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NEWS

導電與耗散:重要嗎?
良峰 2018-08-24

哪個更好導電或耗散?查看參數的亮點。

行業特定標準,錯誤信息和不穩定的技術知識的組合已經產生了無意義的 - 并且在某些情況下涉及通電設備,對于導電與靜電消散地板材料的比較優勢和缺陷可能存在潛在的有害爭議。

導電與耗散

由于不熟悉技術細節,指定人員通常要求地板具有導電性或耗散性,確信一個地板本身比另一個更好。這是不正確的。實際上,僅根據導電或靜電耗散來選擇地板可能會導致性能故障和不必要的ESD事件。

導電和靜電耗散不是定性描述符。

導電和耗散是標準制定組織用來描述電流流過或穿過地板材料的速度的電阻類別。哪種更合適取決于應用,地板材料和人們在環境中穿的鞋子。

 
 

什么是靜電放電(ESD)?

如果你曾見過閃電,你會看到靜電放電。毫無疑問,當你碰到一個門把手并感到一陣不愉快的事情時,你也會感受到ESD事件 ; 寵愛你的貓,看到她的頭發豎立; 或傾向于親吻所愛的人,經歷了惱人的靜電沖擊。

產生靜電

靜電是由兩種化學上不同的材料之間的摩擦接觸引起的。將梳子拖過頭發,在尼龍襯衫上摩擦氣球,然后在地板上行走都會產生靜電。電壓保留在身體表面 - 靜電 -直到你觸摸另一個人或具有某種導電性的物體(例如金屬門把手),然后電荷跳到那個人或物體。

人體敏感度閾值像所有電流一樣,靜電尋求最簡單的接地路徑。我們稱此為“最小阻力路徑。”人或物體觸摸提供了一個潛在的途徑接地。這種電流(或靜電)的突然傳遞稱為靜電放電或ESD。

要注意靜電的影響,放電必須至少為3500伏 - 人類感知的閾值。但是,只有500伏特的放電 - 或者在高靈敏度的微電路,100或甚至20伏特的情況下 - 可以混雜數據并損壞或破壞高性能電子元件內部的超靈敏,高速微電路。

 
 

工作場所的靜態

工作場所中的大多數靜電放電(ESD)事件發生在他或她的身體上攜帶靜電荷的人放電到電子設備時。地板和人體鞋底之間的摩擦接觸產生的這些電荷在人們走過地板時建立在身體上。當被充電的人(或物體)接觸敏感設備時,突然的電流沖擊可能會炸毀設備內部的電路。

行走體電壓

這就是為什么防止破壞性ESD事件的主要手段或第一道防線是安裝防靜電地板。

為了正常運行,ESD地板必須符合兩個標準:

  1. 它必須將靜電從人員或帶電物體中吸走,并將這些費用安全有效地送到地面;
  2. 它必須首先防止靜電產生。

地板的導電或耗散特性是第一個標準:接地靜電荷。

 
 

電導率和電阻

為了預測ESD地板如何有效(多快或多慢)接地靜電,我們使用歐姆表測量地板材料的電阻。

電阻與電導率相反 - 電導率是減緩或抵抗電流的能力。如果電阻低 - 地板更具導電性 - 電荷將快速流動。如果電阻很高 - 地板耗散(或導電性較差) - 充電將更難以移動并且流動更慢。

歐姆表每個行業的電阻標準都遵循ESD標準測試方法7.1中列出的程序。使用稱為歐姆表的儀器,我們以歐姆(Ω)測量地板材料的電阻。

  • 測量小于或等于1.0×10 6的地板材料被認為是導電的;
  • 測量大于1.0×10 6且小于或等于1.0×10 9的地板材料被認為是靜電耗散的。
 
 

阻力標準:要求是行業特定的

關于地板“應該”導電還是靜電消散的部分困惑源于不同行業的電氣要求的差異。阻力標準是行業特定的,并且還取決于人們在環境中穿的鞋的類型。

對于電子制造和處理應用中,ESD協會 *標準ANSI / ESD S20.20需要ESD地板材料以測量≤1.0×10 9 Ω(1十億歐姆)哪位包括導電和靜電耗散地板選項。ESD協會不會偏好另一個范圍。

ESD協會是一個專注于避免靜電放電(ESD)的專業組織。

電信行業標準* - 例如,關鍵呼叫中心,9-1-1調度操作和政府辦公室 - 以及飛行控制塔和使用其設備的操作的政府標準*要求地板測量≤1.0x 10 9(在高端)并且≥1.0x 10 6(在低端)。**

摩托羅拉R56,ATIS 0600321-2015FAA 019f

**有關任務關鍵型應用的電阻標準的深入討論,請參閱我們的文章“任務關鍵空間中的電阻”。

上限

除少數例外情況*外,所有標準組織都將電阻值設置為1.0 x 10 9的上限。高于10 9,靜電比地板更快地施加有害電流到地面。

所有ESD地板的電導率都受相對濕度(RH)和其他環境因素的影響。我們知道水是指揮 ; 因此水分增加了材料的導電性。低RH-非常干燥的空氣 - 可以做相反的事情,將地板材料的阻力提高一個數量級,如果不是更多的話。這意味著,10 9的地板的阻力可能高達10 10。在10 10以上,地板實際上變成絕緣體,根本不提供靜電保護。

這就是為什么幾乎所有標準都設定了10 9的阻力上限。

* IBM對服務器機房的建議設置上限為10 10。由于上述原因,Staticworx強烈建議指定不高于10 9的電阻,并且最佳地設定電阻上限為10 8。

下限的變化

如果電阻太低 - 或者如果地板比導電粘合劑更具導電性,或者襯墊 - 電荷可以穿過地板表面*,而不是向下流到地面。如果坐在或跪在過度導電的地板上的人 - 例如在打開的服務器工作 - 接觸到帶電電流,則電流將從接觸的身體部位(例如手)射出,穿過身體,穿過腳并穿過地板,使他或她受到潛在的有害電擊。**

*此信息專門適用于ESD地毯,如獨立實驗室進行的測試所示。

**由OSHA(職業安全與健康管理局)在該組織的網站上發布的“電流如何影響人體”的釋義。

結果當前圖表

在電子制造和處理設施中 - 根據ANSI / ESD S20.20的要求 - ESD保護區域(EPA)中的每個人都需要使用某種形式的防靜電鞋(腳趾,鞋跟或鞋底帶或ESD鞋) ; 這些任務是嚴格執行的。

ESD鞋類中的內置電阻可提供一定的電擊保護。這就是為什么在電子制造和處理設施中,不需要對電阻值進行下限。

在電信領域,調度中心,網絡政府辦公室,飛行塔和其他最終用戶空間中,沒有涉及鞋類的任務或控制。人們穿著常規鞋或街頭鞋,不能防止電擊。出于安全原因,為了保護在通電設備附近工作的人員,這些最終用戶環境中使用的地板材料的阻力必須不低于10 6。 *

*如行業標準(摩托羅拉R56,ATIS 0600321-2015FAA 019f)所述。

 
 

導電性或耗散性:哪種更好,為什么?

有一段時間,一些防靜電地板供應商認為 - 高導電性地板的性能優于導電性較差的地板材料。或相反亦然。如上所述,這些說法并非如此 - 實驗室測試很容易揭穿這些信念。純粹說明地板能夠安全地將靜電放電到地面,導電和耗散地板都可以充分發揮作用。

在評估ESD地板的電氣性能時,不要只關注其電阻性能(僅說明部分故事),指定人/買家應考慮:

  • 行業標準
  • 地板材料
  • 適當的測試(按行業測試方法)

標準

如上所述,阻力標準因行業而異。根據為受限制訪問的受控工廠中的電子制造標準設計的值,為最終用戶環境指定樓層不僅是蠻干的,而且可能是徹頭徹尾的危險。

出于同樣的原因,堅持認為電子設備的地板滿足電信和FAA標準所要求的耗散值,從而消除了完美的好處(取決于應用甚至是最佳選擇) - 例如導電乙烯基,ESD環氧樹脂和導電橡膠 - 來自考慮。

工業靜態控制標準

應用的ESD標準_1

應用的ESD標準_2

有關更多信息,請訪問我們的標準和測試方法中心。

作為安裝電氣化設備的終端用戶環境的安全考慮因素,鞋類應該考慮在內。由于內置電阻器可以限制電流暴露,因此靜電控制鞋可提供常規鞋類無法提供的電擊保護。如果不能使用防靜電鞋或不能強制使用,則需要對地板進行補償。

鞋類也會影響一些防靜電地板材料的電氣性能。例如,乙烯基 - 無論是導電的還是耗散的 - 可以是靜電產生材料。當普通(街道)鞋的人走在導電乙烯基地板上時,地板和鞋底之間的接觸會產生顯著的靜電荷。

電導率不是電荷產生的預測因子。

與防靜電鞋一起使用,乙烯基表現良好。這是因為防靜電鞋中的導電元件與ESD乙烯基中的嵌入碳形成電連接,防止靜電荷在他或她的鞋的人或鞋底上形成。

雖然導電或耗散的乙烯基地板在具有鞋類要求的電子應用中表現良好,但它無法解決最終用戶環境的靜電控制挑戰。如果沒有防靜電鞋,ESD乙烯基材料的表現并不比普通(非ESD)靜電產生地板更好。

地板材料

由于制造工藝的不同,ESD地板材料的性能因產品而異。

與導電乙烯基不同,靜電耗散(SDT)乙烯基組合物瓷磚沒有暴露的導電細絲。SDT乙烯基材料通過隨時間推移磨損的現場施用局部蠟獲得大部分電導率。警惕重新使用ESD蠟可以緩解這個問題; 但是沒有監測阻力的協議,確保以適當的間隔施加蠟,并控制維護程序,故障率可能很高。

在導電乙烯基中,緊密堆積的碳絲或靜脈能夠與ESD鞋中的導電元件可靠地接觸。由于其電氣特性是固有的,導電乙烯基不需要特殊的蠟來提高性能,并提供永久的靜電保護,使其成為更好的ESD乙烯基選擇。

導電地毯
歐姆表讀取地毯塊的電阻。

在導電地毯(多層復合結構)的情況下,導電背襯將瓷磚表面 - 通過導電纖維束中導電纖維,通過導電預涂層電連接到導電玻璃纖維和碳載黑色背襯 - 導電粘合劑或墊層,接地。大多數導電地毯塊的安裝尺寸高于25,000歐姆,通常為2.5×10 4至1.0×10 5。但是環境中水分的任何增加 - 環境RH的增加或混凝土露點的變化 - 都會增加瓷磚的導電性,并且可能會使地板的電阻降低到可接受水平以下。

在要求使用ESD鞋類的電子應用中,低導電性通常不是問題。在最終用戶空間中,人們穿著普通的街鞋并使用帶電設備,這可能會帶來安全風險。

在導電性較差的粘合劑上安裝高導電性地毯會提高系統阻力 - 即整個系統的阻力:地毯,粘合劑和測試對象穿著的鞋子,站在地毯上 - 掩蓋問題。地毯本身的阻力不會上升。請記?。合到y電阻永遠不會低于鏈中導電元件的電阻; 在系統讀數中,地毯的阻力似乎更高。潛在的安全風險是相同的。

另一方面,靜電耗散地毯上的PVC背襯減緩了從行走表面,通過紗線中的碳纖維到導電粘合劑或底層地板的電流。耗電量超過10 6時,耗散的地毯可以安全有效地將電荷輸送到地面,而不會受到環境引起的波動的明顯影響。

 
 

甜蜜點

今天,業界的共識是,地板應該既不具有導電性,也不會造成安全風險,也不會在耗散范圍內如此之高,以至于不能像生成靜電那樣快速地釋放靜電。

為了安全和最佳性能,我們的目標是找到電阻值在中等范圍內的材料,我們稱之為“ 甜點 ”。即1 x 10 5和1 x 10 8之間。

甜蜜點

在此范圍內測量的任何地板材料都能安全有效地將靜電釋放到地面。

正確的測試

為了確保您選擇的地板符合性能標準,按照行業標準進行適當的測試至關重要。為了測試電阻,所有行業標準都要求遵循ANSI / ESD STM7.1中規定的程序,對于點對點電阻Rtt)和對地電阻(Rtg)。

阻力測試

由于濕度影響導電性,地板材料應在測試前在12%RH的受控室中調節三天。在低RH下進行測試可確保地板不需要高環境濕度即可充分傳導。

應在用于測量環境性能的空間中測試模型安裝。

應該進行根據ANSI / ESD S97.1進行的系統電阻測試,以測量地板系統的電阻 - 即地板材料,導電粘合劑和測試對象所穿的鞋子。

電阻測試 - 系統RTG

材料和系統阻力讀數的不一致性表明,地板系統中的組件人為地改變了阻力值,應進行調查。

行走體電壓STM97.2要確定人們走路時地板是否會產生靜電,請按照ANSI / ESD STM97.2測試行走的車身電壓。

應始終在測試對象穿著鞋子的情況下進行系統阻力和體電壓測試,鞋子應盡可能靠近人們可能在空間穿的鞋子。

避免混淆,消除有關ESD地板對話的導電和耗散條款

雖然導電和耗散可能對解釋電氣標準有用,但僅根據電阻值指定一個樓層是一件麻煩事。而不是處理不必要的混淆 - 或指定最終失敗的最低限度的風險 - 消除規范中的對話或選擇ESD地板的導電和耗散術語是明智的。

確保您選擇的地板能夠提供足夠的靜電保護并防止隨機靜電放電造成的損壞:

  • 花點時間學習和理解行業適用的標準,如FAA 019f,ATIS 0600321-2015,Motorola R56ANSI / ESD S20.20 ;
  • 評估環境和應用,特別注意人們將在空間穿的鞋子;
  • 請注意,一些防靜電地板會對穿著普通街頭鞋的人產生大量靜電;
  • 根據化學和物理構成評估材料;
  • 并且始終按照STM97.2中概述的程序測試電源,以評估電荷產生,以及STM7.1,以確保它符合承諾的電阻標準。

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