静电的产生及危害防制 一、前言 虽然静电效应是电学中最早用实验证明出来的，但在现代工业制程中静电却还被视为“无名火”。一般业界对静电危害防制技术可谓相当陌生，常常发生许多误解或误用防制方法而不自知，以致未能防范静电危害事故的发生。 在大部份工业制程中都会产生静电荷的累积，轻则使人感到不舒适，重则对人体造成伤害，甚至在易燃性气体、液体和粉尘的装卸与输送过程中，产生火灾爆炸事故。尤其在某些具潜在静电危害的行业，如：化学、石油、涂料、塑料、制药、食品、印刷和电子等行业，容易有静电危害产生的问题。 二、静电危害的产生 静电危害的产生有一特定的过程，如图1所示。图中的架构有助于对静电放电引燃之危害作系统性的认识。在工作环境中，所有因静电引起的火灾爆炸事件都遵循着相同的程序，如下所述：首先发生电荷分离，然后电荷累积，若电荷无法散逸，则将发生静电放电，同时可能引燃周围易燃性物质，而发生火灾爆炸危害事件。 许多工业制程常使用导电性甚差的物质，并常有表面接触、分离和移动的操作，因而产生电荷分离的现象。例如：高电阻值液体的流动或过滤、粉体的研磨、混合或筛选过程、粉体的气动式传输、人员或车辆在绝缘地板上的移动、输送带或薄片状物质在滚轮上的移动等。在上述或类似的制程中都会发生静电的问题。 当电荷在物体上累积到使电场达空气的介电强度3mv/m时，就会产生放电现象，将其所储存的全部或部份能量释放出来，形成具有光与热的放电路径，并可能引燃易爆性物质。根据易燃性物质的最小引火能量 (minimum ignition energy mie) 数据，可推知静电放电的能量是否足以引燃该易燃性物质。 近来由于许多设备的零件都使用非导电性塑料，使得设备中某部份金属的组件、组件、管路、容器或结构形成电的绝缘体，致使电荷逐渐累积至危险程度。典型的例子包括：在塑料管路上安装金属漏斗、金属管路上因非导电性垫圈而使某段金属管路绝缘、人员因穿绝缘鞋或站在绝缘地板上而使人体被绝缘等。累积在绝缘导体上的电荷产生放电时，会将所有的能量在一次放电中释放，此类静电放电称为火花放电。一般而言，火花放电可引燃易燃性气体、蒸气和尘云。 电荷在绝缘物体表面的移动速率甚慢，然而静电放电的持续时间却极短，因此绝缘物体蓄积的电荷，不易于单次的静电放电中全部释放出来，而可能在绝缘物体表面之邻近区域发生多次静电放电。由于电荷和周围环境几何形状之不同，放电型式可分为：电晕放电、刷状放电，以及射状放电三种。一般而言，刷状放电之能量大于电晕放电。刷状放电能量足以引燃许多易燃性气体、溶剂蒸气及混合物等。在一非导电性薄膜的两面充满正、负极性电荷时将蓄积大量电荷，若发生射状放电其能量足以引燃大多数的可燃性气体和易燃性粉尘。 在一大筒仓或容器中充满高电荷粉粒产品的表面发生之辐射状方式放电，称为大量粉堆放电。若有易燃性气体或具有较低最小引火能量之尘云存在时，则有甚大的潜在危害，因此必须设法排除大量粉堆放电的产生。 三、静电危害防制方法 静电危害防制方法可分为接地、增加湿度、限制速度、抗静电材料、与静电消除器等五种。工业制造过程中，因作业环境、程序及材料的不同，所实施的静电危害防制方法亦会有所不同。选用时必须考量现场制程环境、条件与限制，甚至经费、管理系统与人力素质等因素。没有一种静电危害防制方法可以适用于所有的工业制程或情况，有时同时采用二种或二种以上的静电危害防制方法。 (一)、接地 静电危害防制方法中，接地是最有效且经济的方法。制程中因摩擦、感应或传导等方式产生静电，若电荷蓄积在对地绝缘的金属设备、导电性产品或人员身体上，则蓄积的电荷会在一次放电中将能量释放。此类静电放电为发生静电危害事故之主要原因。其防制方法就是将所有具导电性的对象实施接地，并保持低的接地电阻，将蓄积在金属设备、导电性产品或人员身体上的电荷迅速向大地散逸，以避免发生静电危害事故。 根据相关研究显示，存在易燃性蒸气的一般作业场所中，被绝缘的金属设备/组件、导电性产品或人员身体本身的电位需达100 v以上，方可能因放电而引燃周围的易燃性物质。因此在工厂中将被绝缘的金属设备/组件、导电性产品等实施接地，保持接地电阻小于106 ，就足以将蓄积的电荷迅速向大地散逸，而将本身的静电电位降至100 v以下，以避免发生静电危害事故。 4