组合烟花塑料发射管组装装药过程静电安全性研究

2017-09-29刘玲龙敏李丹梅湖南安全技术职业学院湖南省安全技术中心

湖南安全与防灾 2017年9期

刘玲龙敏李丹梅（湖南安全技术职业学院湖南省安全技术中心）

刘玲1龙敏2李丹梅1（1 湖南安全技术职业学院 2 湖南省安全技术中心）

1、引言

组合烟花中使用注塑一次成型的塑料发射管代替纸质发射管，具有如下优点：质量轻，便于搬动和运输；燃放后可回收，降低环卫压力；减少了发射筒日光晾晒干燥工艺，生产不易受天气条件影响；减少了组盆工艺，节约了生产资源和工艺成本；尤其是整组烟花外形尺寸误差小，是实现组合烟花机械化、自动化生产的重要前提，因而受到广泛关注。

然而塑料发射管在使用过程中的安全问题不可忽视，尤其是发射管所装药物为裸露黑火药（粒状），其静电感度较高，陈江平[1]测得黑火药粒度为100目时，其最小静电点火能为800mJ；刘玉莹[2]提出一发工程雷管的起爆能量为2～10毫焦耳，黑火药的发火能量为45毫焦耳，而黑火药粉尘发火只需6毫焦耳；《黑火药生产防静电安全规程》（WJ1695-2004）中列明黑火药的最小引燃能量为0.203mJ。黑火药被静电激发发生燃烧爆炸的事故也屡见报道，因此很有必要对发射筒组装装药过程产生的静电量进行研究，探讨其安全性。

烟花爆竹的静电危害研究集中在烟火药的静电感度，生产过程中操作产生的静电电量的定量研究较少，因为静电电压、电容、电量值以及放电条件影响因素多，难以测得稳定值。本研究模拟组装装药压纸片操作，测试了组合烟花塑料发射管组装装药过程中产生的电荷量，并提出与《黑火药生产防静电安全规程》静电危害控制的主要技术要求中单件工作服带电量的最大值比较，为其应用提供参考依据。

△ 图1 组合烟花塑料发射管

△ 图2 实验用纸片（左）和塑料片（右）

2、实验部分

组合烟花的组装装药过程为：装发射药→压下纸片→装内筒→压上纸片。所装发射药为粒状黑火药，表面光滑，内筒为纸质外壳包裹且与发射筒之间为间隙配合，纸片与发射筒之间为过盈配合，需要用木棒或者铜棒压入，装纸片过程摩擦作用最强烈，最易产生并积累静电，且纸片与裸露药物发射药接触，该过程存在的静电危害最大，因此实验测试纸片压入发射管，纸片和发射管的最大剩余电荷。

2.1 实验用品与仪器

实验选用湖南富源环保科技有限责任公司生产的组合烟花塑料发射管，如图1所示，内径为30mm，外径为33mm，其主要成分为聚丙烯；压入发射筒的圆片为烟花生产企业提供的组合烟花组装用纸片及塑料片，如图2所示。使用的主要仪器为：温湿度表971、Q2V静电电压表1500、Q2V静电电压表300、电容表DM06013、法拉第筒。

2.2 实验过程

截取发射管中的1个单筒，如图3，将其底部去掉，使其成为两端通孔的管状制品。将制作好的样品及用来模拟作业的纸片在24℃，40%RH的环境中放置12h以上。测试环境24℃，40%RH，选取一个样品，模拟实际生产工艺操作过程，将纸片放置在筒口，用杆状物将其垂直推下，并落入法拉第筒中，测量纸片的电荷量；让纸片落到法拉第筒外，将塑料单筒放入法拉第筒中，测量电荷量。

用塑料片取代纸片，重复上述实验。

△ 图3 测试用发射管

△ 表1 组合烟花塑料发射管装纸片产生的静电电量

3、结果与讨论

3.1 静电电量的危险性评价

生产过程中积累静电的物体是绝缘体时，如果发生放电，其所储静电能量一般不能一次全部放出，静电放电形式与带电体的几何形状、电压和带电体的材质有关等很多因素相关，本文采用测试静电电荷的方式并与黑火药生产中防静电服所带最大电量值进行比较评价其安全性，实验结果如表1所示。

从表1可以看出，纸片与塑料桶的摩擦过程，塑料筒产生的剩余电荷大于纸片；压入塑料片，产生的静电电量小于纸片。所产生的静电电量均小于黑火药生产防静电安全规程中，爆炸环境的静电危险等级为Ec（存在最小引燃能量小于1.0mJ物质的场所），单件工作服带电量最大值0.1μC（100nC），研究结果可为塑料发射管在组合烟花中的应用提供参考依据。

3.2 生产过程中的静电防治

本研究仅测试了压纸片过程产生的静电电量，装发射药过程，发射药滚动摩擦亦会产生静电，此外人体活动产生的静电量更大，据测定，身着化纤衣服，脚穿塑料底鞋走动的人可以产生15000V的静电电压，干燥季节甚至高达提高50000V，放电能量达50～170mJ[3]，一旦碰到合适的放电条件，极易引燃、引爆烟火药。因而在生产过程中应严格按照《烟花爆竹防止静电通用导则》（AQ4115），通过接地法和增湿法，降低静电产生量或及时导走静电电荷，应预防和减少人体静电，在工艺操作中采取防静电技术措施，并制定防静电实施方案，对人员培训，定期进行防静电检测和防静电设施的检查和维护。