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Mittwoch, 14 September 2016 00:00

Elektrostatik - Basics und Hintergründe

Wie kommt es zu elektrostatischer Aufladung und wie wirkt Elektrostatik?

 

(Vorab: besonders Eilige finden eine Kurzfassung am Ende des Textes
Oder schreiben uns eine Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! für einen kurzfristigen Termin)

 

Um die oben gestellte  Frage zu beantworten muss man sich erst einmal den Hintergründen der Elektrostatik und deren Wirkung zu wenden.

Prinzipiell entsteht elektrostatische Aufladung durch Kontakt und Trennung zweier Körper. In den direkten Kontaktflächen kommt es durch Interaktion der Valenzelektronen, somit zu einem Ladungsübertritt vom einen auf den anderen Kontaktpartner. Dies geschieht in Abhängigkeit von der Valenzelektronen-Konfiguration der beteiligenden Stoffe. Dies hat zur Folge, dass sich durch den Elektronenübertritt der eine Stoff negativ auflädt (Elektronenaufnahme) und der andere positiv auflädt (Elektronenabgabe).

Ist nun mindestens einer dieser beiden Stoff ein Isolator, also ein Nichtleiter, hält dieser die Ladung und nimmt unter o.g. Bedingungen noch weitere Ladung auf. Der Kontaktpartner kann, wenn er ein Leiter ist, die ausgetauschten Elektronen über die Erdverbindung wieder ausgleichen.

Je intensiver der Kontakt und je schneller der Trennvorgang, desto höher ist die Menge der übertragenen Elektronen, also desto höher die Aufladung.

Was wir gerade beschrieben haben, tritt zum Beispiel bei einer Folie die durch eine Extrusionslinie oder eine Druckmaschine läuft, oder aber auch einem Formteil beim Ausformen nach dem Spritzguss auf. 

Wir fassen zusammen:

Elektrostatische Aufladung entsteht durch Kontakt- und Trennungsvorgänge. Die Ladung ist auf dem Isolator nicht beweglich, und kann nicht einfach durch Erdung abgeleitet werden. Bei schnellen Prozessen mit intensivem Oberflächenkontakt wird mehr elektrostatische Aufladung generiert.

Die hierbei entstehende Spannung ist nun abhängig von der angesammelten Ladung/Energie (Menge der Elektronen) und dem Abstand zum Erdpotenzial. Durch eine hohe Aufladung entsteht also eine hohe Spannung. 

Diese hohe Spannung, also das elektrostatische Feld dass durch sie entsteht, kann man sogar spüren. Es stellen sich die Haare an den Armen auf, mit steigender elektrostatischer Feldstärke mehr.

Praxistipp: Ab etwa 5kV auf der Oberfläche einer Folie spüren sie die Elektrostatik mit den Haaren auf Ihrem Handrücken.
Wenn Sie es genauer wissen möchten, dann messen Sie mit dem Messgerät EM03 spielend leicht elektrostatische Aufladung.

Dieses „Ziehen“ an den Haaren oder anderen leichten Objekten, auch Staub, Insekten oder Fuseln, resultiert aus dem Bestreben der Aufladung sich zu neutralisieren. Es wird alles angezogen, was neutraler ist. Deswegen legt eine aufgeladene Folie auch an der Maschinenwand an und „klebt“ dort. Dabei ist diese Anziehung höher je größere das Potenzialgefälle ist.

Wirkt dieses elektrostatische Feld gegen einen Leiter ergibt sich auf der Oberfläche eine Feldstärke, die neben dem einwirkenden Feld, auch abhängig von der Oberflächengeometrie ist. Je spitzer die Spitze ist desto höher ist, bei gegebenem Feld, die Feldstärke an der Spitze. 

Diesen Effekt kennen wir vom Blitzableiter. Er stellt der aufgeladenen Wolke eine Spitze zur Verfügung, die dann den Blitz „anzieht“.

Bei ausreichender Feldstärke kommt es an der Spitze zu Ionisation, also zur Emission der dem einwirkenden Feld entgegengesetzter Ionen (aufgeladene Luftmoleküle).  Wir stellen uns vor, dass wir dem Luftmolekül ein Elektron „klauen“ oder ihm eines mehr mit auf den Weg geben. Diese freibeweglichen Ionen werden nun entlang des wirkenden Feldes zur geladenen Oberfläche gezogen. Auf der Oberfläche angekommen erfolgt über dieses Ion der Ladungsaustausch, das Elektron wird wieder zurückgetauscht und die Oberfläche verliert somit an Potenzialdifferenz zur Erde, sie wird entladen.

Die Geometrie der Spitze zusammen mit der notwendigen Feldstärke für die Ionisation bestimmen jedoch auch die Energie die hierbei frei wird. Eine nadelfeine Spitze bewirkt hierbei eine sanfte Ionisation mittels Coronaentladung, eine Kugel mit größerem Durchmesser kann bei sehr hoher Aufladung auch eine mitunter sehr energiereiche Büschelentladung bewirken. Eine solche kann z.B. auch durch die Hand eines Bedieners an einer Maschine erfolgen und sehr gefährlich sein oder in einem Folienwickel stattfinden und dort großen Schaden am Material zur Folge haben.

Im Ex-Bereich haben energiereiche elektrostatische Entladungen gar fatale Folgen. Für diese besonderen Anwendung bietet Eltex Ionisatoren mit Atex-Zertifikat an.

Den Effekt der Ionisation nutzt man aber auch in Form von aktiven Ionisatoren. Bei aktiven Ionisatoren werden Spitzen durch eine angelegte Hochspannung kontinuierlich zur Ionisation angeregt. Sie stellen somit eine Ionenwolke zur Verfügung, aus der sich die aufgeladenen Objekte, über Feldwirkung, die benötigte Gegenladung zur Neutralisation ziehen kann.

(sehen Sie hierzu auch „Wie funktioniert Elektrostatische Entladung (Ionisation)?“)


Kurzzusammenfassung zur Elektrostatik für Eilige:

- Kontakt und Trennung erzeugen Aufladung

- Bedingung: einer der beiden Kontaktpartner ist ein Isolator (z.B. Kunststoff)

- Kontaktintensität und Trenngeschwindigkeit bestimmen die Höhe der elektrostatischen Aufladung

- Von der Aufladung geht ein elektrostatisches Feld aus, dass sich messen und fühlen lässt (ab ca. 5kV)

- elektrostatische Aufladung bewirkt Anziehung

- Elektrostatik lässt sich nur durch Ionisation ableiten

 

Negative Effekte:

- Personalbelästigung durch Überschläge

- Materialbeschönigung durch Überschläge

- Anziehung von Staub, Fuseln und Insekten

Positive Effekte:

- Bewusst herbeiführbare Haftung

- Effekt spurlos umkehrbar

- berührungslose Abschiebung von Isolatoren

Unwirksame Maßnahmen:

- Erdung der Maschine oder des aufgeladenen Materials


Wirksame Gegenmaßnahmen:

Systeme zur Ionisation, oder elektrostatischen Entladung finden sie hier: Produktkatalog Entladung

 

Gern helfen wir Ihnen auch persönlich mit Ihrer Aufgabe, bitte kontaktieren Sie uns hierzu über unser Kontaktformular oder senden uns eine Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!.

 

 

 

 

Freigegeben in Elektrostatik

24V-Ionisationselektrode SDS

Das Ionisationssystem SDS vereint minimale Abmessung mit maximaler Leistung. Es sind alle Komponenten im kompakten Profil (nur 24x39mm) vereint. Für den Betrieb werden nur 24VDC benötigt.
Durch die eingebaute Intelligenz erzielt die Elektrode eine ausserdentlich große Tiefenwirkung von bis zu 300mm, ohne Luftunterstützung!
(Beim Einsatz mit einer Luftunterstützung können auch größere Reichweite erzielt werden.)

Die integrierte Regelung reagiert hierbei auch auf wechselnde Aufladungen und Rahmenbedingungen und sorgt immer für eine optimale Entladung. Im Falle einer Steuerung wird diese direkt an der Elektrode oder über die integrierte Schnittstelle gemeldet.

Über die integrierte CANbus Schnittstelle werden in Zukunft noch weitere Daten von der Elektrode bereitgestellt, über den CANbus-Master dargestellt und und an die übergeordnete Steuerung weitergegeben:

Schnittstellen der Ionisationselektrode SDS
Schnittstellen der Ionisationselektrode SDS

 

 

Freigegeben in Elektroden

In der Verarbeitung von Kunststofffolien entstehen durch Kontakt und Trennungsvorgänge an Umlenkwalzen und besonders an Nip- und Quetschwalzen hohe elektrostatische Aufladungen. Auch Warenspeicher bergen das hohes Potenzial zum Aufladen der Warenbahn.

Elektrostatik tritt aus verschiedenen Gründen als Störfaktor zu Tage:

  • Staubanziehung und Partikelanhaftung
  • Ladungseinschlüsse im Wickel die in der Weiterverarbeitung stören
  • Personalbelästigung durch Überschläge beim Wickelwechsel

Die Entladung im Warenbahnverlauf hilft das Ladungsniveau möglichst gering zu halten. Besonders wichtig ist eine möglichst dicht am Wickel positionierten Ionisationelektrode. Mit dieser werden auch höchste Aufladungen sicher und zuverlässig beseitigt werden. 

Seit langem bewährt sind in diesen Anwendungen:

  • Entladenetzgerät ES51
  • Entadeelektrode R51
Freigegeben in Kunststofffolien
Sonntag, 19 Oktober 2014 00:00

Ex-Ionenblaspistole EXPR50

Ionenblaspistole EXPR50, kompakt, flexibel und schnell

Die Ionenblaspistole EXPR50 ist das Ergebnis der konsequenten Weiterentwicklung der Blaspistolen zur Entladung im Ex-Bereich. Mit verschiedenen Düsenaufsätzen lässt sich das System immer an den Anwendungsfall anpassen. Besonderes Augenmerk wurde, neben der optimalen Entladung, auf die Handlichkeit gelegt. Somit ist die kompakte Blaspistole mit dem kurzen Düsenaufsatz eine echte Arbeitserleichterung und ausgewogen in der Handhabung.

Vorteile der Ionenblaspistole:

  • Einsatz im EX-Bereich mit Zulassung für manuellen Betrieb,
  • hohe Sicherheit durch passive Entladeleistung auch bei abgeschalteten Netzgeräten,
  • hohe aktive Entladeleistung durch patentierte isolierte Erdleiter,
  • Sicherheit durch Funktions- und Verschmutzungsüberwachung in Verbindung mit Netzgerät ES53,
  • keine Gefährdung durch Stromschlag beim Berühren der Spitzen,
  • strömungsoptimierte Luftdüse,
  • variable Luftversorgung

 

Sonntag, 19 Oktober 2014 00:00

Ionenblasdüsen R36

Ionenblasdüsen R36, kompakt, flexibel und schnell

Der Blaskopf R36 ist das Ergebnis der Entwicklung eines möglichst flexiblen und effektiven Ionisationsblaskopfs. Elektrostatische Auflassungen werden in Sekundenbruchteilen beseitigt. Der patentierte Aufbau des Ionenblaskopfes macht ihn besonders effektiv und variabel im Einsatz.
Zur Wahl stehen im Standard schon mehr als 100 Varianten zur Verfügung. Und das Beste ist, dass Sie hierzu auch Ihre eigene Düsenform bauen können, Sprechen Sie uns hierfür bitte an.

Die Einsatzmöglichkeiten der Ionenblasdüse R36 sind vielfältig, sie ein eingesetzt wenn es z.B. um das Abblasen von Staub geht, oder Artikel direkt an der Spritzgussmaschine ionisiert werden sollen.

 

Sonntag, 24 August 2014 00:00

Ex-Ionenblaspistole EXPR50

Ionenblaspistole EXPR50, kompakt, flexibel und schnell

Die Ionenblaspistole EXPR50 ist das Ergebnis der konsequenten Weiterentwicklung der Blaspistolen zur Entladung im Ex-Bereich. Mit verschiedenen Düsenaufsätzen lässt sich das System immer an den Anwendungsfall anpassen. Besonderes Augenmerk wurde, neben der optimalen Entladung, auf die Handlichkeit gelegt. Somit ist die kompakte Blaspistole mit dem kurzen Düsenaufsatz eine echte Arbeitserleichterung und ausgewogen in der Handhabung.

Vorteile der Ionenblaspistole:

  • Einsatz im EX-Bereich mit Zulassung für manuellen Betrieb,
  • hohe Sicherheit durch passive Entladeleistung auch bei abgeschalteten Netzgeräten,
  • hohe aktive Entladeleistung durch patentierte isolierte Erdleiter,
  • Sicherheit durch Funktions- und Verschmutzungsüberwachung in Verbindung mit Netzgerät ES53,
  • keine Gefährdung durch Stromschlag beim Berühren der Spitzen,
  • strömungsoptimierte Luftdüse,
  • variable Luftversorgung

 

Freigegeben in Elektroden

Berührungslose Entstaubungssysteme finden dort ihren Einsatz wo ebene, strukturierte oder dreidimensionale Oberflächen mit großen Staubmenge verunreinigt sind. Der Staub soll möglichst komplett von der Oberfläche gelöst und dann entsorgt werden.
Hier hat sich die Reinigung nach dem CircleaN-Prinzip bewährt die wir vor über 10 Jahren in Zusammenarbeit mit Kunden verschiedenster Industrien entwickelt haben.
Durch den Einsatz rotierender Reinigungsdüsen wird hier ein doppelter Effekt erzielt:

  1. Wertvolle Druckluft wird gespart, da mit nur 2 oder 4 kleinen Bohrungen eine Fläche von bis zu 200mm gereinigt wird
  2. Die konstante Drehzahl bewirkt, dass die Luft als kurzer Impuls auf die Fläche einwirkt und so der Staub aus der Oberfläche geklopft wird, ähnlich wie beim Teppichklopfen.

In Kombination mit Ionisationseinrichtungen zum Beseitigen der elektrostatischen Haftkraft und einer Absaugung die den gelösten Staub erfasst und entsorgt ergibt dies ein effizientes und effektives Gesamtsystem für saubere Oberflächen.

Das Wirkprinizip:

Entstaubung nach dem Circlean-Prinzip
  1. Das verstaubte Produkt läuft in die Einrichtung ein.
  2. Die Ionisationselektroden nehmen dem Staub und der Oberfläche die elektrostatische Haftkraft.
  3. Rotierende Reinigungsdüsen wirbeln den Staub auf.
  4. Der Aufgewirbelte Staub wird durch die Absaugung entsorgt.
  5. Bürstenleisten im Ein- und Auslauf verhindern, dass der Staub nach aussen geblasen wird.
  6. Das saubere Produkt verlässt die Reinigungseinrichtung CircleaN
Freigegeben in Entstaubung

Beseitigung der Elektrostatik in Fördertöpfen

Durch Kontakt und Trennung entsteht elektrostatische Aufladung in Vibrationsförderern. Durch die hohe Schwingfrequenz für den Mikrowurf in der Förderung entstehen immer wieder elektrostatische Störungen in der Förderung. Besonders bei der Förderung leichter Artikel mit großer Oberfläche kommt es durch elektrostatische Aufladungen immer wieder zu Stoppern und "kletternden" Artikeln.

In der Praxis bewährt haben sich, je nach Anwendungsfall:

- Entlade-Elektroden in sinnvoller Nähe über dem Fördertopf,

- punktuelle Entladung mit Ionenbläsern.

Freigegeben in Kunststoffformteile
Sonntag, 10 August 2014 00:00

Spritzguss: Inmould-Labelling "IML"

Spritzguss: Inmould-Labelling "IML"

Das "Einspritzen" fertig bedruckter Etiketten für Verpackungen aller Art setzt sich im Spritzguß immer stärker durch: Denn dies spart einen ganzen Verarbeitungsschritt, verkürzt Rüstzeiten und die hohe Qualität des separat gedruckten Bildes bringt das verpackte Produkt bestmöglich zur Geltung. 

Die Umsetzung dieses Verfahrens ist auch in bestehenden Anlagen schnell und mit wenig Aufwand zu machen. Hierzu bedarf es nur eine Station in der das Etikett aufgeladen werden kann. Die Aufladung hält das Etikett dann sicher im Werkzeug.

Wir bieten Ihnen hierzu umfangreiche Erfahrungen und verschiedene Verfahren: 

  • direktes Inmould-Labelling:
    Durch elektrostatisches Fixieren des Etikettes in der Form.
  • indirektes Inmould-Labelling:
    Durch elektrostatisches Voraufladen des Etikettes vor der Form.
  • manuelles Inmould-Labelling :
    Durch manuelles elektrostatisches Voraufladen des Etikettes vor der Form,

Seit langem bewährt sind in diesen Anwendungen:

  • Aufladegenerator KNH35
  • Elektroden-"Balken" der Baureihe R130
Freigegeben in Kunststoffformteile

Elektrostatische Aufladung zum Verschließen der Seitenfalten

In der Folien Verarbeitung kann elektrostatische Aufladung genutzt werden, um zwei Folienlagen auf einander zu fixieren. Dies hat sich auch in der Beutelherstellung bewährt.

Bei der Produktion von Seitenfaltenbeuteln wird, durch das bewusste Aufladen von Teilbereichen des Folienschlauchs, die Seitenfalte elektrostatisch fixiert. Bereich in denen nicht aufgeladen werden soll können durch eine isolierende Kappe einfach ausser Betrieb genommen werden.
Die elektrostatische Aufladung bewirkt hierbei auch ein Herauspressen der Luft aus dem Seitenfaltenbereich. Die Warenbahn ist hiernach wesentlich besser zu verarbeiten, da sie sich fast wie eine einzelne Folienlage verhält.

Fazit:
Genutzte Elektrostatik optimiert die Beutelherstellung, weil die Produktivität durch das Verschließen der Seitenfalte gesteigert wird. 

Seit langem bewährt sind in diesen Anwendungen:

  • Aufladegenerator KNH35
  • Elektroden-"Balken" der Baureihe R130
Freigegeben in Kunststofffolien
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