1、第7章 静电应用技术 第7章 静电应用技术 7.1 静电植绒静电植绒 7.2 静电纺纱静电纺纱 7.3 静电印花静电印花 7.4 静电除尘器静电除尘器 7.5 静电喷涂静电喷涂 7.6 静电复印静电复印 第7章 静电应用技术 7.1 静电植绒静电植绒 静电植绒技术于20世纪30年代在德国出现，到60年代取得了突破性进展。70年代中期曾一度停滞不前，但随着植绒技术向衣料应用范围的开拓，植绒工业又产生了新的突破。目前，德国、意大利、日本和美国等的静电植绒技术都居先进行列。目前我国已有100多个厂家搞静电植绒生产，其中大、中型工厂也有50多个。应用的设备有引进的植绒机(如德国马克申克公司的转移植绒机
2、和台湾的生产线)和国产的植绒机，改变了绒毛靠进口的局面。第7章 静电应用技术 静电植绒是利用静电场的作用将短纤维粘植到涂有粘合剂的底布上，使之成为一种既像浮雕，又像刺绣的产品技术。它与老法立体效应织物生产相比，具有生产工艺简单、速度快、成本低、花色品种多、适应性广等优点，植绒产品已展现出无限广阔的前途及很好的经济效益。第7章 静电应用技术 7.1.1 植绒原理植绒原理静电植绒基于在一高压静电场中，两个带有不同电荷的物体，会发生相斥或相吸的原理。根据绒毛飞跃的方向，植绒加工方法分为下降法、上升法、横向飞跃法和向上向下飞跃法等。目前采用的加工设备约有80%都采用下降法。下面以下降法为例，说明其工作
3、原理。如图7-1所示，为上电极，是一金属板型网框;为下电极，是一金属平板托架，其上涂敷有粘合剂的待植绒基布，两个电极分别接在高压静电发生器的正、负输出端;为盛放绒毛的料斗;为可以旋转的供毛轴。由于供毛轴的旋转，绒毛落到网型负极上，与负极接触而充电，导致第7章 静电应用技术 部分地按场方向排列。同时绒毛在电场中发生极化，与负极极性相同的电荷，集中在远离负极的一端，而正电荷却集中在靠近负极的一端。而当绒毛和负极接触时，由于电极的电导率比绒毛的电导率高，会在绒毛纤维中产生密度为E的导电电流，绒毛上便产生了净电荷，使绒毛在电场中具有很大的伸直度和飞翔性，可以较高的速度垂直地向下飞到涂有粘合剂的基布上，
4、这样就得到了精美的植绒织物。在静电植绒过程中，绒毛除了接触带电外，进入电场后，还要受到极化而带电。正是由于接触带电，保证了绒毛向正极板方向运动，而又由于极化带电，保证了绒毛在均匀电场中的转动作用，使得绒毛直立于基布而不会平躺在上面。第7章 静电应用技术 图7-1 静电植绒原理 第7章 静电应用技术 7.1.2 设备加工工序设备加工工序植绒产品的质量取决于原料、工艺和设备。高压静电发生器是静电植绒设备的心脏，保证产生高而稳定的静电压。若电压太低，则绒毛竖直性差，粘接牢度下降；若电压太高，则会发生静电火花造成烧毛事故。目前常应用的输出电压为0100kV。植绒用高压静电发生器分为晶体管高压发生器和变
5、压器直接升压硅堆整流静电发生器两种。第7章 静电应用技术 1晶体管高压发生器晶体管高压发生器晶体管高压发生器框图如图7-2所示。直流稳压电源将220V的工频交流电转换为直流电，经过变压器耦合自激振荡器又将直流电变为高频电，再通过变压器升到711kV后，由十一级倍压整流器倍压，即可得到60100kV的直流电压，再由副级输出。这种发生器输出功率小但使用安全、体积小、耗电省，适用于小面积的台板植绒或印花杂物植绒。第7章 静电应用技术 图7-2 晶体管高压发生器框图第7章 静电应用技术 2变压器直接升压硅堆整流静电发生器变压器直接升压硅堆整流静电发生器变压器直接升压硅堆整流静电发生器主要由高压变压器(
6、输入220V，输出100kV)和高压硅堆组成，如图7-3所示。适用于大面积连续全面植绒的生产线。与静电发生器相配套的还有涂胶设备、干燥和焙烘设备以及转动机械。涂胶有刮胶和滚胶等设施，涂胶量要易调节，胶的厚薄要均匀；烘干通道和焙固炉中，温度要保持均匀，要保证适宜的停留时间；转动部分运转良好，避免运转中的停车事故。第7章 静电应用技术 图7-3 高压硅堆 第7章 静电应用技术 7.1.3 静电植绒织物的三组分静电植绒织物的三组分静电植绒织物的三组分是绒毛、底布和粘合剂。绒毛和粘合剂是决定植绒织物外观风格及内在质量的关键。1绒毛绒毛绒毛的选择要依据对植绒织物的用途及要求而定。植绒用的绒毛有天然纤维(
7、棉、麻、毛等)。其中以粘胶纤维和锦纶纤维用的最多，尤其锦纶纤维具有强度高、耐摩擦、弹性好和色泽艳丽等优点，更受到使用者的欢迎。第7章 静电应用技术 2底布底布用做静电植绒的基材有纸张、木材、金属、泡塑料、人造皮革、陶瓷、纤维织物等。作为以纺织品为底布的静电植绒物，其底布主要是纯棉卡其布和棉纤混纺。为了适用二次加工的特殊要求，特设计了专用底布，以使绒面出现新的外观。如用人造丝、尼龙特里科经编织物、人造丝、维尼龙70 30的混纺布，纬纱采用棉纱，经纱采用氨纶棉包芯纱等。对于底布有如下要求：(1)具有高导电性。材料的均匀性可以保持电场中一个连续的介电量；底布的多孔性可以使表面保留绒毛的粘合剂比要求的
8、厚度小；与粘合剂的共容性可以保证绒毛的有效粘合。第7章 静电应用技术(2)经纬密度不能过稀，以不少于220根纱/10cm为宜，且表面不能凹凸不平，不能有疵点。(3)伸缩性好。以防止绒面发皱;色牢度好，焙烘时不变色；能耐150以上的高温。(4)纱支不能太细和太粗。纱支细，织物轻薄，染整加工时易折皱造成植绒折痕；纱支粗，织物表面粗糙不平，粘合剂易渗入纱间缝隙影响植绒织品触感。一般选用2030支(2919.4号)纱支为宜。第7章 静电应用技术 3粘合剂粘合剂静电植绒织物对织物的柔软性、收缩性、透气性、耐洗涤性以及色彩、光泽等方面有特殊要求，因此要选择适宜的粘合剂。粘合剂的技术问题一度成为植绒生产的难
9、题。植绒加工用的粘合剂一般为乳液或乳胶，包括聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、三聚氰氨树脂、丁笨橡胶等，耐水性、耐洗涤性以丙烯酸树脂胶液粘合剂为佳。使用时要特别注意其浸润性和粘度的调节，常采用统计法和优选法得到粘合剂的最佳配方。在丙烯酸共聚物中加入表面活性剂可以改善浸润性，加入甲基纤维素、聚乙烯醇、乙基纤维素可作为增稠剂，还可考虑加入防泡剂、催化剂以及PH值调整剂等。第7章 静电应用技术 实际中要根据植绒产品的耐磨性和底布类型选择粘合剂配方，但对粘合剂的基本要求为高导电性、良好的吸湿性以及小的表面张力。第7章 静电应用技术 7.2 静电纺纱静电纺纱 从手工纺纱到机器纺纱，纺纱技术的进展经历了一个漫长的
10、过程。自从1828年环锭精纺机的出现，在棉纺生产中形成一个环锭纺纱工艺体系。环锭纺纱生产质量稳定，产量较高，但由于这种精纺机使用了钢领、钢丝圈及锭子三大部件，存在着钢丝圈的线速度难以进一步提高，加捻与卷绕两道工序互相牵制等问题，致使环锭纺纱产量不能大幅度提高，同时，环锭纺纱工艺流程长、工序多、机器复杂，也难以适应纺织工业向高度自动化发展的要求。第7章 静电应用技术 近几十年来，世界各国对环锭纺纱存在的缺点进行了大量的分析研究，寻找新的纺纱形式，提出了自由端纺纱。这种纺纱是将纺纱原料先变成单纤维，再将单纤维有规律地凝聚于自由端上，然后加捻成纱，做成筒装。由于自由端纺纱将加捻与卷绕各自分开进行，因
11、此可以达到高速、高产、简化工序等目的。自由端纺纱包括机械方法、气流方法和静电方法。静电纺纱于1949年5月由美国首先提出，到20世纪70年代初才有了发展，前苏联、日本、瑞士、土耳其等国都进行了静电纺纱的研究。我国从1958年开始起步，经过了单锭式试纺、多锭样机和成台机器的试验阶段，目前在技术水平、中试规模和试纺品种方面都达到了相当的水平。第7章 静电应用技术 静电纺纱这种纺纱新工艺建立在用静电力转移纤维的概念基础上，即利用静电场将单纤维伸直、排列、凝聚，用自由端加捻成纱。静电纺纱具有工艺流程短、产量高、噪声低、用电省、飞花少、织物耐磨性好等优点，但也存在着成纱强度较低、品种局限性大、对空气相对
12、湿度及棉条回潮率要求高以及精梳感差等缺点。国内外对静电纺纱的研究，已从对个别的工艺、设备进行改进转向对静电纺纱的基础理论进行全面研究，并且着重于静电场、纤维电性能以及单纤维供应和自由端加捻等方面的研究工作。这是因为静电纺纱的许多问题之所以长期得不到解决，主要是在成纱机理上没有进行系统的分析研究。这种纺纱新工艺能否卓有成效和大规模应用于纺织工业中，在很大程度上取决于基础理论的研究进展状况。第7章 静电应用技术 7.2.1 静电纺纱工作过程静电纺纱工作过程在静电纺纱中，纤维伸直和排列的过程是在高压静电场中借静电力来完成的，加捻和卷绕则由加捻器和卷绕机构各司其职。如图7-4是静电纺纱原理示意图。静电
13、纺纱的工作过程可描述如下：从棉条筒中引出棉条通过喇叭口，由给棉罗拉和给棉布喂入剌辊对棉条起分梳作用，将棉条分成单纤维，通过输棉管由电极和罩壳组成的静电场对单纤维伸直、排列、凝聚成须条加拈器11将须条加拈成纱，经张力装置12自停杆13出来槽筒15绕成筒子纱14。第7章 静电应用技术 图7-4 静电纺纱原理 第7章 静电应用技术 7.2.2 纤维在高压静电场中的行为纤维在高压静电场中的行为我们不讨论单纤维供应原理、自由端加捻理论和大容量卷绕问题，而只对纤维在高压静电场中的运动规律，纤维在静电场中的带电以及受力情况进行分析。1纤维在静电场中的带电过程纤维在静电场中的带电过程目前，国内外对静电纺纱基础
14、理论研究的侧重点是静电场对纤维的作用力问题。了解纺纱区纤维上静电荷的来源及由此引起的各种静电力，这对于研究静电纺纱的成纱机理并能动地改进纺纱工艺和设备，有着很大的意义。然而，这是一个相当复杂的问题，由于理论和测试手段的限制，对于此问题的研究目前还很不成熟。第7章 静电应用技术 一般常把纤维作为一种电介质，被引入静电场后，必然会因极化作用而在纤维两端出现等量异号电荷的束缚电荷。然而实验表明，纤维除因极化带电外，其上还有很多可供交换的自由电荷或离子电荷，而且后者对纤维在静电场中转移所起的作用可能比前者还要大一些。纤维上静电荷的来源大概有以下几种情况：(1)电晕放电所引起的带电。根据有关理论可计算出
15、静电纺纱区约有3105V/m的场强。于是在电极的尖端或加捻器的附近发生电晕放电，导致纤维和被电离的空气间发生离子交换，使每根纤维都获得一些静电荷。第7章 静电应用技术(2)纤维和带电金属机件接触而引起的带电。纺纱机上的某些部件常由于某种原因而带电，因而纤维在进入静电场之后就同某些金属带电表面接触获得一定的电荷。(3)极化而引起的的带电。纺纱纤维经增湿处理后虽然其电阻会大大降低，但仍在1010左右，而且介电常数也会随着含水量的提高而增大，所以纤维又可视为电介质，在纺纱区高压静电场中发生极化而产生束缚电荷。(4)因摩擦而引起的带电。纺纱纤维在梳理及输送过程中，由于纤维间、纤维与气流间以及纤维与机件
16、间的摩擦而引起纤维的带电。这种带电过程还没有引起人们的充分注意，而且摩擦是一种十分复杂的过程，纤维和机件的形态也第7章 静电应用技术 很不规则，所以利用接触起电理论来计算摩擦起电是很困难的。摩擦带电量常用经验关系式为式中:q为摩擦带电量;v为两个摩擦体的接触面间的相对速度；W为摩擦所做的功。(5)纤维上电解质的电解引起带电。纺纱纤维，尤其是棉纤维都含有一定数量的盐分，且含有一定的水分，由于水溶性电解质在水中被电解，因此纤维上会出现离子电荷而带电。21)(Wvq(7-1)第7章 静电应用技术 2静电场对纤维的作用力静电场对纤维的作用力静电场对纤维的作用力共有如下6类：(1)纤维由于电晕放电带电后
17、受到的库仑力；(2)纺纱纤维和带电导体接触带电受到的库仑力；(3)作用于纤维上的极化力；(4)带电纤维在靠近加捻器表面时受到的镜像力；(5)带电纤维间的斥力；(6)纤维受到的机械力。第7章 静电应用技术 3纤维在静电场中的行为纤维在静电场中的行为纤维在静电场中的行为有以下4种：(1)静电场对纤维的伸直作用；(2)静电场对纤维的定向排列作用；(3)静电场对纤维的聚集作用；(4)静电场对纤维的除杂作用。第7章 静电应用技术 7.3 静电印花静电印花 随着纺织科学技术的发展，新颖的印花方法相继出现。光导体静电印花就是崭露头角的一种新方法。静电印花是基于静电复印的成像原理。将硒、硒合金、氧化锌、硫化镉
18、、二氧化钛等作为光导体涂在纸张或薄金属上，制成光敏板如图7-5所示，其中纸基起平板作用，铝箔做导电底基，起接地、防湿作用，聚乙烯薄膜中间层起粘接ZnO及铝箔作用。用电晕放电法，使光敏板表面带上负电荷。再将需印染的图样画出底稿，用镜头直接投影到置于暗室中的且表面带有负电荷的光敏板上。因为光导体在明区电阻减小呈导体，在暗区呈绝缘体，故光敏板上明区的电荷经接地 第7章 静电应用技术 线流走，暗区的电荷仍能保留。这样，光敏板上有的区域有静电荷，有的区域无静电荷，形成所谓“静电潜影”，再经过显影使其成像，然后用电晕等方法，使得印花的涤纶织物表面带上负电荷后置于光敏板上。由于电荷间的吸引，就可将成像的分散
19、染料转印到织物上，经过必要的整理后，就可得到精美的印花织物。目前静电印花可印制涤纶织物上的“雾状”花纹，其方法简便、生产效率高、不耗水、不污染，是一种前景诱人的印花方法，具有很大潜力。但需要减少底灰，提高清晰度，继续扩大纤维及染料的应用范围。第7章 静电应用技术 图7-5 第7章 静电应用技术 7.4 静电除尘器静电除尘器 静电除尘器(简称电除尘器)是美国工程师EG科特雷尔在1906年研制成功的，是一种利用电场力使气溶胶粒子从气体中分离出来的除尘装置。目前静电除尘器已广泛应用于冶金、化工、火力发电、纺织工业等行业。由于静电除尘器中的电场力是由直流高压(通常为30kV以上)作用在静电场中形成的，
20、所以这种除尘机理称为高压静电除尘或静电除尘。第7章 静电应用技术 7.4.1 静电除尘器的工作原理静电除尘器的工作原理 静电除尘器实质上是由两个极性相反的电极组成的，如图7-6所示。其中一个是表面曲率很大的线状电极(通常是负极)，称为电晕极或放电极，另一个是板状电极(通常是正极)，称为集尘极。工作时需在电晕极和集尘极之间施加直流高电压使电晕极发生电晕放电，在电晕极附近形成电晕区。电晕放电使电晕区内生成大量的自由电子和正离子，以及由自由电子附着而带负电的气体分子负离子。正离子在电场力的作用下向电晕极运动，自由电子和负离子在电场力的作用下向集尘极移动，充满到两极间的绝大部分空间。当污染气体通过这一
21、电场空间时，充满空间的自由电子和负离子第7章 静电应用技术 将与污染气体中的气溶胶粒子碰撞并附着在气溶胶粒子上使之带电，形成带负电的粒子。由于在静电场中作用在荷电粒子上的电场力比重力大得多(对于直径为1m的粒子，电场力比重力约大10000倍，对于直径为10m的粒子，电场力比重力约大1000倍)，因此在电场力的作用下，这些带负电的粒子将被驱往集尘极，放出所带电荷而沉积在集尘极上。但是由于出现在电晕区内的正离子向电晕极运动的路径极短，只能与少数气溶胶粒子相遇而使之荷电，所以沉积在电晕极上的粉尘颗粒是不多的。当沉积在集尘极(或电晕极)上的粉尘达到一定厚度时，应由清灰装置及时清理，使粉尘落入灰斗后排出
22、。第7章 静电应用技术 图7-6 静电除尘器的工作原理 第7章 静电应用技术 综上所述，静电除尘器的除尘过程可概括为以下四个阶段：气体的电离；粉尘的荷电；荷电粉尘的沉集；清灰。为了充分发挥静电除尘器的除尘作用，提高其性能，扩大应用范围，必须对电晕的形成方式、气溶胶粒子的荷电过程、荷电粒子在静电场中的运动以及粉尘在集尘极上的沉集规律等基本理论作深入的研究。近几十年中，随着对静电除尘器的理论研究和技术开发，静电除尘得到了不断改进且日趋完善，目前已发展成为可以捕集细微粉尘的高效除尘器。第7章 静电应用技术 7.4.2 静电除尘器的类型静电除尘器的类型1按集尘极的形式划分按集尘极的形式划分静电除尘器按
23、集尘极形式划分可分为管式和板式两种。管式静电除尘器的集尘极为一圆形金属管，管的直径为1.53m，长度为25m。电晕极由一根电线(也称极线)构成，其上部通过绝缘子悬挂在顶部，下端靠重锤固定位置。图7-7为管式静电除尘器的示意图。含尘气体由靠近底部的地方进入圆筒内，净化后由顶部排出。工程实际应用时通常采用多组并联的结构。板式静电除尘器的集尘极为两个相距2.53m的平行板，电晕极由多根极线构成，悬挂在平行板的中间。图7-8为板式静电除尘器的示意图。含尘气体在两个平行板间流动而净化。第7章 静电应用技术 图7-7 管式静电除尘器示意图 第7章 静电应用技术 图7-8 板式静电除尘器示意图 第7章 静电
24、应用技术 2按气体流动的方向划分按气体流动的方向划分静电除尘器按气体流动的方向划分可分为立式和卧式两种。在立式静电除尘器中，气体自下而上沿垂直方向流动。管式静电除尘器都是立式的，板式静电除尘器也有采用立式的。立式静电除尘器的高度较大。在卧式静电除尘器中，气体沿水平方向流动。图7-8所示的板式静电除尘器是卧式的。在工业废气除尘中，卧式的板式除尘器是应用最广泛的一种。第7章 静电应用技术 3按沉集粉尘的清灰方式划分按沉集粉尘的清灰方式划分静电除尘器按沉集粉尘的清灰方式划分可分为湿式和干式两种。干式静电除尘器是用机械振打的方法清灰的，也是最常见的一种形式。清灰所回收的是干粉尘，便于处理和利用。但振打
25、清灰会引起沉集粉尘的再飞扬，导致除尘效率降低。湿式静电除尘器用喷水或溢流水等方式使集尘极表面形成一层水膜，将沉集在极扳上的粉尘冲走。图7-9为溢流型湿式静电除尘器的示意图。湿式清灰可以避免二次扬尘，达到很高的除尘效率，而且因无振打装置，运行也较稳定，但存在着腐蚀、污泥和污水的处理问题，一般只在气体含尘浓度较低而要求除尘效率又较高时，在烟气温度过高时或在易爆气体净化中采用。第7章 静电应用技术 图7-9 溢流型湿式静电除尘器示意图 第7章 静电应用技术 4按粉尘荷电段和分离段的空间布置不同划分按粉尘荷电段和分离段的空间布置不同划分静电除尘器按粉尘荷电段和分离段的空间布置不同划分可分为单区(也称一
26、段式)和双区(也称二段式)两种。在单区静电除尘器中，粉尘的荷电过程及其从气体中分离出来的过程，是在同一空间区域内进行的，这也是目前工业废气除尘中应用最广的一类。图7-7、图7-8和图7-9所示均为单区静电除尘器。在双区静电除尘器中，粉尘的荷电过程及其从气体中分离出来的过程分别在电晕荷电区和集尘区进行，图7-10为双区静电除尘器示意图。电晕荷电区的电场是由线极和板极构成的不均匀电场，集尘区的电场是由两平行板构成的均匀电场。粉尘首先在电晕荷电部分带电，而后进入集尘部分 第7章 静电应用技术 被捕集下来。双区静电除尘器多数使用正电晕，主要用于空气调节系统的进气净化方面，近年来已开始用于工业废气净化方
27、面。它也能适用于高电阻率粉尘的除尘，并具有体形小、耗钢少、耗电少等特点。第7章 静电应用技术 图7-10 双区静电除尘器示意图第7章 静电应用技术 5按电极距离大小的不同划分按电极距离大小的不同划分静电除尘器按电极距离大小的不同划分可分为常规静电除尘器和宽间距静电除尘器两种。常规干式平板型静电除尘器的同极间距一般为250300mm，运行电压约为5060kV。同极间距超过300mm的称为宽间距静电除尘器，宽间距静电除尘器的同极间距约为4001000mm，相应的运行电压也增加到75200kV。宽间距静电除尘器在提高除尘效率、降低除尘成本方面有很大优势，是目前静电除尘器发展的一个新趋势。第7章 静电
28、应用技术 6按静电除尘器入口的气温划分按静电除尘器入口的气温划分一般静电除尘器的入口气温为常温至200。入口温度高于350的称为高温静电除尘器。近20年来，静电除尘器在结构上出现重大改进，技术上有很大进步，静电收集理论的研究也十分活跃，在很大程度上丰富了对静电收集机理的认识。近年来又出现了静电增强过滤设备，丰富了静电收集的内容。静电收集原理也可用于测量气溶胶粒子的荷电、迁移率、粒径大小及其分布。第7章 静电应用技术 7.5 静电喷涂静电喷涂 静电喷涂是依靠直流高压电形成的静电场作用，使带有电荷的涂料微粒在电场力的作用下沉积在零件表面，以形成均匀的涂膜。因而，静电喷涂是一种能显著提高涂膜质量的工
29、艺方法，可使零件表面获得高装饰性的涂膜。静电喷涂工艺具有生产效率高、易于实现自动化作业、涂料利用率高、环境污染小以及能显著改善操作工人劳动条件等一系列优点，已在机电和轻工等产品生产中广泛采用。第7章 静电应用技术 静电喷涂是依据静电场对电荷的作用原理而实现的。通常静电喷枪的枪头部分接负极，零件接正极，这样枪头与零件之间就形成了静电场。当电压足够高时，枪头附近区域内的空气产生强烈电晕放电，形成了气体电离区域。涂料经喷枪喷嘴雾化后喷出，被雾化的涂料微粒通过喷头边缘或喷嘴处的极针接触带电，当经过气体电离区域时再次带电。这些带电的涂料微粒在电场力的作用下向异极性的零件表面运动，被附着并沉积在零件表面上
30、，形成了均匀的涂膜。静电喷涂的原理如图7-11所示。第7章 静电应用技术 图7-11 静电喷涂原理图 第7章 静电应用技术 1静电场的形成与作用静电场的形成与作用静电喷涂中静电场是通过高频高压静电发生装置形成的，该装置的负极接喷枪枪头，正极接到零件上，并接地。这样喷枪头部与零件之间形成了一个强大的静电场。静电场中每一点的电场强度除有大小外还有一定的方向。为更好地理解静电场这个概念，利用静电学中引入电力线的概念。电力线上每点的切线方向与该点电场强度的方向是一致的。因此，该方向也表示出作用于放在该点上的正电荷所受电场力的方向，并用电力线的疏密程度表示电场强度的大小。电力线越密表示电场强度越大。第7
31、章 静电应用技术 涂料微粒在静电喷涂过程中的运动是受电场力的作用而产生的。根据涂料微粒所受电场力与电场强度的关系可知，电场强度越大，涂料微粒所受到的电场力越大，越有利于静电喷涂。电场强度与喷枪和零件间的距离成反比，当距离越小时电场强度越大。因此，在进行静电喷涂作业时，喷枪与零件的设置应该尽量靠近。但在实际生产中，由于零件的大小、几何形状、静电发生装置的性能等多种因素的影响，距离一般取200500mm。同理，所施加的电压越高越好，但是，也受到零件的大小、几何形状等因素的影响，特别是手工静电喷涂时，电压过高并不安全，可能会造成火花放电，发生火灾。另外，由于涂料微粒的带电性能及高频高压静电发生装置技
32、术指标的限制，在实际生产中常用60120kV的电压。第7章 静电应用技术 2电晕放电在静电喷涂中的作用电晕放电在静电喷涂中的作用在静电喷涂时，喷枪头部和零件之间形成一个高压静电场。静电喷枪的头部带锐边，或带极针，此处的电荷密度很大。当施加在喷枪头部的静电压升高到一定程度时，喷枪头部锐边和极针与零件之间所形成的电场进一步加强，使喷枪头部锐边和极针的电子逸出，并飞向零件。由于电场强度大，逸出的电子动能很大，当它以高速撞击空气分子时，使空气分子电离，与此同时放出电子，这些电子被电场加速，再去撞击其它空气分子，使其电离，这样就发生了连锁式电离反应，直至喷枪头部附近的空气被击穿，形成空气电离区，产生自激
33、放电。伴随自激放电的同时空气激烈地离子化和发热，使喷枪头部锐边或极针部形成一个暗红色的晕团，在黑暗中很容易看到，这种现象称电晕放电。第7章 静电应用技术 电晕放电是自激放电过程中的一种现象。电晕放电只发生在喷枪头部锐边或极针附近的空间，而不是将喷枪到零件之间的空气全部击穿，如果是那样就会产生火花放电。因此，电晕放电用于空气局部击穿状态，控制喷枪与零件之间处于电晕放电状态对于静电喷涂相当重要。当静电压过高或喷枪与零件间距过小时，喷枪头部与零件之间的空气全部被击穿，此时将发生火花放电引起喷涂设备起火燃爆。即使危害最小时也会烧坏涂膜。而当静电压过低时，不会发生电晕放电，不能激发出大量电子，不能在喷枪
34、与零件之间形成电离区，这样涂料微粒不能很好地带电，将影响静电喷涂的效果。因此，在静电喷涂中对高频高压发生器有一定的技术性能要求。在使用中要控制好电源电压，使喷枪头部附近的空气发生稳定的电晕放电。产生电晕放电的电压要根据喷枪到零件间的距离、空气的温度和湿度、喷涂室内的风速、气流的分布、涂料对电晕放电的影响、喷枪中的极针结构及锐边的锐利程度等主要因素来确定。第7章 静电应用技术 在为喷枪配备静电电源(一般常用高频高压静电发生器)时，最好选用输出高压时能连续可调的电源，这样为选择最佳工作电压提供了方便。在电气控制回路中最好带有反馈系统，使电源的输出静电压能自动调节，从而保证喷枪到零件之间的空间有恒定
35、的电场强度，确保喷枪与零件之间处于电晕放电状态，既防止产生火花放电(一般称打火)，同时也使涂料微粒充分带电，提高涂料的涂覆效率。在进行静电喷涂时，喷枪绝大多数接在电源负极上，这是因为电子质量很小，容易从金属表面逸出，容易被静电场加速。喷枪接在负极上产生电晕放电所需电压低，这样对实现电晕放电有利。第7章 静电应用技术 3涂料微粒的带电及影响因素涂料微粒的带电及影响因素涂料微粒的带电过程是通过两个阶段完成的。第一阶段是涂料微粒与带高压静电的喷枪头部电极(有锐边结构或极针)接触实现的，第二阶段以喷枪电极使其附近空气电离形成电离区，当涂料微粒穿过时而实现的。第7章 静电应用技术 7.6 静电复印静电复
36、印 7.6.1 静电复印机的工作原理静电复印机的工作原理1静电潜影的形成静电潜影的形成(1)前曝光同时前消电。感光体(鼓)是复印机的主要成像部件。在经过前一个复印过程后，会有一部分电荷残留在感光体上。所以在充电之前应用电晕消电，同时用荧光灯(或其它灯种)照射鼓表面，实行前曝光，如图7-12所示。这样，一方面消除鼓表面的残余电荷，另一方面降低感光体内部的电阻，在充电时能够均匀地注入电荷，以防复印中图像黑度不均和黑实心像中间出现白点。第7章 静电应用技术 图7-12 前曝光同时前消电 第7章 静电应用技术(2)充电。按下“复印按钮”后，已经被清洁和消电的感光体，在旋转经过“充电电极”时，感光膜层便
37、被充上一定极性和数量的电荷。如Se、CdS充正电荷，ZnO充负电荷。这种使感光体上带电而能够感光的过程，就称为充电。充电的作用类似银盐胶片感光膜层的涂膜过程，如图7-13所示。(3)曝光同时清电。当原稿被原稿曝光灯照射，并通过光学系统把光像照射到感光体时，在感光体的膜层表面便形成了与原稿相对应的电位反差，而产生静电潜像，如图7-14所示。在曝光同时必须清电，以消除受光照部分的电荷，增加反差，消除或降低灰度，如图7-15所示。第7章 静电应用技术 图7-13 充电 第7章 静电应用技术 图7-14 曝光 第7章 静电应用技术 图7-15 清电 第7章 静电应用技术(4)全面曝光。全面曝光主要对于
38、三层结构的感光体。用荧光灯全面、均匀地照射鼓表面，以使导电底基上的电荷中和，提高表面电位，即提高了静电潜影的质量，如图7-16所示。静电潜影是通过上面四个步骤形成的，其目的是在鼓表面留下和原稿黑色部分相对应的正电荷。在鼓上由这些正电荷构成图像，因为人的眼睛不能看到，所以称为“静电潜像”，其潜像形成的电位如图7-17所示。第7章 静电应用技术 图7-16 全面曝光 第7章 静电应用技术 图7-17 静电潜像的形成 第7章 静电应用技术 2墨粉像的形成墨粉像的形成利用带电粉末(油墨)使静电潜像成为可见的墨粉(油墨)图像，运用显影偏压，可以调整墨粉(油墨)显影的浓度，以使字迹和图像的密度达到饱和程度
39、。显影过程如图7-18所示。3复印品的制成复印品的制成这个过程的目的是将感光体上已经形成的墨粉负像，经过供纸、转印、分离、定影、排纸等工序，成为长期可用的复印品。(1)转印、分离。间接法普通纸静电复印机，通过转印装置把感光体(鼓)上膜层表面的墨粉图像转移到各种载体上，如纸、薄膜及其它介质上，如图7-19所示。第7章 静电应用技术 图7-18 显影 第7章 静电应用技术 图7-19 转印 第7章 静电应用技术 复印用纸在进行转印时，由于静电的作用，会紧紧贴在感光体上。为此需要采取分离的办法，将纸从感光体(鼓)上分离下来。(2)定影(固化)、排纸。转印了墨粉图像的复印纸经分离之后，进入定影装置。用
40、加热或加压等方法，将墨粉图像固定，然后经排纸出口处送到收纸盘中。其中，经过对纸张的消电，使排出的纸张，不至于跳动或粘结在一起不易叠齐。至此，完成了使图像复印到纸上的全部过程，如图7-20所示。第7章 静电应用技术 图7-20 定影 第7章 静电应用技术 4再复印准备再复印准备这一步骤的目的，是为了把感光体上的残余墨粉清除掉，以使下一次复印时，能得到清晰的复印品。因为在转印时，不能把鼓上粉末全部转印到复印纸上，约有20%30%的墨粉残留在鼓表面。所以对鼓表面的清洁是为下一个复印作准备工作，清洁过程如图7-21所示。以上是一般机型的工作流程。除此之外，各种机型中还设有供、输纸装置、分离装置、收纸盘
41、及对感光体和纸进行消电的装置。第7章 静电应用技术 图7-21 清洁鼓 第7章 静电应用技术 7.6.2 静电复印机的分类静电复印机的分类1按静电成像的方法划分按静电成像的方法划分1)感光材料静电复印机中所使用的感光(光导)材料，大体有以下几种:(1)硒(Se)静电复印机。使用此种光导材料的复印机有：国产长江600型、600型、海鸥Se5型、海鸥Se16型及其它国产静电复印机；日本的理光DT、FT各系列的静电复印机；日本的小西六UBix3300MR型；英国的基士得耶2005型、2006型、2007RE型及2008RB型等。第7章 静电应用技术(2)硒合金(SeTe)、硒复合层静电复印机。使用这
42、种感光材料的复印机有：英国的施乐9200型；日本EG101型、EG201型等。(3)氧化锌(ZnO)静电复印机。使用这种材料的复印机有日本小西六UBix750型、1500、2000R；国产彩蝶42型、鲲鹏BF1型等。(4)硫化镉(CdS)静电复印机。使用这种感光材料作为静电复印机感光体的主要生产厂家是日本的佳能公司，如NP125、NP200、NP300、NP400、NP270RE、NP401RE、NP500RE和NP8500Super型以及用于缩微胶片还原用的NP580型等。(5)有机光导体(OPC)。使用此种感光材料的复印机有IBM公司的IBM等。第7章 静电应用技术 2)潜像的形成不同的成
43、像方法对静电摄影的光接受体有着不同的要求，成像程序也不一样，因此也被列为一种分类方式。目前常用的成像方法有：(1)放电成像法(Carlson法)；(2)逆充电成像法(NP法或KIP法)；(3)充电成像法；(4)持久内极化成像法；(5)电荷转移成像法。第7章 静电应用技术 3)显影方法显影方法是指复印过程中，利用静电潜像的电场作用，吸附带电的墨粉(油墨)微粒，使鼓上的潜像成为可见的图像，其方法如下：(1)双组份(指显影剂由载体跟墨粉两种成份组成)。包括：洛布显影、磁刷显影、毛刷显影和咆泳显影。(2)单组份。包括:绝缘型跳动显影和导电型单组份显影。第7章 静电应用技术 2按使用纸张分类按使用纸张分
44、类(1)涂层纸。涂层纸可用干法或湿法进行显影，多用于直接式(EF)复印机。直接式(EP)静电复印机使用的纸是专用的涂有感光层的纸。如有的在纸上涂有ZnO(氧化锌)感光层或其它涂层，因而纸质较厚，保存时占用空间大，手感不好易折，在复印品上填注文字困难，图像反差低，不能双面复印，而且纸的成本也高。(2)普通纸。普通纸也可用于干法或湿法显影，多用于间接式(PPE)复印机。第7章 静电应用技术 间接式复印机，可以使用薄纸、厚纸；也可使用白纸或色纸。对纸的厚度要求一般在6080g/m2，有的复印机可复印50120g/m2的普通纸。也有的复印机可将图像复印在特殊厚纸或特殊薄纸上，还可复印在绘图用的硫酸纸或
45、聚酯薄膜上。普通纸是人们长期以来习惯使用的书写和印刷材料，它比涂层纸的价格低，还可以克服涂层纸在使用中所存在的缺点。因此使用普通纸的静电复印技术得到了很大的发展。可以认为使用普通纸的静电复印纸，代表了当前静电复印技术的发展方向。第7章 静电应用技术 3按使用性能分类按使用性能分类(1)机器形式。包括台式机和落地式机。(2)扫描方式。包括稿台移动式、稿台固定式和其它。(3)复印倍率。分为1 1(标准尺寸)、1 1+ER和1 1+Zoom。(4)复印品尺寸(最大)。分为A3、B4、A2、其它(A2以上)，单面或双面复印。(5)定影方式。分为热辊、热板和冷压。第7章 静电应用技术 4.按复印速度分类按复印速度分类(1)15张/分以下，用于家庭、办公室，一般称为普及型机；(2)1527张/分，标准机型；(3)3040张/分，中速机型；(4)4550张/分，高速机型；(5)5070张/分，超高速机型；(6)3060张/分，全彩色型机。
