在电子装配、粉末输送、易燃溶剂作业等等地方,静电防护不能被忽略掉的安全问题。因此,在挑选线缆保护材料的时候就会产生这样一种疑惑:花纹热缩管表面上那些隆起的纹理是否可以起到防静电的效果呢?纹理手感上会有较大的摩擦感,那么是不是因为有了摩擦而减少了静电呢?这个说法听上去好像有一定道理,但是它的答案却不是简单的对或者错——它还涉及到纹路本质、材料的电学特性,“防静电”的对象究竟是什么等等问题。本文把该问题分成几种情况进行分析,并帮助你摆脱错误的认识选择合适的材料。
首先需要明确的是,“纹路的防滑”和“静电的防护”这两个概念并不一样
要想解答出该问题来,则需要把容易被人们所混淆的一些概念区分开来。
第一组:摩擦力大的时候并不意味着静电就小了。根据静电学基本原理,在两种不同的物质相接之后又分开的时候,电子会进行转移,并且会产生静电荷——这就是摩擦起电的现象。另外有一个出人意料的现象就是:当物体之间的摩擦力越大、分开的速度越快时,静电就会产生的更多。花纹热缩管的纹路加大了摩擦力,正好说明它在受到摩擦和刮擦的时候可能会产生更多的静电,并不是减少。因此,“纹路防滑所以防静电”这样的联想,在理论上是站不住脚的。
第二组:产生静电少并不表示静电不会传导出去。即使材料本身的电阻率很低,但是当其表面被带上了电荷之后,能不能迅速地将其导走就成为了防止静电的重要因素。这要根据材料的体积电阻率、表面电阻率来决定。防静电材料一般要达到表面电阻率为1×10^5Ω~1×10^9Ω的程度,在此之后可以逐渐且持久地释放出静电电量;普通的绝缘材料电阻率达到十的十二次方欧姆以上,电荷只能在表面聚集起来,产生静电隐患。
明白了上面两组的概念之后就可以知道:纹路就是一种几何结构,并且可以防止静电吗?答案是不可以,在于材料本身的电学特性上。
二、根据具体情况来分析:有四类典型的状况
第一种情况是普通的花纹热缩管,并且它不能防止静电,还会积累大量的静电电量。市场上大部分花纹热缩管使用的是聚烯烃或者其他绝缘材料作为基材,并且其体积电阻率达到十的十四次方欧姆·厘米以上,因此它是一种典型的静电绝缘体。它所具有的纹理为防滑、标志等几何图形,并没有涉及到任何关于静电释放的内容。该类产品用于静电敏感环境,在表面积累的静电电量不能被释放掉,从而有可能给电子元器件带来放电的风险。因此不能防止静电。
情况二:抗静电改性花纹管——可以,但是要根据具体的参数来确定。一些生产厂家提供了抗静电改性配方,在使用过程中加入炭黑、抗静电剂或者导电填料等物质来降低材料表面电阻率至防静电范围之内。这样的产品如果有纹路的设计的话,则具有防滑和静电释放两种功效。但是购买的时候一定要查看检测报告上表面电阻率实测值并确认其稳定性的特点,普通的抗静电剂依靠环境湿度来发挥作用,在干燥环境下它的效果就会减弱;炭黑导电填料比较稳定但是产品的颜色是黑色。真正的“防静电”需要通过具体的数值以及所处的环境来判断,并不是随便一听产品的名称就可以得出结论的。
第三种情况是金属编织屏蔽层和花纹管并存——静电、电磁干扰都得到了处理。在更严格的要求下,并非希望管材本身具有导电性,在内部首先使用带有金属编织屏蔽的结构进行处理之后,在外圈再套上花纹管来提供机械保护以及防滑功能。此时防静电的任务就由屏蔽层来完成了,而花纹管则只是在外层起作用而已。这样的分层思想,在工程建设中非常普遍:使各种材料各司其职。
第四种情况是不同的材料族之间的电学性质参照。顺便整理一下家族产品电性的定位:普通的聚乙烯、聚丙烯以及PVDF热缩管等同类型的含有氟元素的材料都具有很好的绝缘性,在各种绝缘场合中都是有利的因素。而在防静电的地方就需要另外进行改性了;氟橡胶热缩套管所用到的氟橡胶属于橡胶类材料的一种,在其基础上进行改性的目的就是为了达到绝缘的目的以及抗静电的要求。因此整个热缩管大家族的标准配置都为绝缘材料,并没有防静电的功能。
第三,在静电敏感的地方要做的工作
但是如果是工作场所存在静电防护的要求的话,例如电子车间、爆炸性粉尘环境、易燃溶剂区域等,则可以按照如下方式来解决:
第一项就是确定需求级别。在不同的场合下需要静电释放或者不需要静电产生的材料电阻率范围是不一样的,所以选择的标准也不一样。涉及到防爆区域的话还需要符合相关的整体防雷、防静电规定,而管材只是一小部分而已。
第二步就是选择合适的改性材料和数据。选择已经标明了抗静电性能并且附带了电阻率检测报告的产品,并且确认该产品的电阻率为所要求的范围之内,在预计的温度和湿度条件下也能够保持稳定的特性。
第三步是考虑到地线回路是否完好无缺。静电泄放要有一个持续不断的导电通道一直连到地面上去。只有当抗静电管材被单独套在线缆外面,并且不和地网相连时,电荷才不会找到出路。在系统的规划设计中要考虑到地线回路的设计问题。
第四步是功能分层配对。防滑要求由纹理结构来承担,密封要求可以通过双壁热缩管的设计来进行配合,对于耐高温、耐油的工作场合,则需要选用氟橡胶或者含有氟元素的材料作为替代品;而为了防止静电产生,在抗静电改性和屏蔽层方面也各有分工——各个角色各司其职地结合在一起,远远没有期望一根管道可以解决所有问题来得可靠。
第四点就是对一个常见的错误进行提示
在实际操作中也有人采用“喷洒抗静电剂”,或者“涂抹导电层”的方法来使普通的绝缘花纹管暂时变成防静电使用状态。这样做的缺点是:表面涂覆材料由于摩擦、擦洗和老化等原因很快就会失去效力,并且电阻率也很难保持长久,对于需要符合标准规定的场所来说并不适用。暂时缓解的话也可以,但是在正式场合还是需要用材料本身的改性和有据可查的抗静电产品来代替。
五、结语
花纹热缩管上的纹路可以防止静电吗?普通的绝缘基材上的花纹管不具有防静电的功能,纹路防滑和静电防护属于两个不同的概念,并且在摩擦力很大的情况下可能会产生更多的静电;只有经过抗静电改性的并且电阻率达到标准要求的产品才有静电释放的能力;在更严格的要求下,则需要用屏蔽、分层和接地系统的组合来加以解决。理解了材料电学性质和几何形状之间的分工之后,并不会因为“纹路防静电”这样的常识性错误而受到误导。防静电属于一个系统的工程问题,选择合适的材料、做好接地连接,并且要用到数据来说明情况,这才是可靠的方法。
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