防爆顯示（shì）器內部微珠填充材料的作用及替代選擇研究

引言（yán）

在煤礦、石化、化工、油氣等易（yì）燃易爆環境中，普通電（diàn）子顯示器無法直接（jiē）應用，因為（wéi）液晶屏及其驅動電（diàn）路在運行過程中可能產生電弧、火花或溫升，極易引燃（rán）外部的可燃氣體或粉塵。因（yīn）此，必須（xū）采（cǎi）用符合 ATEX / IECEx 防爆標準 的專用（yòng）防爆顯示器。這類設備在外殼、密封、散熱和內部（bù）結構方麵，都有特殊設計。

近期，在維修一台客戶送修的防爆顯示器過程中，筆者拆開外殼後意外發（fā）現：內部除了液晶模塊（kuài）、驅（qū）動電（diàn）路板之外，還充滿了大（dà）量均（jun1）勻細小的塑料珠子，收集起來大約有半盆之多。最初，這（zhè）些珠子的性質與用途並不明確，甚（shèn）至有人懷疑它們是“幹燥劑”。然而，經過進一步分析比對，可以確認這些微珠在（zài）防爆設計中扮演著極（jí）為關鍵的角色。本文將對這種（zhǒng）材料的作用機理、可（kě）能的材質選擇以及替代方案進行深入剖析。

一、防（fáng）爆顯示器的基本要求

1. 防爆（bào）標準要求

根據國際電工委員會 IEC 60079 係列標準，防爆電氣設備需要（yào）防止以下幾種（zhǒng）潛在危險：

• 電火花泄漏：電路開關、繼電器、液晶驅動芯片可能產生火花；

• 高溫表（biǎo）麵：LED 背（bèi）光驅動、電源模塊會發熱；

• 衝擊爆炸：若設備內部某元器件擊穿或燃燒，必須確保火焰不蔓延至外部。

常見防爆（bào）方法包括隔爆型（Ex d）、本安型（Ex i）、增安型（xíng）（Ex e）、以及本文涉及的 粉末填充型（Ex q）。

2. Ex q 粉（fěn）末填充原理

所謂 Ex q，是通過向設備內部填充細小的顆粒或粉末（mò），使殼體內不存在空氣（qì）空腔，電弧或火焰無法自由傳播，從而實（shí）現阻（zǔ）斷。常見（jiàn）的填充物（wù）包括（kuò）石英砂、玻璃微珠、阻燃塑料珠等。

這類（lèi）結構的優勢在於：

• 顆粒間的摩擦與縫隙阻礙了火焰的傳播；

• 填充（chōng）層能（néng）起到隔熱作用，降低高溫影（yǐng）響；

• 填充物本身不會助燃，從而保障安全。

二、維修（xiū）過程中觀察到的微珠

在實際拆解防爆顯示器時，筆者發現外殼的縫隙均用膠水（shuǐ）密封，外殼內部則充滿了大量（liàng）均勻的小顆粒，直徑約（yuē） 0.5–1 mm，質地輕盈，表麵光滑。

起初懷疑這些顆粒是否為矽膠幹燥劑，但（dàn）通過比對特性，可以明確排除（chú）這（zhè）一可能性：

• 幹燥劑（矽膠珠）數量不會如此巨大；

• 幹燥劑表麵通常有多孔質感，並常帶顏色指示劑（藍/橙），而本（běn）案例顆粒（lì）表麵光滑白色；

• 幹燥劑作（zuò）用是吸（xī）潮，不具備（bèi）吸能、緩衝（chōng）、防（fáng）爆（bào）功能。

因此，可以確認這些小（xiǎo）珠子並非幹燥劑，而是 專用的填充顆粒材料。

三、顆粒材料可能的材質類型

通過對比市麵上的常見填充材料，這些顆粒的材質可（kě）能屬於以下幾類：

1. EPS / EPE 發泡塑料微珠

• 特（tè）征：白色、輕質、直徑均（jun1）勻（yún），常見於發泡包裝材料。

• 優勢：吸能、緩（huǎn）衝、防震效果好，成本低。

• 不足：耐溫性有限，必須經過阻燃處理，否則高溫下可能熔融。

2. 中（zhōng）空玻璃微珠

• 特征：透明（míng）或白色球形顆粒，表麵光（guāng）滑，直徑（jìng） 10–200 μm 或更大。

• 優勢：耐高溫（wēn）、不燃、化學穩定；在部分防爆設備中已有應用。

• 不足：成本相對較高，易碎。

3. 膨脹珍珠岩顆粒（玻化微珠（zhū））

• 特征（zhēng）：礦物膨化產品，質輕多孔。

• 優勢：防火、耐高溫，在建材（cái）和防火填充中廣泛（fàn）應用。

• 不足：顆粒不規則，粉塵多，不適（shì）合與電子電路直接接觸。

綜上，結（jié）合顆粒外觀光滑圓潤、數量巨（jù）大、填（tián）充均勻的特征，本顯示器使（shǐ）用的材料更接近 阻燃 EPS / EPE 微珠 或（huò） 球形玻璃微珠，而（ér）不是珍珠岩粉料。

四（sì）、顆粒在防爆顯示器中的作用機理

1. 防爆能量吸收

在內（nèi）部（bù）電路發生電弧（hú）、短路甚至小規模爆炸時，微（wēi）珠之間會相互摩擦，消耗（hào）衝擊能量，防止火焰穿（chuān）透殼體。

2. 防（fáng）止空腔積氣

填滿殼體空隙後，不（bú）會存（cún）在自由空氣腔，從而避（bì）免可燃氣體在內部聚集。

3. 隔熱與阻燃

顆粒層對熱量傳導有顯著削弱作用，即使局部電路發（fā）熱，也不至於（yú）迅速（sù）傳導（dǎo）至殼體（tǐ）。阻燃處（chù）理後的塑料珠在（zài）高溫下不會（huì）持續（xù）燃燒（shāo）。

4. 防震與緩衝

顯示（shì）器往往應用於機械震動較強的場所（如煤礦設備），顆粒的流動性和（hé）緩衝性能夠保護液晶屏與電路板免受長期震動損害。

五（wǔ）、是否可（kě）以使用“玻化微珠”替代？

市場上常（cháng）見的玻化（huà）微珠（膨脹珍珠岩）多用於建材保溫、砂漿、牆體隔熱。雖然其防火性能良好，但存在幾個問題：

• 顆粒不規則：填充密度（dù）差，容易留（liú）下空（kōng）隙；

• 粉塵多：對（duì）電路不友（yǒu）好，可能造成汙染或短路；

• 機械緩衝性差：易碎裂，不能有效緩衝震動；

因此，玻化微珠並不適合作為（wéi）防爆顯示（shì）器（qì）的替代（dài）填充材料。

六、合適的替代材料與采購建議

1. 阻燃 EPS 微珠

• 常見規格：直徑（jìng） 1–3 mm

• 優點：輕質、易填充（chōng）、成本低

• 建議：必須選用具備 阻燃等級認證（zhèng）（UL94 V-0 或（huò） B1 級） 的產品

2. 中空玻璃微珠

• 常見規格（gé）：直徑 100–500 μm

• 優點：耐高溫、不燃，表麵（miàn）光滑

• 適（shì）用：要求更高防火等級（jí）的環境

3. 采購渠道

• 淘寶/阿裏巴巴：可搜索“阻（zǔ）燃EPS微珠”、“中空玻璃微珠”

• 工業材料供應商：Storopack、SpexLite 等國際品牌

• 國內防爆設備配件商：部分（fèn）廠家提供專用阻燃微珠

七、結論（lùn）

防爆顯（xiǎn）示器內部填充（chōng）的（de）這些（xiē）微珠，並非幹（gàn）燥劑，而是符合 Ex q 粉末填充防（fáng）爆原理 的（de）材料。其作用（yòng）包括防爆能量吸收（shōu）、防止空（kōng）腔積氣、隔熱阻燃、防震緩（huǎn）衝。

通過對比，可以判斷這類顆粒更接近 阻燃 EPS / EPE 發泡微珠 或 中空玻璃微珠，而非珍（zhēn）珠岩類建材顆粒。在維修或（huò）替換時，必須選擇（zé）具備阻燃性能、顆粒均勻、低粉塵的產品，直徑建議在 1–3 mm 範圍內。

這不僅關係（xì）到設備的長期可（kě）靠性，更關係到在危險環境中的本質安全。因此，維修人員在更換此類材料時，應充分參考（kǎo） IEC 60079-5 (Ex q) 防爆（bào）標準，並與（yǔ）正規供應商確認產品的阻燃等級和適（shì）用範圍。