Statički elektricitet u plastici — brizganje, ekstruzija i oblikovanje

Plastika generira iznimno visoke statičke naboje jer je odličan električki izolator — ima vrlo visoku površinsku otpornost (tipično 10¹² do 10¹⁶ ohma po kvadratu). Kada se plastična površina dotakne drugog materijala i odvoji, elektroni se prenose triboelektričkim efektom. Jer plastika ne može odvesti te naboje, naboj se nakuplja na površini i tamo ostaje neograničeno dugo. Uobičajene plastike poput polietilena, polipropilena, PET-a, PVC-a i polistirena sve sjede na krajnjim krajevima triboelektričkog niza, što znači da generiraju maksimalan naboj pri kontaktu s metalima, staklom ili drugim plastikama. Razine naboja od 20.000-80.000 V su rutinske kod prerade plastike.

Uklanjanje statike kod brizganja fokusira se na dvije kritične točke: 1) Nakon otvaranja kalupa — komad izlazi iz kalupa sa značajnim nabojem od odvajanja vruće plastike od metalne površine kalupa. Ionizacijska letvica ili mlaznica pozicionirana kod otvaranja kalupa neutralizira taj naboj odmah, sprečavajući privlačenje prašine tijekom kritičnih sekundi prije nego komad uđe u sljedeći proces. 2) Prije pakiranja ili montaže — komadi koji su nakupili naboj tijekom transporta trakom ili rukovanja trebaju ionizaciju prije nego uđu u čisto pakiranje ili montažne stanice. Točkasti ionizatori (poput Meech 261v2 mlaznica) idealni su za brizganje jer se mogu usmjeriti precizno na komad bez ometanja ciklusa kalupa.

Ekstruzija folija generira ekstremne statičke naboje jer proces uključuje kontinuirani kontakt i odvajanje između rastopljenog polimera i metalnih površina (usne matrice, rashladni valjci, vodeći valjci). Statika uzrokuje: 1) Uvijanje rubova i lijepljenje — nabijeni rubovi folije se uvijaju prema ili od obližnjih površina, uzrokujući probleme s vođenjem. 2) Nabori kod namatanja — neravnomjerna raspodjela naboja uzrokuje neravnomjerno namatanje folije, stvarajući nabore i teleskopiranje. 3) Blokiranje — nabijeni slojevi namotane folije se lijepe zajedno, što otežava odmotavanje role za sljedeći proces. 4) Kontaminacija prašinom — nabijena folija privlači svaku česticu u zraku, koja se ugrađuje u površinu tijekom daljnje prerade. Ionizacijske letvice iza rashladnog valjka i ispred namatača su standard na ekstruzijskim linijama.

Vakuumsko oblikovanje (termoformiranje) generira statiku na više stupnjeva: zagrijavanje ploče nabija je kroz kontakt s grijačkim okvirom, oblikovanje preko kalupa nabija je kroz kontakt i odvajanje, a rezanje stvara naboj na rezanim rubovima. Ionizacija pomaže na svakom stupnju: Prije oblikovanja — ionizirajte zagrijanu ploču da sprečite privlačenje prašine tijekom prijenosa od grijača do kalupa. Nakon oblikovanja — ionizirajte oblikovani komad prije nego uđe u stanicu za rezanje da sprečite lijepljenje nabijenih odrezaka na komad. Nakon rezanja — ionizirajte gotovi komad prije slaganja ili pakiranja. Bez ionizacije termoformirani komadi privlače prašinu unutar sekundi od izlaska iz kalupa, što je posebno problematično za ambalažu hrane i medicinske posude.

Standardne ionizacijske letvice dizajnirane su za rad na temperaturama okoline do 50-60°C, što je prikladno za većinu pozicija montiranja na strojevima za preradu plastike. Međutim, ne smiju se montirati direktno u toplotnoj zoni (blizu usana ekstrudera, grijačkih panela ili unutar kalupa gdje temperature prelaze 100°C). Za visoko temperaturna okruženja Meech nudi specifična rješenja: ionizacijske letvice s pomoću zraka koriste komprimirani zrak koji istovremeno isporučuje ione i hladi elektrodne sklopove, a udaljeno montiranje postavlja letvicu izvan toplotne zone dok s pomoću zraka projicira ione u ciljno područje. Ključ je udaljenost montiranja — već nekoliko centimetara dalje od izvora topline može smanjiti temperaturu okoline na prihvatljive razine.

Statički elektricitet utječe na pakiranje plastičnih proizvoda na svakom stupnju: 1) Privlačenje posuda — boce, posude i školjke privlače prašinu i čestice iz zraka, kontaminirajući ambalažu prije punjenja. 2) Neporavnanje etiketa — nabijene posude odbijaju ili privlače etikete tijekom aplikacije, uzrokujući iskrivljene ili naborane etikete. 3) Problemi s gnježđenjem — složene posude ili poklopci se lijepe zajedno zbog elektrostatičke privlačnosti, što otežava razdvajanje u automatiziranim sustavima za ulaganje. 4) Kvaliteta brtvljenja — prašina privučena na brtvenu površinu slabi toplinska brtvila, uzrokujući curenje. Ionizacija prije punjenja (korištenjem IonRinse za posude ili zračnih noževa s ionizacijom) i prije etiketiranja eliminira ove probleme. Za brze pakirne linije pulsne DC ionizacijske letvice osiguravaju dovoljno brzu neutralizaciju naboja da drže korak s brzinama linija od 500+ posuda u minuti.

Puhalno oblikovanje generira elektrostatički naboj kada vrući predpuhaj (rastopljena plastična cijev) dolazi u kontakt s površinom kalupa i odvaja se od nje. Rezultirajući naboj na gotovoj posudi uzrokuje nekoliko problema: privlačenje prašine — nabijene boce i posude privlače lebdeće čestice odmah nakon oblikovanja, kontaminirajući površinu prije punjenja ili etiketiranja. Neuspjesi aplikacije etiketa — nabijene posude neravnomjerno odbijaju ili privlače etikete, uzrokujući iskrivljene ili naborane etikete na strojevima za etiketiranje. Gnježđenje i slaganje — nabijene posude se lijepe zajedno ili odbijaju jedna drugu tijekom automatiziranog rukovanja i paletiziranja, zaglavljujući ulagače i transportere. Statički udari — operateri koji rukuju svježe oblikovanim posudama doživljavaju neugodna pražnjenja. Ionizacijske letvice ili mlaznice pozicionirane na izlazu kalupa neutraliziraju naboj prije nego posuda uđe na rashladni transporter. Za čišćenje posuda prije punjenja Meech IonRinse sustav koristi ionizirani zrak za čišćenje i neutralizaciju u jednom koraku. Animatov certificirani terenski inženjer ima praktično iskustvo s instaliranjem ionizacije na linije puhalnog oblikovanja diljem Slovenije i Hrvatske.

Dekoriranje u kalupu (IMD) i etiketiranje u kalupu (IML) oboje integriraju grafiku u plastične proizvode tijekom procesa brizganja, ali služe različitim svrhama. IML (etiketiranje u kalupu) fokusira se na apliciranje informacijskih etiketa — naziva proizvoda, sastojaka, barkodova, regulatornih tekstova — u kalup tako da postaju dio gotovog proizvoda. Etiketa je odvojeni otisnuti element postavljen u kalup. IMD (dekoriranje u kalupu) fokusira se na dekorativne i estetske dizajnerske elemente — efekte drvene teksture, metalnih završnih obrada, teksturiranih površina, višebojnu grafiku — koji se prenose direktno u površinu kalupa. IMD često koristi nosnu foliju koja prolazi kroz kalup, prenoseći dekoraciju na plastiku tijekom brizganja. Oba procesa oslanjaju se na tehnologiju statičkog pričvršćivanja za držanje etikete ili dekorativne folije u ispravnom položaju tijekom ciklusa brizganja. Meech statički generatori (IonCharge30, IonCharge50, 994CG) služe i IML i IMD primjenama, pri čemu konfiguracija sustava ovisi o dizajnu kalupa, broju šupljina i brzini proizvodnje.