Problemy kontroli elektryczności statycznej w przemyśle opakowaniowym

Problemy związane z elektrycznością statyczną w przemyśle opakowań występują nader często. W tekście znajdują się przykładowe typy pojawiających się kłopotów i wskazania w jaki sposób je rozwiązywać.

Procesy, w których ładunek statyczny może stanowić problem obejmują pakowanie konturowe, przenoszenie i czyszczenie butelek, etykietowanie, urządzenia formujące, napełniające i zamykające opakowania, wytwarzanie toreb, zawijarki, jak również pomieszczenia czyste oraz opakowania i składanie medyczne. Podstawowymi problemami powodowanymi przez wysoki poziom ładunków elektrostatycznych są z kolei problemy sterowania procesami i jakości, przyciąganie pyłu i zanieczyszczeń, a nawet porażenie operatora.

Jeśli chodzi o pierwsze z wymienionych, czyli problemy sterowania procesami i jakości, to skutki kosztowe towarzyszące niekontrolowanym ładunkom elektrostatycznym w procesach produkcyjnych są niezwykle różnorodne. Elektryczność statyczna może zmuszać przedsiębiorstwa do eksploatacji maszyn przy znacznie niższych prędkościach od ich możliwości fizycznych. Dzieje się tak dlatego, że ładunek elektrostatyczny może stanowić bezpośrednią przyczynę problemów wytwórczych, takich jak przywieranie cząstek produktu do boków opakowania, owijanie się folii wokół krążków lub nieprawidłowości zachowania się folii w trakcie procesu owijania.

Ładunek statyczny może również powodować problemy przy przenoszeniu, paletyzacji lub etykietowaniu produktu. Ładunek statyczny będzie powodował sklejanie się materiału opakowaniowego, albo przywieranie do walców i ramy maszyny, powodując błędy rejestracji.

Analizując z kolei przyciąganie pyłu i zanieczyszczeń trzeba zaznaczyć, że przyciąganie zawieszonych w powietrzu zanieczyszczeń w wyniku obecności ładunku statycznego na powierzchni staje się coraz częściej problemem, w miarę podnoszenia standardów jakości w danych przedsiębiorstwach. Pył i cząstki przyciągane przez wysoki ładunek statyczny na części mogą przyczyniać się do powstawania wysokich i kosztownych braków w produkcji. Jest to szczególnie odczuwalne jeżeli dany materiał ma być użyty w przemyśle medycznym lub opakowań do żywności.

Trzecia i chyba najgroźniejsza z wymienionych sytuacji - porażenie operatora - nabiera szczególnego znaczenia w miarę jak przedsiębiorstwa dążą do poprawy standardów bezpieczeństwa i higieny pracy. Podczas gdy porażenia związane z elektrycznością statyczną mogą być bolesne, to ich skutki są zazwyczaj raczej niegroźne i krótkotrwałe. Implikacje kosztowe kryją się jednak w reakcji "odrzutu" towarzyszącej początkowemu wstrząsowi. Porażenia operatorów są zazwyczaj wynikiem nagromadzenia się ładunku lub "efektu akumulacji", zdarzającego się w trakcie zbierania części do kosza lub obszaru montażowego, albo w trakcie przewijania folii.

Warto teraz prześledzić konkretne przypadki, w których rodzą się poszczególne problemy.

Pierwszy prezentowany przykład dotyczy sytuacji, w której ładunki statyczne są generowane, gdy folia opakowaniowa jest podawana z rolki rozwijającej. Główny kłopot stanowi fakt, że produkt który ma być zapakowany, jest przyciągany statycznie do wnętrza folii i uniemożliwia prawidłowe zamknięcie.
Rozwiązaniem tej sytuacji jest zamontowanie elektrody jonizującej 915 przed kołnierzem formującym i tuż przed szyną zamykającą zapobiegnie przyciąganiu produktu i umożliwić skuteczne zamykanie.

Kolejny problem rodzi się, gdy ładunki statyczne powstające w trakcie rozwijania folii oraz procesu formowania termicznego powodują takie implikacje jak: przyciąganie pyłu do folii oraz nieprawidłowe podawanie produktu do stacji formującej.

Co zrobić by rozwikłać ten problem? Trzeba wiedzieć, że dalekosiężna elektroda impulsowa DC 976 zapewnia skuteczne zobojętnianie ładunku statycznego na rolce rozwijającej w celu zapobiegania przyciąganiu pyłu, a za stacją formowania cieplnego, zapobiegając nieprawidłowemu zachowaniu się produktu. To rozwiązanie jest idealne dla opakowań medycznych lub środków spożywczych, jako że nie jest wymagane doglądanie.

Butelki naładowane do wysokiego poziomu ładunkiem statycznym, pochodzące z procesów formowania i przenoszenia, stwarzają następujące problemy: przyciąganie pyłu i zanieczyszczanie, a także wzajemne odpychanie się, co powoduje ich przewracanie się, przeskakiwanie przez szyny prowadzące przenośnika, lub odpychanie od końcowego, spaletyzowanego pakietu.

Rozwiązaniem takiej sytuacji jest para elektrod impulsowych DC 976 zamontowanych nad akumulatorem, która skutecznie zobojętni ładunki statyczne w miarę ich tworzenia się wskutek tarcia pomiędzy taśmą przenośnika, a butelkami.

Naładowane statycznie, formowane rozdmuchowo opakowania z tworzyw sztucznych mogą przyciągać pył i inne zanieczyszczenia. Jest to szczególnie istotne w przypadku przemysłu spożywczego i napojów. By rozwiązać tę niedogodność można do czyszczenia zewnętrznego pojemników wykorzystać serię powietrznych kurtyn jonizujących. Do czyszczenia wnętrza pojemników wykorzystuje się precyzyjnie ustawiane dysze jonizujące do wdmuchiwania strumienia zjonizowanego powietrza do pojemnika.

Kolejny z często występujących problemów jest tarcie wytwarzane przez rozwijanie folii kurczliwej oraz dodatkowe naprężenie pochodzące od kurczenia folii. Może ono generować ładunki statyczne skutkujące porażeniem operatora lub przyciąganie pyłu do palety.

By tego uniknąć folię można zobojętniać bezpośrednio za rolką końcową za pomocą elektrody jonizującej 915. Można również zastosować elektrodę impulsową DC 976 lub dmuchawę jonizującą 935 do kontrolowania ładunków narastających na folii w miarę jej obkurczania się na palecie.

W miarę odwijania folii z rolki i przechodzenia jej przez różne części maszyny, krążki i prowadnice wstęgi, następuje narastanie wysokiego ładunku statycznego. Powoduje to przyklejanie folii do ramy maszyny, rolek lub jej samej, zamiast układania się wokół owijanego produktu.

Wyjściem naprzeciwko takiemu stanowi rzeczy może być zamontowanie elektrody jonizującej 915 w punkcie "A" zapobiegnie owijaniu się folii wokół rolek. Elektroda 915 powinna być zamontowana w punkcie "B", jeżeli folia nie układa się prawidłowo wokół produktu, skleja się, albo przywiera do ramy maszyny.

Kolejne zagadnienie, na które warto zwrócić uwagę polega na tym, że ładunek statyczny narastający na opakowaniach z tworzyw sztucznych lub szkła w trakcie procesu napełniania może spowodować takie kłopoty jak przywieranie proszku do zewnętrznej strony i pokrywanie wewnętrznej ściany pojemnika oraz przywieranie proszku do głowicy napełniającej.

Jak pokonać tę niedogodność? W pozycji indeksowej tuż przed stacją napełniania ustawia się dysze jonizujące 261F. Jedna z nich jest skierowana na zewnętrzną stronę pojemnika, druga zaś do jego wnętrza. Elektrodę kołową 912 ustawia się wokół głowicy napełniającej, równo z końcem rury napełniającej.

Liczne problemy rodzi też proces etykietowania butelek. Do jednych z najczęstszych zaliczyć można narastanie ładunku statycznego na wstędze etykiet lub na butelkach z tworzyw sztucznych. Powoduje to nieprawidłowe podawanie etykiet lub ich niewłaściwe ustawianie i umieszczanie. Te problemy mogą powodować nieprawidłowe etykietowanie butelek, spowolnienie szybkości produkcji oraz wyższy udział defektów.

Odpowiednio ustawione elektrody jonizujące 915 zobojętniają ładunki statyczne na wstędze etykiet i na butelkach z tworzyw. Umożliwia to prawidłowe nakładanie etykiet i poprawia produktywność procesu.

Wykorzystano m.in. materiały brytyjskiej firmy Meech International.