Blatt 4 Gruppe

Deulsche Demokratische

Republik

Elektrostatische Aufladungen

Beseitigung von Gefahren und Betriebsstörungen infolge unbeabsichtigter elektrostatischer Aufladungen

in der polygraphischen Industrie

- TGL ²²⁰⁶¹

Blatt 4 Gruppe 973 211

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Eigentum des ITM ^j

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Verbindlich ab 1, 4. 1972

Vorbemerkung

Dieser Standard enthält Regeln, die bei der Beurteilung elektrostatischer Ladungszustände an Druckmaschinen des Hoch-, Tief- und Flachdrucks beachtet werden müssen und die bei der Einleitung von Gegenmaßnahmen als Mindestforderungen einzuhalten sind, wenn diese Gegen- maßnahmen Erfolg hoben sollen. Sinngemäß lassen sich diese Regeln auch auf die Maschinen der Papierherstel- lung und die Maschinen der Bedruckstoffweiterverorbei- tung übertragen.

1. Auftreten und Folgen elektro- statischer Aufladungen

1, 1. Elektrostatische Aufladungen on Druckmoschinen sind die gemäß TGL 22 061 Blatt 1 definierten Lodungs- onsommlungen, speziell bezogen auf die Bedruckstoffe, die Anlegetische, Zylinderaufzüge und Transportbänder der Druckmaschinen sowie die sekundär daraus folgen- den Aufladungen des Maschinenpersonals.

An Druckmaschinen können elektrostatische Aufladungen sowohl zu Gefahren als auch zu Betriebsstörungen führen.

1.2, Als Gefahrenquelle treten elektrostatische Auf- lodungen im polygraphischen Bereich dann auf, wenn sie gemäß TGL 22 061 Blatt 1 Abschn. 3.1, in Verbindung mit brennbaren Lösungsmittel-Luft-Gemischen zündfähige Entladungen hervorrufen oder durch Aufladung von Per- sonen zu Schreckreaktionen führen kännen. Mit zünd- fähigen Entladungen kann in ungünstigen Föllen dann gerechnet werden, wenn die Aufladung auf dem Bedruck-

stoff Feldstärken

>

Es sind jedoch nicht nur Entladungen vom Bedruckstoff zur Maschine, sondern auch solche von nichtleitfähigen zu leitfähigen. Maschinenteilen oder von aufgeladenen Per- sonen zur Maschine möglich. Diese werden mit der Feld- stärkemessung am Bedruckstoff nicht erfaßt. Der Grenz- wert von 3 • 10³ V/cm stellt somit eine notwendige, ober noch keine ausreichende Bedingung für das Verhindern von Bränden dar.

1.3. Als Behiebsstörung treten elektrostatische Auf- ladungen im polygraphischen Betrieb dann ouf, wenn sie gemäß TGL 22 061 Blott 1 Abschn. 3.2. Bedruckstoffbogen oder -bahnen in ihrer Bewegung durch die Maschine hemmen, aus ihrer normalen Bewegungsrichtung ablen•

ken oder Staub anziehen.

Um auch unter ungünstigen Umständen Störungen mit Sicherheit zu vermeiden, dürfen Aufladungen entsprechend einer Feldstärke von 0,5 · 10³ V/cm nicht überschritten werden.

Bestätigt; 14.10.1971, Zentrog, Berlin

2. Meßtechnik

2, 1. Allgemeine Richtlinien

Exakte elektrostatische Messungen unter Betriebsbedin- gungen sind nur schwer durchführbar. In vielen Fällen genügen Orientierungsmessungen zur Entscheidung, ob ein bestimmter Grenzwert der Aufladung nicht überschrit- ten wird oder ob eingeleitete Gegenmaßnahmen erfolg- reich sind. Auch solche Messungen können ober nur durch sachkundige Personen durchgeführt werden, Es sind da- bei folgende Gesichtspunkte zu berücksichtigen:

2.1. 1. Zur Bestimmung elektrostatischer Ladungszustände an Druckmaschinen sind nur elektrostatische Feldstärke•

meßgeräte geeignet. Meßgeräte der normalen Stark- und Schwachstromtechnik dürfen nicht verwendet werden, 2.1 .2. Die elektrostatischen Felder, die den Lodungszu- stond auf dem Bedruckstoff repräsentieren, werden durch andere Gegenstände in der Nähe des Bedruckstoffes be- einflußt,

2.1.3. Der spezifische Widerstand der Bedruckstoffe ist von ihrem Wassergehalt und somit von der relativen Luft.

feuchtigkeit abhängig. Dadurch ändern sich die Ladungs•

verhältnisse ständig mit den klimatischen Bedingungen.

2. 1 .4. Für elektrostatische Feldstärkemessungen unter Be- triebsbedingungen ist in der Regel keine größere Ge- nauigkeit als

±

2.2. Maßeinheiten

2.2.1. Zur Kennzeichnung eines Ladungszustandes dient die Ladungsdichte, gemessen in As/cm² oder in As/m1•

Es gilt

As As

1 - = 1 0 ' - cm~ m²

Handelsübliche Meßgeräte sind meistens Feldstärkemeß- geräte, mit denen die Feldstärke in V/cm oder V /m ge- messen wird.

Es gilt

V V

1--=102 -

cm m

2.2.2. Ein eindeutiger Zusommenhong zwischen gemes- sener Feldstärke und Ladungsdichte ist nur dann vorhan- den, wenn der Abstand Meßsonde-Bedruckstoff klein im Verhältnis zur Ausdehnung der aufgeladenen Bedruck-

stofffläche und zum Abstand des Bedruckstoffes von an- deren Gegenständen in der Nähe der Meßstelle Ist.

Es besteht dann zwischen Meßsonde und Bedruckstoff

Fortsetzung Seite 2 bis 5

Zentrolstello fllr Standardisierung 701 Lalp•lg, lnsel•troßa 20

Seite 2 TGL 22 061 Blatt 4

das Feld eines Plattenkondensators, für das der Zusam- menhang

o

=

gilt.

" Ladungsdichte in As/cm² e0

=

=

2.3, Durchführung von Messungen

2.3.1, In der Betriebspraxis genügen Feldstörkemessun- gen, um einen Ladungszustand zu bestimmen. Sind die Bedingungen des Absatzes 2,2,2, nicht erfüllt, so muß die gemessene Feldstärke Em korrigiert werden. Für die die Lodungsdichte repräsentierende Feldstärke E gilt dann

E

=

+ - )

,n d~

E korrigierte Feldstärke Ern gemessene Feldstärke

d1 Abstand Meßsonde-Be;,druckstoff

d1 senkrechter Abstand des Bedruckstoffes von an- deren flächenhaften Gegenständen.

Die l<orrektur braucht nicht berücksichtigt zu werden, wenn

d1 1 -S:-ist.

dz -10

2.3.2. Im allgemeinen soll an der Meßstelle der Abstand des Bedruckstoffes von Maschinenteilen ::,.. 20 cm sein, Läßt sich diese Bedingung nicht einholten, so ist die ge- messene Feldstärke nach Absatz 2.2.3. zu korrigieren, Ist der Abstand des Bedruckstoffes zu Maschinenteilen klei- ner als der Abstand zur Meßsonde, so kann an dieser Stelle keine Messung vorgenommen werden.

2.3.3. Sind Anhaltswerte zur Entscheidung zu ermitteln, ob Gefahren oder Betriebsstörungen zu erwarten sind, oder ob aufgetretene Brände, Schreckreaktionen oder Betriebsstörungen durch statische Elektrizität verursacht sein können, so genügt der Nachweis, daß die in Abschn. 1.2. und 1.3. angegebenen Grenzwerte der Feld- stärke überschritten werden.

2.3.4. Zum lokalisieren der Stellen, an denen in der Moschine Aufladungen erfolgen, sind an möglichst vielen Stellen - vornehmlich nach Berührung mit Leitspindeln, Druckzylindern u. a. - Messungen durchzuführen. Dabei ist eine Feld$lörkezunahme nur dann identisch mit einer Ladungszunahme, wenn die Bedingungen des Abschn.

2.3.1. beachtet werden.

2.3.5. Bei der Beurteilung der Wirkung von Gegenmaß- nahmen muß unmittelbar hinter der Einsatzstelle der Ge- genmaßnahme gemessen werden. Insbesondere muß ge- währleistet sein, daß zwischen Einsatzstelle und Meßstelle keine erneute Aufladung stattfindet.

3. Maßnahmen zum Beseitigen der Gefahren oder Betriebsstörungen

3.1. Herabsetzung des Widerstandes der Bedruckstoffe durch Wasseraufnahme

Bei saugfähigen Bedruckstoffen wird durch Wasserauf- nahme der spezifische Widerstand verringert.

Nichtsaugföhige Bedruckstoffe erlahren durch Feuchte- sorption an der Oberfläche eine Abnahme ihres Ober- flächenwiderstandes.

Bei saugfähigen Bedruckstoffen genügen im allgemeinen 55 ¾ und bei nichtsaugfähigen Bedruckstoffen 65 ¾ re- lative Luftfeuchtigkeit im Drucksaal und im Lagerraum, um die störenden oder gefährlichen Auswirkungen der statischen Elektrizität zu vermeiden.

3.2. Einsati von Antistatika 3.2,1. Allgemeine Charakteristik

Antistatika wirken durch Herabsetzen des Widerstandes im Bedruckstoff oder beeinflussen die Art der Berührung zwischen dem Bedruckstoff und den Maschinenteilen. Sie werden als flüssige oder pastenförmige Substanzen auf•

getragen. In der polygraphischen Industrie sind sie nur begrenzt anwendbar.

3.2.2. Einsatzgebiete

Antistatika können dort mit Erfolg eingesetzt werden, wo der Bedruckstoff beim Gleiten oder Abwickeln an Ma- schinenteilen aufgeladen und sofort an diesen Stellen durch die Ladung störend beeinflußt wird. Dieses ist am Anlegetisch und am Zylinderaufzug der Bogenmaschinen aller Druckverfahren gelegentlich der Foll (siehe Bei- spiel 1).

3.2.3. Anwendung an der Moschine

Das Antistatikum wird in der Regel auf die Maschinen- teile und nur in einigen Fällen auf die Ränder des Be- druckstoffstapels aufgetragen, Der Auftrag erfolgt durch Aufsprühen (flüssige Substanzen) oder durch Einreiben (flüssige und pastenförmige Substanzen). Dieses muß im allgemeinen nadh 0,5 bis 2 Stunden wiederholt wer- den. Die Auftragsperiode ist obhängig von der Beschof- fenheit des Antistotikums und von der Maschinenge • schwindigkeit.

3.3. Ionisation der Luft 3.3.1. lnfluenz-Spitzenionisotoren 3.3.1.1. Allgemeine Charakteristik

lnfluenz-Spitzenionisatoren sind in ihrer technischen Aus- führung sehr einfach und kaum störanfällig. Sie bleiben auch bei hohen Maschinengeschwindigkeiten voll wirk- som und sind für explosionsgefährdete Bereiche geeignet.

Bei geringen Feldstärken läßt ihre Wirkung nach, Es bleibt darum immer eine gewisse Restfeldstärke zurück.

Unter günstigsten Mantagebedingungen kann man die Restfeldstärke auf 1,5 • 10³ V /-cm begrenzen.

3.3.1.2. Einsatzgebielc

lnfluenz-Spitzenionisatoren sind dann einzusetzen, wenn - Aufladungen entsprechend einer vorhandenen Feld·

starke

<

schine vorliegen (v

>

- brennbare Lösungsmittel am Produktionsprozeß betei- ligt sind.

Die ersten beiden Bedingungen liegen an den meisten Rollenmaschinen vor, insbesondere, wenn von Rolle auf Rolle gearbeitet wird, oder in Zeitungs-Rotationsdruck- maschinen mit Falzapparat. An Rollenmaschinen mit Planoauslagen kann neben den lnfluenz-Spitzenionisato- ren (an den Druckwerken) an der Anlage eine weitere Maßnahme erforderlich werden (siehe Abschnitt 3,3.2.2.).

Die dritte Bedingung ist an allen Tiefdruckmaschinen, Lackiermaschinen sowie Maschinen zur Glanzfalien- kaschierung gegeben.

3.3.1.3, Anordnung on der Maschine

3.3. 1 .3.1, lnfluenz-Spitzenionisatoren sollen möglichst un- gekapselt sein. Dort, wo zur Vorbeugung gegen Stichver- letzungen Schutzabdeckungen notwendig werden, müs- sen diese nach allen Seiten einen Abstand von minde- stens 50 mm von den Spitzen haben.

3.3.1.3.2. Der lonisator muß leitfähig mit der Maschine verbunden sein. Als ausreichend gilt ein t:Jbergangs- widerstand von

R ~ 10⁶

!J.

3.3.1.3.3. Die günstigste Entfernung der Spitz~n vom Be- druckstoff beträgt 1 bis 3 cm.

3.3.1.3.4. Der lonisator ist nur dort voll wirksam, wo der Bedrudcstoff mindestens 15 cm von anderen Gegenstän- den (z. B. Maschinenteilen) entfernt ist. In der Praxis ist diese Bedingung htiufig nicht erfüllt, so doß Im allge- meinen eine größere Restfeldstärke als 1,5 • 10³ V/cm zurückbleibt.

3.3.2. Hochsponnungs-Spitzenianisatoren 3.3.2.1, Al !gemeine Charakteristik

Hochspannungs-Spitzenionisatoren liefern einen von der störenden Aufladung unabhängigen lonisationsstrom. Sie lassen sich auch bei geringen Feldstl:!rken mit Erfolg ein- setzen. Die Restfeldstärke beträgt bei günstigen Mon- tagebedin,gungen weniger als 1 ,5 • 10² V /cm.

Bei hohen Aufladungen oder großen Geschwindigkeiten des Bedruckstoffes in der Maschine zeigen die Hoch- spannungs-Spitzenionisatoren Sättigungserscheinungen.

Sie sind nicht für e,cplosionsgefährdete Bereiche geeignet.

Wenn sie immer einwandfrei arbeiten sollen, bedürfen sie einer gewissen Wartung, insbesondere sind die Spit- zen von Staub freizuhalten.

3.3.2.2. Einsatzgebiete

Hochspannungs-Spitzenionisatoren werden dort einge- setzt, wo

- bereits Aufladungen entsprechend einer Feldstärke

~ 3 · 10³ Vfcm störend wirken können oder

- geringe Geschwindigkeiten des Bedruckstoffes in der Maschine vorliegen (v ~ 1,5 m/s).

Voraussetzung ist in jedem Falle, daß keine brennbaren Lösungsmittel am Produktionsprozeß beteiligt sind.

Diese Bedingungen sind vor allem an den Auslagen der Bogenmaschinen und den Planoauslagen der Rollen- maschinen des Hoch- und Flachdruckverfahrens vorhanden.

3.3.2.3. Beschaffenheit und Anordnung an der Maschine 3.3,2.3.1. Hachspannungs-Spitzenionisatoren wirken bes- ser, je offener die Spitzen sind. Alle als Berührungsschutz angebrachten Abdeckungen mit Schlitz beeinträchtigen die Wirkung.

3.3.2.3,2, Bei lonisatoren mit offenen Spitzen muß der Kurzschlußstrom auf Werte

<

3.3.2.3.3. Die Schutzabdeckung der lonisatoren muß ge- erdet sein. Hierbei gelten hlnslchtlich des Erdungswider- standes die arbeitsschutztechnischen Bedingungen der Schutzerdung in der Elektrotechnik.

3.3.2.3.4. Der günstigste Abstand der Spitzen vom Be- druckstoff beträgt 2 bis 4 cm, Aber auch bei größeren Abständen bis 10,cm ist noch eine gute Wirkung erziel- bar.

3.3.2.3.5, Der lonisator Ist nur dort voll wirksam, wo der Bedruckstoff mindestens 15 cm Abstand von anderen Gegenständen (Maschinenteilen) hat.

3.4. Erdung von Maschinenteilen, Geräten und Perso- nen siehe TGL 22 061 Blatt 1 Abschn. 3.4.

-

Seite 4 TGL 22 061 Blatt 4

.4. Anwendungsbeispiele

Beispiel 1;

Flachform - Hochdruckmaschine

(Repräsentativ für Bogendruckmaschinen)

Hoffen der Bogen am Anlegetisch. Bueitigen

durch Antistalik um

Hotten der Bogen am Druckzylinder. Beseitigen durch Antistatikum

Schwierigkeit beim Ab- heben der Bogf.'n. Be-

Sf.'itigen durch Anfeuch- ten der Stapelränder.

Erhöhung der Luftfeuch•

Beispiel 2:

Druckwerke einer

Rollen - Tiefdruckmaschine

Verminderung der Brandgefahr durch Jnfluenz - Spitzenionisatoren

_ _:~?

Beispiel 3:

Zeitungs- Rollenrotations- Hochdruckmaschine

Aufladung des Maschinen~

personals im Durchgang zwischen z.wei Druckwerken

Beseitigen durch

Influenz -Spilzenionisotor an der Stelle (D

Hinweise:

Stört.1ngen an der Auslage

Beseitigen durch Influenz• Spilzenionisoto- ren on den Stellen @

und@

Elektrostatische Aufladungen; Beseitigung von Gefahren und Betriebsstörungen infolge unbeabsichtigter elek- trostatisdzer Aufladungen: Begriffe, allgemeine Grundsätze siehe TGL 22 061 Blatt 1.

Elektrostaüscbe Aufladungen; Messung des elektrischen Widerstandes an Proben von Fu.6bodenbelägen und an verlegten Fu.6böden siehe TGL 22 061 Blatt 2.

K. Reuter: #Das Problem der elektrostatisdzen Aufladungen an Druckmaschfrzen#. Insütut für grafische Technik,

Leipzig 1965.