如何消除光伏玻璃包裝中靜電對襯紙剝離的影響

0引言光伏玻璃體積大且易破碎，運輸中應(yīng)做好防護，防霉襯紙作為一種玻璃與玻璃的間隔材料，既可以防止運輸中玻璃劃傷，也能夠延長玻璃的儲存時間。襯紙供應(yīng)商事先根據(jù)玻璃的規(guī)格裁切不同的尺寸，在包裝過程中，襯紙和玻璃由人工交替放入到包裝箱。隨著“工業(yè)4.0助力實現(xiàn)中國制造2025”的大力推廣，用穩(wěn)定高效的機器設(shè)備來替代人工，是大勢所趨，但機器鋪紙帶來便利的同時，在鋪紙機工作過程中由于襯紙間摩擦及設(shè)備工藝特點，靜電荷會被帶入包裝，組件企業(yè)使用過程中，襯紙和玻璃無法快速有效地被分離，見圖1，需要額外安排人工扯紙，影響生產(chǎn)效率，嚴(yán)重時會導(dǎo)致停產(chǎn)，客戶抱怨強烈，快速有效地解決這一問題，是當(dāng)務(wù)之急。圖1因靜電而導(dǎo)致的玻璃和襯紙無法分離狀況1

鋪紙機的結(jié)構(gòu)和性能分析1.1鋪紙機的基本結(jié)構(gòu)和工作過程鋪紙機可分為三個部分：卷筒襯紙—待鋪設(shè)的襯紙，以卷筒紙形式，安置在鋪紙機中；對于襯紙的定量（每平方米襯紙的重量，又稱克重，單位：g/m2）、pH值、含水率有一定要求；機械部分—幾組可以調(diào)整位置的輥軸，通過調(diào)整輥軸高度，控制裁切襯紙的長度，確保襯紙可以被均勻舒展鋪設(shè)到玻璃表面；電氣部分—鋪紙機的控制機構(gòu)，根據(jù)所裁切的襯紙尺寸，控制機械裝置的速度及靜電棒的施加量。工作過程：根據(jù)玻璃尺寸，選取符合標(biāo)準(zhǔn)的卷筒紙裝入到鋪紙機中；將規(guī)格信息和客戶要求輸入設(shè)備，開動設(shè)備，調(diào)整外加靜電量，首件尺寸調(diào)試，檢查襯紙鋪設(shè)質(zhì)量，確認(rèn)完成后正常生產(chǎn)，每小時巡檢襯紙鋪設(shè)質(zhì)量、卷筒紙余量。

1.2鋪紙機的優(yōu)勢和弊端鋪紙機與人工鋪紙的特點見表1。表1鋪紙機和人工鋪紙對比由此可見，鋪紙機優(yōu)勢明顯，使用和推廣鋪紙機代替人工是大勢所趨。

2包裝中靜電的來源和分布

2.1靜電的主要來源玻璃包裝過程中，襯紙的靜電主要來源于內(nèi)部產(chǎn)生和外部引入。（1）內(nèi)部產(chǎn)生靜電荷：兩種或幾種不同性質(zhì)的固體物質(zhì)大面積的摩擦或接觸時，物體間的電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移。在襯紙鋪設(shè)的過程中，隨卷筒紙轉(zhuǎn)動的紙間的摩擦，襯紙和鋪紙機傳動輥軸間的摩擦，玻璃和橡膠傳輸輥道間的摩擦，產(chǎn)品包裝/拆包使用過程中操作工人化纖、毛料衣物與玻璃/襯紙間的摩擦等，都能產(chǎn)生靜電荷。（2）外部引入靜電荷：鋪紙機工藝特點，施加靜電確保紙張舒展平鋪。

2.2襯紙儲存靜電的原理兩種不同材質(zhì)的物體緊密接觸時，接觸截面上形成了雙電層，如兩物體均為導(dǎo)體，當(dāng)兩個物體分離時，盡管分離的速度很快，電子總能很容易地通過最后分離的接觸點，全部泄露返回原處，因而，它們分開后仍然表現(xiàn)為電的中性；如果兩種或其中一種物質(zhì)是絕緣體材料，分離后就會有多余的電子或空穴保留在物體上面表現(xiàn)了帶電性。襯紙的電阻率在108W·cm以上，電阻率高、導(dǎo)電性差，當(dāng)其獲得電子后，電子很難在上面移動，因此靜電更容易累積。

2.3玻璃整箱包裝中靜電的分布以常見的3.2mm×1644mm×986mm規(guī)格130片包裝為例，整體包裝中不同位置的電荷分布見圖2。圖2包裝中靜電量值的分布情況注：數(shù)據(jù)從下到上依次表示包裝箱頂部5片電量值、包裝箱中間5片電量值、包裝箱底部5片電量值。從包裝中的靜電分布情況，可以得到：（1）光伏玻璃與襯紙所帶的電荷均為負(fù)電荷；（2）電荷分布從頂部到底部，靜電量絕對值呈現(xiàn)下降的趨勢，包裝箱頂部靜電荷累積較多；（3）相同生產(chǎn)條件下，相同產(chǎn)品，不同包裝箱之間電荷量存在差異。

3降低鋪紙機中靜電累積所采取的措施分析整理影響襯紙靜電荷的因素，制作特性要因圖見圖3。圖3解決包裝中靜電問題的特性要因圖3.1人員操作對靜電消除的影響冬季是靜電投訴的高發(fā)季節(jié)，原因除空氣干燥不利于靜電荷的釋放外，作業(yè)人員衣著毛織物、尼龍織物或其他合成纖維織物都容易產(chǎn)生靜電；包裝/拆箱過程中，衣物與包裝的摩擦也容易帶入靜電，穿著不同布料時人體所帶電荷不同，常見靜電荷見表2。因此，在包裝/拆箱作業(yè)時衣著的選擇需注意，避免衣物與玻璃包裝發(fā)生摩擦，應(yīng)減少此環(huán)節(jié)對靜電的引入。

3.2調(diào)整設(shè)備對靜電消除的影響鋪紙機通過靜電棒對襯紙施加靜電，使襯紙和玻璃平整貼合，直至進入包裝箱中不脫落。內(nèi)部測試表明，當(dāng)襯紙與玻璃間的電量達到-5～＋5kV時，襯紙可以依靠自身重力與玻璃分離。因此，首先嘗試直接將鋪紙機的靜電棒調(diào)整到-5kV，但傳輸過程中襯紙多次脫落，而后以-1kV為調(diào)整量，逐漸降低靜電棒施加電荷量，直到-8kV時，襯紙才不至于在包裝過程中脫落。-8kV作為最低電量，既可以確保生產(chǎn)的需求，也利于靜電荷盡快釋放。離子風(fēng)靜電消除器是一種常見的靜電消除裝置，通過空氣壓縮機把大量的正負(fù)離子吹到帶電荷的表面，以達到消除靜電的目的。在包裝區(qū)域設(shè)置了兩臺離子風(fēng)靜電消除器，對著包裝中的成品吹送離子風(fēng)，以達到中和負(fù)電荷的目的。但實際執(zhí)行中，安裝角度和風(fēng)量都很難調(diào)整，電荷量不容易控制，襯紙常被離子風(fēng)吹掉，操作維護復(fù)雜，電荷減少量不明顯，在使用過程中效果并不盡如人意。機械手上安裝去除靜電的裝置，機械手本身結(jié)構(gòu)精密且布滿電氣元件，改動空間狹??；加之襯紙本身就是絕緣體，機械手僅吸盤部分與襯紙接觸，靜電荷釋放有限，只有助于所接觸區(qū)域靜電釋放；額外添加與產(chǎn)品接觸的設(shè)備，存在質(zhì)量風(fēng)險，不具備可操作性。常見的兩種靜電消除器：有源式靜電消除器和無源感應(yīng)式靜電消除器。有源式靜電消除器電壓較高，現(xiàn)場使用存在較大安全隱患，不予考慮；無源感應(yīng)式靜電消除器利用帶電體（帶點紙面）自身的電壓進行放電，產(chǎn)生大量正、負(fù)離子，中和電荷?，F(xiàn)場制作安放非接觸式尖端靜電釋放裝置，在其他條件完全相同的條件下，對比安裝使用非接觸式尖端靜電釋放裝置和正常堆垛，改善效果有限，不建議推廣。

3.3襯紙材料對靜電消除的影響避免劃傷、抑制發(fā)霉是襯紙的兩個主要作用，襯紙過薄或者過厚，水份過高或者過低，都不利于生產(chǎn)作業(yè)的操作，在建材部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T1008—2006《玻璃用防發(fā)霉材料》中，對襯紙的定量、水份、pH值、防霉性能、防擦傷性能等都有要求，襯紙靜電荷的存貯和釋放與襯紙材質(zhì)、定量、水份等都有關(guān)系。對比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我司執(zhí)行更為嚴(yán)格的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)：定量（45±2）g/m2，pH值6±1，水份4%～7%。防霉襯紙既要能承受高溫潮濕的長途海陸運輸，又要適應(yīng)長期儲存不致玻璃霉變。襯紙的各項性能被制定到客戶的技術(shù)協(xié)議中，新材料的使用需要經(jīng)過長期的觀察和實驗驗證，過程繁瑣，故襯紙材質(zhì)不宜改動。襯紙通常分為光滑面和粗糙面。鋪設(shè)時襯紙的光滑面和玻璃的粗糙面接觸。經(jīng)驗資料表明：襯紙的表面越光滑，生產(chǎn)過程中壓力越大，越容易產(chǎn)生靜電。對襯紙表面性質(zhì)改進中，逐漸選取兩面粗糙的襯紙。可以抑制靜電的產(chǎn)生和儲存。

3.4作業(yè)方法對靜電消除的影響玻璃體積較大，國內(nèi)外光伏組件企業(yè)的玻璃倉庫，均不具備溫濕度的調(diào)控條件，筆者所接觸到的靜電投訴，最北來自于地處溫帶的韓國，最南來自于地處熱帶的新加坡。產(chǎn)品往往在客戶倉庫已儲存一段時間，客戶從倉庫提取產(chǎn)品使用中發(fā)現(xiàn)靜電問題。以江浙地區(qū)某客戶投訴現(xiàn)場確認(rèn)為例，其庫存品電量見表3。從表3分析，包裝好的成品，在不拆開包裝的情況下，單純的依靠延長玻璃的儲存時間來對靜電進行釋放，收效甚微。接地消除靜電也是一種常見的消除靜電方法，光伏玻璃包裝材料都以塑料、木材為主，這些絕緣體即便接地，也無法將靜電釋放。嘗試使用一種可以重復(fù)回收利用的鐵托盤，但對比實際效果中的使用情況，兩種材質(zhì)托盤差異不大。

3.5包裝環(huán)境對靜電消除的影響實驗數(shù)據(jù)表明，靜電的釋放與環(huán)境濕度有關(guān)，空氣濕度越大，空氣中含的水份越多，物體表面吸附的水分子也越多，其電阻率越低，靜電荷就可以從高電位傳到低電位而聚集不起來。我國電子工業(yè)要求的濕度下限為40%RH，經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，如果能夠?qū)h(huán)境的濕度增加到65%以上，就能夠很好的使帶靜電的物體上的靜電荷被釋放。我們將整個密閉的包裝區(qū)域的濕度控制在40%RH～60%RH,。分別在靜置后15min、30min和60min測量不同位置電量，對整箱玻璃進行抽樣觀察，得到對比數(shù)據(jù)見圖4。圖4抽取4箱包裝放置不同時間不同部位靜電量釋放情況從圖4分析，包裝區(qū)域濕度被控制在40%RH～60%RH時，玻璃被裝入托盤后，隨著時間的推移，包裝頂部、中部和底部的靜電都會逐漸釋放，放置的時間越長，靜電的釋放越徹底；靜電的釋放速度存在差異，包裝頂部的靜電釋放最快，中部次之，底部最慢，直至最終整體電量趨于穩(wěn)定平衡。因此，產(chǎn)品放入托盤后密封包裝前，在一定濕度范圍區(qū)域內(nèi)靜置一段時間再密封，有利于靜電的釋放。綜合人員操作、生產(chǎn)節(jié)拍、電氣設(shè)備安全性、及目前工業(yè)加濕機的工況等方面因素，對包裝區(qū)域進行封閉，通過工業(yè)用加濕機，控制區(qū)域濕度在40%RH～60%RH之間，靜置60min后再密封包裝，消除靜電措施最為有效。同樣，在拆包使用過程中，如果能夠?qū)穸冗M行提升，也有促進靜電釋放的作用。

4結(jié)語消除光伏玻璃自動包裝線中的靜電影響應(yīng)從以下幾點進行控制：（1）在濕度較低的情況下，作業(yè)員包裝/拆包過程中盡量穿著棉麻衣物，同時減少與玻璃的摩擦接觸，可以有效降低靜電荷帶入；（2）鋪紙機靜電荷適量加入，一般情況下當(dāng)靜電量介于±8kV時，可以確保包裝襯紙被舒展地鋪設(shè)到玻璃上，并可以承受包裝中機械手的運輸；（3）光伏玻璃用防