Konverter wissen, daß nur eine saubere Bahn eine produktive Bahn ist. Effektive Bahnreinigungssysteme entfernen Verunreinigung, die ein unvermeidliches Nebenprodukt von Hochgeschwindigkeitsbahnen ist, und erhöhen somit die Produktivität indem sie Wartungsausfallzeiten verringern und Ausschuß, der durch Qualitätsmängel verursacht wird, minimieren.
Von Automobilprodukten über Solarpaneele bis hin zu Lebensmittel- und Medizinverpackungen; die Palette der Anwendungen von Bahnreinigungssystemen ist breit gefächert. Es gibt jedoch keine Lösung, die für alle Anwendungen geeignet ist. Converting Maschinen verarbeiten verschiedene Materialien, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Spannungen. Art und Menge der Verunreinigung variieren ebenso wie die Gründe, warum Bahnreinigung notwendig ist. Ist es vor allem eine Kundenanforderung? Oder ein Wartungsproblem? Da fast jede Bahnreinigungslösung in eine bestehende Produktionslinie eingebaut werden muß, wie beeinflußt dies die Wahl des Systems?
All diese Faktoren, unter anderen, tragen zur Auswahl des Systems bei. Um zu entscheiden, welche Faktoren am wichtigsten sind, ist es von wesentlicher Bedeutung, die Grundlagen der Verschmutzung zu verstehen – wie entsteht sie und wie kann man diese Probleme lösen.
Es gibt zwei Hauptgründe, warum eine Bahn verschiedene Arten von Verschmutzung in Form von Staub, Schmutz und anderen Partikeln anzieht: die Grenzschicht, die jede laufende Bahn mit sich führt und die Erzeugung statischer Ladungen. Eine wirksame Bahnreinigungslösung muß in der Lage sein, beides zu bewältigen.
Statische Elektrizität kann aufgrund von Reibung oder Trennung zwischen zwei Objekten entstehen, wodurch eine elektrostatische Ladung auf der Materialoberfläche erzeugt wird, die Verschmutzung auf die Bahn anzieht. Die Grenzschicht wird durch die Umgebungsluft verursacht, die von der laufenden Bahn mitgezogen wird. Sie zieht Verunreinigungen auf das Substrat und fängt diese entweder unter der Schicht ein – und damit direkt auf der Oberfläche der Bahn – oder hält sie innerhalb der Schicht fest. Je langsamer sich die Bahn bewegt, desto dünner ist die Grenzschicht; wenn die Geschwindigkeit zunimmt, gilt dies auch für die Dicke der Grenzschicht.
Kontakt oder kontaktlos?
Es gibt zwei grundlegende Bahnreinigungstechnologien zum Brechen der Grenzschicht – Kontakt und kontaktlos. Welche gewählt wird, hängt von den verarbeiteten Materialien, der Anwendung, der Flexibilität, die die Verarbeitungsmaschine erfordert, und natürlich dem Budget ab.
Kontaktreinigungssysteme funktionieren typischerweise mit einer der folgenden Technologien: Vakuum oder Kleberollen. Dabei sind verschiedene Ausführungen des Vakuumsystems verfügbar. Die eine arbeitet mit einem reibungsarmen Reinigungskopf – beispielsweise eine hochpolierte Stahlblende – um mit der Bahn in Kontakt zu treten, die Grenzschicht zu brechen und die Verunreinigungen freizusetzen, die anschließend abgesaugt werden.
Andere Kontaktvakuumsysteme arbeiten mit Bürsten, die die Partikel vor dem Absaugen lösen. Während dieses Verfahren zur Entfernung großer Partikel von stark verunreinigten Oberflächen geeignet ist, kann es für empfindliche Materialien zu rau sein (obwohl einige Systeme einziehbare Bürsten aufweisen, die Abnutzung vermeiden). Zusätzlich müssen verbleibende Partikel von den Bürsten entfernt werden, was das Risiko einer Wiederverunreinigung erhöht. Außerdem erfordern Bürstensysteme eine erhebliche Kapitalinvestition.
Kleberollensysteme enthalten zwei Elastomerwalzen, die über die gesamte Breite mit der Bahn in Kontakt sind, die Grenzschicht brechen und Verunreinigung von der Oberfläche der Bahn abheben. Diese wird dann auf eine zweite Rolle mit hoher Klebekraft übertragen, die die Partikel von der ersten Rolle entfernt und eine Wiederverunreinigung verhindert. Kleberollensysteme sind sehr effizient bei kleinen Partikeln (bis zu 0,5 µm), sind jedoch nicht für anspruchsvollere Anwendungen geeignet, bei denen größere Mengen an Verunreinigung auftreten, da die Kleberollen in diesem Fall zu schnell verschmutzen. Aus diesem Grund erfordern Kleberollensysteme auch intensivere Überwachung durch den Bediener als andere Lösungen. Eine weitere Einschränkung der Kleberollensysteme ist die Maschinengeschwindigkeit, die normalerweise auf unter 250 m/Min. beschränkt ist, was sich für bestimmte Anwendungen als problematisch erweisen kann.
Bei den kontaktlosen Technologien liegt die Wahl zwischen »Blas- und Saugsystemen« und »Grenzschichtsystemen«. Blas-und Saugsysteme verwenden Luftmesser auf beiden Seiten der Bahn, um die Grenzschicht zu brechen und alle Spuren von Verunreinigungen von der Oberfläche der Bahn zu entfernen. Die Vakuumluftströme stellen sicher, daß turbulente Luft eingefangen und anschließend abgesaugt wird. Die Methode ist sehr effizient und die Systeme sind in der Regel kompakt, was die Integration in bestehende Linien vereinfacht.
Grenzschichtsysteme sind eine relativ neue Entwicklung. Kontaktlose Rollen drehen mit hoher Geschwindigkeit in einem Abstand von 0,5–1 mm zur Oberfläche der Bahn in entgegengesetzter Richtung. Die Rollenkonstruktion ist so optimiert, daß sie eine eigene Hochgeschwindigkeitsgrenzschicht erzeugt, deren größere Energie die Grenzschicht, die die laufende Bahn mit sich zieht, bricht. Dadurch werden selbst kleinste Partikel auf der Bahn einer sehr starken Reinigungskraft ausgesetzt. Der von den Reinigungsrollen erzeugte Niederdruckbereich hebt die Partikel von der Bahn ab und führt sie in eine Absaugkammer.
Elektrostatik-Entladung
Um eine makellose Bahn zu gewährleisten, muß ein Reinigungssystem mit einer wirksamen Entladung für Elektrostatik kombiniert werden, um den Ladungen auf der Bahnoberfläche entgegenzuwirken, die ebenfalls Verunreinigung verursachen.
Eine statische Aufladung wird typischerweise durch Trennung (z.B. beim Abwickeln der Bahn) oder Reibung (z.B. wenn die Bahn über nicht leitfähige Andruckwalzen läuft) zweier Objekte erzeugt. Bei der Folienverarbeitung entstehen häufig solche Ladungen und falls diese nicht neutralisiert werden, ziehen sie Verunreinigungen auf die Oberfläche des Materials an. Ladungen können positiver oder negativer Polarität sein; Papier ist in der Regel positiv und Folie negativ geladen.
Aktive statische Entladung bietet die effektivste Möglichkeit, Ladungen zu neutralisieren. Diese Technologie arbeitet mit Ionisierung. Eine Spannung wird auf die Emitterspitzen an der Elektrode gebracht, wodurch eine hochwirksame »Wolke« aus positiven und negativen Ionen erzeugt wird. Jede statisch geladene Oberfläche, gleich welcher Polarität, die nahe an der Wolke vorbeizieht, wird schnell neutralisiert.
Schlußfolgerung
Eingangs wurde das breite Spektrum an Anwendungen und Materialien auf Verarbeitungsmaschinen erwähnt. Das erhöhte Tempo der neuen Produktentwicklungen bedeutet, da- diesen Maschinen in Zukunft noch mehr abverlangt wird. Konverter müssen diesen Ansprüchen gerecht werden können und dabei profitabel arbeiten. Der Einbau eines Bahnreinigungssystems kann die Produktivität der Verarbeitungslinie steigern und die Produkte mit gleichbleibend hoher Qualität verarbeiten. Die richtige Wahl der Bahnreinigung bedeutet jedoch, eine Vielzahl von Faktoren zu berücksichtigen, von der Analyse der Verunreinigungsursache bis hin zu den jetzigen und zukünftigen Kundenbedürfnissen. Nur dann kann eine fundierte Entscheidung getroffen werden, welche der verschiedenen Reinigungstechnologien die richtige ist. (Fotos: Meech Elektrostatik)
Meech ist ein weltweit aktives Unternehmen in Bahnreinigung und Elektrostatik mit einem umfassenden Angebot an Kontakt- und kontaktlosen Bahnreinigungssystemen, die den Kunden die richtige Lösung für ihre Anwendung bieten.
