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导电与耗散:重要吗?
良峰 2018-08-24

哪个更好导电或耗散?查看参数的亮点。

行业特定标准,错误信息和不稳定的技术知识的组合已经产生了无意义的 - 并且在某些情况下涉及通电设备,对于导电与静电消散地板材料的比较优势和缺陷可能存在潜在的有害争议

导电与耗散

由于不熟悉技术细节,指定人员通常要求地板具有导电性或耗散性,确信一个地板本身比另一个更好。这是不正确的。实际上,仅根据导电或静电耗散来选择地板可能会导致性能故障和不必要的ESD事件。

导电和静电耗散不是定性描述符。

导电和耗散是标准制定组织用来描述电流流过或穿过地板材料的速度的电阻类别。哪种更合适取决于应用,地板材料和人们在环境中穿的鞋子。

 
 

什么是静电放电(ESD)?

如果你曾见过闪电,你会看到静电放电。毫无疑问,当你碰到一个门把手并感到一阵不愉快的事情时,你也会感受到ESD事件 ; 宠爱你的猫,看到她的头发竖立; 或倾向于亲吻所爱的人,经历了恼人的静电冲击。

产生静电

静电是由两种化学上不同的材料之间的摩擦接触引起的。将梳子拖过头发,在尼龙衬衫上摩擦气球,然后在地板上行走都会产生静电。电压保留在身体表面 - 静电 -直到你触摸另一个人或具有某种导电性的物体(例如金属门把手),然后电荷跳到那个人或物体。

人体敏感度阈值像所有电流一样,静电寻求最简单的接地路径我们称此为“最小阻力路径。”人或物体触摸提供了一个潜在的途径接地这种电流(或静电)的突然传递称为静电放电或ESD。

要注意静电的影响,放电必须至少为3500伏 - 人类感知的阈值。但是,只有500伏特的放电 - 或者在高灵敏度的微电路,100或甚至20伏特的情况下 - 可以混杂数据并损坏或破坏高性能电子元件内部的超灵敏,高速微电路。

 
 

工作场所的静态

工作场所中的大多数静电放电(ESD)事件发生在他或她的身体上携带静电荷的人放电到电子设备时。地板和人体鞋底之间的摩擦接触产生的这些电荷在人们走过地板时建立在身体上。当被充电的人(或物体)接触敏感设备时,突然的电流冲击可能会炸毁设备内部的电路。

行走体电压

这就是为什么防止破坏性ESD事件的主要手段或第一道防线是安装防静电地板。

为了正常运行,ESD地板必须符合两个标准:

  1. 它必须将静电从人员或带电物体中吸走,并将这些费用安全有效地送到地面;
  2. 它必须首先防止静电产生

地板的导电或耗散特性是第一个标准:接地静电荷。

 
 

电导率和电阻

为了预测ESD地板如何有效(多快或多慢)接地静电,我们使用欧姆表测量地板材料的电阻

电阻与电导率相反 - 电导率是减缓或抵抗电流的能力。如果电阻低 - 地板更具导电性 - 电荷将快速流动。如果电阻很高 - 地板耗散(或导电性较差) - 充电将更难以移动并且流动更慢。

欧姆表每个行业的电阻标准都遵循ESD标准测试方法7.1中列出的程序。使用称为欧姆表的仪器,我们以欧姆(Ω)测量地板材料的电阻。

  • 测量小于或等于1.0×10 6的地板材料被认为是导电的;
  • 测量大于1.0×10 6且小于或等于1.0×10 9的地板材料被认为是静电耗散的。
 
 

阻力标准:要求是行业特定的

关于地板“应该”导电还是静电消散的部分困惑源于不同行业的电气要求的差异。阻力标准是行业特定的,并且还取决于人们在环境中穿的鞋的类型。

对于电子制造和处理应用中,ESD协会 *标准ANSI / ESD S20.20需要ESD地板材料以测量≤1.0×10 9 Ω(1十亿欧姆)哪位包括导电和静电耗散地板选项。ESD协会不会偏好另一个范围。

ESD协会是一个专注于避免静电放电(ESD)的专业组织。

电信行业标准* - 例如,关键呼叫中心,9-1-1调度操作和政府办公室 - 以及飞行控制塔和使用其设备的操作的政府标准*要求地板测量≤1.0x 10 9(在高端)并且≥1.0x 10 6(在低端)。**

摩托罗拉R56ATIS 0600321-2015FAA 019f

**有关任务关键型应用的电阻标准的深入讨论,请参阅我们的文章“任务关键空间中的电阻”。

上限

除少数例外情况*外,所有标准组织都将电阻值设置为1.0 x 10 9的上限高于10 9,静电比地板更快地施加有害电流到地面。

所有ESD地板的电导率都受相对湿度(RH)和其他环境因素的影响。我们知道水是指挥 ; 因此水分增加了材料的导电性。低RH-非常干燥的空气 - 可以做相反的事情,将地板材料的阻力提高一个数量级,如果不是更多的话。这意味着,10 9的地板的阻力可能高达10 10在10 10以上,地板实际上变成绝缘体,根本不提供静电保护。

这就是为什么几乎所有标准都设定了10 9的阻力上限。

* IBM对服务器机房的建议设置上限为10 10由于上述原因,Staticworx强烈建议指定不高于10 9的电阻,并且最佳地设定电阻上限为10 8

下限的变化

如果电阻太低 - 或者如果地板比导电粘合剂更具导电性,或者衬垫 - 电荷可以穿过地板表面*,而不是向下流到地面。如果坐在或跪在过度导电的地板上的人 - 例如在打开的服务器工作 - 接触到带电电流,则电流将从接触的身体部位(例如手)射出,穿过身体,穿过脚并穿过地板,使他或她受到潜在的有害电击。**

*此信息专门适用于ESD地毯,如独立实验室进行的测试所示。

**由OSHA(职业安全与健康管理局)在该组织的网站上发布的“电流如何影响人体”的释义

结果当前图表

在电子制造和处理设施中 - 根据ANSI / ESD S20.20的要求 - ESD保护区域(EPA)中的每个人都需要使用某种形式的防静电鞋(脚趾,鞋跟或鞋底带或ESD鞋) ; 这些任务是严格执行的。

ESD鞋类中的内置电阻可提供一定的电击保护。这就是为什么在电子制造和处理设施中,不需要对电阻值进行下限。

在电信领域,调度中心,网络政府办公室,飞行塔和其他最终用户空间中,没有涉及鞋类的任务或控制。人们穿着常规鞋或街头鞋,不能防止电击。出于安全原因,为了保护在通电设备附近工作的人员,这些最终用户环境中使用的地板材料的阻力必须不低于10 6。 *

*如行业标准(摩托罗拉R56ATIS 0600321-2015FAA 019f)所述。

 
 

导电性或耗散性:哪种更好,为什么?

有一段时间,一些防静电地板供应商认为 - 高导电性地板的性能优于导电性较差的地板材料。或相反亦然。如上所述,这些说法并非如此 - 实验室测试很容易揭穿这些信念。纯粹说明地板能够安全地将静电放电到地面,导电和耗散地板都可以充分发挥作用。

在评估ESD地板的电气性能时,不要只关注其电阻性能(仅说明部分故事),指定人/买家应考虑:

  • 行业标准
  • 地板材料
  • 适当的测试(按行业测试方法)

标准

如上所述,阻力标准因行业而异。根据为受限制访问的受控工厂中的电子制造标准设计的值,为最终用户环境指定楼层不仅是蛮干的,而且可能是彻头彻尾的危险。

出于同样的原因,坚持认为电子设备的地板满足电信和FAA标准所要求的耗散值,从而消除了完美的好处(取决于应用甚至是最佳选择) - 例如导电乙烯基,ESD环氧树脂和导电橡胶 - 来自考虑。

工业静态控制标准

应用的ESD标准_1

应用的ESD标准_2

有关更多信息,请访问我们的标准和测试方法中心

作为安装电气化设备的终端用户环境的安全考虑因素,鞋类应该考虑在内。由于内置电阻器可以限制电流暴露,因此静电控制鞋可提供常规鞋类无法提供的电击保护。如果不能使用防静电鞋或不能强制使用,则需要对地板进行补偿。

鞋类也会影响一些防静电地板材料的电气性能。例如,乙烯基 - 无论是导电的还是耗散的 - 可以是静电产生材料。当普通(街道)鞋的人走在导电乙烯基地板上时,地板和鞋底之间的接触会产生显着的静电荷。

电导率不是电荷产生的预测因子。

与防静电鞋一起使用,乙烯基表现良好。这是因为防静电鞋中的导电元件与ESD乙烯基中的嵌入碳形成电连接,防止静电荷在他或她的鞋的人或鞋底上形成。

虽然导电或耗散的乙烯基地板在具有鞋类要求的电子应用中表现良好,但它无法解决最终用户环境的静电控制挑战。如果没有防静电鞋,ESD乙烯基材料的表现并不比普通(非ESD)静电产生地板更好。

地板材料

由于制造工艺的不同,ESD地板材料的性能因产品而异。

与导电乙烯基不同,静电耗散(SDT)乙烯基组合物瓷砖没有暴露的导电细丝。SDT乙烯基材料通过随时间推移磨损的现场施用局部蜡获得大部分电导率。警惕重新使用ESD蜡可以缓解这个问题; 但是没有监测阻力的协议,确保以适当的间隔施加蜡,并控制维护程序,故障率可能很高。

在导电乙烯基中,紧密堆积的碳丝或静脉能够与ESD鞋中的导电元件可靠地接触。由于其电气特性是固有的,导电乙烯基不需要特殊的蜡来提高性能,并提供永久的静电保护,使其成为更好的ESD乙烯基选择。

导电地毯
欧姆表读取地毯块的电阻。

在导电地毯(多层复合结构)的情况下,导电背衬将瓷砖表面 - 通过导电纤维束中导电纤维,通过导电预涂层电连接到导电玻璃纤维和碳载黑色背衬 - 导电粘合剂或垫层,接地。大多数导电地毯块的安装尺寸高于25,000欧姆,通常为2.5×10 4至1.0×10 5但是环境中水分的任何增加 - 环境RH的增加或混凝土露点的变化 - 都会增加瓷砖的导电性,并且可能会使地板的电阻降低到可接受水平以下。

在要求使用ESD鞋类的电子应用中,低导电性通常不是问题。在最终用户空间中,人们穿着普通的街鞋并使用带电设备,这可能会带来安全风险。

在导电性较差的粘合剂上安装高导电性地毯会提高系统阻力 - 即整个系统的阻力:地毯,粘合剂和测试对象穿着的鞋子,站在地毯上 - 掩盖问题。地毯本身的阻力不会上升。请记住:系统电阻永远不会低于链中导电元件的电阻; 在系统读数中,地毯的阻力似乎更高。潜在的安全风险是相同的。

另一方面,静电耗散地毯上的PVC背衬减缓了从行走表面,通过纱线中的碳纤维到导电粘合剂或底层地板的电流。耗电量超过10 6时,耗散的地毯可以安全有效地将电荷输送到地面,而不会受到环境引起的波动的明显影响。

 
 

甜蜜点

今天,业界的共识是,地板应该既不具有导电性,也不会造成安全风险,也不会在耗散范围内如此之高,以至于不能像生成静电那样快速地释放静电。

为了安全和最佳性能,我们的目标是找到电阻值在中等范围内的材料,我们称之为“ 甜点 ”。即1 x 10 5和1 x 10 8之间

甜蜜点

在此范围内测量的任何地板材料都能安全有效地将静电释放到地面。

正确的测试

为了确保您选择的地板符合性能标准,按照行业标准进行适当的测试至关重要。为了测试电阻,所有行业标准都要求遵循ANSI / ESD STM7.1中规定的程序,对于点对点电阻Rtt)和对地电阻(Rtg)。

阻力测试

由于湿度影响导电性,地板材料应在测试前在12%RH的受控室中调节三天。在低RH下进行测试可确保地板不需要高环境湿度即可充分传导。

应在用于测量环境性能的空间中测试模型安装。

应该进行根据ANSI / ESD S97.1进行的系统电阻测试,以测量地板系统的电阻 - 即地板材料,导电粘合剂和测试对象所穿的鞋子。

电阻测试 - 系统RTG

材料和系统阻力读数的不一致性表明,地板系统中的组件人为地改变了阻力值,应进行调查。

行走体电压STM97.2要确定人们走路时地板是否会产生静电,请按照ANSI / ESD STM97.2测试行走的车身电压

应始终在测试对象穿着鞋子的情况下进行系统阻力和体电压测试,鞋子应尽可能靠近人们可能在空间穿的鞋子。

避免混淆,消除有关ESD地板对话的导电和耗散条款

虽然导电和耗散可能对解释电气标准有用,但仅根据电阻值指定一个楼层是一件麻烦事。而不是处理不必要的混淆 - 或指定最终失败的最低限度的风险 - 消除规范中的对话或选择ESD地板的导电和耗散术语是明智的。

确保您选择的地板能够提供足够的静电保护并防止随机静电放电造成的损坏:

  • 花点时间学习和理解行业适用的标准,如FAA 019fATIS 0600321-2015Motorola R56ANSI / ESD S20.20 ;
  • 评估环境和应用,特别注意人们将在空间穿的鞋子;
  • 请注意,一些防静电地板会对穿着普通街头鞋的人产生大量静电;
  • 根据化学和物理构成评估材料;
  • 并且始终按照STM97.2中概述的程序测试电源,以评估电荷产生,以及STM7.1,以确保它符合承诺的电阻标准。

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