Elektrostatik bei Kunststoffbahnen

Für Hersteller von Kunststoffetiketten und -verpackungen sind saubere Bahnen und eine effiziente Produktion für den reibungslosen Ablauf unerlässlich. Dem stehen die Auswirkungen von Elektrostatik jedoch häufig im Wege. In der Regel werden für die Produkte auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen gefertigt. Durch die Reibung der Bahn auf den Walzen während der schnelllaufenden Prozesse kommt es zu elektrostatischer Aufladung der Bahnoberfläche, die die Produktionsprozesse erheblich beeinflussen kann.

Statische Aufladungen werden durch Reibung oder Trennung zwischen zwei Objekten erzeugt zum Beispiel durch eine Bahn, die durch oder über Andruckwalzen läuft oder schnell abgewickelt wird. Dies führt meist zu Ladungsnestern auf der Materialoberfläche, die die Oberfläche der Bahn beschädigen können oder Verunreinigungen wie Staub, Schmutz und andere Teilchen anziehen.

Angelagerte Partikel auf der Bahn führen beispielsweise zu schlechter Druckqualität oder unzureichende Sauberkeit. Dies hat erhöhte Ausschussraten, Ausfallzeiten der Produktionslinie und kostspielige Verzögerungen zur Folge.

Statische Aufladungen beseitigen

DC-Elektrode für die Entladung auf großen Reichweiten. (Bildquelle: Meech)

Das Beseitigen statischer Aufladung sollte ein grundlegender Bestandteil der Maßnahmen zur Qualitätskontrolle sein, die kunststoffverarbeitende Unternehmen durchführen. Die effektivste Lösung ist eine aktive Entladung der Oberflächen, die Ladungen entfernt, bevor die Kunststoffbahn gedruckt, geschnitten oder gewickelt wird.

Bei der aktiven Entladung wird Wechsel- oder Gleichstrom verwendet, um ionisierte Luft zu erzeugen, die die Oberflächenladungen neutralisiert. Die Spannung wird einer Reihe von Titan Emitterspitzen zugeführt, die auf einer Elektrode montiert sind. Dadurch entsteht eine energiereiche „Ionenwolke“ aus positiven und negativen Ionen. Ändert sich der Wechselstromzyklus, so werden die Ionen in annähernd gleichen Mengen erzeugt, sodass eine statisch geladene Oberfläche, die die Wolke passiert, schnell neutralisiert wird.

Entladeeinheiten, die mit Gleichspannung (DC) arbeiten, ermöglichen die Kontrolle der Frequenz und des relativen Anteils positiver und negativer Ionen. Die Netzspannung wird in Hochspannung umgewandelt, die in positive und negative Ausgänge aufgeteilt und an bestimmte Emitter angeschlossen wird.

Zusätzlich die Bahn reinigen

Auch wenn Entladesysteme statische Aufladungen entfernen, sollten sie in Kombination mit einem Reinigungssystem verwendet werden, um eine makellose Bahn zu gewährleisten. Eine Bahnreinigungsanlage entfernt Partikel von deren Oberfläche, kann Ausfallzeiten reduzieren, die Qualität des Endproduktes verbessern und somit Ausschuss mindern. Es ist jedoch die Kombination beider Systeme, die garantiert, dass die Druckqualität erhalten bleibt, Arbeitsschutz beachtet wird und das Risiko für den Produktionsfluss insgesamt minimiert wird.

Verschmutzte Bahnen werden jedoch nicht allein durch statische Aufladung hervorgerufen. Grenzschichten, die durch eine sich bewegende Bahn entstehen, können Staub, Schmutz, Flusen und andere Partikel aus der Umgebung der Anlage anziehen.

Grenzschichten werden durch die Umgebungsluft verursacht, die die schnelllaufende Bahn mit sich zieht. Die partikulären Verunreinigungen werden unter dieser Schicht auf der Oberfläche der Bahn oder innerhalb der Schicht festgehalten. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Bahn bewegt, bestimmt die Dicke der Grenzschicht. Je schneller die Bahn, desto dicker die mitgeführte Luftschicht.

Bahnreinigung kontaktlos oder berührend

Bei der Bahnreinigung gibt es bei Meech, Witney, Großbritannien, zwei Technologien mit Kontakt oder kontaktlos. Die zu bearbeiteten Bahnmaterialien, die Anwendung, die für die Verarbeitungslinie erforderliche Flexibilität und das verfügbare Budget bestimmen das eingesetzte Anlage.

Systeme, die in Kontakt mit der Bahn stehen, brechen die Grenzschicht auf. Sie arbeiten mit Vakuumtechnologie oder Kleberollen. Erstere ist in verschiedenen Ausführungen verfügbar. Eine davon verwendet ein reibungsarmes Verfahren, beispielsweise ein hochpoliertes Profil, das die Bahn berührt, die Grenzschicht bricht und die Verunreinigungen löst, die anschließend abgesaugt werden. Andere Vakuum-Kontaktsysteme arbeiten mit Bürsten, die vor dem Absaugen die Schmutzpartikel ablösen. Dies kann ein wirksamer Ansatz sein, wenn größere Partikel von stark verschmutzten Bahnen entfernt werden müssen. Diese Bürsten können jedoch die Oberfläche empfindlicher Bahnen beschädigen und müssen selbst regelmäßig gereinigt werden, um das Risiko einer Rückverschmutzung der Bahn zu verringern.

Kleberollenreiniger enthalten zwei Elastomerwalzen, die die gesamte Bahnbreite berühren und die Partikel physisch von der Oberfläche der Bahn abheben. Die Partikel werden auf eine zweite Walze mit hoher Klebekraft übertragen, um eine Wiederverschmutzung zu verhindern. Diese Methode ist ideal zum Entfernen kleiner Partikel (bis zu 0,5 Mikrometer), jedoch nicht für stark verschmutzte Bahnen geeignet. Hier würde die Kleberolle schnell verunreinigen und an Wirksamkeit verlieren.

Das kontaktlose Bahnreinigungssystem Cyclean entfernt und extrahiert auch sehr kleine Verschmutzungen. (Bildquelle: Meech)

Der Hersteller bietet die kontaktlose Technologie in zwei Varianten an. Einerseits gibt es kompakte und leicht zu integrierende Blas- und Saugluft-Bahnreiniger. Diese besitzen Luftmesser auf beiden Seiten der Bahn, um die Grenzschicht zu durchbrechen und alle Partikel von der Bahnoberfläche zu lösen. Die Saugluft fängt die verwirbelte Luft und die Partikel ein und entfernt sie anschließend.

In eine Fertigungslinie integriertes Bahnreinigungssystem Cyclean. (Bildquelle: Meech)

Andererseits gibt es Grenzschichtsysteme, die mit berührungslosen Hochgeschwindigkeitsrollen arbeiten, die sich in einem Abstand von 0,5 bis 1 mm von der Bahnoberfläche drehen. Die Rollen erzeugen eine eigene Hochgeschwindigkeitsgrenzschicht. Ihre Energie ist größer als die der Grenzschicht der laufenden Bahn und kann diese durchbrechen. Von dem Sog werden selbst kleinste Partikel auf der Bahn erfasst, gelöst, von der Bahnoberfläche entfernt und in eine Vakuumextraktionskammer befördert.

System ganzheitlich betrachten

Elektrostatik- und Bahnreinigungssysteme können dazu beitragen die Endqualität von beschichteten Folien sicherzustellen und übermäßigen Ausschuss, Ausfallzeiten und vor allem die Unzufriedenheit der Verarbeiter zu vermeiden. Bei der Auswahl des richtigen Systems müssen jedoch die unterschiedlichsten Faktoren berücksichtigt werden: Von der Analyse der Verschmutzungsquelle und dem Entstehen von Elektrostatik bis hin zum Verständnis, wie sich die Kundenanforderungen und damit die eigenen Produktionsanforderungen voraussichtlich in der Zukunft entwickeln werden. Nur dann kann eine fundierte Entscheidung getroffen werden, welches der verschiedenen Bahnreinigungs- und Elektrostatiksysteme das Richtige ist.

Kontakt

Meech International, Witney, Großbritannien

sales@meech.com