如何消除光伏玻璃包装中静电对衬纸剥离的影响

0引言光伏玻璃体积大且易破碎，运输中应做好防护，防霉衬纸作为一种玻璃与玻璃的间隔材料，既可以防止运输中玻璃划伤，也能够延长玻璃的储存时间。衬纸供应商事先根据玻璃的规格裁切不同的尺寸，在包装过程中，衬纸和玻璃由人工交替放入到包装箱。随着“工业4.0助力实现中国制造2025”的大力推广，用稳定高效的机器设备来替代人工，是大势所趋，但机器铺纸带来便利的同时，在铺纸机工作过程中由于衬纸间摩擦及设备工艺特点，静电荷会被带入包装，组件企业使用过程中，衬纸和玻璃无法快速有效地被分离，见图1，需要额外安排人工扯纸，影响生产效率，严重时会导致停产，客户抱怨强烈，快速有效地解决这一问题，是当务之急。图1因静电而导致的玻璃和衬纸无法分离状况1

铺纸机的结构和性能分析1.1铺纸机的基本结构和工作过程铺纸机可分为三个部分：卷筒衬纸—待铺设的衬纸，以卷筒纸形式，安置在铺纸机中；对于衬纸的定量（每平方米衬纸的重量，又称克重，单位：g/m2）、pH值、含水率有一定要求；机械部分—几组可以调整位置的辊轴，通过调整辊轴高度，控制裁切衬纸的长度，确保衬纸可以被均匀舒展铺设到玻璃表面；电气部分—铺纸机的控制机构，根据所裁切的衬纸尺寸，控制机械装置的速度及静电棒的施加量。工作过程：根据玻璃尺寸，选取符合标准的卷筒纸装入到铺纸机中；将规格信息和客户要求输入设备，开动设备，调整外加静电量，首件尺寸调试，检查衬纸铺设质量，确认完成后正常生产，每小时巡检衬纸铺设质量、卷筒纸余量。

1.2铺纸机的优势和弊端铺纸机与人工铺纸的特点见表1。表1铺纸机和人工铺纸对比由此可见，铺纸机优势明显，使用和推广铺纸机代替人工是大势所趋。

2包装中静电的来源和分布

2.1静电的主要来源玻璃包装过程中，衬纸的静电主要来源于内部产生和外部引入。（1）内部产生静电荷：两种或几种不同性质的固体物质大面积的摩擦或接触时，物体间的电子发生了转移。在衬纸铺设的过程中，随卷筒纸转动的纸间的摩擦，衬纸和铺纸机传动辊轴间的摩擦，玻璃和橡胶传输辊道间的摩擦，产品包装/拆包使用过程中操作工人化纤、毛料衣物与玻璃/衬纸间的摩擦等，都能产生静电荷。（2）外部引入静电荷：铺纸机工艺特点，施加静电确保纸张舒展平铺。

2.2衬纸储存静电的原理两种不同材质的物体紧密接触时，接触截面上形成了双电层，如两物体均为导体，当两个物体分离时，尽管分离的速度很快，电子总能很容易地通过最后分离的接触点，全部泄露返回原处，因而，它们分开后仍然表现为电的中性；如果两种或其中一种物质是绝缘体材料，分离后就会有多余的电子或空穴保留在物体上面表现了带电性。衬纸的电阻率在108W·cm以上，电阻率高、导电性差，当其获得电子后，电子很难在上面移动，因此静电更容易累积。

2.3玻璃整箱包装中静电的分布以常见的3.2mm×1644mm×986mm规格130片包装为例，整体包装中不同位置的电荷分布见图2。图2包装中静电量值的分布情况注：数据从下到上依次表示包装箱顶部5片电量值、包装箱中间5片电量值、包装箱底部5片电量值。从包装中的静电分布情况，可以得到：（1）光伏玻璃与衬纸所带的电荷均为负电荷；（2）电荷分布从顶部到底部，静电量绝对值呈现下降的趋势，包装箱顶部静电荷累积较多；（3）相同生产条件下，相同产品，不同包装箱之间电荷量存在差异。

3降低铺纸机中静电累积所采取的措施分析整理影响衬纸静电荷的因素，制作特性要因图见图3。图3解决包装中静电问题的特性要因图3.1人员操作对静电消除的影响冬季是静电投诉的高发季节，原因除空气干燥不利于静电荷的释放外，作业人员衣着毛织物、尼龙织物或其他合成纤维织物都容易产生静电；包装/拆箱过程中，衣物与包装的摩擦也容易带入静电，穿着不同布料时人体所带电荷不同，常见静电荷见表2。因此，在包装/拆箱作业时衣着的选择需注意，避免衣物与玻璃包装发生摩擦，应减少此环节对静电的引入。

3.2调整设备对静电消除的影响铺纸机通过静电棒对衬纸施加静电，使衬纸和玻璃平整贴合，直至进入包装箱中不脱落。内部测试表明，当衬纸与玻璃间的电量达到-5～＋5kV时，衬纸可以依靠自身重力与玻璃分离。因此，首先尝试直接将铺纸机的静电棒调整到-5kV，但传输过程中衬纸多次脱落，而后以-1kV为调整量，逐渐降低静电棒施加电荷量，直到-8kV时，衬纸才不至于在包装过程中脱落。-8kV作为最低电量，既可以确保生产的需求，也利于静电荷尽快释放。离子风静电消除器是一种常见的静电消除装置，通过空气压缩机把大量的正负离子吹到带电荷的表面，以达到消除静电的目的。在包装区域设置了两台离子风静电消除器，对着包装中的成品吹送离子风，以达到中和负电荷的目的。但实际执行中，安装角度和风量都很难调整，电荷量不容易控制，衬纸常被离子风吹掉，操作维护复杂，电荷减少量不明显，在使用过程中效果并不尽如人意。机械手上安装去除静电的装置，机械手本身结构精密且布满电气元件，改动空间狭小；加之衬纸本身就是绝缘体，机械手仅吸盘部分与衬纸接触，静电荷释放有限，只有助于所接触区域静电释放；额外添加与产品接触的设备，存在质量风险，不具备可操作性。常见的两种静电消除器：有源式静电消除器和无源感应式静电消除器。有源式静电消除器电压较高，现场使用存在较大安全隐患，不予考虑；无源感应式静电消除器利用带电体（带点纸面）自身的电压进行放电，产生大量正、负离子，中和电荷。现场制作安放非接触式尖端静电释放装置，在其他条件完全相同的条件下，对比安装使用非接触式尖端静电释放装置和正常堆垛，改善效果有限，不建议推广。

3.3衬纸材料对静电消除的影响避免划伤、抑制发霉是衬纸的两个主要作用，衬纸过薄或者过厚，水份过高或者过低，都不利于生产作业的操作，在建材部行业标准JC/T1008—2006《玻璃用防发霉材料》中，对衬纸的定量、水份、pH值、防霉性能、防擦伤性能等都有要求，衬纸静电荷的存贮和释放与衬纸材质、定量、水份等都有关系。对比行业标准，我司执行更为严格的内控标准：定量（45±2）g/m2，pH值6±1，水份4%～7%。防霉衬纸既要能承受高温潮湿的长途海陆运输，又要适应长期储存不致玻璃霉变。衬纸的各项性能被制定到客户的技术协议中，新材料的使用需要经过长期的观察和实验验证，过程繁琐，故衬纸材质不宜改动。衬纸通常分为光滑面和粗糙面。铺设时衬纸的光滑面和玻璃的粗糙面接触。经验资料表明：衬纸的表面越光滑，生产过程中压力越大，越容易产生静电。对衬纸表面性质改进中，逐渐选取两面粗糙的衬纸。可以抑制静电的产生和储存。

3.4作业方法对静电消除的影响玻璃体积较大，国内外光伏组件企业的玻璃仓库，均不具备温湿度的调控条件，笔者所接触到的静电投诉，最北来自于地处温带的韩国，最南来自于地处热带的新加坡。产品往往在客户仓库已储存一段时间，客户从仓库提取产品使用中发现静电问题。以江浙地区某客户投诉现场确认为例，其库存品电量见表3。从表3分析，包装好的成品，在不拆开包装的情况下，单纯的依靠延长玻璃的储存时间来对静电进行释放，收效甚微。接地消除静电也是一种常见的消除静电方法，光伏玻璃包装材料都以塑料、木材为主，这些绝缘体即便接地，也无法将静电释放。尝试使用一种可以重复回收利用的铁托盘，但对比实际效果中的使用情况，两种材质托盘差异不大。

3.5包装环境对静电消除的影响实验数据表明，静电的释放与环境湿度有关，空气湿度越大，空气中含的水份越多，物体表面吸附的水分子也越多，其电阻率越低，静电荷就可以从高电位传到低电位而聚集不起来。我国电子工业要求的湿度下限为40%RH，经验数据表明，如果能够将环境的湿度增加到65%以上，就能够很好的使带静电的物体上的静电荷被释放。我们将整个密闭的包装区域的湿度控制在40%RH～60%RH,。分别在静置后15min、30min和60min测量不同位置电量，对整箱玻璃进行抽样观察，得到对比数据见图4。图4抽取4箱包装放置不同时间不同部位静电量释放情况从图4分析，包装区域湿度被控制在40%RH～60%RH时，玻璃被装入托盘后，随着时间的推移，包装顶部、中部和底部的静电都会逐渐释放，放置的时间越长，静电的释放越彻底；静电的释放速度存在差异，包装顶部的静电释放最快，中部次之，底部最慢，直至最终整体电量趋于稳定平衡。因此，产品放入托盘后密封包装前，在一定湿度范围区域内静置一段时间再密封，有利于静电的释放。综合人员操作、生产节拍、电气设备安全性、及目前工业加湿机的工况等方面因素，对包装区域进行封闭，通过工业用加湿机，控制区域湿度在40%RH～60%RH之间，静置60min后再密封包装，消除静电措施最为有效。同样，在拆包使用过程中，如果能够对湿度进行提升，也有促进静电释放的作用。

4结语消除光伏玻璃自动包装线中的静电影响应从以下几点进行控制：（1）在湿度较低的情况下，作业员包装/拆包过程中尽量穿着棉麻衣物，同时减少与玻璃的摩擦接触，可以有效降低静电荷带入；（2）铺纸机静电荷适量加入，一般情况下当静电量介于±8kV时，可以确保包装衬纸被舒展地铺设到玻璃上，并可以承受包装中机械手的运输；（3）光伏玻璃用防