Statična elektrika v plastiki — brizganje, ekstruzija in oblikovanje

Plastika generira izjemno visoke statične naboje, ker je odličen električni izolator — ima zelo visoko površinsko upornost (tipično 10¹² do 10¹⁶ ohmov na kvadrat). Ko se plastična površina dotakne drugega materiala in loči, se elektroni prenesejo s triboelektričnim učinkom. Ker plastika ne more odvesti teh nabojev, se naboj kopiči na površini in tam ostane neomejeno dolgo. Pogoste plastike, kot so polietilen, polipropilen, PET, PVC in polistiren, vse sedijo na skrajnih koncih triboelektrične vrste, kar pomeni, da generirajo maksimalen naboj ob stiku s kovinami, steklom ali drugimi plastikami. Ravni naboja 20.000-80.000 V so rutinske pri predelavi plastike.

Odpravljanje statike pri brizganju se osredotoči na dve kritični točki: 1) Po odprtju orodja — kos zapusti orodje z znatnim nabojem zaradi ločitve vroče plastike od kovinske površine orodja. Ionizacijska palica ali šoba, nameščena pri odprtju orodja, nevtralizira ta naboj takoj in prepreči privlačenje prahu v kritičnih sekundah, preden kos vstopi v naslednji proces. 2) Pred pakiranjem ali sestavljanjem — kosi, ki so nakopičili naboj med transportom po tekočem traku ali ravnanjem, potrebujejo ionizacijo, preden vstopijo v čisto pakiranje ali postaje za sestavljanje. Točkovni ionizatorji (kot Meech 261v2 šobe) so idealni za brizganje, ker jih je mogoče usmeriti natančno na kos brez motenja cikla orodja.

Ekstruzija folij generira ekstremne statične naboje, ker proces vključuje neprekinjeni stik in ločitev med staljenim polimerom in kovinskimi površinami (ustja matrice, hladilni valji, vodilni valji). Statika povzroča: 1) Zavijanje robov in lepljenje — nabiti robovi folije se zavijejo proti ali stran od bližnjih površin, kar povzroča težave z vodenjem. 2) Gube pri navijanju — neenakomerna porazdelitev naboja povzroči neenakomerno navijanje folije, kar ustvari gube in teleskopiranje. 3) Blokiranje — nabite plasti navite folije se lepijo skupaj, kar oteži odvijanje role za naslednji proces. 4) Kontaminacija s prahom — nabita folija privleče vsak delec v zraku, ki se vgradi v površino med nadaljnjo predelavo. Ionizacijske palice za hladilnim valjem in pred navijalnikom so standard na ekstruzijskih linijah.

Vakuumsko oblikovanje (termoformiranje) generira statiko na več stopnjah: ogrevanje plošče jo nabije prek stika z ogrevnim okvirjem, oblikovanje čez orodje jo nabije prek stika in ločitve, razrez pa ustvari naboj na razrezanih robovih. Ionizacija pomaga na vsaki stopnji: Pred oblikovanjem — ionizirajte ogreto ploščo, da preprečite privlačenje prahu med prenosom od grelnika do orodja. Po oblikovanju — ionizirajte oblikovan kos, preden vstopi v postajo za razrez, da preprečite lepljenje nabitih odrezkov na kos. Po razrezu — ionizirajte končan kos pred zlaganjem ali pakiranjem. Brez ionizacije termoformirani kosi privlačijo prah v sekundah po izstopu iz orodja, kar je še posebej problematično za embalažo hrane in medicinske pladnje.

Standardne ionizacijske palice so zasnovane za delovanje pri temperaturah okolice do 50-60°C, kar je primerno za večino mest namestitve na strojih za predelavo plastike. Vendar jih ne smemo namestiti neposredno v toplotni coni (blizu ustij ekstruderja, grelnih panelov ali znotraj orodij, kjer temperature presegajo 100°C). Za visoko temperaturna okolja Meech ponuja specifične rešitve: ionizacijske palice s pomočjo zraka uporabljajo komprimiran zrak, ki hkrati dostavlja ione in hladi elektrodne sklope, oddaljena namestitev pa namesti palico izven toplotne cone, medtem ko s pomočjo zraka projicira ione v ciljno območje. Ključna je razdalja namestitve — že nekaj centimetrov dlje od vira toplote lahko zmanjša temperaturo okolice na sprejemljive ravni.

Statična elektrika vpliva na pakiranje plastičnih izdelkov na vsaki stopnji: 1) Privlačenje posod — plastenke, pladnji in škatlice privlačijo prah in delce iz zraka, kar kontaminira embalažo pred polnjenjem. 2) Neporavnanost etiket — nabite posode odbijajo ali privlačijo etikete med nanašanjem, kar povzroči poševne ali nagubane etikete. 3) Težave z gnezdenjem — zložene posode ali pokrovi se lepijo skupaj zaradi elektrostatične privlačnosti, kar otežuje ločevanje v avtomatiziranih podajalnih sistemih. 4) Kakovost tesnjenja — prah, privlečen na tesnilno površino, oslabi toplotna tesnila in povzroči uhajanje. Ionizacija pred polnjenjem (z uporabo IonRinse za posode ali zračnih nožev z ionizacijo) in pred etiketiranjem odpravi te probleme. Za hitre pakirne linije pulzne DC ionizacijske palice zagotovijo dovolj hitro nevtralizacijo naboja, da dohitijo hitrosti linij 500+ posod na minuto.

Pihalno oblikovanje generira elektrostatičen naboj, ko vroči predpihanj (staljena plastična cev) pride v stik s površino orodja in se od nje loči. Nastali naboj na končni posodi povzroča več težav: privlačenje prahu — nabite plastenke in posode privlačijo lebdeče delce takoj po oblikovanju, kar kontaminira površino pred polnjenjem ali etiketiranjem. Napake pri nanašanju etiket — nabite posode neenakomerno odbijajo ali privlačijo etikete, kar povzroči poševne ali nagubane etikete na etiketirnih strojih. Gnezdenje in zlaganje — nabite posode se lepijo skupaj ali odbijajo med avtomatiziranim ravnanjem in paletiranjem, kar zagozduje podajalnike in transporterje. Statični udari — operaterji, ki rokujejo s sveže oblikovanimi posodami, prejemajo neprijetne razelektritve. Ionizacijske palice ali šobe, nameščene na izhodu orodja, nevtralizirajo naboj, preden posoda vstopi na hladilni transporter. Za čiščenje posod pred polnjenjem sistem Meech IonRinse uporablja ioniziran zrak za čiščenje in nevtralizacijo v enem koraku. Animatov certificirani terenski inženir ima praktične izkušnje z nameščanjem ionizacije na linije pihalnega oblikovanja po Sloveniji in Hrvaški.

Dekoriranje v orodju (IMD) in etiketiranje v orodju (IML) oba integrirata grafiko v plastične izdelke med postopkom brizganja, a služita različnim namenom. IML (etiketiranje v orodju) se osredotoča na nanašanje informacijskih etiket — imen izdelkov, sestavin, črtnih kod, regulativnih besedil — v orodje, da postanejo del končnega izdelka. Etiketa je ločen potiskan element, ki se vstavi v orodje. IMD (dekoriranje v orodju) se osredotoča na dekorativne in estetske oblikovne elemente — učinke lesenih tekstur, kovinskih zaključkov, strukturiranih površin, večbarvno grafiko — ki se prenesejo neposredno v površino orodja. IMD pogosto uporablja nosilno folijo, ki prehaja skozi orodje in med brizganjem prenese dekoracijo na plastiko. Oba postopka se zanašata na tehnologijo statičnega pripenjanja za držanje etikete ali dekorativne folije v pravilnem položaju med brizgalnim ciklom. Meech statični generatorji (IonCharge30, IonCharge50, 994CG) služijo tako IML kot IMD aplikacijam, pri čemer je konfiguracija sistema odvisna od zasnove orodja, števila gnezd in hitrosti proizvodnje.