هل تعاني من تراكم الكهرباء الساكنة في ماكينة تقطيع رقائق الختم الساخن؟ جرب استخدام مزيج من بكرات التأريض والبكرات المضادة للكهرباء الساكنة.

في عملية إنتاج وتقطيع رقائق الختم الساخن، لطالما شكلت مشاكل الكهرباء الساكنة أحد الأعطال الشائعة التي تعاني منها الشركات. إذ يمكن أن تؤدي الكهرباء الساكنة الزائدة إلى التصاق الرقائق، وعدم انتظام عملية اللف والفك والانزلاق، بل وحتى إلى مخاطر الصعق الكهربائي أو الحريق للعاملين. ستركز هذه الورقة على خطتي المعالجة الأساسيتين: تحسين نظام التأريض واختيار وتصميم بكرات التفريغ الساكن، مع التركيز على أسباب الكهرباء الساكنة.

1. من أين تأتي الكهرباء الساكنة؟

تُصنع رقائق الطباعة عادةً من غشاء البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) كركيزة، ويُغطى سطحها بطبقة فاصلة، وطبقة ملونة، وطبقة لاصقة. أثناء عملية التقطيع، يتلامس غشاء الرقائق وينفصل عن بكرات التوجيه، وفتحات الأدوات، وأعمدة إعادة اللف، ومكونات أخرى لآلة التقطيع بسرعة عالية، مما يؤدي إلى توليد شحنات كهربائية نتيجة التلامس والاحتكاك. مادة البولي إيثيلين تيريفثالات عازلة جيدة، ولا تتسرب الشحنات بسهولة، وبيئة ورشة التقطيع جافة نسبيًا (خاصة في الشتاء أو في البيئات المكيفة)، لذا فإن معدل تراكم الكهرباء الساكنة أكبر بكثير من معدل تبديدها، مما ينتج عنه تفريغ كهربائي واضح.

تشمل الأعراض الشائعة ما يلي:

• يتم امتصاص غشاء الرقائق المعدنية على بكرة التوجيه أو الإطار، ويكون الانحراف خطيرًا؛

• الوجه النهائي لللفافة غير مستوٍ، وهناك "لفافة تشبه زهرة البرقوق"؛

• يصعب إزالة الغبار الناتج عن عملية التقطيع بسبب الامتصاص الكهروستاتيكي؛

• يشعر المشغل بصدمة كهربائية واضحة.

2. الفكرة الأساسية للحوكمة: التوجيه + التحييد

هناك مساران رئيسيان للتحكم في الكهرباء الساكنة في آلات التقطيع:

1. التوصيل: السماح بتفريغ الشحنة المتولدة بسرعة إلى الأرض عبر مسارات موصلة، وتجنب تراكمها.

2. التحييد: باستخدام مبدأ التفريغ الإكليلي أو الحث، فإنه يوفر أيونات ذات قطبية معاكسة لسطح غشاء الرقائق الكهروستاتيكية لمعادلة الشحنة الزائدة.

ومن بينها، يعد نظام التأريض إجراءً "توجيهيًا" أساسيًا، باستثناء الأسطوانة الكهروستاتيكية، التي لها وظيفة التوجيه والتعادل، ويكون الجمع بين الاثنين هو الأفضل.

3. نظام التأريض: الأساس الأكثر إهمالاً

عندما تقوم العديد من المصانع بفحص تأريض آلة التقطيع، فإنها غالباً ما تنظر فقط إلى ما إذا كان غلاف الآلة متصلاً بالأرض، ولكنها تتجاهل مسار التفريغ الكهروستاتيكي للأجزاء الدوارة والأجزاء غير المعدنية.

1. فحص التأريض العام للمعدات

• يجب توصيل الإطار الرئيسي لآلة التقطيع بشكل موثوق بخط التأريض الرئيسي للورشة من خلال حزام نحاسي مضفر، ويوصى بأن تكون مقاومة التأريض أقل من 4 أوم.

• تحقق مما إذا كانت جميع بكرات التوجيه المعدنية وألواح الحائط وبكرات السحب متصلة كهربائياً بالإطار (يتم قياسها باستخدام جهاز قياس المقاومة متعدد القياسات، ويجب أن تكون قيمة المقاومة أقل من 1 أوم).

2. معالجة تأريض العمود الدوار وبكرة التوجيه

قد يُشكّل شحم المحامل طبقة عازلة تُسبب "تعليقًا كهربائيًا" لبكرات التوجيه الدوارة. ويتمثل الحل الشائع في تركيب فرشاة تأريض من ألياف الكربون أو النحاس في نهاية عمود بكرة التوجيه، والضغط برفق على سلك الفرشاة على سطح البكرة أو حافتها لضمان استمرار التوصيل أثناء الدوران.

• بالنسبة لبكرات التوجيه المعدنية، يمكن تركيب فرش الكربون المطحونة مباشرة؛ أما بالنسبة لبكرات التوجيه المطلية بالمطاط أو البولي يوريثان، فيجب مراعاة موصلية سطح الأسطوانة (والتي سيتم تغطيتها في مخطط إزالة الأسطوانة الكهروستاتيكي اللاحق).

3. تأريض بكرة السحب

• سطح العمود القابل للنفخ أو العمود الميكانيكي عرضة لضعف التلامس بسبب بقع الزيت وطبقات الأكسيد. يُنصح بتنظيف سطح العمود بانتظام وإضافة حلقة تأريض انزلاقية أو مجموعة فرشاة كربونية إلى طرف العمود.

4. إزالة البكرات الثابتة: الاختيار النشط والسلبي

لا يمكن إزالة الشحنة الساكنة الموجودة على سطح غشاء الرقاقة المعدنية بالاعتماد على التأريض فقط، لأن غشاء البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) نفسه غير موصل للكهرباء، ولا يمكن "تفريغ" الشحنة عبر بكرة التأريض. في هذه الحالة، من الضروري إزالة بكرة التأريض الكهروستاتيكية للتدخل.

1. بكرات موصلة سلبية

• بناء: جسم الأسطوانة مصنوع من المطاط الموصل، أو مادة مركبة من ألياف الكربون، أو معدن مطلي السطح، ويتم التحكم في قيمة المقاومة بين 10⁴~10⁸Ω (موصل وغير موصل لتفريغ دائرة قصر).

• مبدأعندما تلامس رقاقة الرقائق الكهروستاتيكية الأسطوانة الموصلة، يمكن تفريغ الشحنة إلى الأرض عبر جسم الأسطوانة ← المحمل ← فرشاة الكربون المؤرضة ←

• السيناريوهات القابلة للتطبيق: الحالات التي لا تكون فيها الكهرباء الساكنة شديدة للغاية ويكون سطح الفيلم عالي المتطلبات.

• ملحوظةيجب تأريض كلا طرفي الأسطوانة الموصلة بشكل فعال، ويجب أن يكون سطح الأسطوانة نظيفًا وخاليًا من بقع الزيت.

2. بكرات إزالة الشحنات الساكنة النشطة (بكرات الأيونات)

• بناءتم تجهيز جسم الأسطوانة بإبرة تأين عالية الجهد أو قضيب مولد أيونات، ويحتوي سطح الأسطوانة على ثقوب صغيرة كثيفة أو بنية شبكية.

• مبدأ: يقوم مصدر الطاقة عالي الجهد بتوليد أيونات موجبة وسالبة، والتي يتم نفخها إلى سطح غشاء الرقائق المعدنية من خلال سطح الأسطوانة لتحييد الكهرباء الساكنة بسرعة.

• المزايا: له تأثير كبير على الأغشية العازلة ولا يعتمد على مساحة التلامس بين الغشاء والأسطوانات.

• العيوب: تكلفة عالية، ويتطلب تجهيزه بمصدر طاقة عالي الجهد، ويتطلب تنظيف إبرة التأين بانتظام.

3. اقتراحات التصميم

• أول بكرة توجيه بعد فك اللفائفتكون الكهرباء الساكنة في أقوى حالاتها عندما يتم فرد غشاء الرقائق المعدنية لأول مرة، ويمكن تركيب الأسطوانة الموصلة أو أسطوانة الأيونات هنا لإطلاق معظم الشحنة في أسرع وقت ممكن.

• قبل وبعد شق السكين:يكون الاحتكاك أثناء عملية القطع شديدًا، لذلك يوصى بتركيب بكرات موصلة أمام السكين وبكرات أيونية خلف السكين للتوجيه والمعادلة.

• البكرة الأخيرة قبل إعادة اللف:تأكد من أن الجهد الكهروستاتيكي لسطح الغشاء قبل دخول عمود إعادة اللف أقل من ±2 كيلو فولت، وإلا فإنه سيؤثر على دقة اللف.

5. مثال على مخطط الجمع (لآلة التقطيع متوسطة وعالية السرعة)

على سبيل المثال، عند استخدام آلة تقطيع رقائق الختم الساخن بسرعة تشغيل تبلغ 150 متر/دقيقة وعرض 800 مم، يُوصى بالتركيبات التالية:

وفي الوقت نفسه، يوصى بالتحكم في نسبة الرطوبة في ورشة العمل بين 50٪ و 65٪، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من شدة توليد الكهرباء الساكنة.

6. تذكير بالمفاهيم الخاطئة الشائعة

1. الخرافة الأولىعندما يتم توصيل غلاف الآلة بالأرض، يتم تأريض جميع الأجزاء.

→ حقيقة: يتم تعليق الأجزاء الدوارة بسبب عزل المحامل، ويلزم تركيب فرشاة تأريض منفصلة.

2. الخرافة الثانية:الأسطوانة المعدنية نفسها موصلة للكهرباء ولا تحتاج إلى معالجة.

→ حقيقة:إذا لم يتم تأريض الأسطوانة المعدنية، فإنها ستظل موصلاً معزولاً، ولكنها ستحمل كهرباء ساكنة عالية الجهد وتفرغ الفيلم التالف.

3. الخرافة الثالثة:باستثناء الأسطوانة الكهروستاتيكية، لا داعي للقلق بشأن ذلك.

→ حقيقة:سيكون سطح الأسطوانة الموصلة متسخًا، وستتراكم الأتربة على إبرة تأيين الأسطوانة الأيونية، ويجب تنظيفها مرة واحدة على الأقل في الأسبوع.

7. الخاتمة

لا يمكن حل مشكلة الكهرباء الساكنة في آلة تقطيع رقائق الختم الساخن بإجراء واحد. يُعدّ نظام التأريض الموثوق به، بالإضافة إلى الترتيب الأمثل لبكرات إزالة الشحنات الساكنة (بكرات موصلة وبكرات أيونية تعمل معًا)، حلاً متكاملاً وفعالاً في الممارسة الصناعية الحالية. بدءًا من تركيب فرشاة التأريض الأساسية وصولاً إلى اختيار البكرات الأيونية، تُسهم كل خطوة بشكل ملحوظ في تحسين جودة التقطيع وسلامة التشغيل. يُوصى الشركات بإضافة أدوات اختبار الكهرباء الساكنة (يمكن استخدام أجهزة اختبار المجال الكهروستاتيكي) إلى عمليات الفحص اليومية العشوائية لتحقيق إدارة كمية ومنع المشاكل قبل حدوثها.

ملاحظة: عند اختيار النموذج المحدد، يرجى استشارة مورد معدات إزالة الشحنات الكهروستاتيكية لتوفير حل مُقاس وفقًا لعوامل مثل سرعة القطع، وعرض غشاء الرقائق، ودرجة الحرارة المحيطة والرطوبة.