Inhaltsverzeichnis
1. Abbau statischer Elektrizität aus kurzer und weiter Entfernung
2. Energiesparende Düse arbeitet nach Venturiprinzip
3. Auf sichere Prozesse setzen
4. Statischer Elektrizität den Kampf ansagen
Über vier Millionen Tonnen an Kunststoffverpackungen wurden 2019 laut Statista allein in Deutschland produziert – davon 663.000 Tonnen an Flaschen. Ob Ein- oder Mehrwegflasche: Vor dem Abfüllen müssen Getränkeproduzenten sicherstellen, dass keinerlei Verunreinigungen im Gefäßinneren verbleiben. Erreichen lässt sich das am besten mit Ionisierern, denn diese bauen druckluftunterstützt die statische Aufladung an der Materialoberfläche im Innenraum der Flasche ab, wodurch Partikel wie Staub nicht mehr an ihr haften können.
In anderen Fällen schützt das Verfahren elektrische Bauteile wie Microchips vor Defekten durch elektrostatische Ladungen. Das Verfahren ist bei den Herstellungsprozessen für unzählige Produkte nicht mehr wegzudenken und muss demnach in der Ausführung gut geplant sein, um keine unnötigen Kosten zu verursachen. Die Serie IZN10E des Automatisierungs- und Pneumatik-Spezialisten SMC Deutschland GmbH, Egelsbach, nutzt zur Lösung verschiedene Ansätze.
Abbau statischer Elektrizität aus kurzer und weiter Entfernung
Die Anwendungsfälle, bei denen statische Elektrizität abgebaut werden muss, sind so vielzählig wie ihre Produktionsumgebungen. Deshalb sollten Ionisierer exakt zu ihrer Aufgabe und Umgebung passen. Dazu zählt etwa eine Bauweise, die den Einsatz in engen Räumen erlaubt.
SMC hat dazu die eigenen Ionisierer der Serie IZN10E so entwickelt, dass diese nur 16 Millimeter in der Breite, 100 Millimeter in der Länge und 46 Millimeter in der Höhe aufweisen. Sie lassen sich damit nicht nur einfacher verbauen, sondern sind mit einem Eigengewicht von 80 Gramm auch besonders leicht – verglichen zum Vorgänger wurde das Gewicht um ein Drittel (33 Prozent) reduziert. Dadurch kann eine Montage an Roboterarmen leicht realisiert werden.
Zu einem praktischen Design gehört ebenso, dass ein Ionisierer umfangreich modifizierbar und flexibel sein sollte, um für alle denkbaren Anwendungsfälle einsatzbereit zu sein. Entscheidend sind dazu zum einen die Variante der Düsen (zuzüglich verschiedener Anbauteile) und zum anderen ihr Design für einen normalen oder energiesparenden Durchfluss der Druckluft. So kommt es darauf an, ob die statische Elektrizität großflächig (beispielsweise bei der Partikelentfernung bei Kunststoffflaschen) oder punktuell (etwa bei der Entladung von elektronischen Bauteilen) abgebaut werden soll.
SMC setzt hierfür auf vielfältige Varianten. Zum einen gibt es die Düsenausführung, die sich durch eine normale und eine energiesparende Düse unterschiedet. Zum anderen gibt es Varianten mit einem Gewinde zur individuellen Gestaltung oder einer beweglichen 90 Grad Düse.
Energiesparende Düse arbeitet nach Venturiprinzip
Wann wird nun welche Düse eingesetzt? Die energiesparende Düse arbeitet nach dem Venturiprinzip und „saugt“ Umgebungsluft an. Dies führt zu einer deutlichen Leistungssteigerung im Vergleich zur eingesetzten Energie. Hier wird eine Offsetspannung von +-10 Volt erreicht und eine Abbauzeit von deutlich unter einer Sekunde (abhängig von Abstand und Druck). Je nach Applikation ist aber die Nutzung der Umgebungsluft nicht erwünscht (beispielsweise in der Pharma-, der Lebensmittel- und der Halbleiterindustrie). Hier wird nun die Standardausführung genutzt. Es wird der angelegte Luftstrom 1:1 umgesetzt. Dies führt zu einer noch etwas schnelleren Abbauzeit.
Die dritte Variante hat nun ein Gewinde in das kundenspezifische Düsen beziehungweise Verlängerungen eingeschraubt werden können. So erreicht man eine sehr flexible Lösung bei der Distanzen von bis zu 500 Millimeter zwischen Produkt und Gerät überwunden werden können. Neben SMC-eigenen Düsen und Verlängerungen sind auch kundenspezifische Düsen denkbar.
Auf sichere Prozesse setzen
Die Themen Überwachung und Wartung stehen bei allen Produktionsprozessen ganz oben auf der Agenda. Immerhin können Ausfälle bereits nach kurzer Zeit für hohe Schadenssummen sorgen. Demzufolge müssen diese Punkte bei der Entwicklung von Ionisierern dringend beachtet werden, um etwa Fehler bei der Emission von Ionen oder überhöhte Spannung zu registrieren.
So stoppt eine externe Schalteingangsfunktion den Betrieb des IZN10E, wenn ein angeschlossener Druckschalter einen Druckabfall des Versorgungsdrucks erkennt. Ist der Abbau statischer Elektrizität abgeschlossen, registriert dies ein Feedbacksensor, wodurch die Emission von Ionen abgebrochen wird. Das verhindert einen unnötigen Energieverbrauch und spart Kosten.
Die Ionisierer verfügen über eine integrierte Hochspannungsversorgung, sodass weder ein externes Hochspannungs-Netzgerät noch ein Hochspannungskabel benötigt werden. Drei LEDs an der Kassette zeigen auf einen Blick den Betriebszustand des Ionisierers hinsichtlich Stromversorgung, überhöhter Spannung sowie den Zeitpunkt der Wartung an, wenn die Wolfram-Elektronadel verschmutzt sein sollte. Da sich das Gerät ohne Werkzeug einfach in drei Teile zerlegen lässt, gelingt auch die Wartung der Elektronadel denkbar einfach.
Statischer Elektrizität den Kampf ansagen
Ohne Ionisierung wäre ein gemütlicher Fernsehabend mit einer Tüte Chips nicht möglich: Sowohl die Elektronik im Fernsehgerät als auch die Chipstüte aus Kunststoff wurden während der Produktion mit ionisierter Druckluft behandelt – das gilt ebenso für unzählige andere Alltagsgegenstände. Was zeigt: Moderne Lösungen für den Abbau statischer Elektrizität werden so immer wichtiger.
Um ihre Aufgabe zu erfüllen und zudem Zeit und Kosten zu sparen, müssen sie unter anderem klein, zuverlässig, flexibel, energieeffizient und leicht zu warten sein. Mit dem Ionisierer IZN10E ist SMC konsequent den Weg der Modernisierung gegangen und bietet Kunden eine Lösung für zahlreiche Anwendungsfälle: vom Ladungsausgleich bei integrierten Schaltkreisen über das Säubern von optischen Linsen und Plastikbechern bis hin zur Trennung von geformten Kunststoffteilen. (jke)
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SMC Deutschland GmbH
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