1 ELSTATIK G&S Lüttgens Günter & Sylvia Lüttgens Nach Erscheinen dieses Zeichens mit Cursortaste vorwärts oder rückwärts klicken.

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2 1 ELSTATIK G&S Lüttgens Günter & Sylvia Lüttgens Nach Erscheinen dieses Zeichens mit Cursortaste vorwärts oder rückwärts klicken.

3 2 ELSTATIK G&S Lüttgens Gliederung 1 Elektrostatische Aufladung beim Umgang mit Folien 2 Wie können elektrostatische Aufladungen an Folien messtechnisch erfasst und bewertet werden? messtechnisch erfasst und bewertet werden? 3 Wirkungsweise von Ionisatoren 4 Optimale Anordnung von Ionisatoren 5 Ausführungsbeispiel Tauchbeschichtung Durch Mausklick auf die entsprechende Schaltfläche kann das Thema aufgerufen werden.

4 3 ELSTATIK G&S Lüttgens 1 Elektrostatische Aufladung beim Umgang mit Folien Ausführliche Angaben hierzu finden sich in »T2 Entstehung von Aufladung 11«.

5 4 ELSTATIK G&S Lüttgens Zu elektrostatischer Aufladung kommt es, wenn Gegenstände, die in engem Kontakt zueinander waren, anschließend wieder voneinander getrennt werden. Maßgebend für die Höhe der Aufladung ist – neben der Position der beteiligten Stoffe im triboelektrischen Spektrum – die beim Trennvorgang wieder zurückfließende Ladungsmenge. Sie wird bestimmt durch den elektrischen Widerstand der Stoffe und ihrer Trenngeschwindigkeit voneinander.

6 5 ELSTATIK G&S Lüttgens Eine Folie wird umgewickelt. Wo findet sich erfahrungsgemäß die höchste Aufladung?

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8 7 Beim Abwickeln der Folie war an der Vorratsrolle nur eine geringe Aufladung festzustellen.

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10 9 Beim Berühren der laufenden Folie wurde eine schwache Entladung verspürt.

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12 11 ELSTATIK G&S Lüttgens Doch beim Annähern an die aufgewickelte Folie kam es zu einem unangenehmen Stromschlag!

13 12 ELSTATIK G&S Lüttgens *Foto: H. Künzig, Weil Das Foto* zeigt eine solche Entladung an der Aufwicklung einer hochisolierenden Folie. In diesem Fall war der Startpunkt für die Entladung nicht ein Finger, sondern die geerdete Achse.

14 13 ELSTATIK G&S Lüttgens 2 Wie können elektrostatische Aufladungen an Folien messtechnisch erfasst und bewertet werden? messtechnisch erfasst und bewertet werden? Ausführliche Angaben hierzu finden sich in »T7-Messverfahren#11«. Sowohl für die Beseitigung von Störungen beim Ablauf, als auch in Hinblick auf zündfähige elektrostatische Entladungsvorgänge ist eine Beurteilung der elektrostatischen Aufladung bei der Verarbeitung von Folien erforderlich.

15 14 ELSTATIK G&S Lüttgens Schlussfolgerung: Wegen stets vorhandener Unregelmäßigkeiten heben sich die gegensinnigen Aufladungen an Folienober und -unterseite nie vollständig auf. Zeigt das Feldstärkemessgerät einen Ladungswert an, so ist die Folie entsprechend aufgeladen. Falls keine oder eine nur sehr geringe Ladung angezeigt wird, darf daraus nicht geschlossen werden, dass die Folie nur wenig oder gar nicht aufgeladen sei. Eine zuverlässige Kontrolle des Ladungszustandes von Folien ist hingegen durch eine Messung der transferierten Ladung mit einem Ladungsmessgerät (Coulombmeter) möglich. Für weitergehende Informationen: T7 Messmethoden-14.

16 15 ELSTATIK G&S Lüttgens Der zu prüfenden Folie wird eine Kugel angenähert, die mit einem geerdeten Ladungsmessgerät verbunden ist. U ° ° ° ° Ladungstransfermessung _ _ _ _ _ _ _ _ _ + _ + + + _ + + + + + + +

17 16 ELSTATIK G&S Lüttgens Es entsteht eine Büschelentladung, die einen Teil der Ladung auf die Kugel überträgt. Ladungstransfermessung _ _ _ _ _ _ _ _ _ + _ + + + _ + + + + + U ° ° ° ° Der zu prüfenden Folie wird eine Kugel angenähert, die mit einem geerdeten Ladungsmessgerät verbunden ist.

18 17 ELSTATIK G&S Lüttgens Die in der Büschelentladung übergetretene Ladung wird im Kondensator C gespeichert. C Q = U * C Die so transferierte Ladungsmenge Q errechnet sich aus: U ° ° ° ° Ladungstransfermessung

19 18 ELSTATIK G&S Lüttgens 3 Wirkungsweise von Ionisatoren Mit Ionisatoren lassen sich Gasionen beider Polaritäten erzeugen. Unter atmosphärischen Bedingungen kommt es bei elektrischen Feldstärken ≥ 3 MV/m spontan zur Ionisation, es entstehen Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle als freie Ladungsträger. An stark gekrümmten Elektroden (Spitzen, Kanten) kommt es zu einer Erhöhung der Feldstärke; dementsprechend setzen an ihnen die Ionisationsvorgänge bereits bei niedrigeren Spannungen ein. Bei Krümmungsradien < 0,1 mm genügen bereits etwa 5 kV für eine wirksame Ionisation der Luft.

20 19 ELSTATIK G&S Lüttgens _ _ Hochspannungsgerät _ Eine Spitzenlektrode wird mit dem Minuspol des Hochspannungsgerätes verbunden, dessen anderer Pol geerdet ist. Ihr gegenüber befindet sich eine geerdete Metallplatte. An der Spitzenelektode entstehen negative Gasionen, die sich zur Platte hin bewegen. Es ist ein geschlossener Stromkreis.

21 20 ELSTATIK G&S Lüttgens _ _ Hochspannungsgerät _ Eine Spitzenlektrode wird mit dem Minuspol des Hochspannungsgerätes verbunden, dessen anderer Pol geerdet ist. Ihr gegenüber befindet sich eine geerdete Metallplatte. An der Spitzenelektode entstehen negative Gasionen, die sich zur Platte hin bewegen. Es ist ein geschlossener Stromkreis.

22 21 ELSTATIK G&S Lüttgens _ _ Hochspannungsgerät _ Eine Spitzenlektrode wird mit dem Minuspol des Hochspannungsgerätes verbunden, dessen anderer Pol geerdet ist. Ihr gegenüber befindet sich eine geerdete Metallplatte. An der Spitzenelektode entstehen negative Gasionen, die sich zur Platte hin bewegen. Es ist ein geschlossener Stromkreis.

23 22 ELSTATIK G&S Lüttgens ++++++++++++ _ _ Hochspannungsgerät Hier befindet sich anstelle der geerdeten Elektrode eine positiv aufgeladene Isolierstofffolie. Die jetzt auftreffenden negativen Gasionen kompensieren die positive Folienaufladung. Die Aufladung der Folie wird dementsprechend »neutralisiert«.

24 23 ELSTATIK G&S Lüttgens _ _ _ ++++++++++++ Hochspannungsgerät Hier befindet sich anstelle der geerdeten Elektrode eine positiv aufgeladene Isolierstofffolie. Die jetzt auftreffenden negativen Gasionen kompensieren die positive Folienaufladung. Die Aufladung der Folie wird dementsprechend »neutralisiert«.

25 24 ELSTATIK G&S Lüttgens _ _ _ _++++++++++++ Hochspannungsgerät Hier befindet sich anstelle der geerdeten Elektrode eine positiv aufgeladene Isolierstofffolie. Die jetzt auftreffenden negativen Gasionen kompensieren die positive Folienaufladung. Die Aufladung der Folie wird dementsprechend »neutralisiert«.

26 25 ELSTATIK G&S Lüttgens _ _ _ _++++++++++++ Hochspannungsgerät Hier befindet sich anstelle der geerdeten Elektrode eine positiv aufgeladene Isolierstofffolie. Die jetzt auftreffenden negativen Gasionen kompensieren die positive Folienaufladung. Die Aufladung der Folie wird dementsprechend »neutralisiert«.

27 26 ELSTATIK G&S Lüttgens Oft ist das Vorzeichen einer Aufladung unbekannt, mitunter wechselt es sogar während des Ablaufs der Folie. Deshalb werden aktive Ionisatoren zur Ladungsneutralisation meistens mit einer Wechselhochspannung betrieben. Beim Betrieb mit 50-Hz-Wechselstrom werden dann pro Sekunde 50 positive und 50 negative “Ionenpakete“ aufeinander folgen. Weitgehend selbsttätig reguliert sich dabei der Bedarf an Ionen zur Neutralisation, doch - wegen geringerer Austritts- energie zur Erzeugung negativer Ionen - kommt es leicht zu einer Überkompensation negativer Ladungen. Polarität der Folienaufladung

28 27 ELSTATIK G&S Lüttgens Ionisatoren lassen sich von ihrem Prinzip her einteilen in: » aktiv « und » passiv «. Der bereits beschriebene aktive Ionisator benötigt zu seinem Betrieb eine Hochspannungsversorgung zur Erzeugung der an seinen Spitzen notwendigen Ionisationsfeldstärke. Ein passiver Ionisator besteht lediglich aus geerdeten Spitzen, an denen aufgeladene angenäherte Teile die zur Ionisation der Luft erforderliche Feldstärke selbst herbeiführen. Dementsprechend setzt seine Wirkung auch erst bei höheren Ladungswerten ein.

29 28 ELSTATIK G&S Lüttgens Auswahlkriterien für aktive und passive Ionisatoren Vom Prinzip her sind passive Ionisatoren nur bis zu einer bestimmten Restladung wirksam. Das mag als Nachteil ange- sehen werden, doch sicherheitstechnisch stellen diese auf der Folie verbleibenden Ladungen kein Risiko dar; auch für den Verfahrensablauf dürften sie kaum von Belang sein. Eine gut wirksame Ausführung passiver Ionisatoren wird mit leitfähigen Carbonfasern erreicht. Sie können der aufgeladenen Folie bei zunehmender Wirksamkeit bis zur Berührung ange- nähert werden, ohne dort Schleifspuren zu hinterlassen. Das erspart mitunter aufwändige Nachführeinrichtungen bei Lageänderung der Folie.

30 29 ELSTATIK G&S Lüttgens 4 Optimale Anordnung von Ionisatoren Eine Neutralisation von Ladungen gelingt nur, wenn die Ionisatoren richtig positioniert werden. Allgemein gilt, dass der Abstand zwischen den Spitzen und dem zu entladenden Objekt nur wenige Zentimeter betragen darf. Insbesondere bei passiven Ionisatoren sollte der Abstand möglichst gering gehalten werden. Die folgenden Folien geben Beispiele zur Positionierung. Der Ionisator wird dabei in dieser Form dargestellt:

31 30 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der Abwicklung Ein in die Trennstelle hinein wirkender Ionisator erzielt nur mäßige Neutralisation und bedarf präziser Nachführung.

32 31 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie besser!

33 32 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie Weitaus wirksamer ist es, Ionisatoren auf beiden Folienseiten anzuordnen. Achtung! Dabei die Ionisatoren keinesfalls einander gegenüber anordnen!

34 33 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie Empfehlung: In Laufrichtung den ersten Ionisator stets auf der Seite anordnen, an der die Trennung erfolgt.

35 34 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie In Laufrichtung den ersten Ionisator stets auf der Seite anordnen, an der die Trennung erfolgt. Empfehlung:

36 35 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie In Laufrichtung den ersten Ionisator stets auf der Seite anordnen, an der die Trennung erfolgt. Empfehlung:

37 36 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie Auch wenn bereits Ionisatoren am Folienzulauf angeordnet sind, sollte stets noch an der Aufwicklung neutralisiert werden,

38 37 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie denn dort können sich bereits geringe Aufladungen zu hohen Werten summieren. Auch wenn bereits Ionisatoren am Folienzulauf angeordnet sind, sollte stets noch an der Aufwicklung neutralisiert werden,

39 38 ELSTATIK G&S Lüttgens Neutralisation an der laufenden Folie Ionisatoren in der unmittelbaren Nähe leitfähiger Walzen sind unwirksam!

40 39 ELSTATIK G&S Lüttgens Ex-Bereich Zone 1 Trockner 5 Ausführungsbeispiel Tauchbeschichtung Neutralisation nach der Abwicklung. Neutralisation vor der Tauchung (Zone 1).

41 40 ELSTATIK G&S Lüttgens Trockner 5 Ausführungsbeispiel Tauchbeschichtung Hier nur Ionisatoren mit Ex-Zulassung oder passive, geerdete verwenden! Falls Explosionsgefahr auch im Trockner besteht, muss davor die Bahn erneut entladen werden.