Statische Aufladung in der Produktion: Ladung erkennen, messen und mit dem passenden Ionisator entladen

Eine Folie klebt am Abwickler, ein Formteil fällt nicht vom Greifer, Partikel haften an einer Spritze, und wer eine gewickelte Palette auspackt, bekommt einen Schlag. Hinter all dem steht dieselbe Ursache: ein Objekt, das elektrische Ladung trägt und sie nicht abgeben kann. Entladen wird es mit einem Ionisator, und das Gerät ist über viele Branchen hinweg ähnlich. Verschieden sind das geladene Objekt, der Ort, an dem die Ladung entsteht, und die Bedingungen an der Einbaustelle.

Diese Seite fasst die Grundlagen zusammen, stellt die Bauformen nebeneinander und verweist je Branche auf einen vertiefenden Leitfaden. Die Beispiele dort stammen aus dokumentierten Anwendungen.

Wichtige Punkte im Überblick

Ein Isolator wie Kunststoff, Folie, Papier oder Glas hält Ladung dort fest, wo sie beim Reiben, Trennen oder Wickeln entstanden ist, und lädt sich beim nächsten Trennen wieder auf.
Die Leitfäden des Hubs sind nach dem geladenen Objekt geordnet, denn das Gerät ist über die Branchen hinweg oft dasselbe.
Ob Druckluft an der Einbaustelle verfügbar und erwünscht ist, entscheidet oft schon zwischen Stabionisator, Entladungsgebläse, Düsen-Ionisator und Ausblaspistole.
Vor der Auswahl steht die Messung an Ein- und Auslauf der Anlage, und dieselbe Messung hinter dem Ionisator belegt später, dass die Entladung wirkt.
Eine Erdung leitet Ladung nur von Leitern ab, Kunststoff, Folie oder Papier halten ihre Ladung trotzdem fest und brauchen einen Ionisator.

Warum Isolatoren Ladung halten und woran Sie sie erkennen

Ladung entsteht, wenn sich zwei Oberflächen berühren und wieder trennen: beim Reiben, beim Abziehen einer Folie, beim Entformen, beim Abwickeln einer Bahn. Je weiter zwei Werkstoffe in der triboelektrischen Reihe auseinanderliegen, desto stärker laden sie sich in der Regel auf. Ein Leiter gibt die Ladung über eine Erdung ab. Ein Isolator wie Kunststoff, Folie, Papier oder Glas hält sie dort fest, wo sie entstanden ist, und lädt sich beim nächsten Wickeln oder Trennen wieder auf.

Erkennbar wird das an vier Symptomen: Teile und Bahnen kleben, Partikel haften an der Oberfläche, Mitarbeitende bekommen Schläge, und Druckbild oder Ablage werden unsauber. Wie sich diese Symptome im Druck und in der Handhabung zeigen, beschreiben die Beiträge zur statischen Aufladung im Verpackungsdruck und zur statischen Aufladung in der Roboterzelle mit Kunststoffteilen.

Was ist geladen, und wer erzeugt es?

Weil das Gerät oft dasselbe ist, ordnet dieser Hub die Leitfäden nach dem geladenen Objekt. Die gekaufte Folie, das Etikett und der Bogen in Druck und Verpackung sind eine Aufgabe, die eigene Folie, das Formteil und das Granulat im Kunststoffbetrieb eine andere. Im Materialfluss sind es Palette, Förderband und Behälter, in der Elektronik das empfindliche Bauteil selbst. Dazu kommen Späne und Blech im Metallbetrieb, Medizinteile und Tabletten in der Pharmaproduktion und der Ionisator als Baugruppe einer Maschine.

Die Zuordnung klärt auch eine zweite Frage: Geht es um ESD-Schutz, also um ein Bauteil, das eine Entladung beschädigen kann, oder um ein Prozessproblem wie Kleben, Partikel oder Schläge? Das erste ist Sache der Elektronikfertigung, das zweite betrifft alle übrigen Branchen.

Stab, Gebläse, Düse, Pistole: die Bauformen im Überblick

Ein Stabionisator deckt eine Bahn oder ein Band über die ganze Breite ab. Der Effiziente High-Speed Stabionisator der Modellreihe SJ-E kommt laut Katalog selbst aus großem Abstand mit geringem Luftverbrauch aus, der Präzise High-Speed Stabionisator der Modellreihe SJ-Q lässt sich ab 10 mm Abstand montieren. Der Druckluftfreie Stabionisator der Modellreihe SJ-H entlädt ohne Luftstrom, Druckluft ist bei ihm optional.

Ein Entladungsgebläse trägt die Ionen mit einem eigenen Luftstrom zum Objekt. Der Multi-Sensor Ionisator der Modellreihe SJ-F700 entlädt bis 3 m weit und reinigt seine Elektroden automatisch. Das Kompakte Entladungsgebläse der Modellreihe SJ-LF arbeitet ohne Druckluft und hat etwa die Größe eines Düsen-Ionisators. Für einen Punkt wie den Greifer oder einen Stanzkopf gibt es den Kompakten Düsen-Ionisator der Modellreihe SJ-LM, versorgt mit Druckluft von 0,05 bis 0,5 MPa, für die Handarbeit die Druckluft-Ausblaspistole mit Entladungsfunktion der Modellreihe SJ-LG.

Ob Druckluft an der Stelle verfügbar und erwünscht ist, entscheidet oft schon zwischen den Bauformen. Abblasen allein neutralisiert die Ladung nicht; wann Druckluft sich lohnt und wann nicht, zeigt der Beitrag zur Roboterzelle mit Kunststoffteilen.

Erst messen, dann entladen

Vor der Auswahl steht die Messung. Wer die Ladung an Ein- und Auslauf einer Anlage misst, sieht, wo sie entsteht, wo sie nach dem Wickeln zurückkommt und wo ein Ionisator sitzen muss. Das Inline-Elektrostatik-Messgerät der Modellreihe SK misst im Hochpräzisionsmodus in 25 mm Abstand, im Weitbereichsmodus in 100 mm Abstand bis ±50 kV. Für Stichproben an Teil, Kiste oder Bahn dient das Elektrostatik-Messgerät der Modellreihe SK-H.

Dieselbe Messung hinter dem Ionisator belegt später, dass die Entladung wirkt. Wie eine Ladungskarte entsteht und wie daraus die Position folgt, beschreibt der Beitrag zur statischen Aufladung im Verpackungsdruck; den Nachweis im Audit vertieft der Leitfaden zur Elektronikfertigung.

Kunststoff und Gummi: wo der Betrieb die Ladung selbst erzeugt

Im Kunststoffbetrieb entsteht die Ladung im eigenen Prozess: Granulat reibt im Mischer an der Wand, das Formteil trennt sich vom Werkzeug, Folie und Faser laufen über Walzen, die Säge zieht Späne über die Platte. Die Fragen lauten, warum Teile nicht fallen, Material an der Wand hängt und Bediener Schläge bekommen. Der Leitfaden „Statische Aufladung in der Kunststoff- und Gummiverarbeitung beseitigen: vom Granulat über das Formteil bis zur Folienrolle“ folgt dem Material von der Zufuhr bis zum Stapel und zeigt, wann die Ionisierung einer Neuanlage geplant wird.

Verpackung und Druck: gekaufte Bahn, Beutel und Etikett

In Veredelung und Verpackung läuft gekauftes Material durch die Maschine: Folie am Abwickler, Splicer und Wickler, Beutel am Folieneinlauf, Etiketten am Stanzkopf, Papier und Karton vor dem Bedrucken. Ein Ionisator entlädt nur die Seite eines Isolators, die ihm zugewandt ist; soll eine Bahn auf beiden Seiten frei von Ladung sein, braucht es zwei Geräte. Der Leitfaden „Statische Aufladung an Verpackungsmaschine und Rollenverarbeitung beseitigen: Folie, Beutel, Etikett und Bogen entladen“ folgt der Bahn von der Rolle bis zum Spender.

Metallverarbeitung: Späne, Blech und Schutzfolie

Metall leitet, und trotzdem haften Späne im gesägten Profil, und ein Blech auf der Rollenbahn gibt Schläge ab. Die Ladung sitzt dann an Schutzfolie und Papierlage oder an einem Teil, das auf Rollen oder im Stapel den Erdkontakt verloren hat. Der Leitfaden „Statische Aufladung in der Metallverarbeitung beseitigen: Späne, Blech, Schutzfolie und Pulverbeschichtung“ geht diese Stellen durch und endet mit der Frage, ob Elektrostatik überhaupt die Ursache ist.

Elektronik und Halbleiter: ESD-Schutz empfindlicher Bauteile

In der Elektronik ist das geladene Objekt das Produkt, und der Schaden bleibt oft unsichtbar, bis das Teil beim Prüfen oder beim Kunden ausfällt. Erdung und Ionisierung teilen sich hier die Arbeit: die Erdung für Leiter, der Ionisator für Nichtleiter. Der Leitfaden „ESD-Schutz in der Elektronik- und Halbleiterfertigung: Leiterplatten, Bauteile und Wafer vor elektrostatischer Entladung schützen“ folgt dem Handarbeitsplatz, der Linie und dem Reinraum und endet beim Nachweis durch Messung.

Medizin und Pharma: Partikel statt Kleben

In der Medizin- und Pharmaproduktion zeigt sich Ladung selten als Schlag, meist als Partikel am Medizinteil, Abrieb an der Tablette oder Rückstand an der versiegelten Bahn. Wo Druckluft im Reinraum unerwünscht ist, kommt ein Stabionisator ohne Luftstrom in Betracht. Der Leitfaden „Statische Aufladung in der Medizin- und Pharmaproduktion beseitigen: Medizinteile, Tabletten und Primärverpackung partikelfrei halten“ folgt dem Produkt vom Werkzeug bis zur Primärverpackung. Für den Einbau in medizinische Ausrüstung sind die Ionisatoren laut Anleitung nicht vorgesehen; es geht um die Produktion, nie um das Gerät im Medizinprodukt.

Logistik und Lager: Materialfluss und Schutz der Mitarbeitenden

Im Materialfluss ist der Schlag am Personal oft der Anlass: beim Entpacken einer gewickelten Palette, am Stapel oder an der Kiste vom Band. Manchmal ist das Band selbst die Quelle, wenn Fördergut steht, während der Gurt läuft. In vielen Hallen liegt keine Druckluft, und der Abstand zum Objekt ist groß. Der Leitfaden „Statische Aufladung im Materialfluss beseitigen: Paletten, Förderbänder und Behälter entladen, bevor Mitarbeitende einen Schlag bekommen“ folgt Folie, Palette, Band und Behälter.

Maschinenbau und OEM: der Ionisator als Baugruppe

Für den Maschinenbauer steht der Ionisator als Zeile im Lastenheft. Zu klären sind Einbauort und Bauform im Bauraum, die Versorgung mit Spannung und Druckluft und die Einbindung in die Steuerung über Stoppeingang und Alarmausgänge. Der Druckluftfreie Stabionisator der Modellreihe SJ-H läuft mit 24 bis 36 V DC. Der Leitfaden „Ionisator als Baugruppe der eigenen Maschine: statische Aufladung im Sondermaschinenbau einplanen“ folgt diesen Entscheidungen in der Reihenfolge des Projekts, bis zur Wiederholmaschine und zum Nachrüsten.

Häufige Fragen

F Stabionisator oder Entladungsgebläse: was passt wann?

Ein Stabionisator passt, wo eine Bahn, ein Band oder ein Stapel über die Breite entladen werden soll. Ein Entladungsgebläse trägt die Ionen mit eigenem Luftstrom und kommt in Betracht, wenn das Objekt weiter entfernt ist oder keine Druckluft vorhanden ist. Für einen einzelnen Punkt wie Greifer oder Stanzkopf gibt es Düsen-Ionisatoren.

F Braucht ein Ionisator Druckluft?

Nicht jeder. Der Druckluftfreie Stabionisator der Modellreihe SJ-H entlädt ohne Luftstrom, Druckluft ist optional, und das Kompakte Entladungsgebläse der Modellreihe SJ-LF arbeitet ohne Druckluft. Andere Bauformen nutzen Druckluft, um die Ionen schneller zum Objekt zu bringen. Klären Sie vor der Beschaffung, ob Druckluft an der Stelle verfügbar und erwünscht ist.

F Reicht es, Maschine und Teile zu erden?

Für Leiter ja, für Isolatoren nicht. Eine Erdung leitet die Ladung von leitenden Teilen ab; Kunststoff, Folie oder Papier halten ihre Ladung trotzdem fest, und dafür braucht es einen Ionisator. Wie Erdung und Ionisierung zusammenwirken, beschreibt der oben genannte Leitfaden zum ESD-Schutz in Elektronik und Halbleiterfertigung.

F Wie lässt sich prüfen, ob ein Ionisator wirkt?

Messen Sie die Ladung vor und hinter dem Ionisator, inline mit einem Inline-Elektrostatik-Messgerät oder als Stichprobe mit einem Handmessgerät. Sinkt die Ladung auf den vorher festgelegten Zielwert und bleibt sie dort über mehrere Chargen, wirkt die Entladung. Eine Wiederholung der Messung in festen Abständen zeigt, ob Elektroden altern oder verschmutzen.

F Wird ein Isolator auf beiden Seiten entladen?

Nein, ein Ionisator entlädt nur die Seite, die ihm zugewandt ist. Soll eine Folie oder eine Platte auf beiden Seiten frei von Ladung sein, braucht es zwei Geräte, je eines auf jeder Seite. Das gilt für Bahnen in der Verpackung ebenso wie für Platten im Kunststoffbetrieb.