Folien

Karton

Elektrostatik Hilfe Top Pfeil nach oben

Papier

Vliese und Textilien

Metallisierte Verbundfolien



Folien sind das bevorzugte Material wenn es um die elektrostatische Fixierung geht. Aber auch hier gilt in erster Linie: Folien dürfen nicht elektrisch leitfähig sein. Ihre Materialdicke sollte nicht zu hoch sein. Zu dicke Folien isolieren zu stark. Potential und Gegenpotential können sich dann nicht mehr gegenseitig anziehen.

Folien die zu dick und zu schwer sind können nach dem Fixieren abrutschen oder sich verschieben, da die Gewichtskraft der Folie höher ist als die Klebkraft die aus der Fixierung resultiert.

Folien die sich mit einem Curling-Effekt wieder zusammenrollen wollen, können sich von selbst von der Gegenelektrode wieder ablösen.

Kunststofffolien die vermeintlich oberflächlich identisch sind können sich sehr stark in ihrer Neigung sich aufladen zu lassen unterscheiden. Bereits geringste Schwankungen in der Konditionierung oder Zusammensetzung der Folie können entscheidend sein ob eine Fixierung erfolgreich gelingt oder 




Karton kann bezüglich der elektrostatischen Fixierbarkeit durchaus gleich gesetzt werden mit Vliesen oder Textilien.

Wellpappe beispielsweise enthält zwischen den aufgewellten Papierschichten isolierende Luft. Ein Fixierung wird nicht gelingen.

Jedoch können Kartons die stark gepresst, und damit sehr dicht und eventuell mit Lack oder Folie beschichtet und laminiert sind, unter Umständen, wenn alle Parameter günstig zusammenkommen, elektrostatisch fixiert werden.  Es ist auf jeden Fall einen Versuch wert.




Papier ist ein sehr komplexes Material. Rezepturen aus Zellstoff-Fasern, Baumwolle, Textilien sprich Hadern, Bindemittel und Leim aus Kunststoff oder Kunstharz. Natürliche Farbstoffe wie Kreide, Kaolin, Ocker, Gasruß, synthetisch erzeugte Farben, oder auch Metall-Pigmentfarben. All das ergibt eine unendliche Vielfalt unterschiedlichster Papiere auf dem Markt.

Letztendlich läuft es aber auch beim Papier immer auf den bereits erwähnten Parameter der elektrischen Isolationsfähigkeit heraus. So lassen sich mit Silikon oder Kleber beschichtete Papiere aufgrund ihrer gut isolierenden Kunststoffschicht üblicherweise sehr gut fixieren Dies, sofern nicht andere widrige Umstände mitspielen. Ist das Papier zu feucht ist es damit elektrisch leitfähig und die Ladung fließt zu schnell ab. Papier vor dem elektrostatischen Fixieren gezielt zu trocknen um damit die Restfeuchte zu reduzieren wäre hier das Mittel der Wahl.

Ist das Papier elektrisch leitfähig, enthält Metallpigmente, Gasruss, elektrisch leitfähige Salze oder Mineralien, kann von keiner oder nur einer kurzzeitigen Fixierung ausgegangen werden. Letzteres dann aber auch nur während sich das Material im direkten Spannungsfeld zwischen Elektrode und Gegenelektrode befindet, quasi ständig nachgeladen, Ladung nachgeführt wird. Verlässt das Material dieses Hochspannungsfeld oder das Aufladesystem wird ausgeschaltet, ist es mit der Fixierung vorbei.




Vliese und Textilien können sich sehr hoch elektrostatisch aufladen.  Beispielsweise sträuben sich einem die Haare und es knistert wenn man sich einen Pullover über den Kopf auszieht. Aber wenn man diesen Umstand zur gezielten elektrostatischen Fixierung nutzen möchte wird man erstaunt feststellen, dass es praktisch unmöglich ist dieses Stück verstrickter Wolle irgendwo gezielt mit Hilfe von Elektrostatik fixieren zu wollen. Das Gleiche gilt für ein handelsübliches Papiertaschentuch, ein Putztuch aus Vliesstoff, Watte-Pads, Verbandmull oder voluminöses Papier.

Zwischen den mehr oder weniger fest miteinander verworrenen oder verwebten Fasern befindet sich sehr viel Luft. Diese Luft bietet keine Anlagerungsfläche für ein Ladungsfeld. Auf den feinen Fasern selbst findet sich dem hingegen sehr wenig Fläche. Dort kann sich kaum so viel Ladungspotential in ausreichender Höhe ansammeln, dass damit eine haltbare Fixierung möglich ist.

Käme man nun auf die Idee die zwischen den Fasern eingeschlossene Luft einfach heraus zu pressen, können einem die Rückstellkräfte das Materials einen Strich durch die Rechnung machen. Lässt der Pressdruck nach, dehnt sich das zusammengepresste Material wieder aus, zieht wieder Luft ein und die vernünftige Fixierung ist hinfällig.

Günstiger verhält es sich, wenn diese stark lufthaltigen Materialien selbst auf eine Trägerfolie kaschiert sind. In diesem Fall kann diese Trägerfolie als Anlagerungsfläche für ein Ladungspotential dienen. Dies allerdings nur, sofern diese Trägerfolie direkt im Kontakt mit der Gegenelektrode steht, ohne dem lufthaltigen Material dazwischen. Das heißt, die Trägerfolie müsste der Gegenelektrode zugewandt sein. Wäre hierbei das lufthaltige Material allerdings zu dick, könnte es geschehen, dass sich die beiden Potentiale durch diese hohe Schichtdicke ebenso nicht mehr sehen. Eine Fixierung wäre auch dann nicht mehr möglich.




Oftmals werden mehrschichtig aufgebaute Folien als Träger für zu fixierende Folien- oder Papierabschnitte verwendet. Bestehen diese Träger dabei nur aus mehreren Lagen Folie, dürfte einer erfolgreichen Fixierung des Abschnittes auf einer Trägerbahn nichts im Wege stehen.

Schwieriger verhält es sich, wenn diese sogenannten Verbundfolien eine durchgehende, elektrisch leitfähige Metallschicht in sich verbergen. Die elektrostatische Fixierung eines Abschnittes auf dieser Trägerfolie wird hier schon aufgrund der inneren, elektrisch leitfähigen Metallschicht problemlos zustande kommen. Diese innere Metallschicht bildet eine hervorragende Gegenelektrode.

Das große ABER findet sich jedoch an den Folienrändern und den Enden der Folienbahn. Hier ist diese Metallschicht beidseitig längs angeschnitten. Hier befindet sich der angeschnittene Rand dieser inneren Metallschicht sehr dicht, ohne isolierenden Kunststoff an der Gegenelektrode. Das aufgetragene Hochspannungsfeld lässt sich nur schwerlich eingrenzen und streut über die seitlichen Folienränder hinaus. Es kann im Randbereich dieser angeschnittenen Verbundfolien zu Funkenüberschlägen kommen. Dies kann nicht nur im unmittelbaren Nahbereich der Aufladeelektrode geschehen, sondern über den gesamten Bahnverlauf entlang, durch die gesamte Anlage hinweg, auch noch mehrere Meter entfernt, überall dort wo die Ladung ihren geringsten Widerstand findet.

Vermeiden lässt sich dies praktisch nur, wenn man das nahe-liegende Metall unter den beiden Folienrändern über die Ränder hinaus und bis weit unter die Folie auch in Richtung zur Bahnmitte hin abisoliert, wie im Bild dargestellt.

Auch zu Walzenoberflächen, die von dieser geladenen Folie umschlungen werden, hin können Funken fliegen. Die Walzenoberflächen sollten daher elektrisch nicht leitfähig sein. Auch sollte man es vermeiden diese geladene Materialbahn an irgendeiner Stelle zu berühren, während das Aufladesystem eingeschaltet ist. Die Gefahr eines elektrischen Schlages, ausgehend von dieser leitfähigen metallisierten Materialbahn ist groß. Wird diese geladene Folienbahn wieder aufgewickelt, entsteht ein regelrechter Wickelkondensator von dem ebenso eine massive Gefahr der Funkenentladung zum Bedienpersonal oder zu Maschinenteilen hin ausgeht. Sie sollten diesem Wickel nicht zu nahe kommen. Von diesem angesammelten Ladungsniveau geht aber auch insbesondere im explosionsgeschützten Bereich ein sehr großes Gefährdungspotential aus. Ein kleiner Entladungsfunke genügt um Brände und Schlimmeres zu verursachen.

Daher sollte man bereits während des Wickelns auf eine gezielte Entladung, mit geeigneten Maßnahmen wie einem Entlade-Ionisationsstab achten. Diesen Ionisationsstab platzieren Sie in dem Bereich an dem die Folie die letzte Walze vor dem Aufwickeln verlassen hat. Das vom Ionisationsstab ausgehende Streufeld, angereichert mit Gasionen, kann hier das angesammelte hohe Ladungsniveau auf ein erträgliches Maß reduzieren.

Selbstverständlich muss in EX-Bereichen bei der Wahl des Entladesystems darauf geachtet werden, dass die verwendeten Systeme entsprechend für den Einsatz in dem jeweiligen EX-Bereich geprüft und zugelassen  sind.




Besteht das untere Trägermaterial auf dem ein Abschnitt fixiert werden soll aus tiefgezogener, thermogeformter Folie, wird es schwierig mit einer Gegenelektrode von unten an die Stellen des "Sandwichs" zu gelangen, an denen von unten die Ladungsträger aufgetragen werden sollen. Die geformte Folie verhindert dies. Hier kann man sich eines kleinen Kniffs bedienen indem man eine berührungslose Gegenelektrode in Form eines Ionisationsstabs wie vorab beschrieben einsetzt. Ergibt sich für das Streufeld des Ionisationsstabs durch eine zu starke Verformung der Folie eine zu große Distanz zum "Sandwich" hin, kann man mit Hilfe strömender Luft aus sogenannten Ionisations-Luftschleusen die für das Gegenpotential notwendigen Gasionen in Richtung der aneinander zu fixierenden Flächen strömen lassen.




Melaminharz-Designpapiere werden auf Spanplatten gepresst. Sie geben der Platte ihr Aussehen. Diese Papiere sind mit Kunstharz durchtränkt, damit hoch isolierend und für die elektrostatische Fixierung gut geeignet. Die Formate der Spanplatten und des zu verpressenden Papiers können sehr groß sein, beispielsweise in der Länge bis zu 6 m und in der Breite bis zu 4 m. Aufladesysteme werden hier benötigt um zu gewährleisten, dass das auf der Platte aufgelegte Papier während des Transports in die Presse nicht verschoben oder vom Fahrtwind angehoben wird.

Das Papier sollte glatt, ohne Blasen und Wellen aufliegen bevor es elektrostatisch fixiert und damit gesichert wird. Notfalls sollte es nach dem Auflegen noch mechanisch geglättet werden. Die Luft die sich unter dem Papier in den Blasen oder Wellen befindet kann in der vollflächigen, ebenen Presse während des Schließens der Presse nicht schnell genug nach außen ausweichen. Ihr bleibt oftmals nur der Weg durch das Papier hindurch. Das Papier reißt an den Stellen ein, an denen die Luft durchgepresst wird. Diese Risse sind anschließend visuell sehr gut im Design sichtbar. Es kommt zu sichtbaren sogenannten Stoff-Verschiebungen oder Überlappungen der Ränder um diesen Riss herum. Visuell werden diese als Fehler im Muster erkannt.

Skizze wie Materialabschnitte elektrostatisch fixiert werden können

1

3

2

4

3

1    Zu fixierendes Material

2    Verbundfolie Trägerfolie

3    Kunststoffisolierung unter

    den Folienrändern

4    Metallische Gegenelektrode

Tiefgezogene Folien

Melaminharz-Designpapiere

Wir freuen uns wenn Sie aus unseren Seiten Nutzen ziehen können und mit dem einen oder anderen Hinweis vielleicht sogar in Ihrer Produktion Schaden vermeiden können. Oder vielleicht konnten Sie mit unseren Tipps Ihre Produktion auch nur ein klein wenig  optimieren. Auch darüber würden wir uns sehr freuen, und natürlich auch über eine kleine Anerkennung,

Herzlichen Dank für Ihre Unterstützung!*

Ihr Elektrostatik Hilfe Team

* Selbstverständlich erhalten Sie gegebenenfalls einen Spendenbeleg

für Ihre freundliche Unterstützung dieses freien und privat finanzierten Projekts.