Was ist statische Elektrizität? Warum sie in Produktionslinien stört und wie man sie beseitigt

Folienlagen, die beim Abwickeln aneinander haften, Staub, der sich vor dem Druck auf der Oberfläche festsetzt, ein Stromschlag, sobald der Bediener der Maschine zu nahe kommt … All das hat eine gemeinsame Ursache: statische Elektrizität. In diesem Beitrag fassen wir zusammen, wie statische Elektrizität entsteht, welche Probleme sie in der Produktion verursacht und wie sie in der Industrie beseitigt wird.

Wie entsteht statische Elektrizität?

Wenn sich zwei Materialien berühren und wieder trennen, werden zwischen den Oberflächen Elektronen ausgetauscht. Eine Oberfläche nimmt Elektronen auf und lädt sich negativ auf, die andere gibt Elektronen ab und lädt sich positiv auf. An Produktionslinien geschieht das ständig: wenn sich die Folie von der Walze löst, wenn eine Rolle abgewickelt wird, wenn Papier oder Gewebe über Zylinder läuft oder wenn Platten gestapelt werden.

In einem leitfähigen Material fließt diese Ladung über die Erdung schnell ab. Auf isolierenden Materialien wie Kunststoff, Papier und Gewebe bleibt die Ladung jedoch, wo sie ist; sie baut sich nicht von selbst ab. Je höher die Bahngeschwindigkeit und je trockener die Umgebungsluft, desto stärker sammelt sie sich an.

Welche Probleme verursacht sie in der Produktion?

• Haften und Zuführfehler: Geladene Folien und Platten haften aneinander oder an Maschinenteilen; Bogen lassen sich nicht trennen, die Zuführung stockt.
• Staubanziehung: Eine geladene Oberfläche zieht Staub aus der Luft an. In der Druckerei bedeutet das Druckfehler und Ausschuss, bei Kunststoff- und Glasoberflächen Qualitätsprobleme.
• Wickeln und Aufstellen der Fasern: In Textil- und Vliesstofflinien stellen sich Fasern auf, und das Material kann sich um die Maschine wickeln.
• Elektrische Schläge: Bediener, die geladenes Material berühren, können unangenehme Stromschläge bekommen – mitunter so stark, dass sie reflexartige Bewegungen auslösen.
• Schäden an empfindlichen Bauteilen: In der Elektronikfertigung kann eine elektrostatische Entladung Bauteile beschädigen.

Zuerst messen

Der erste Schritt zur Lösung eines Statikproblems ist die Messung. Ein Feldmessgerät zeigt Höhe und Polarität (+/−) der Oberflächenladung. Festzustellen, an welcher Stelle der Linie die Ladung entsteht, ist die Voraussetzung dafür, die richtige Ausrüstung an der richtigen Stelle einzusetzen. Eine erneute Messung nach der Installation bestätigt außerdem, ob die Lösung wirkt.

Mit Ionisation beseitigen

In der Industrie wird statische Elektrizität am häufigsten durch Ionisation beseitigt. Antistatik-Stäbe erzeugen an ihren mit Hochspannung versorgten Emitterspitzen ein starkes elektrisches Feld; die umgebende Luft wird ionisiert, und es entstehen positive wie negative Ionen. Die geladene Oberfläche zieht Ionen mit entgegengesetzter Ladung an, ihre Ladung wird ausgeglichen: Das Material wird neutral.

Je nach Bedarf kommen unterschiedliche Geräte zum Einsatz:

• Antistatik-Stab: Die gängigste Lösung für die kontinuierliche Neutralisation an der Linie. Standardstäbe arbeiten mit geringem Abstand zum Material (bis 4 cm).
• Luftunterstützter Stab und Ionisationsdüse: Druckluft trägt die Ionen weiter (bis 50 cm) oder an enge Stellen, an die kein Stab passt.
• Ionisationspistole und Ionisationsgebläse: Für die Teilereinigung, die Montage und große Arbeitsbereiche.
• Web Cleaner: Beseitigt die statische Ladung und entfernt den Staub mit Druckluft und Vakuum von der Oberfläche; ideal für die Reinigung vor dem Druck.

Manchmal ist statische Elektrizität erwünscht

Statische Elektrizität ist nicht immer ein Problem. Bei der elektrostatischen Aufladung (Pinning) wird das Material gezielt aufgeladen; so haften Oberflächen ohne mechanische Verbindung vorübergehend aneinander – etwa beim In-Mould-Labeling (IML) oder bei der Herstellung melaminbeschichteter MDF- und Spanplatten.

Der Weg zur richtigen Lösung

Jede Linie ist anders. Materialart, Bahnbreite und Geschwindigkeit, der Abstand des Geräts zum Material und die Frage, ob an der Linie Druckluft vorhanden ist, bestimmen die richtige Lösung. Mit 20 Jahren Branchenerfahrung diagnostiziert Statikcell das Statikproblem direkt an Ihrer Linie, und gemeinsam bestimmen wir die passende Lösung für Ihre Anwendung.