Ionisationsstab zum Neutralisieren elektrostatischer Aufladung. (Bild: Meech)
Die Präsenz von statischen Ladungen führt zum Anziehen von Partikeln wie Staub oder Schmutz. Dies wiederum führt beispielsweise zu Fehlfunktionen von Geräten und Produktkontaminationen. Werden die Aufladungen nicht neutralisiert, kann die Maschinenleistung und die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt werden. Das Abfallaufkommen wächst und die Wartungsanforderungen steigen. Noch größere Sorgen bereitet den Unternehmen die Gesundheit und Sicherheit der Belegschaft, da unkontrollierte Entladungen im Extremfall zu Verletzungen führen können.
Das Neutralisieren statischer Ladungen stellt sicher, dass die Qualität des Endproduktes konstant bleibt, Ausfallzeiten und Abfall reduziert sowie Gesundheit und Sicherheit der Mitarbeiter nicht beeinträchtigt werden.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um die elektrostatische Aufladung beim Blasformprozess zu eliminieren. In jedem Fall ist es wichtig zu wissen, wie die Ionen erzeugt werden und welche Auswirkungen sie auf das Blasformverfahren haben können. Es ist relevant, die Ursachen der statischen Aufladungen ausfindig zu machen, um ein passendes und effektives System zu installieren.
Wie entsteht Elektrostatik?
Die Hauptursachen für statische Aufladungen sind Reibung und Trennung. Außerdem wird die Intensität der Ladungen durch die Höhe des Drucks zwischen zwei Oberflächen sowie die Geschwindigkeit des Prozesses beeinflusst.
Auch die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft kann das Aufkommen von statischen Ladungen verursachen. So führt eine hohe Luftfeuchtigkeit mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu Problemen mit Elektrostatik. Allerdings kann sich dies in Betrieben, in denen Maschinen Wärme erzeugen, schnell ändern. Heiße Luft enthält ein hohes Maß an Feuchtigkeit und steigt daher auf. Sie wird anschließend durch kältere, trockenere Luft ersetzt, wodurch Zonen mit niedriger Luftfeuchtigkeit entstehen. Daraus resultieren elektrostatische Ladungen.
Einfluss der Statik auf die Produktionsleistung
Das Blasformen von Vorformlingen ist eines der gängigsten Verfahren beim Herstellen von Flaschen und anderen hohlen Kunststoffgegenständen. Doch leider führen die Art der Fertigungsumgebung und die Techniken zur Produktformung zu elektrostatischen Ladungen.
Statische Elektrizität kann den Formungsprozess auf zwei Arten stark beeinträchtigen: Wenn ein einzelner Vorformling vorhanden ist, können statische Ladungen die Ausrichtung im Werkzeug beeinträchtigen und Löcher oder Makel im Formteil erzeugen. Wenn mehrere Vorformlinge nahe beieinander sind, können sich diese durch Elektrostatik gegenseitig abstoßen. Hierbei verändert sich ihre Position, was wiederum zu Produktfehlern führt. Dies ist besonders problematisch bei sehr dünnen oder langen Vorformlingen, bei denen ein präzises Platzieren im Formwerkzeug für eine einwandfreie Produktformung wichtig ist, da alle Behälter unterhalb der Standardqualität direkt zu erhöhten Ausschussraten führen.
Probleme auf Transportbändern
Ionisationsstäbe können auch nachträglich in Produktionslinien integriert werden. (Bildquelle: Meech)
Nicht allein das Formen der Kunststoffteile steht unter dem Einfluss statischer Ladungen. Nach der Formgebung werden die Produkte auf Förderbändern zum nächsten Fertigungsschritt wie Abfüllen, Etikettieren oder zum Sortieren in einen Sammelbehälter weitergeleitet.
Werden die Kunststoffteile gefördert, laden sie sich durch Aneinanderreiben und beim Abkühlvorgang auf. Dadurch ziehen sie Staub und Schmutz aus der Umgebung an ihre Oberfläche und werden verunreinigt. Da Hygiene und Sauberkeit für die Produktherstellung allerdings von größter Bedeutung sind, werden verunreinigte Teile entsorgt.
Leichte Kunststoffteile, die sich auf Sammeltischen am Ende eines Förderbands befinden, können sich durch statische Ladungen voneinander abstoßen und möglicherweise hinunterfallen. Die Produkte verschmutzen und werden entsorgt oder in einen zusätzlichen Produktionsschritt aufwendig gereinigt.
Auch Mitarbeiter, die an Förderbändern arbeiten, leiden unter den Auswirkungen elektrostatischer Ladungen. Der sogenannte Batterieeffekt, bei dem die Ansammlung einer bestimmten Anzahl statisch geladener Objekte die Intensität der Statik erhöht, erzeugt einen stärkeren Elektroschock, der wiederum die Sicherheit und Gesundheit des Arbeitspersonals negativ beeinflusst. Obwohl das Gefühl des Schocks innerhalb weniger Sekunden abklingt, könnte eine reflexartige Reaktion zu einer Verletzung führen.
Elektrostatische Aufladung wirkt sich auch auf umliegende Geräte aus. Es ist bekannt, dass elektronische Waagen am Ende einer Abfülllinie unter dem Einfluss von Elektrostatik fehlerhafte Daten anzeigen oder Fehlfunktionen vorweisen. Vor allem im medizinischen Bereich, in dem genaue Dosierungen abgewogen werden müssen, ist dies ein ernstzunehmendes Problem.
Aufladung im Griff
Die Ionisationssysteme brauchen nicht nahe beim Produkt installiert zu werden. (Bildquelle: Meech)
Systeme zur Neutralisierung elektrischer Ladungen sind für Anwendungen mit kurzer, mittlerer und langer Reichweite erhältlich. Ihre kompakten Abmessungen ermöglichen einen einfachen Einbau, sei es auf Transportbändern oder auf Blasformmaschinen.
Ionisationssysteme verwenden Hochspannung durch Wechselstrom (AC) oder Impulsgleichstrom (DC) und werden seit vielen Jahrzehnten in verschiedenen Produktionslinien eingesetzt. Zusätzlich zu dieser Technologie können Luftströmungen integrieren werden, um sowohl statische Ladungen als auch Verunreinigungen zu beseitigen.
Die Wechselstromtechnologie ermöglicht eine Neutralisierung jeder statisch aufgeladenen Oberfläche, die in der Nähe des Systems vorbeizieht. Allerdings wurde diese Technologie mit der Zeit durch die modernere, flexiblere Impulsgleichstromtechnologie (DC) ersetzt. Die sogenannten DC-Elektroden erzeugen durch ihre Emitterspitzen abwechselnd positive und negative Ionen. Außerdem ermöglichen sie eine Kontrolle und Anpassung der Parameter, wie Leistung, Frequenz und Polarität.
Beide Technologien sind in Form von Stäben, Luftvorhängen oder Düsen erhältlich. Die Wahl des richtigen Systems hängt von der Anwendung sowie der Installationsmöglichkeit ab.
Aufgrund der Empfindlichkeit der Vorformlinge schreiben Verarbeiter vor, dass Systeme zur statischen Kontrolle bei Blasformverfahren keine Luftunterstützung verwenden dürfen. Der Grund dafür ist, dass diese Luft Staub und Schmutz auf den Vorformling blasen kann oder dass der Kunststoff dadurch zu schnell abkühlt. Eine DC-Elektrode mit großer Reichweite kann die entsprechende Ionisierung ohne Luftunterstützung liefern. Diese Technologie erweist sich besonders bei dünnen Vorformlingen als nützlich.
Durch die Installation von Ionisationssystemen kann die elektrostatische Aufladung von Teilen auf Transportbändern effektiv neutralisiert werden. Dies beseitigt die durch Ladungen verbundenen Probleme und garantiert die Sicherheit des Arbeitspersonals. Meech International, Witney, Großbritannien, entwickelt bereits seit den 1960er Jahren Lösungen zur statischen Kontrolle.
