Ambalaj ve baskı sektöründe kullanılan kağıt, plastik, mürekkep, yapıştırıcılar ve kılavuz silindirler (bazıları alümina oluşturmak üzere anodize edilmiştir) yalıtkan malzemelerdir. Baskı, laminasyon, geri sarma ve dilimleme işlemleri sürtünme, temas ve ayrılma içeren yüksek hızlı işlemlerdir; bu işlemler aslında birer yüzey mühendisliğidir. Ambalaj ve baskı tesislerinde statik elektrik oluşumu, esas olarak yalıtkan malzemelerin kimyasal bileşimi, moleküler yapısı, mekanik özellikleri, düzgünlüğü ve elektriksel özellikleri ile sıcaklık, nem gibi çevresel faktörler ve temas basıncı, sürtünmeli ayrılma hızı gibi dış mekanik etkenlerle ilgilidir. Film türü, temas yöntemi, temas süresi, temas alanı ve ayrılma hızı, statik deşarj süresini ve oluşan voltajı etkiler.
1. Statik Elektriğin Zararları
Kağıt statik yüklendiğinde baskıya birçok zorluk getirir. İlk olarak, statik kağıt tabakalarının birbirine sıkıca yapışmasına neden olur ve düzgün bir şekilde ayrılmalarını zorlaştırır. Baskı işlemi sırasında statik çekim, tek tek tabakaların bazen ikişer, üçer veya daha fazla üst üste yapışmasına yol açar ve kağıt besleyicinin tabakaları almasını zorlaştırarak baskı verimliliğini ciddi şekilde etkiler. Plastik malzemeler üzerine renkli baskıda statik deşarj, baskı kenarlarında pürüzlü mürekkep taşması, fazla baskı kaymasının artması ve diğer baskı hataları gibi sorunlara yol açabilir. Mürekkep üzerindeki statik, açık ekran veya eksik baskı sorunlarına da neden olabilir. Plastik filmler ve mürekkepler çevreden toz, kıl ve diğer kirleticileri çeker ve bıçak çizikleri gibi sorunlara yol açar. Geri sarma, dilimleme ve poşet yapımı gibi işlemler sırasında statik deşarj, optik düzeltme sistemi ve elektromanyetik kontrol sistemleri gibi ekipmanlara zarar verebilir.
2. Statik Elektriği Ortadan Kaldırma Yöntemleri
Üretim koşullarına, ambalaj malzemelerinin kullanım amacına (hangi ürünün ambalajlandığına) ve müşteri kullanım gereksinimlerine göre farklı anti-statik teknikler uygulanmalıdır. Yaygın anti-statik teknikler şunlardır:
2.1 Fiziksel Ortadan Kaldırma Yöntemi
Fiziksel yöntem, statik elektriğin doğal özelliklerinden yararlanarak malzemenin özelliklerini değiştirmeden statiği ortadan kaldırır. Bu yöntemlerden biri, statik giderme fırçası takmayı içeren topraklama yöntemidir. Fırça gövdesi kağıt veya plastik malzemelerin rulo veya açma bölgesine yerleştirilir ve statik fırçanın topraklama ucu güvenilir şekilde topraklanmalıdır; düzgün topraklanmamış olabilecek ekipmana veya rulolara bağlanmamalıdır. Bazı rulolar anodizasyon işlemi görür ve iletken olmayan alümina oluşturur.
2.2 Kimyasal Ortadan Kaldırma Yöntemi
Kimyasal statik giderme, diğer adıyla anti-statik madde işlemi, reçinelerin veya alt tabakaların elektriksel özelliklerini değiştirmek için anti-statik maddelerin (yüzey aktif maddeler) eklenmesini veya kaplanmasını içerir. Bu yöntem daha geniş kapsamlı ve etkilidir ancak malzemelerin kimyasal bileşimini değiştirebilir. Bu nedenle bu teknik kağıt işlemek için uygun değildir, ancak yaygın olarak plastik reçineleri değiştirmek için kullanılır.
Bu teknik gıda, ilaç, kozmetik ve kimyasal ürünlerin ambalajlanmasında kullanılırken güvenlik, hijyen ve ana reçine ile uyumluluk gibi faktörler göz önünde bulundurularak özel dikkat gösterilmelidir. Anti-statik özelliklere sahip ambalaj malzemeleri yalnızca statik elektriğin yol açtığı çeşitli kalite sorunlarını önlemekle kalmaz, aynı zamanda ambalaj verimliliğini artırır ve yapışma mukavemetini sağlayarak müşteri onayı kazanır.
2.2.1 Katkı İşleme Tekniği
Masterbatch tekniği olarak da bilinen bu yöntem, anti-statik maddelerin belirli konsantrasyonlarda (yüzde birkaç ile yüzde onlarca arasında) termoplastik reçineler ve çeşitli katkı maddeleriyle karıştırılmasını içerir. Karışım daha sonra eritilir, bileşiklenir ve anti-statik masterbatch üretmek için granül haline getirilir. Anti-statik maddelerin seçiminde ana reçine ile uyumlulukları dikkate alınmalıdır. Zayıf uyumluluk, anti-statik parçacıkların zayıf performans göstermesine yol açar; aşırı uyumluluk ise anti-statik maddenin yüzeye göçünü yavaşlatarak anti-statik su filminin oluşmasını zorlaştırır. Erime, bileşikleme ve granülasyon işlemi sırasında ürünün ana reçinesiyle aynı reçinenin seçilmesi önemlidir. Zayıf ısıl kararlılık nedeniyle anti-statik maddenin ayrışmasını veya bozulmasını önlemek için işlem sıcaklıklarının düşük tutulmasına dikkat edilmelidir. Anti-statik plastik film üretiminde genellikle üç katmanlı (ABC) eş ekstrüzyonlu şişirme film prosesi kullanılır. Anti-statik masterbatch oranı, etkin bileşenin konsantrasyonuna ve test sonuçlarına göre ayarlanmalı ve yüzey direncinin (ps) yaklaşık 10^11 Ω olması sağlanmalıdır. Aşırı ekleme yalnızca üretim maliyetlerini artırmakla kalmaz, sonraki işlemleri de olumsuz etkileyebilir.
2.2.2 Kaplama İşleme Tekniği
Kaplama anti-statik madde tekniği, yük birikimini önlemek için plastik filmlerin yüzeyine iyonik yüzey aktif maddelerin anti-statik kaplama olarak uygulanmasını içerir. Kaplama anti-statik maddelerinin seçimi, kaplanan alt tabakanın iş fonksiyonuna bağlıdır. Plastik malzemenin iş fonksiyonu büyükse negatif yük taşıma eğilimi gösterir; küçükse pozitif yük taşıma eğilimi gösterir. Yaygın plastikler arasında iş fonksiyonunun büyükten küçüğe sıralaması daha önce ele alınmıştı; PP ve PE negatif yük taşıma eğilimi gösterdiğinden kaplama için katyonik yüzey aktif maddeler daha uygundur. PET ve PA pozitif yük taşıma eğilimi gösterdiğinden anyonik yüzey aktif maddeler daha uygundur. Plastik film yüzeyinin ıslatma gerilimi 38 dyn/cm'den büyük olmalıdır. Anti-statik kaplama iyi film oluşturma özelliklerine sahip olmalı, sürtünmeye ve kimyasal korozyona dayanıklı olmalı ve uzun süreli etki sunmalıdır.
3. Statik Elektriğin Ölçümü ve Test Edilmesi
Ambalaj baskı tesislerinde statik ölçüm, temel olarak elektrostatik voltmetre ile ambalaj malzemeleri üzerinde biriken yükün voltajının belirlenmesini kapsar. Önce en yüksek ölçüm aralığının seçilmesi, ardından kademeli olarak düşürülmesi önerilir. Ambalaj malzemelerinin yüzey direnci testi için GB/1410-89 standardı olan "Katı Yalıtkan Malzemelerin Hacim ve Yüzey Direnci Test Yöntemleri" izlenmelidir. Testler, belirtilen sıcaklık ve bağıl nem koşullarında yapılmalıdır. Ambalaj malzemesinin yüzey direnci 10^9 Ω ile 10^12 Ω aralığında ise malzeme antistatik özellik taşır.