高压脉冲静电消除装置的设计

雷耀文，陆炳高，黄春赟，农 赟

（广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001）

0 引言

目前烟草行业包装设备使用BOPP 烟用包装薄膜，BOPP薄膜相互接触、摩擦、分离，就会在表面积聚大量的静电荷，易吸附尘埃，使薄膜表面肮脏，影响生产的正常操作，使烟包出现金拉线错位、长角、包装不紧凑质量缺陷，严重影响卷烟包装机正常生产。因此消除BOPP 烟膜静电对包装机意义十分重大。

1 包装机静电产生的原因

1.1 摩擦带电

摩擦带电是由接触的表面共同摩擦引起的，当物体摩擦时，摩擦的表面会放出电子，离子和中性分子,这种现象叫做“摩擦起电”（图1）。

1.2 分离带电

当接触的物体分开时，比如撕下胶带或去掉LCD 玻璃基板上的保护薄膜，就会发生强烈的带电现象。这种现象和以上描述的“接触带电”实际上是相同的，一般称作“分离带电”。接触的越紧密，电荷的密度就越高，电荷的量由分离的速度决定。如图2 所示。

2 静电消除方法

图1 物体之间摩檫

图2 分离速度和电荷的关系

BOPP 烟用包装薄膜输送主要包括薄膜牵引输送、薄膜分开、薄膜辅助穿引、拉带粘贴等部分组成（图3）。BOPP 烟用包装薄膜输送过程中有摩擦起电和分离起电，包装速度越快，则包装薄膜上将更快聚积高的静电电压（约5 kV～10 kV）。

2.1 现有静电消除方法的缺陷

传统的包装设备静电消除方法是使用交流静电消除棒（图4）。这种静电棒有4 个缺陷：静电消除作用距离近，面积小；产品稳定性差，容易出现故障；产生的正负离子数不可调；高压电的频率不可调等导致静电消除效果不好。

图3 包装薄膜输送

图4 交流静电消除棒

2.2 新型脉冲离子棒工作原理

脉冲离子棒使用直流24 V 电源，采用特制钨钢电极，通过正、负直流高压脉冲交替作用于耦合式电极针，即让直流高压源采用交流方式通过耦合器件作用于电极针产生电晕放电，将空气分子电离，产生大量正、负极性的空气离子（图5）。正负离子数可以用调整正负脉冲宽度来调节，适用生产现场各种不同材料产生正负静电，并通过压缩空气将其输送至带静电物体表面，快速的中和静电，达到高效、可靠、快速消除物体表面静电的目的。

2.3 新型脉冲离子棒外观及特点

2.3.1 外观和特点

（1）为棒型、横置式静电消除器，DC 24 V 供电。脉冲离子棒外观如图6 所示。

图5 脉冲离子棒工作原理

图6 脉冲离子棒外观

图7 调整输出占空比输出可调脉冲

（2）正、负离子输出比可调，可用于平衡电压的调整如图7所示。调整高压输出占空比[TP/（TP+TN）]，改变高压输出状态。

（3）正、负离子输出频率可调，可适用于不同的消电距离，实现较快的消电速度。如图8 所示。调整高压输出频率，改变高压输出状态。工作频率与消电距离参数见表1。

3 消除静电测试数据

测试数据如图9 所示（测试距离：300 mm，离子棒长度：880 mm，气流压力：0.3 MPa，工作频率：30 Hz）：

测试标准：ANSI/ESD.STM3.1，ANSI/ESD.SP3.3，SJ/T 11446—2013。

图8 调整高压输出频率输出可调脉冲

图9 消除静电测试数据

表1 工作频率与消电距离参数

表2 其他测试条件下所测数据

表3 新旧脉冲静电离子棒消除静电的效果

测试仪器：Trek156A 静电测试仪。

其他测试条件下，所测数据见表2。

4 脉冲离子棒静电消除效果与结论

对比新旧两种静电消除装置，在南宁卷烟厂实际试用对比，机速400 包/min，生产牌号“真龙”。包装设备开启依正常速度运转后，测量BOPP 烟用包装薄膜在包装前的静电量。

从表3 对比数据来看，新的脉冲静电离子棒消除静电的效果明显好于旧的交流静电棒。