Antistatische Beschichtungen
Wie sich statische Aufladung bei Förderbändern effektiv verhindern lässt
Antistatische Beschichtungen
Wie sich statische Aufladung bei Förderbändern effektiv verhindern lässt
Einen leichten Stromschlag hat wohl jeder schon irgendwann einmal abbekommen, sei es beim Anfassen einer Türklinke, beim Aussteigen aus dem Auto oder sogar, wenn man nur jemandem die Hand gibt. Während die Auswirkungen von elektrostatischer Aufladung im Alltag höchstens als unangenehm empfunden werden, können sie bei Industrieanwendungen durchaus beträchtliche Schäden verursachen.
Aber wie entsteht elektrostatische Aufladung eigentlich? Warum kann sie nicht nur problematisch, sondern sogar gefährlich sein? Und wie lässt sie sich zuverlässig verhindern?
Wie entsteht elektrostatische Aufladung?
Elektrostatische Aufladung entsteht, wenn elektrische Ladung durch Kontakt oder Reibung von einem Gegenstand auf einen anderen überspringt. Im Ausgangszustand befinden sich beide Objekte in elektrisch neutralem Zustand. Kommen diese miteinander in Berührung und werden anschließend wieder getrennt oder entsteht Reibung an der Kontaktfläche, werden Elektronen aus den Oberflächenatomen des einen Stoffs herausgerissen und von denen des anderen Stoffs aufgenommen. Der eine Gegenstand ist nun positiv, der andere negativ geladen.
Beim Betrieb von Zahnriemen und Förderbändern kommt es ständig zur Berührung und Trennung von Oberflächen, zum Beispiel zwischen Antriebsscheibe und Riemen oder zwischen Transportband und Fördergut. Die Stärke der statischen Aufladung hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören unter anderem die Riemengeschwindigkeit, die Vorspannung und die Größe der sich berührenden Flächen, aber natürlich auch die Werkstoffe, aus denen Zahnriemen, Zahnscheiben, Trag- und Spannrollen gefertigt werden.
Je niedriger die elektrische Leitfähigkeit eines Werkstoffs ist, desto leichter kann sich auf seiner Oberfläche durch Reibung oder Berührung elektrische Ladung ansammeln. Daher sind Komponenten aus Kunststoffen, die naturgemäß eine sehr niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweisen, besonders anfällig für statische Aufladung. Typische Ursachen für elektrostatische Aufladung sind zum Beispiel die Reibung zwischen Transportband und Fördergut besonders im Staubetrieb, oder auch das Trennen zweier Folien, wie es beim Abziehen einer Folie von der Rolle beispielsweise auf Schlauchbeutelmaschinen der Fall ist.
Welche unerwünschten Effekte bzw. Gefahren birgt statische Aufladung?
Hier einige der unerwünschten Auswirkungen auf den Betrieb von Produktions- und Transportanlagen, die im Zusammenhang mit elektrostatischer Aufladung auftreten können:
- Statisch geladene Oberflächen ziehen Staub und Schmutzpartikel an. Sie verschmutzen schneller und lassen sich schlechter reinigen. Das beeinträchtigt die Produktqualität des Förderguts. Besonders problematisch ist dieser Effekt in Bereichen, in denen höchste Sauberkeit unerlässlich ist, wie zum Beispiel in der Pharmaindustrie.
- Unterschiedlich geladene Oberflächen ziehen sich gegenseitig an. Folienbahnen können aufgrund dessen zusammenkleben und lassen sich nicht mehr problemlos verarbeiten. Das Fördergut haftet am Transportband und fährt Karussell. Einzelteile kleben aneinander und lassen sich schlecht weiterverarbeiten.
- Werden elektronische Bauteile auf einem statisch geladenen Band transportiert, können diese durch statische Entladungen oder Ausgleichsströme beschädigt werden. Bei besonders empfindlichen Komponenten reichen schon Änderungen der Feldstärke aus, um die Teile unbemerkt in ihrer Funktion zu beeinträchtigen. Die betroffenen Teile funktionieren dann zwar noch ein gewisse Zeit lang, weisen aber nur noch einen Bruchteil ihrer normalen Lebensdauer auf.
- Führen hohe elektrostatische Aufladungen an den Anlagenkomponenten zu Spontanentladungen, können damit Teile der Anlage wie zum Beispiel Lager in Rollen beschädigt werden. Das führt zu einem höheren Verschleiß und erhöhten Wartungskosten.
- Hohe elektrostatische Aufladungen an der Förderanlage oder dem Transportgut können bei Entladung über den Körper einer Person lebensgefährlich sein.
- In explosiver Umgebung besteht bei unkontrollierter Entladung mit Funkenbildung Brand- und Explosionsgefahr.
Wie lässt sich statische Aufladung von Zahnriemen und Bändern durch eine geeignete Beschichtung verhindern?
In Bereichen, in denen elektrostatische Aufladung unerwünscht oder unzulässig ist, muss diese durch durch den Einsatz geeigneter antistatischer Materialien vermieden werden. Antistatische Materialien zeichnen sich durch eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aus, über die statische Ladungen in Verbindung mit Erdungsmaßnahmen sicher abgeleitet werden können. Nach DIN EN ISO 284 (ehemals DIN 22104) „Fördergurte - Elektrische Leitfähigkeit - Spezifikation und Prüfverfahren“ muss der Oberflächenwiderstand kleiner 300 MΩ (3x10^8 Ω) sein, damit sich keine Ladung auf der Oberfläche eines Transportbands ansammeln kann.
Zahnriemen und Bänder bestehen in der Regel aus Kunststoffen, die einen höheren elektrischen Isolationswiderstand aufweisen. Um antistatische Eigenschaften zu erhalten, müssen sie allseitig mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgestattet werden, die die in der Norm geforderten Werte erfüllt. Gut geeignet ist hierfür ein spezielles schwarzes PA-Gewebe, das sowohl zahn- als auch rückenseitig auf die Riemen aufgetragen werden kann (PAZ/PAR). Es zeichnet sich neben seiner elektrischen Leitfähigkeit auch durch eine feine Oberflächenstruktur, geringe Adhäsionskräfte und eine gute Abriebbeständigkeit aus und ist damit auch für den Staubetrieb einsetzbar. Alternativ steht als Beschichtungsmaterial eine antistatische Gummimischung zur Verfügung, die sogar Widerstandswerte unter 1 MΩ (10^6 Ω) erreicht. Je nach Einsatzgebiet ist außerdem die Verwendung einer speziellen leitfähigen PU-Mischung als Material für den Grundriemen möglich.
Wie lassen sich antistatische Eigenschaften auch bei längeren Einsatzzeiten sicherstellen?
Durch Verschleiß kann die Leitfähigkeit der Beschichtung während des Betriebs im Lauf der Zeit abnehmen. Deshalb ist eine regelmäßige Überprüfung der Widerstandswerte ratsam. Die Messung des Oberflächenwiderstands erfolgt mithilfe eines digitalen Hochohmmeters nach DIN EN 61 340-2-3 („Prüfverfahren zur Bestimmung des Widerstandes und des spezifischen Widerstandes von festen Werkstoffen, die zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung verwendet werden“) und DIN EN 61 340-4-1 („Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen“). Auf Wunsch erstellen wir für Sie ein Messprotokoll.
Als Spezialist für die Veredelung von Zahnriemen beraten wir Sie gerne bei Ihrem speziellen Anwendungsfall. Sprechen Sie uns einfach an, wir freuen uns auf Ihre Anfrage!
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