Статика под контролем^*

Несмотря на микроскопические размеры, положительно и отрицательно заряженные ионы могут существенно повлиять на качество печатной продукции и безопасность операторов.

Мало кто знаком с природой статического электричества: разве что испытывал на себе разряд или чувствовал, как встают дыбом волосы. В повседневной жизни статическое электричество безвредно, но в узкорулонной печати становится серьёзной помехой. Понимание этого явления и умение его контролировать сэкономят типографиям время, материалы, средства, избавят от проблем на длинных тиражах.

Статическое электричество — дисбаланс положительных и отрицательных ионов на поверхности материала (каких ионов больше, таков и знак заряда объекта). Возникает оно при трении, разделении материалов, колебаниях температуры. Первые две причины типичны для узкорулонной печати. «Как правило, статика появляется при соприкосновении и последующем разделении разнородных материалов», — рассказывает президент Stopstatic.com (подразделение Alpha Innovation) Билл Ларкин. При печати этикеток это может быть разматывание и наматывание рулона, когда при разделении и повторном контакте материалы обмениваются электронами. Получивший приобретает отрицательный заряд, потерявший — положительный.

Ионизирующая штанга Ion 360 от Stopstatic.com

Статическое электричество — реальная помеха при печати этикеток. Первая проблема — загрязнение запечатываемого полотна. Лента со статическим зарядом стремится стать нейтральной, привлекая противоположно заряженные частицы. Шин Фремон из Cole Static Control объясняет, что для пластиковых плёнок характерен отрицательный заряд: они притягивают всё, что заряжено положительно, в первую очередь, бумажную пыль. На любом производстве найдутся коробки, древесина и другие содержащие целлюлозу предметы, частицы которой неизбежно загрязнят полотно.

По словам Ларкина, сильное нестабильное поле (более 3 кВ) притягивает частицы пыли и грязи из воздуха и окружающих поверхностей (в т. ч. с пола). Пыль на заряженном запечатываемом полотне может стать причиной отметин на готовой продукции.

Ещё одна проблема — удар оператора током при разряде свыше 10 кВ. Хотя сам по себе он неопасен, пошатнувшись, человек может что-нибудь повредить. «Выделяющееся при статических разрядах тепло может нарушить и поверхностное покрытие», — предупреждает Ларкин.

Это серьёзный вопрос, особенно для этикеток с метками радиочастотной идентификации (RFID): они чувствительны к статическому электричеству и при высоком напряжении прекращают функционировать. Контакт заряженной RFID-этикетки с металлическими валами приведёт к разрушительному электростатическому разряду, тем более при наличии заземления.

Джей Перри из Simco Industrial Static Control напоминает о другом — статические заряды имеют свойство накапливаться: «Первоначально низкий поверхностный заряд возрастает при прохождении материала через транспортные валы. В конце машины заряд выше, чем в начале».

Заземление не всегда снимает проблемы со статикой при печати этикеток. «Оно помогает при наличии проводника — металла, угольного электрода, человека. Изолирующий материал нельзя заземлить в принципе. Электрический заряд на поверхности пластика не проводится и не уходит в землю», — объясняет Ларкин.

Что делать?

Ситуация сложная, но выход есть: специальные устройства двух типов (пассивные и активные) способны не только контролировать статическое электричество, но и устранять связанные с ним проблемы. К пассивным системам относятся заземлённые «кисточки» из распушённых медных волокон, антистатические щётки и шнуры (струны). Эти недорогие устройства помещают непосредственно над полотном. По словам Мэттью Файффа из Meech Static Eliminators, стоимость модулей пассивного типа приближается к 100 долл., доступность делает их популярными. «На машинах любого производителя упаковки смонтированы антистатические медные “кисточки”», — добавляет Ларкин.

Современные «кисточки» содержат невидимые микроволокна, щётки снимают статику токопроводящими волокнами. Антистатическая струна оптимальна при листовой печати с рулонов. При монтаже над стопой готовой продукции, она снимет статическое электричество и не даст листам слипнуться. Как пояснил Ларкин, основные проблемы со статикой у изготовителей этикеток возникают именно при печати из роля в лист. Stopstatic.com предлагает широкий ассортимент пассивных систем, в т. ч. гибкий антистатический шнур собственной разработки, который можно снять и без проблем вернуть на место.

Пассивные устройства уменьшают заряд движущегося через машину материала, но не снимают его полностью. Перри считает, что главный недостаток в том, что они лишь снижают поверхностный заряд до некоторого порогового значения, после чего бессильны.

Нейтрализатор статического электричества 915 AC на базе переменного тока от Meech Static Eliminators

Активные устройства работают по принципу генерации коронного разряда, сводя статическое напряжение к нулю. По словам Перри, системы активной ионизации используют точечный коронный разряд высокого напряжения, формирующий в окружающем воздухе положительные и отрицательные ионы, нейтрализующие статические заряды. Пройдя сквозь ионизированный воздух, полотно притягивает противоположно заряженные частицы и нейтрализуется, а избыточный заряд уходит в землю (система обязательно заземлена).

Два основных типа активных устройств — переменного и пульсирующего постоянного тока. Файфф рассказал, что первые помещают над полотном на расстоянии 2,5–15 см. Зона действия вторых шире (16–92 см), обычно их применяют в намотчиках. Устройства на базе переменного тока генерируют фиксированный поток ионов, распределяемый обдувом. В системах с пульсирующим постоянным током уровень ионов регулируется, воздушные сопла не используются.

К активным устройствам относятся ионизирующие штанги, пушки, нагнетатели, форсунки. Штанги снимают статику при работе с бумагой или плёнкой. Находящееся возле запечатываемого полотна устройство защитит оператора от разрядов. Пушки выстреливают на объект нейтрализующий поток ионизированного воздуха.

Нагнетатели обеспечивают непрерывный поток ионов, защищая чувствительные материалы от электростатических разрядов. Они оптимальны для больших площадей (вентиляторы распределяют ионизированный воздух от источника) и помогают поддерживать чистоту за счёт нейтрализации зарядов, притягивающих и удерживающих частицы пыли на стенах, столах и прочих поверхностях. Форсунки работают на сжатом воздухе и способны загонять ионизированный воздух в труднодоступные места.

Рассказывает Марк Блитштейн, Ion Industrial: «Генерируемые ионизаторами положительные и отрицательные ионы нейтрализуют статические заряды на полотне. Их обязательно устанавливают на модулях размотки, намотки и после устройства обработки коронным разрядом. Рекомендуются и дополнительные системы после каждой печатной секции».