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Ein kleiner Leitfaden Aufladung

Die verschiedenen Verfahren


Zunächst Entladung vor der Aufladung


Materialien die miteinander elektrostatisch fixiert werden sollen, können bereits vor der gezielten Aufladung elektrostatische Ladung mitbringen. Diese kann beim Abrollen vom Wickel, beim Gleiten über Flächen,  beim Umschlingen von Walzen oder anderen mechanischen Vorgängen bei denen es zu Reibung oder einfach nur zur Trennung von Oberflächen gekommen ist, entstanden sein. Diese undefinierte Ladung kann in sensiblen Fällen dem guten Gelingen einer gezielten elektrostatischen Fixierung im Wege stehen oder diese beeinträchtigen. Diese mitgebrachte Elektrostatik, positiver oder negativer Polarität, kann je nachdem ob der Aufladegenerator positive oder negative Ladung erzeugt, einen Teil der gezielt aufzutragenden Ladung eliminieren.

Stellen Sie sich vor, die Materialbahnen die Sie mit positiver Polarität miteinander fixieren wollen sind sehr stark negativ geladen. Die aufzutragende positive Ladung müsste nun zunächst diese negative Ladung beseitigen. Für den eigentlichen Fixierungsvorgang wäre dieser Ladungsanteil verloren. Das restliche, dann noch zur Verfügung stehende negative Ladungspotential muss nun die Fixierung bewerkstelligen. Es ist fraglich, ob dies dann noch für eine zuverlässige Fixierung ausreicht.

Um miteinander zu fixierende Materialien vor dem elektrostatischen Fixieren zuverlässig zu entladen, werden Ionisationsstäbe, sprich Entladestäbe verwendet. Diese Ionisationsstäbe sollten kurz vor der Position installiert werden, in der elektrostatisch aufgeladen wird.

Halten Sie jedoch einen Mindestabstand zur Aufladeelektrode hin ein. Dieser Mindestabstand sollte größer sein als der Abstand zwischen der Aufladeelektrode und dem aufzuladenden Material. Somit vermeiden Sie, dass der gewünschte Aufladeeffekt ganz oder teilweise durch die Entladewirkung des Ionisationsstabs eliminiert wird.


Einen Stapel verblocken


Sollen mehrere Lagen Materialabschnitte übereinander liegend auf einem Träger fixiert werden, sind schnell Grenzen gesetzt. Mit zunehmender Anzahl der Lagen, mit zunehmender Stapelhöhe wird zum Einen zunehmend isolierende Luft eingeschlossen, zum Anderen steigt der elektrische Widerstand durch diesen Stapel hindurch stark an. Durch diesen gestapelten Isolator hindurch können sich dann irgendwann mal die beiden Potentiale Positiv und Negativ nicht  mehr gegenseitig anziehen. Es kommt dann entweder überhaupt keine oder nur eine sehr schwache Fixierung der wenigen, oben liegenden Materialabschnitte zustande. Der Stapel insgesamt kann verrutschen.

Auch das mechanische Zusammenpressen dieses Stapels direkt vor der Aufladung hilft da selten, da oftmals Rückstellkräfte aus dem Material heraus sehr schnell dafür sorgen, dass der Stapel sich wieder entspannt. Letztlich hilft es in diesem Fall nur vorab einen praxisnahen Versuch durchzuführen.


Pre-Charging das Aufladen vor dem Fixieren


Materialoberflächen zunächst elektrostatisch aufzuladen und dann miteinander zu fixieren wird häufig als "Pre-Charging" bezeichnet. Das kann funktionieren ... oder auch nicht!

Beim Pre-Charging ist keine oder nur sehr geringe Prozesssicherheit gegeben. In dem Zeitraum zwischen dem Auftragen der Ladung und dem eigentlichen Zusammenführen der geladenen Oberflächen kann immer einer der beeinflussenden Parameter dafür sorgen, dass die aufgetragene elektrostatische Ladung zu schnell abfließt. Ob und wie stark dann eine Fixierung zustande kommt, kann daher kaum beeinflußt werden. Selbst wenn man hier vorab erfolgreich praxisnahe Versuche durchgeführt hatte, kann es passieren, dass sich später dann mal in der realen Produktion einer der nicht oder schwer kontrollierbaren Parameter verändert und das Fixieren misslingt.

Empfehlenswerter ist es daher stets die Materialien zunächst  von der Lage her passend übereinander zu legen, also das "Sandwich" fertig zu bilden und dieses dann nach der Methode "Fertiges Sandwich / Elektrode / Gegenelektrode" miteinander zu fixieren.


IML In-Mould Labelling


Dünne, elektrisch gut isolierende Folie lässt sich üblicherweise problemlos mechanisch in ein Spritzgießwerkzeug einlegen, positionieren und anschließend elektrostatisch gegen die Form, das Spritzgießwerkzeug  fixieren. Diese Folie kann sich relativ leicht an das metallische Werkzeug, das in diesem Fall die Gegenelektrode darstellt, anschmiegen.

Bei Stufen, Knicken, Biegungen, Verformungen innerhalb dieser Form ist jedoch damit zurechnen, dass sich selbst dünne Folien durch ihre Rückstellkräfte an diesen verformten Stellen wieder von der Gegenelektrode, dem Werkzeug  lösen. Hier besteht die Gefahr, dass das Label fehlerhaft hinterspritzt wird.

Noch schwieriger wird es bei dickeren, geformten Folien. Thermogeformte Folienabschnitte sind zumeist relativ steif und verfügen über hohe Rückstellkräfte. Oftmals sind diese auch aufgrund der Verformung stark verspannt. Sollen diese im sogenannten In-Mould Labelling Verfahren (IML) in ein Spritzgießwerkzeug zum anschließenden Umspritzen eingelegt werden, sind Versuche mit Originalmaterial vorab unerlässlich. 

Bei IML-Versuchen ist jedoch mit größter Vorsicht vorzugehen. Schnell kann es geschehen, dass ein Entladungsfunke über den Rand des Labels hinweg oder durch das Label hindurch auf die Oberfläche des Spritzgießwerkzeugs schlägt. Dieser Funke kann Spuren von Korrosion im Werkzeug hinterlassen und zu Beschädigungen führen. Um dies zu vermeiden ist die zur Fixierung notwendige Ladungshöhe auf geringstem Niveau zu halten. Zusätzlich sollte zwischen dem Aufladegenerator und der IML-Elektrode eine Begrenzung vorgesehen werden, die die Gefahr dieses harten Funkenflugs zur Oberfläche des Werkzeugs hin  minimiert. Um die Gefahr des möglichen Funkenfluges zu minimieren werden sogenannte Widerstandsboxen angeboten.

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