射頻標(biāo)簽靜電控制解決方案
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隨著射頻識(shí)別技術(shù)的異軍突起，射頻標(biāo)簽（RFID）也已經(jīng)進(jìn)入了紙制品加工行業(yè)。設(shè)備供應(yīng)商們紛紛想要成為行業(yè)內(nèi)提供頻射標(biāo)簽解決方案的第一霸主，這樣一來(lái)，也就帶動(dòng)了這項(xiàng)技術(shù)在整個(gè)行業(yè)內(nèi)的迅速推廣。射頻標(biāo)簽的應(yīng)用范圍是無(wú)限的。雖然它能給人們帶來(lái)無(wú)數(shù)的機(jī)會(huì)，但隨著使用人數(shù)的增加，它也會(huì)給人們帶來(lái)一定程度的挑戰(zhàn)。
大多數(shù)的標(biāo)簽和商標(biāo)加工者都在問(wèn)："到底什么是射頻標(biāo)簽？"無(wú)線射頻技術(shù)是一種能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程存儲(chǔ)和檢索的方法，它的使用載體為射頻標(biāo)簽。這種標(biāo)簽含有天線，能夠接受和反射來(lái)自射頻收發(fā)器的無(wú)線電波。根據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為兩種，一種是有源射頻標(biāo)簽，一種是無(wú)源射頻標(biāo)簽。有源射頻標(biāo)簽內(nèi)含有內(nèi)置電池，而后者不含有內(nèi)置電池。內(nèi)置電池能夠向較遠(yuǎn)的地方發(fā)射清晰的信號(hào)，但有遠(yuǎn)射頻標(biāo)簽的體積也相對(duì)較大，價(jià)格也比無(wú)源射頻標(biāo)簽貴一些。
這也正是"地震"發(fā)生的地方。射頻標(biāo)簽是電子設(shè)備，人們?cè)谠O(shè)計(jì)它時(shí)，沒(méi)有考慮到紙制品加工業(yè)的惡劣環(huán)境。我不能確定紙制品加工廠對(duì)電子元件有多么熟悉，但我可以向你保證，在紙制品加工廠里，沒(méi)有一塊適合存放無(wú)保護(hù)芯片的地方。的確，正如上面所說(shuō)的那樣，芯片的種類是五花八門的，其中有一些抵抗靜電干擾的能力比較強(qiáng)，盡管如此，還是有許多文件記錄下了靜電釋放對(duì)射頻芯片造成損壞的案例。這種損壞通常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量在短時(shí)間內(nèi)的下降，更嚴(yán)重的還有可能造成射頻芯片的失效。
問(wèn)題
在包裝和紙制品加工的過(guò)程中，靜電是一個(gè)老生常談的問(wèn)題。例如：縱切，印刷和涂布等過(guò)程都與靜電有關(guān)。
靜電荷是由材料在經(jīng)過(guò)不同的生產(chǎn)和處理階段時(shí)互相接觸和分離所產(chǎn)生的。當(dāng)材料互相接觸和分離時(shí)，它們之間的摩擦（摩擦起電）就會(huì)產(chǎn)生表面電荷，或靜電荷。從定義上講，靜電荷就是由電荷不平衡所引起的剩余電荷。這種電荷通常產(chǎn)生在絕緣材料上，例如：膠片或涂布紙，也有可能產(chǎn)生于與地面隔絕的導(dǎo)電性表面上。這是很重要的一點(diǎn)，因?yàn)樵S多材料供應(yīng)商都聲稱他們的新型抗靜電材料能夠保護(hù)射頻芯片免受靜電荷的干擾。但很遺憾，他們的說(shuō)法并不完全正確，因?yàn)殪o電荷可以被轉(zhuǎn)移到與地面隔絕的導(dǎo)電性物體上。一旦這種導(dǎo)電性物體（例如射頻芯片）與地面接近，電荷的轉(zhuǎn)移就能夠引起物體的損壞。
材料表面的接觸和分離
當(dāng)兩個(gè)表面接觸時(shí)，它們之間的電荷就會(huì)發(fā)生重新排列。而當(dāng)兩個(gè)表面分離時(shí)，就會(huì)發(fā)生電子交換。一個(gè)表面將給出自己的電子，那么它的電荷平衡狀態(tài)就會(huì)被打破，從而處于正電狀態(tài)，而另一個(gè)表面的電子就會(huì)過(guò)?；蛱幱谪?fù)電狀態(tài)。涉及到的材料以及它們接觸和分離所產(chǎn)生的吸引力和壓力等都將對(duì)電荷的數(shù)量產(chǎn)生巨大的影響。要想了解材料的電荷特性，你就必須要考慮材料在摩擦電序中的排位。材料在摩擦電序表中的相對(duì)位置決定了材料之間接觸和分離時(shí)產(chǎn)生的電荷的數(shù)量和極性。在這個(gè)序列中間隔越遠(yuǎn)的材料，它們之間產(chǎn)生的電荷數(shù)量也就越多。而且，排在表中最上部的材料在與表中下部材料接觸時(shí)，更容易捕獲正電荷。
由于靜電是逐漸增加的，所以它會(huì)使問(wèn)題變得更加復(fù)雜，每次材料與另外一個(gè)表面接觸時(shí)，它所帶的電荷就會(huì)增加一些。這在材料與多個(gè)表面接觸的過(guò)程中最為明顯，卷筒紙加工過(guò)程中的卷筒紙緊紙輥就是如此。最重要的是要意識(shí)到應(yīng)該在生產(chǎn)過(guò)程中，把對(duì)這些電荷的控制看作是保護(hù)射頻標(biāo)簽安全性計(jì)劃中的一部分。容易產(chǎn)生大量電荷的典型生產(chǎn)領(lǐng)域有：卷筒紙轉(zhuǎn)移系統(tǒng)――開(kāi)卷裝置，夾緊輥，累加器，帶有絕緣套筒的導(dǎo)紙輥，電暈處理裝置，凹印過(guò)版輥，自動(dòng)復(fù)卷裝置，獨(dú)立包裝或上封面裝置等。
電子設(shè)備
人們把射頻芯片引入包裝/紙制品加工領(lǐng)域中，使一切都發(fā)生了改變。因?yàn)檫@些微小的電路承受不了雜散電壓的影響。它們可能會(huì)因?yàn)槎喾N原因而損壞，其中破壞性最大的是：
*靜電的直接放電所造成的損壞。當(dāng)一個(gè)帶電物體或個(gè)人接觸射頻芯片時(shí)，一些儲(chǔ)存下來(lái)的電荷就會(huì)轉(zhuǎn)移或釋放到射頻芯片上，或者通過(guò)射頻芯片，轉(zhuǎn)移到地上。轉(zhuǎn)移到射頻芯片上的電荷所帶有電量足以破壞芯片上的電路。能量的轉(zhuǎn)移主要體現(xiàn)在熱量上，而這種熱量將會(huì)引起設(shè)備內(nèi)部一層或多層材料的熔化。
*當(dāng)與地面隔絕的導(dǎo)電性物體暴露在靜電場(chǎng)內(nèi)時(shí)，也有可能產(chǎn)生靜電。在這些情況下，被隔離的導(dǎo)體（射頻芯片）就會(huì)在電場(chǎng)中發(fā)生極化，而且如果這個(gè)射頻芯片在這種情況下迅速與地面接觸，它就會(huì)在尋求電荷平衡的情況下產(chǎn)生電流。這樣造成的結(jié)果就是當(dāng)電場(chǎng)被去掉時(shí)，射頻芯片就會(huì)產(chǎn)生相反極性的電荷，處于帶電狀態(tài)，那么當(dāng)它第二次與地面接觸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生直接放電現(xiàn)象。
*電磁干擾對(duì)射頻芯片所造成的影響也十分危險(xiǎn)。所謂電磁干擾，就是我們經(jīng)常在電子工業(yè)中所提到的過(guò)電壓。如果射頻芯片遇到超出其電路絕緣能力的瞬時(shí)電量，電壓或臨時(shí)電量時(shí)，就會(huì)發(fā)生損壞。
電子產(chǎn)業(yè)部門做出的失敗的分析報(bào)告表明靜電對(duì)射頻芯片造成間接或毀滅性損害的幾率只有10%；在90%的情況下，它會(huì)引起潛在故障，這些潛在故障最終會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的失效。我認(rèn)為這種潛在故障與玻璃上的裂縫非常相像。這塊玻璃也許還能用，但它每被壓一次，裂縫就會(huì)大一些，直到這塊玻璃最終被打碎為止。問(wèn)題就在于，射頻標(biāo)簽到底何時(shí)失效？更重要的是，人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有辦法修復(fù)這些潛在故障；你在自己的檢測(cè)站對(duì)這個(gè)射頻芯片進(jìn)行了最后的檢測(cè)而且它工作正常，但當(dāng)你的客戶對(duì)它進(jìn)行測(cè)試時(shí)，它就不能正常工作了。在這一點(diǎn)上，制造商面對(duì)的最大一個(gè)問(wèn)題就是芯片的完整性。收益率并不是它們真正需要的，它們需要為客戶提供百分之百可靠的產(chǎn)品。
解決方案
在當(dāng)今紙品加工領(lǐng)域表現(xiàn)最為活躍的射頻產(chǎn)品就是壓敏標(biāo)簽?，F(xiàn)在，它的生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)變得非常緩慢了，當(dāng)芯片從卷筒紙架轉(zhuǎn)移到承印物上時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度僅為50到150fpm（英尺/分鐘）。有一些制造商們會(huì)把射頻芯片的生產(chǎn)過(guò)程嵌入它們的紙制品加工過(guò)程，或者有一些小型標(biāo)簽加工廠會(huì)把一些預(yù)先組裝的射頻芯片轉(zhuǎn)移到印刷好的標(biāo)簽上。在這兩種情況下，無(wú)論他們使用的插入設(shè)備是非常成熟的名牌產(chǎn)品還是自己組裝的加工機(jī)器，都會(huì)給靜電控制造成很大的影響。
要想控制射頻芯片上的靜電，你需要使用一個(gè)有源靜電消除器，它能保持相對(duì)的電離平衡，而且也能夠中和你在特定（速度，材料種類等等）應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的電荷。靜電消除器的電離平衡（正負(fù)電荷保持平衡）是非常重要的，因?yàn)槟z印電壓能夠損壞某些射頻芯片。雖然到目前為止還沒(méi)有一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出了射頻芯片能夠免受靜電干擾的電壓值，但許多標(biāo)簽制造商都建議人們把電荷水平保持在500伏特左右。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)芯片被放進(jìn)p-s標(biāo)簽裝配線上時(shí)，它們就會(huì)變得更加結(jié)實(shí)，但許多插入設(shè)備制造商建議人們?cè)?,500伏左右的電壓下，在標(biāo)簽被對(duì)插入標(biāo)簽承印物上時(shí)對(duì)靜電荷進(jìn)行控制。無(wú)論怎樣，一臺(tái)設(shè)計(jì)周到的電離器所帶來(lái)的電離平衡都能使靜電荷的數(shù)量迅速下降到不危害射頻芯片的水平上。
不要用無(wú)源靜電消除器（金屬箔或?qū)щ娦跃€繩）來(lái)保護(hù)射頻芯片。雖然在某些工業(yè)環(huán)境中，無(wú)源靜電消除器能夠消除一些靜電荷，但這種電離器對(duì)射頻裝置來(lái)說(shuō)非常危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈冎荒馨鸯o電荷減少到電離作用產(chǎn)生的臨界電壓值上。使用這種設(shè)備的危險(xiǎn)在于無(wú)源靜電消除器的臨界電壓值通常會(huì)高于多數(shù)射頻芯片所能承受的電壓值。
在有源靜電離產(chǎn)品中，現(xiàn)在已經(jīng)被證明最有效的是加長(zhǎng)靜電棒（staticbar）。它們能夠中和掉高速移動(dòng)（2,000到2,500fpm）的卷筒紙上的靜電，而且它的裝配距離非常合適，能夠使離子更好地混合，從而保持更好的離子平衡狀態(tài)。同時(shí)，它還能使射頻芯片與緊挨著發(fā)射極的高強(qiáng)度電場(chǎng)保持相對(duì)安全的距離。當(dāng)靜電棒到達(dá)轉(zhuǎn)移點(diǎn)（插入點(diǎn)）時(shí)，就能成功地中和標(biāo)簽紙（帶有膠粘劑和襯紙的標(biāo)簽印刷材料），紙張或膠片上的靜電荷。所謂轉(zhuǎn)移點(diǎn)（插入點(diǎn)），就是射頻芯片露出的地方，同時(shí)，這也是最脆弱，最容易受到靜電破壞的地方。因此，我們使用靜電棒的理念就是要每時(shí)每刻保證這個(gè)區(qū)域的靜電平衡狀態(tài)。
轉(zhuǎn)移（插入）操作是十分關(guān)鍵的，因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中，射頻芯片非常有可能會(huì)因?yàn)榻佑|或分離而產(chǎn)生電荷。人們?cè)谶@方面通常會(huì)使用專為電子應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電離設(shè)備，電離鼓風(fēng)機(jī)或重點(diǎn)區(qū)域的空氣輔助電離器，因?yàn)檫@些設(shè)備的離子平衡特征更加有利于傳導(dǎo)芯片的敏感性，而且它們也有能力把離子傳送到狹小的機(jī)器空間內(nèi)。
靜電棒能夠用在插入射頻芯片的轉(zhuǎn)換點(diǎn)上，控制卷筒紙緊紙輥或額外加工過(guò)程（例如：模切）中產(chǎn)生的靜電。對(duì)于標(biāo)簽加工廠來(lái)說(shuō)，模切加工之后裁切材料的去除過(guò)程，也是一個(gè)眾所周知的靜電產(chǎn)生區(qū)域，而且它通常會(huì)在20,000或30,000伏的電壓下產(chǎn)生靜電。人們必須要對(duì)這些電荷進(jìn)行控制，來(lái)保護(hù)射頻芯片，減少卷筒紙復(fù)卷時(shí)在紙輥上積累的電荷數(shù)量。紙輥上大量的靜電荷是對(duì)裝配到標(biāo)簽紙上的射頻芯片的巨大威脅，原因前面已經(jīng)提到過(guò)了，我在這里就不多說(shuō)了。
總結(jié)
射頻技術(shù)為包裝產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了光明的前景，它將為這個(gè)行業(yè)帶來(lái)大量的商業(yè)機(jī)會(huì)，而且，隨著射頻標(biāo)簽在更寬更高速的印刷機(jī)上的大量生產(chǎn)，靜電控制也就成為一個(gè)越來(lái)越重要的問(wèn)題。只要你能控制好靜電，未來(lái)就是屬于你的。
評(píng)論