防爆顯示器內部微珠填充材料的作用及替代選擇研究
引言
在煤礦、石化、化工、油氣等易燃易爆環境中，普通電子顯示器無法直接應用，因為液晶屏及其驅動電路在運行過程中可能產生電弧、火花或溫升，極易引燃外部的可燃氣體或粉塵。因此，必須采用符合 ATEX / IECEx 防爆標準 的專用防爆顯示器。這類設備在外殼、密封、散熱和內部結構方面，都有特殊設計。
近期，在維修一臺客戶送修的防爆顯示器過程中，筆者拆開外殼后意外發現：內部除了液晶模塊、驅動電路板之外，還充滿了大量均勻細小的塑料珠子，收集起來大約有半盆之多。最初，這些珠子的性質與用途并不明確，甚至有人懷疑它們是“干燥劑”。然而，經過進一步分析比對，可以確認這些微珠在防爆設計中扮演著極為關鍵的角色。本文將對這種材料的作用機理、可能的材質選擇以及替代方案進行深入剖析。
一、防爆顯示器的基本要求
1. 防爆標準要求
根據國際電工委員會 IEC 60079 系列標準，防爆電氣設備需要防止以下幾種潛在危險：
常見防爆方法包括隔爆型（Ex d）、本安型（Ex i）、增安型（Ex e）、以及本文涉及的 粉末填充型（Ex q）。
2. Ex q 粉末填充原理
所謂 Ex q，是通過向設備內部填充細小的顆粒或粉末，使殼體內不存在空氣空腔，電弧或火焰無法自由傳播，從而實現阻斷。常見的填充物包括石英砂、玻璃微珠、阻燃塑料珠等。
這類結構的優勢在于：
顆粒間的摩擦與縫隙阻礙了火焰的傳播；
填充層能起到隔熱作用，降低高溫影響；
填充物本身不會助燃，從而保障安全。
二、維修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密封，外殼內部則充滿了大量均勻的小顆粒，直徑約 0.5–1 mm，質地輕盈，表面光滑。
起初懷疑這些顆粒是否為硅膠干燥劑，但通過比對特性，可以明確排除這一可能性：
因此，可以確認這些小珠子并非干燥劑，而是 專用的填充顆粒材料。
三、顆粒材料可能的材質類型
通過對比市面上的常見填充材料，這些顆粒的材質可能屬于以下幾類：
1. EPS / EPE 發泡塑料微珠
2. 中空玻璃微珠
3. 膨脹珍珠巖顆粒（玻化微珠）
綜上，結合顆粒外觀光滑圓潤、數量巨大、填充均勻的特征，本顯示器使用的材料更接近 阻燃 EPS / EPE 微珠 或 球形玻璃微珠，而不是珍珠巖粉料。
四、顆粒在防爆顯示器中的作用機理
1. 防爆能量吸收
在內部電路發生電弧、短路甚至小規模爆炸時，微珠之間會相互摩擦，消耗沖擊能量，防止火焰穿透殼體。
2. 防止空腔積氣
填滿殼體空隙后，不會存在自由空氣腔，從而避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，即使局部電路發熱，也不至于迅速傳導至殼體。阻燃處理后的塑料珠在高溫下不會持續燃燒。
4. 防震與緩沖
顯示器往往應用于機械震動較強的場所（如煤礦設備），顆粒的流動性和緩沖性能夠保護液晶屏與電路板免受長期震動損害。
五、是否可以使用“玻化微珠”替代？
市場上常見的玻化微珠（膨脹珍珠巖）多用于建材保溫、砂漿、墻體隔熱。雖然其防火性能良好，但存在幾個問題：
顆粒不規則：填充密度差，容易留下空隙；
粉塵多：對電路不友好，可能造成污染或短路；
機械緩沖性差：易碎裂，不能有效緩沖震動；
因此，玻化微珠并不適合作為防爆顯示器的替代填充材料。
六、合適的替代材料與采購建議
1. 阻燃 EPS 微珠
2. 中空玻璃微珠
常見規格：直徑 100–500 μm
優點：耐高溫、不燃，表面光滑
適用：要求更高防火等級的環境
3. 采購渠道
七、結論
防爆顯示器內部填充的這些微珠，并非干燥劑，而是符合 Ex q 粉末填充防爆原理 的材料。其作用包括防爆能量吸收、防止空腔積氣、隔熱阻燃、防震緩沖。
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，而非珍珠巖類建材顆粒。在維修或替換時，必須選擇具備阻燃性能、顆粒均勻、低粉塵的產品，直徑建議在 1–3 mm 范圍內。
這不僅關系到設備的長期可靠性，更關系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 IEC 60079-5 (Ex q) 防爆標準，并與正規供應商確認產品的阻燃等級和適用范圍。
