Problemy z elektrycznością statyczną w przetwórstwie tworzyw
Elektryczność statyczna jest według najprostszych definicji zespołem zjawisk, które towarzyszą pojawieniu się niezrównoważonego ładunku elektrycznego na materiałach o małej przewodności elektrycznej. Te materiały to dielektryki, rozmaite materiały izolacyjne lub odizolowane od Ziemi obiekty przewodzące. Ładunki te wytwarzają wokół siebie pole elektrostatyczne o natężeniu tym większym, im większa jest wartość ładunku. Szereg problemów przynoszą w przetwórstwie tworzyw sztucznych.
Na przedmiotach wykonanych z tworzyw sztucznych obecność elektryczności statycznej objawia się choćby tym, że gromadzi się na nich kurz. We wszelkiego typu zastosowaniach spotykanych w przetwórstwie elektryczność statyczna przyczynia się również do różnego rodzaju sklejania się arkuszy i taśm z tworzyw, wspomniane osadzanie się kurzu na przedmiotach przeznaczonych do malowania, powstają tzw. efekty "włoskowania" w druku bezpośrednim, chodzi to o druk tamponowy i sitodruk. Jeszcze inny kłopot wywołany przez zjawisko elektryczności i obecne w przetwórstwie tworzyw, to wstrząsy elektryczne nękające operatorów maszyn wykorzystywanych w procesach przetwórczych.
Jak sobie z tym wszystkim radzić i przeciwdziałać pojawiającym się problemów? Przede wszystkim warto wiedzieć, że elektryczność statyczna nie musi być tylko uciążliwym problemem, ale przy jej umiejętnym wykorzystanie może stać się sprzymierzeńcem. Jej pozytywne wykorzystanie polega na jej skutecznym i świadomym wprowadzeniu w celu kontrolowanego łączenia przedmiotów, np. w celu uzyskania przylegania folii ochronnej do podłoża, czy etykiety do powierzchni formy wtryskowej w technologii IML, czyli etykietowania w formie (ang. In-Mould Labelling).
Elektryczność statyczna powstaje przez tarcie, odbywające się między dwoma powierzchniami lub pod wpływem bliskiego pola elektrostatycznego. Jeżeli dwa przedmioty stykają się ze sobą, to po rozdzieleniu jeden z nich będzie posiadał zbyt dużą ilość jonów ujemnych, drugi zaś odwrotnie - zbyt dużą ilość jonów dodatnich. Przy wzroście docisku i częstości zetknięć i rozdzieleń powstają ładunki elektryczne o mocy przekraczającej nawet 25 kV.
Elektryczność statyczna przysparza wiele problemów w materiałach zwanych izolatorami (dielektrykami). Tymczasem, właściwie wszystkie tworzywa sztuczne są izolatorami. Warto w tym momencie wiedzieć, że w tego typu materiałach ruch elektronów jest niewielki, ładunki pozostają na powierzchni materiału, a usunięcie efektu naelektryzowania wymaga zastosowania urządzeń jonizujących, które przyczyniają się do rozpadu cząstek powietrza na jony dodatnie i ujemne w pobliżu neutralizowanego materiału.
Naelektryzowany w ten sposób materiał przyciągnie odpowiednią ilość jonów dodatnich lub ujemnych, które zneutralizują ładunek elektryczny materiału. Z kolei w materiałach przewodzących ruch elektronów jest znaczący i do ich "rozładowania" wystarczy uziemienie.
Nie wolno też zapominać, że pewien wpływ, i to wcale nie najmniejszy, na powstawanie ładunków elektrycznych w procesach produkcyjnych odgrywają warunki zewnętrzne, w tym również atmosferyczne.
Oto bowiem problemy związane z elektrostatycznością rosną, gdy maleje poziom wilgotności względnej. Dzieje się tak ponieważ wilgoć z atmosfery tworzy warstwę przewodzącą na powierzchni tworzywa, które jest izolatorem. Niektóre tworzywa sztuczne posiadają całkiem spore własności hydrofobowe, a to powoduje, że efekt ten jest mniej wyraźny np. w przypadku ABS. Jeśli chodzi zaś o wpływ temperatury, to jej wzrost zwiększa ruchliwość ładunków elektrycznych zmniejszając oporność powierzchni, ale jednocześnie obniża pozytywny efekt wilgotności.
Rola i znaczenie urządzeń jonizujących
Jonizatory bierne nad przesuwającym się materiałem należy umieścić równolegle w odległości 5-13 mm w szereg przewodzących ostrzy skierowanych do materiału i skutecznie uziemionych (druty, szczotki, sprężyny, szych choinkowy). Jonizator bierny zapewnia "zbieranie" jonów dodatnich z powierzchni materiału. Skuteczność tego prostego rozwiązania jest ograniczona i zależy od prawidłowej instalacji oraz regularnego czyszczenia ostrzy.
Czynne urządzenia jonizujące wykorzystują w swoim działaniu jonizację powietrza w polu wysokiego napięcia (do 7 kV) pomiędzy ostrzami elektrod i punktem zerowym. Ruch jonów może być tu samoczynny lub wspomagany przepływem powietrza.
Jonizatory czynne prądu stałego (DC), czyli ostrza elektrod zasilanych napięciem stałym wysokiej częstotliwości "wypychają" jony, gdy tylko znajdą się w wystarczająco dobrej odległości od naładowanego materiału. W takim przypadku jony te neutralizują ładunki przeciwne na powierzchni materiału.
Jonizatory czynne prądu zmiennego (AC) - charakteryzują się działaniem "przyciągającym" (w odróżnieniu od DC), jony powstające na ostrzach jonizatora są przyciągane przez naładowany materiał powodując neutralizację znajdujących się na nim ładunków. Ponieważ ładunki elektryczne nie mogą być określane przy pomocy ludzkic zmysłów, to podstawowym narzędziem niezbędnym przy doborze i instalacji jonizatorów jest miernik pola elektrostatycznego.
