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静电安全与防护——劳保中心杨主任

静电 静电放电
静电:物体表面过剩或不足的静止的电荷。
静电放电:两个具有不同静电电位的物体, 由于直接接触或静电场感应引起两物体间的 静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。
中和:利用异性电荷使静电消失。 当静电积累到一定程度后,不同电势物体间将出现静电电荷转移过程,称为静电放电现象。
    随着人类社会的发展,静电积累以及放电现象的面貌发生了改变。提及静电放电时,人们不再仅仅想起有趣的电火花、无害的冷光和微小物体的互相吸附,而是更多关注静电放电带来的经济、财产损失,甚至是伤亡事故。
静电对电子元件的影响
A) 静电吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响产品的功能与寿命。
B) 因电场或电流破坏元件的绝缘或导体,使元件不能工作(完全破坏)。
C) 因瞬间的电场或电流产生的热,元件受伤,仍能工作,寿命受损。
静电引起的重大安全事故
    1997 年 6 月 4 日 ,载重 22300 吨的“大庆 243 ”号油轮在长江下游龙潭水道南京栖霞油运锚地,在 2 号锚位过驳作业时由于静电放电爆炸起火,并造成三艘油驳相继爆炸起火,酿成 6 人死亡, 3 人失踪,直接经济损失达 822 万元的重大安全事故。
    2008年2月7日美国佐治亚州萨凡纳市郊区的一家制糖工厂中易燃糖尘由于静电发生大爆炸,死亡6人,伤68人。

静 电 危 害
静电危害的主要特点
1. 隐蔽性
    人体不能直接感知静电, 而且由于人体能够感知的静电电压为(2-3) KV,所以即使发生静电放电,人体也不一定能有电击感, 所以静电具有隐蔽性。


2.复杂性
    对电子产品进行静电放电损伤的失效分析工作,要求分析人员具有较高技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器,耗费大量人力物力。对静电放电损害未充分认识之前,有些静电损伤现象难以与其他原因造成的损伤区别开,使人误把静电损伤失效当作其他情况不明的失效,不自觉地掩盖了失效的真正原因。这体现了静电危害的复杂性。
3. 潜在性
    某些电子元器件受到静电损伤后性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。
    石化、矿山等涉及易燃易爆品的行业中,少量静电电荷的积累不会引起爆炸等事故,但一旦电荷量达到阈值,即可能造成严重后果,因此静电危害在这些行业中同样具有潜在性。
4. 严重性
    若疏于防范,极少量的静电电荷可能带来大规模财产人员损失。
    据HP公司报道,美国在集成电路大规模发展的初期,每年因静电造成电子工业直接经济损失达一百多亿美元,间接损失则更大。英国的相关行业也曾有过年损失近二十亿英磅的报道。日本的微电子器件工业曾经历过一个阶段,期间微电子器件失效中有45%是因静电防护不到位造成的。
预防和控制静电危害的必要性
    随着现代高科技的发展,静电早已闯入了工业生产的许多部门和国民的生活之中。在电子行业中,静电不仅可损坏(或损伤)电子器件,而且还可导致电子设备误动作;在火箭发射中,静电放电可使制导计算机误动作,导致发射失败;在易燃易爆场所,静电放电将引起燃烧或爆炸事件等。所以,在现代电子、通讯、宇航、军工、石化等行业及许多科技领域中,控制静电已是不容忽视的重要问题,也是科技和生产高速发展的需要。
控制静电的基本方法
    控制静电的基本方法是“泄漏”、“中和”和“屏蔽”。为了使静电能及时“泄漏”走,必须为静电提供泄漏通路;为了能“中和”掉静电,必须提供相反符号的带电粒子;为了能“屏蔽”静电,必须提供具有屏蔽功能的环境。为实现上述要求,可选用功能不同的防静电产品并用它们组合成完整的防静电系统。对静电敏感度不同的产品和场所,静电控制的要求也有差异,控制方案须视具体情况选择合适的静电防护用品、静电检测仪器。静电控制方案的科学性是静电控制有效性的保征。

防静电的基本方法
    对可能产生静电的地方要防止静电积聚。采取措施在安全范围内。
    采用不易产生静电的材料,采用易吸湿的材料,例如,可采用棉、麻等吸湿性较大的纤维织物。
    在允许的情况下,提高环境的湿度,在环境湿度大于45%的情况下,一般材料的静电会大大降低。

    对已经存在的静电积聚迅速消除掉,即时释放。
使用静电亚导体
表面电阻在1×105-1×108Ω·cm成为静电亚导体,它可以通过微弱的电晕放电来控制静电的聚集,又称为静电耗散型材料。我们常用的防静电面料就属于这种静电耗散材料。
使用导静电材料
能直接快速转移静电电荷材料,该材料的表面电阻、体积电阻应小于1.0×106Ω。对可能产生或已经产生静电的部位进行接地,提供静电释放通道,如将导静电防护材料(如工作台面垫、地垫、防静电腕带等)通过1MΩ的电阻接到通向独立大地线的导体上。
GB 12158《防止静电事故通用导则》标准中将气体爆炸危险场所按爆炸性物质出现的频度、持续时间和危险程度划分为:
0级区域:正常情况下,爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。
1级区域:正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场所。
2级区域:正常情况下,爆炸性气体混合物不能出现,仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。

    属气体爆炸危险场所的0级区域、1级区域,且可燃物的最小点燃能量在0.25mJ以下者,应配备防静电工作服。

    在GB11651 《劳动防护用品选用规则》中,要求易燃易爆场所作业和可燃性粉尘场所作业场所必须穿着防静电工作服。《劳动防护用品配备标准(试行)》(国经贸委安全[2000]189号),也要求加油站操作工、液化石油气罐装工及相近工种,必须配备防静电工作服。
个体防护装备中的防静电产品

    目前国内静电防护产品名目繁多,主要包括防静电服、防静电鞋、防静电手套、防静电地板、导电鞋、防静电毛针织服等。
对于选择合适的静电防护装备对安全生产会起到积极的推动作用。
防静电织物及防静电工作服
防静电织物
防静电织物是为了防止衣物的静电积聚,在纺织时,大致等间距或均匀的混入导电纤维或防静电合成纤维或者两者混合交织而成的织物,通过导电纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。

新修订的国家标准对静电面料提出了明却的要求
见标准
接照导电成分在纤维中的分布情况又可将导电纤维分为导电成分均一型、导电成分覆盖型和导电成分复合型3类。目前,绝大多数防静电织物是采用导电纤维制作的,其中尤以导电成分复合型,即复合纤维使用最多。
防静电工作服是为防止服装上的静电积累,以防静电织物为面料而缝制的工作服。按GB12014 《防静电工作服》标准要求,服装带电荷量小于0.6μC/件。
泄漏和中和
    在织物中加入导电纤维制成的防静电工作服,其消电是基于电荷的泄漏与中和两种机理。当接地时,织物上的静电消除因导电纤维的电晕放电被中和之外,还可经由导电纤维向大地泄放;不接地时则借助于导电纤维微弱的电晕放电而消电。
    防静电工作服的防静电性能必须有一定的耐久性,因此,选择防静电工作服时还需要根据工作场所的污染情况所决定的洗涤要求,选择相应防静电级别的工作服。
    选择防静电工作服时,应向供应商索取检测报告,查看检测报告中产品特征、生产批次、生产日期,以及提供的布样是否与所供产品一致。
如何选择防静电工作服?
    衡量防静电工作服的主要安全性能指标是带电电荷量和点对点电阻、表面电阻率等。
    防静电工作服常用于有火灾爆炸危险的场所,所以通常应选择同时具有阻燃性能的防静电工作服,为劳动者提供更加可靠的防护。加油站操作工及相近工种使用的防静电工作服,应同时具有防油作用。
    选择防静电工作服时,应向供应商索取检测报告,查看检测报告中产品特征、生产批次、生产日期,以及提供的布样是否与所供产品一致。
    由于防静电工作服的结构与其防静电效果关系很大,在查验订购的防静电时应注意以下几点:
1.服装应全部使用防静电织物,一般不使用衬里。必须使用衬里时,衬里的露出面积不应超过全部服装内面面积的20%。出于防寒保暖或其他特殊要求制作的棉服、全衬工作服,其棉内套、全衬里应为可拆卸式。
2.应根据不同场所的不同加工对象的静电敏感度,选用不同等级的防静电布料和防静电工作服。
3.工作服的洗涤应尽量采用简易方法进行,应避免使工作服受到较强的机械和化学操作的洗涤。
4.禁止在防静电工作服上附加或佩带任何金属物件。工作服的钮扣、拉链、钩、绊等附件,最好是塑料、尼龙等非金属材质。如果工作服制作时选用了金属附件,应进行试穿,保证穿用及从事各种活动时,金属附件不外露。
5. 批量购入的防静电工作服在穿用前应随机地选出数件检测带电量。穿用一定时间后,特别是穿用者脱衣时有电击感时要进行复测。
6. 选用防静电工作服时要确保其符合GB 12014《防静电工作服》国家标准。
使用防静电工作服还要注意以下几点:
防静电工作服必须与GB4385规定的防静电鞋配套穿用。
禁止在防静电服上附加或佩戴任何金属物件。需随身携带的工具应具有防静电、防电火花功能;金属类工具应置于防静电工作服衣带内,禁止金属件外露。
禁止在易燃易爆场所穿脱防静电工作服。
在强电磁环境或附近有高压裸线的区域内,不能穿用防静电工作服。
国内外防静电标准的发展
    美国自80年代即发布了军用电子产品生产中的防静电标准。国际电工委员会(IEC)自八十年代初以来,也陆续颁发防静电标准。美国消防协会(NFPA)推出了NFPA77:静电学的推荐实施规程;美国职业安全与健康局(OSHA)颁布了处理可燃液体时的安全规范(Flammable and combustible liquids. - 1910.106),明确提出了对静电的防范。同时建立了一系列行业规范
国外部分相关标准:
JISL 1094-1980 机织物和针织物起静电性能试验方法
JIST 8118-1983 防静电工作服
EN1149-1:1996 防护服装 静电性能 表面电阻率试验方法和要求
EN1149-2:1997 防护服装 静电性能 通过材料的电阻(垂直电阻)试验方法
EN1149-3:2004 防护服装 静电性能 电荷衰减测量的试验方法
EN 340-2003 防护服的一般要求
STM2.1-1997 静电放电 防护服
    与国际标准化发展趋势相比,国内防静电标准的制订与发布还仅仅是开始,我国颁布实施了GB 12158《防止静电事故通用导则》、GB 4655《橡胶工业静电安全规程》、GB 13348《液体石油产品静电安全规程》、GB 12367《涂装作业安全规程 静电喷漆工艺安全》等相关标准。
虽具备了一定的工作基础和条件,但与相关标准的齐套和全面实施尚有不小的差距。
国内部分相关标准:
GB12014—1989 防静电工作服
GB12059—1989 电子工业用合成纤维防静电绸性能及试验方法
FZ/T 01042-1996 纺织材料 静电性能 静电压半衰期的测定;
FZ/T 01044-1996 纺织材料 静电性能 纤维泄漏电阻的测定;
FZ/T 01059-1999 织物摩擦静电性吸附测定方法;
FZ/T 01060-1999 织物摩擦带电电荷密度测定方法;
FZ/T 01061-1999 织物摩擦起电电压测定方法;
GB1410-89 固体电工绝缘材料电阻、体积电阻系数和表面电阻系数试验方法
LD 97-1996 《防静电毛针织服》
    由于国家标准周期过长,使得现有的防静电产品的发展很缓慢,国家劳动保护产品监督检验中心近期也按国家安检总局、个体防护标准化技术委员会的要求重新修订了多个国家标准,其中包括防静电毛针织服,这样就弥补了国家标准在个体防护行业中的标龄过长的缺陷,同时也为静电保护产品的发展提供了可靠的基础保障。
防静电性能的检测与标准
表征材料或制品静电性能的主要参数有电阻率、泄漏电阻、电荷密度及半衰期、摩擦带电电压及半衰期等。
防静电功能服装的现状
国外
以美国、日本、欧洲等为主,在20世纪80年代开始普及防静电工作服。
面料—纯棉、涤棉、锦棉、纯涤纶、羊毛为主制成。
款式——防静电外套、大褂、羊毛衫等。
应用领域——石油、化工、医药、电子制造、军工、航空、航天等。
国内
于20世纪80年代末起步,21世纪初开始逐步普及。
面料——以涤棉、纯棉、纯涤纶为主。
款式——制式工作服、大褂、连体服等。
应用领域——石油、化工、电子、制药等。
涉及相关行业洁净工作室包括医院制剂室、胚胎移植室、特别护理室、卫生防疫部门微生物检测工作室、实验动物饲养环境 及防疫制品、食品、保药品、化妆品、纯净水生产和储存等;其它行业有化光电子产品 、精密仪器等的生产灌装或成品储存及研究机构的实验室等。
服装的静电对洁净室的环境具有重要影响。进入洁净工作室的人员必须穿着防静电洁净服,以最大限度地减少静电吸尘和产生微尘。
防静电服装的发展趋势
发展趋势
 安全性
 综合性
 舒适
实用性
 健康环保
静电织物
增加花色品种,美观和服用性能
高支高密、双面、复合织物
轻薄、舒适、美观,不易起皱
易洗、性能持久
个体防护装备的管理
工业产品生产许可证管理
——《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》(国务院第440号令)自2005年9月1日起施行

——《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法》(总局第80号令)自2005年11月1日起施行
    按照国务院赋予国家安监总局的职责和《安全生产法》的规定,2005年7月国家安全生产监督管理总局第1号令,《劳动防护用品监督管理规定》正式公布,并自2005年9月1日起施行。这个规定适应了新形势下对个体防护装备管理的要求,明确了我国个体防护装备管理的基本工作思路,即以监督、监察为核心,以特种劳动防护用品实行安全标志管理为手段,从护品安全性能准入和企业按规定配备、使用个体防护装备两个方面入手,加强监督管理。
具体监管内容:
1.生产经营单位必须为从业人员配备符合国家标准或者行业标准的劳动防护用品;
2.生产经营单位应当按照《劳动防护用品选用规则》(GB11651)和国家颁发的劳动防护用品配备标准以及有关规定,为从业人员配备劳动防护用品;
3.生产经营单位应当安排用于配备劳动防护用品的专项经费,不得以货币或者其他物品替代应当按规定配备的劳动防护用品,并应当建立健全劳动防护用品的采购、验收、保管、发放、使用、报废等管理制度;
4.从业人员在作业过程中,应当严格按照劳动防护用品使用规则正确佩戴和使用劳动防护用品;
5.对特种劳动防护用品实行安全标志管理。

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