(xiàn)金拉線錯位、長角、包裝不緊湊質(zhì)量缺陷，嚴重影響卷煙包裝機正常生產(chǎn)。因此消除BOPP 煙膜靜電對包裝機意義十分重大。

1 包裝機靜電產(chǎn)生的原因

1.1 摩擦帶電

摩擦帶電是由接觸的表面共同摩擦引起的，當物體摩擦?xí)r，摩擦的表面會放出電子，離子和中性分子,這種現(xiàn)象叫做“摩擦起電”（圖1）。

1.2 分離帶電

當接觸的物體分開時，比如撕下膠帶或去掉LCD 玻璃基板上的保護薄膜，就會發(fā)生強烈的帶電現(xiàn)象。這種現(xiàn)象和以上描述的“接觸帶電”實際上是相同的，一般稱作“分離帶電”。接觸的越緊密，電荷的密度就越高，電荷的量由分離的速度決定。如圖2 所示。

2 靜電消除方法

圖1 物體之間摩檫

圖2 分離速度和電荷的關(guān)系

BOPP 煙用包裝薄膜輸送主要包括薄膜牽引輸送、薄膜分開、薄膜輔助穿引、拉帶粘貼等部分組成（圖3）。BOPP 煙用包裝薄膜輸送過程中有摩擦起電和分離起電，包裝速度越快，則包裝薄膜上將更快聚積高的靜電電壓（約5 kV～10 kV）。

2.1 現(xiàn)有靜電消除方法的缺陷

傳統(tǒng)的包裝設(shè)備靜電消除方法是使用交流靜電消除棒（圖4）。這種靜電棒有4 個缺陷：靜電消除作用距離近，面積??；產(chǎn)品穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)故障；產(chǎn)生的正負離子數(shù)不可調(diào)；高壓電的頻率不可調(diào)等導(dǎo)致靜電消除效果不好。

圖3 包裝薄膜輸送

圖4 交流靜電消除棒

2.2 新型脈沖離子棒工作原理

脈沖離子棒使用直流24 V 電源，采用特制鎢鋼電極，通過正、負直流高壓脈沖交替作用于耦合式電極針，即讓直流高壓源采用交流方式通過耦合器件作用于電極針產(chǎn)生電暈放電，將空氣分子電離，產(chǎn)生大量正、負極性的空氣離子（圖5）。正負離子數(shù)可以用調(diào)整正負脈沖寬度來調(diào)節(jié)，適用生產(chǎn)現(xiàn)場各種不同材料產(chǎn)生正負靜電，并通過壓縮空氣將其輸送至帶靜電物體表面，快速的中和靜電，達到高效、可靠、快速消除物體表面靜電的目的。

2.3 新型脈沖離子棒外觀及特點

2.3.1 外觀和特點

（1）為棒型、橫置式靜電消除器，DC 24 V 供電。脈沖離子棒外觀如圖6 所示。

圖5 脈沖離子棒工作原理

圖6 脈沖離子棒外觀

圖7 調(diào)整輸出占空比輸出可調(diào)脈沖

（2）正、負離子輸出比可調(diào)，可用于平衡電壓的調(diào)整如圖7所示。調(diào)整高壓輸出占空比[TP/（TP+TN）]，改變高壓輸出狀態(tài)。

（3）正、負離子輸出頻率可調(diào)，可適用于不同的消電距離，實現(xiàn)較快的消電速度。如圖8 所示。調(diào)整高壓輸出頻率，改變高壓輸出狀態(tài)。工作頻率與消電距離參數(shù)見表1。

3 消除靜電測試數(shù)據(jù)

測試數(shù)據(jù)如圖9 所示（測試距離：300 mm，離子棒長度：880 mm，氣流壓力：0.3 MPa，工作頻率：30 Hz）：

測試標準：ANSI/ESD.STM3.1，ANSI/ESD.SP3.3，SJ/T 11446—2013。

圖8 調(diào)整高壓輸出頻率輸出可調(diào)脈沖

圖9 消除靜電測試數(shù)據(jù)

表1 工作頻率與消電距離參數(shù)

表2 其他測試條件下所測數(shù)據(jù)

表3 新舊脈沖靜電離子棒消除靜電的效果

測試儀器：Trek156A 靜電測試儀。

其他測試條件下，所測數(shù)據(jù)見表2。

4 脈沖離子棒靜電消除效果與結(jié)論

對比新舊兩種靜電消除裝置，在南寧卷煙廠實際試用對比，機速400 包/min，生產(chǎn)牌號“真龍”。包裝設(shè)備開啟依正常速度運轉(zhuǎn)后，測量BOPP 煙用包裝薄膜在包裝前的靜電量。

從表3 對比數(shù)據(jù)來看，新的脈沖靜電離子棒消除靜電的效果明顯好于舊的交流靜電棒。