Die antistatische Ausrüstung von Kunststoffen / Folien wird von vielen Unternehmen regelmäßig gefordert. Aufgrund dieser immer wiederkehrenden Bitte um Hilfe, möchten wir Ihnen einige zusätzliche Informationen zu diesem Thema zur Verfügung stellen.
Was ist statische Elektrizität?
Statische Elektrizität ist die Bezeichnung für die Anhäufung von elektrischer Ladung auf einer Oberfläche eines schlecht leitenden Materials; elektrisch geladene Teilchen werden aufgenommen oder abgegeben, aber da im Material kein Platz für einen elektrischen Strom ist, entsteht eine Spannungsdifferenz im Material selbst, aber auch zwischen dem Material und den umgebenden Oberflächen.
Die Ladung im Material kann positiv oder negativ sein. Positive Ladung wird durch einen Mangel an negativ geladenen Teilchen (Elektronen) verursacht, negative Ladung durch einen Überschuss an Elektronen.
Der daraus resultierende Spannungsunterschied hat für Sie als Anwender eine Reihe von nachteiligen Folgen. Wir werden diese später in diesem Artikel näher erläutern.
Wann tritt statische Elektrizität auf?
Statische Elektrizität ist ein Oberflächenphänomen und entsteht, wenn zwei oder mehr Oberflächen in Kontakt kommen und wieder getrennt werden. Dadurch kommt es zu einer Art Aufspaltung, d.h. zu einem Transfer von negativen Elektronen von einer Oberfläche zur anderen. Die Höhe der Aufladung (die Feldstärke) hängt von mehreren Faktoren ab: dem Material und seinen physikalischen und elektrischen Eigenschaften, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Trenngeschwindigkeit. Je höher der Druck oder die Abscheidegeschwindigkeit, desto höher die Ladung.
Diese Ladung kann nur bei Kontakt mit einer anders geladenen Oberfläche (Spannungsdifferenz) abgebaut werden. Dies kann Metall, Wasser, aber auch geladene (ionisierte) Luft sein.
Was macht Kunststoffe so anfällig für statische Aufladung?
Die meisten Kunststoffe (auch Polyethylen) sind für ihre schlechte Leitfähigkeit bekannt. Sie haben einen hohen sogenannten Oberflächenwiderstand. Je höher der Widerstand ist, desto mehr Energie wird für den Durchgang eines Elektrons benötigt. Wenn das Elektron nicht genügend Energie hat, bleibt es an Ort und Stelle und setzt sich nur in Bewegung, wenn es einen Weg nach draußen findet, der weniger Widerstand bietet.
Es gibt Materialien mit wesentlich besserer Leitfähigkeit. Kupfer ist ein gutes Beispiel. Solche Materialien werden in elektrischen Drähten verwendet, um einen guten elektrischen Strom zu erzeugen. Wasser (Feuchtigkeit) ist ebenfalls ein Material, das Elektrizität gut leitet. In einigen Fällen können wir dies ausnutzen. Wir werden später darauf zurückkommen.
Ob eine Oberfläche bevorzugt positiv oder negativ geladen ist, ist je nach Material unterschiedlich. Polyethylen neigt dazu, sich negativ aufzuladen, während z. B. Luft und unsere Haut beim Austausch von Elektronen eher positiv geladen werden. Je größer der Unterschied in der elektrischen Präferenz, je leichter der Austausch von Elektronen, desto schneller baut sich die statische Aufladung auf. Luftströmungen im Prozess sind daher nicht selten die unterschätzte Ursache für die Entstehung statischer Aufladung. Im Alltag ist die statische Aufladung der Haare (+) beim Ausziehen eines Wollpullovers (-) ein bekanntes Beispiel. Im Winter wird dieser Effekt aufgrund der geringen Luftfeuchtigkeit noch verstärkt. Wasser ist ein guter Leiter und (trockene) Luft ist es nicht.
Was ist die Folge von statischer Aufladung?
Im Prinzip sollten keine Probleme auftreten. Zwei schlecht leitende Oberflächen kommen miteinander in Kontakt, tauschen einige Elektronen aus, laden sich statisch auf und trennen sich wieder. Solange diese Situation bestehen bliebe, ist dies kein Problem. Die Oberflächen können sich jedoch wieder berühren oder mit einem anderen Material in Kontakt kommen.
Bei statischer Aufladung funktioniert dies im Prinzip genauso wie beim Magnetismus. Oberflächen mit gleicher Ladung (- – oder ++) stoßen sich gegenseitig ab. Oberflächen mit unterschiedlicher Polarität (+/-) ziehen sich gegenseitig an.
Wenn eines der beiden Materialien ein guter Leiter ist, wird die elektrische Ladung bei Berührung abgeleitet. Wenn Ihre Haut eine statisch geladene Oberfläche berührt, äußert sich dies durch einen kleinen elektrischen Schlag. Nach dem Schock ist der Spannungsunterschied weg und die statische Aufladung wird geringer.
Positiv geladene Folie kann aufgrund dieser Anziehungskraft als eine Art Staubsauger betrachtet werden. Es zieht alle Arten von neutralen oder negativ geladenen Materialien aus seiner Umgebung an. Denken Sie an Staubpartikel, Papierschnipsel, Sägemehl usw.
Da statische Aufladung in Folie sehr lokal auftreten kann, kann auch in der Folie selbst ein Spannungsunterschied auftreten. Dies kann z. B. auftreten, wenn mehrere aufeinanderfolgende Folienschichten miteinander verklebt werden.
Wenn Sie sicher sein wollen, ob eine Folie unter statischer Aufladung leidet, können Sie dies durch Auseinanderblasen der Schichten testen. Wenn sich die Schichten nach dem Aufblasen wieder schließen, handelt es sich wahrscheinlich um einen statischen Film. Eine andere Möglichkeit ist, mit dem Handrücken vorsichtig über die Folie zu reiben. Wenn die Flaumhaare von der Folie angezogen werden, haben Sie es wahrscheinlich mit (einer Form von) statischer Elektrizität zu tun. Es gibt auch bequeme Messgeräte, um dies zu überprüfen, sogenannte „Elektrostatik-Feldmessgeräte“.
Probleme durch statische Folie für Sie als Anwender
Statische Elektrizität ist nicht nur lästig, da Filmbenutzer unangenehme Stromschläge erleiden können, sie kann auch die unten aufgeführten Probleme verursachen:
- Statische Folie kann dazu führen, dass Staub oder andere Verunreinigungen von der Folie angezogen werden; dies kann die Lebensmittelsicherheit beeinträchtigen.
- Beeinträchtigungen während des Versiegelungsvorgangs durch Schmutzansammlungen an der Stelle, an der die Dichtung angebracht wird
- Die Folie kann zusammenkleben, so dass sie sich nicht leicht öffnen lässt.
- Die Folienbahn verhält sich dann in der Maschine anders, oder lose Beutel werden nicht richtig in der Maschine geführt.
- Unsichere Situationen in Umgebungen mit brennbaren oder explosiven Materialien; z. B. Tinte oder Staub
- Viel statische Elektrizität verkürzt auch die Lebensdauer der teuren Elektronik z. B. an Ihren Verpackungsmaschinen.
Welche Faktoren beeinflussen den statischen Film?
- Luftfeuchtigkeit;
Niedrige Luftfeuchtigkeit verringert die Leitfähigkeit. In den Wintermonaten kann die Luft trocken sein, was die statische Aufladung erhöhen kann. - Reibung im Produktionsprozess;
Rollen in der Maschine, die rau (schmutzig) geworden sind oder sich weniger leichtgängig bewegen, dies kann zusätzliche Reibung verursachen, die die statische Elektrizität erhöht. - Luftströme im Produktionsprozess;
Luft ist das Gegenteil von elektrischer Ladung. Luft will + werden und Film will – werden. - Temperaturunterschiede;
Temperaturunterschiede zwischen einem Produktionsort und einem kälteren Lagerort können zu einer statischen Aufladung der Folie führen. Aus diesem Grund raten wir unseren Kunden immer, die Folie vor der Produktion mindestens 24 Stunden bei Raumtemperatur zu lagern. - Vor-Behandlung;
Eine Koronabehandlung der Folie kann die statische Aufladung beeinflussen.
Wie mache ich die gelieferte statikfreie Folie antistatisch?
Es ist schwierig, statische Aufladung von bereits produziertem Film manuell zu entfernen. Kunden konnten Ionisationsstäbe erwerben, um während des Produktionsprozesses eine elektrische Ladung auf die Folie zu blasen. Eine einfachere Lösung, um die Folie antistatisch zu machen, besteht darin, sie stromlos zu machen. Ein Erdungsdraht kann an die Folie gehalten werden, um den Strom über einen Metallgegenstand zur Erde zu leiten. Eine letzte und nicht sehr elegante Möglichkeit ist es, ein Bündel von Säcken wie eine Matte auf den Boden zu klopfen.
Derartige Notlösungen sind nicht immer wirksam und wären auch nicht notwendig, wenn die Folie grundsätzlich spannungsfrei geliefert würde.
Wie verhindert KIVO, dass der Film statisch ist?
Die Folie kann antistatisch gemacht werden, indem im Produktionsprozess verschiedene Ionisierungsstäbe installiert werden, die jegliche Ansammlung statischer Elektrizität in der Folie neutralisieren. Auch KIVO Plastic Packaging macht von diesen Balken Gebrauch. Diese Leisten werden regelmäßig gewartet, um die Funktionalität zu gewährleisten.
Sie können die Folie auch antistatisch machen, indem Sie Zerstäuber verwenden, die dafür sorgen, dass die Luftfeuchtigkeit am Produktionsort auf einem angemessenen, sicheren und gesunden Niveau bleibt. Das richtige Maß an Luftfeuchtigkeit begrenzt den Aufbau statischer Elektrizität.
Sie können eine Folie auch durch Zusatzstoffe antistatisch machen. Diese Zusätze reduzieren den Oberflächenwiderstand der Folie. Ein geringerer Oberflächenwiderstand sorgt für eine bessere Leitfähigkeit der elektrischen Teilchen. Dies führt letztlich zu einem geringeren statischen Training. Die Elektronen müssen in Bewegung bleiben, um statische Aufladung zu verhindern.
Verschiedene Arten von Zusatzstoffen
- Schnell wirkende Antistatika;
Funktionsfähig 24h nach der Produktion, da sie schnell an die Oberfläche der Folie wandern. Diese Antistatika sind nur bei einer bestimmten Luftfeuchtigkeit wirksam.
- Permanente Antistatika;
Haben eine geringere Neigung zur Migration, wirken also weniger schnell und kurzfristig weniger gut, dafür aber länger als schnell wirkende Antistatika.
- „Carbon Black“ Antistatikmittel;
Der Vorteil dieser Antistatika ist, dass sie nicht von der Luftfeuchtigkeit abhängig sind. Sie wandert nicht, sie befindet sich in der Folie und bewegt sich nicht an die Oberfläche. Dies ist das beste Additiv, um statischer Aufladung entgegenzuwirken. Sie können in Umgebungen mit extrem hoher Explosions- und Brandgefahr eingesetzt werden. Ein Nachteil dieses Additivs ist, dass es schwarz ist, also aus ästhetischer Sicht keine elegante Lösung darstellt. Dieses Additiv wird nur verwendet, wenn es keine andere Möglichkeit gibt.
Sind diese Zusatzstoffe lebensmittelecht?
Die in KIVO verwendeten Zusatzstoffe, die die Folie antistatisch machen, sind lebensmittelecht. Diese Zusatzstoffe können je nach Bedarf der Rezeptur für das Extrudieren der Folie hinzugefügt werden.
Fragen zur Vermeidung von statischer Aufladung?
Dann kontaktieren Sie bitte einen unserer erfahrenen Mitarbeiter über das untenstehende Kontaktformular. Sie erhalten so schnell wie möglich eine Antwort.