Statische Aufladung des Förderguts
Problemstellungen:
- Kunststoffe verfügen i.d.R. über einen hohen elektrischen Isolationswiderstand und können sich so vor oder beim Förderprozess elektrostatisch aufladen
- Die Bauteile ziehen dadurch Staub und Schmutz an und beeinflussen damit die Produktqualität
- Elektronische Bauteile, die auf einem Förderband transportiert werden, können durch statische Aufladung des Gurtes beschädigt werden
- Bei Anwendungen in der Medizintechnik ist in der Produktionslogistik höchste Sauberkeit gefordert
- Hohe elektrostatische Aufladungen an Bauteilen können zu Spontanentladungen führen und Bauteile an einem Förderband schädigen (z.B. Lager in Rollen)
- Hohe elektrostatische Aufladungen an Fördergut oder Maschinenteilen können zu lebensgefährlichen Stromschlägen führen
- Brand- und Explosionsgefahr bei unbeabsichtigter Entladung
- Fördergut bleibt am Band haften und fährt „Karussell“
- Materialien kleben zusammen und lassen sich daher schlecht weiterverarbeiten
Lösungen für die Fördertechnik:
Sämtliche Förderbänder sind grundsätzlich so ausgeführt, dass sie sich durch ihren eigenen Betrieb NICHT elektrostatisch aufladen können. Dennoch können durch das Förder- oder Separiergut elektrostatische Aufladungen auf die Geräte übertragen werden. Um die damit verbundenen Problemstellungen zu vermeiden, bietet MTF Technik verschiedene Lösungsansätze:
Ionisationsgeräte
Nichtleitende Materialien (Isolatoren) können nicht durch Erdung entladen werden. Um die Ladungen z.B. an Kunststoffbauteilen zu neutralisieren, bieten sich Luftionisationsgeräte an Förderbändern und Separatoren an. Die Ionisationsgeräte erzeugen eine Vielzahl positiv und negativ geladener Ionen, die als bewegliche Ladungsträger in der Luft dienen. Diese Ionen werden von den elektrisch geladenen Oberflächen und Partikeln angezogen, was dann zu einer Neutralisation führt.
Ionisationsgeräte sind in unterschiedlichen Ausführungen von verschiedenen Herstellern verfügbar. Welche Lösung zum Einsatz kommt, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.B.:
- Gewünschter Hersteller der Ionisationsgeräte nach Kundenvorgabe
- Art und Menge der zu entladenden Teile
- Materialgeschwindigkeit
- Umgebungsbedingungen
- Einsatzgebiet (auf einem Förderband, an einem Separiergerät)
- Arbeitsbreite
- Arbeitsabstand
Etc.
Die Ionisationsgeräte werden von MTF Technik üblicherweise auf Bandabdeckungen oder im Bereich der Teileabgabe am Förderband befestigt. Je nach Grad der elektrostatischen Aufladung der Teile kann es auch notwendig sein, mehrere Ionisationsgeräte am Förderband zu befestigen. Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn Kunststoffteile sehr heiß auf das Förderband aufgegeben werden.
Werden die Teile dann direkt am Aufgabepunkt entladen (z.B. auch über eine Ionisationseinrichtung oberhalb des Werkzeugs in einer Spritzgussmaschine), so sind die Teile beim Auftreffen auf das Förderband weitestgehend neutralisiert. Durch Abkühlung während des Förderprozesses können durch innere Reibung in den Teilen allerdings neue Aufladungen entstehen, die dann am Förderbandende abgenommen werden müssen.
Auch können Entladungsstäbe in Übergabehauben oder frei über einem Förderband oder auch über einer Separiertrommel montiert werden. Entladungsstäbe können dabei zusätzlich mit Druckluftdüsen versehen werden, welche dann z.B. über entsprechende Pneumatikventile angesteuert werden können.
Es gibt viele unterschiedliche Gurttypen aus unterschiedlichen Materialien, wie z.B. PU, PVC, Filz, Polyestergewebe, Silikon, Gummi, etc. Die Förderbandgurte sind dabei in den meisten Fällen aus unterschiedlichen Schichten aufgebaut und verfügen darüber hinaus oftmals über ein Gewebe, welches als Trägerschicht dient.
Die meisten der o.a. Gurtmaterialien sind Isolatoren (z.B. PU, PVC), d.h. sie leiten etwaige statische Aufladungen nicht ab. Dennoch werden viele Gurte von den Herstellern als „antistatisch“ bezeichnet. Dies bezieht sich jeweils auf die Laufseite des Gurtes, d.h. die Innenseite, welche Kontakt zum Förderband hat. „Antistatisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Laufseite des Gurtes z.B. mit elektrisch leitenden Fäden (i.d.R. Carbonfäden) ausgestattet ist und damit verhindert wird, dass der Gurt sich durch das Rutschen über den Bandkörper selbst auflädt. Etwaig entstehende Ladungen durch den Rutschprozess werden direkt über den Aluminiumrahmen des Förderbandes abgeleitet.
Dies sagt aber nichts darüber aus, ob z.B. die Oberfläche des Fördergurtes, die so genannte Tragseite, durch die stetige Beaufschlagung mit elektrostatisch aufgeladenem Fördergut, sich auch mit der Zeit auflädt. Dies kann dazu führen, dass Teile dann während des Förderprozesses am Gurt „kleben“.
Für spezielle Anwendungen, wie z.B. den Transport von hochempfindlichen Leiterkarten in der Elektroindustrie oder Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX) müssen deshalb teilweise noch höhere Ansprüche erfüllt werden. MTF Technik bietet hierfür z.B. den Gurt Nr. 44 an. Hierbei handelt es sich um ein Gurt, der gemäß Hersteller-Datenblatt einen Oberflächenwiderstand von weniger als 3 ∙ 108 Ω und einen Durchgangswiderstand von weniger als 1 ∙ 109 Ω besitzt. Nach EN 13463-1 kann davon ausgegangen werden, dass eine elektrostatische Aufladung vermieden wird, wenn der Oberflächenwiderstand kleiner bzw. gleich 1 ∙ 109 Ω ist.
Den Unterschied können wir z.B. schon mit einem Installationstester verdeutlichen. Auch wenn elektrostatische Aufladungen leicht mehrere zehntausend Volt betragen können, so zeigt schon ein Versuch mit einem Installationstester und einer Spannung von max. 500V deutliche Unterschiede. So haben wir z.B. die Oberfläche des MTF Gurts Nr. 44 und Gurt Nr. 45 gemessen. Bei Gurt Nr. 44 zeigt sich, dass bereits bei einer Prüfspannung von 116 Volt ein Messergebnis von 0,04 MΩ vorliegt. Bei Gurt Nr. 45 (Oberfläche PU) kann trotz einer maximalen Prüfspannung von 535V kein Widerstand gemessen werden, d.h. es handelt sich hier um einen Isolator. Auch wenn der Versuchsaufbau in dieser Form keiner Norm entspricht, so zeigt er dennoch sehr eindrucksvoll den Unterschied im Leitverhalten unterschiedlicher Gurtmaterialien.
Zusätzliche Erdung
Die Förderbänder von MTF Technik verfügen i.d.R. grundsätzlich über eine normgerechte Erdung. Diese erfolgt in den meisten Fällen durch die elektrischen Anschlussleitungen und/oder über zusätzliche Erdungsfahnen. Bei besonderen Einsatzfällen, z.B. Transport sehr stark elektrostatisch aufgeladener Kunststoffteile, können zusätzliche Erdungen helfen, die Ladungen abzuleiten.
Um unerwünschte Ladungen von der Tragseite eines Gurtes abzugreifen, können z.B. elektrisch leitfähige Bürsten eingesetzt werden, die am Bandeinlauf montiert werden. Diese nehmen eventuell auf dem Gurt sitzende Ladungen auf und führen sie ab, so dass ein „neutraler“ Gurt im Bereich der Teileaufgabe bereit steht. Mit jeder Umdrehung des Gurtes wird er dadurch wieder geerdet. Hierbei kommen z.B. Fasern aus Carbon oder Edelstahl zum Einsatz.
Auch in Separiertrommeln kann es zu Problemen durch statisch aufgeladenes Separiergut kommen. Hier besteht die Gefahr, dass sich bei der Separation z.B. die Ladungen auf die PVC-Rollen einer Rollensepariertrommel übertragen.
Neben dem Einsatz von Ionisationsstäben oberhalb der Separiertrommelkäfige (siehe oben), kann z.B. auch eine dünne, zusätzlich geerdete Edelstahlfolie auf den sich drehenden Trommelkäfig aufgelegt werden. Dies wird von MTF Technik optional als Aufsteckvorrichtung für das Untergestell angeboten und kann auch bei bestehenden Anlagen nachgerüstet werden. Die Edelstahlfolie streicht dann über den Trommelkäfig und leitet die Ladungen ab.
Stahl-Scharnierplatten- bzw. Stahlgewebeförderbänder
Die Stahl-Scharnierplattenbändersowie die Stahl-Gewebeförderbänder von MTF Technik sind aufgrund ihrer elektrisch leitfähigen Eigenschaften perfekt geeignet, um statische Aufladungen an Bauteilen abzuführen. Die Scharnierplatten werden über den Kontakt zum Bandkörper und die Erdung des Antriebs entsprechend geerdet.
Allerdings sind hier die Kosten deutlich höher als bei einem Gurtförderband, so dass in der Praxis eher Gurtförderbänder mit entsprechender Ausstattung eingesetzt werden.
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