شارژهای استاتیک روی وبها میتوانند باعث جرقه شوند که آتشسوزی ایجاد کنند، اپراتورها را شوک دهند و سیستمهای کنترل دیجیتال را خراب کنند. این شارژها همچنین میتوانند باعث چسبیدن برگههای بریده شده و گیر کردن لبهها شوند. سیستم کنترل استاتیک سطح شارژها را محدود میکند تا از بروز این مشکلات جلوگیری شود. به یکی از خطوط پر بازده خود فکر کنید. سوددهی حتی بهتر خواهد بود اگر بتوانیم سرعت خط را 20 درصد افزایش دهیم. برای تحقق این هدف، چه کارهایی باید انجام دهیم؟ یکی از موارد مهم، کنترل استاتیک است. چرا سطح استاتیک با افزایش سرعت خط بالا میرود و چه کاری میتوان انجام داد؟ سطح استاتیک به دو دلیل با افزایش سرعت خط افزایش مییابد: ورود هوا و حرکت شارژها. ابتدا به ورودی هوا میپردازیم.
دکتر Kelly Robinson / مؤسس Electrostatic Answers
ورود هوا:
(Air Entrainment) یک وب در حال حرکت، هوا را به دلیل لایه مرزی هوا پمپ میکند. هوای موجود در شکل 1 با سرعت ثابت دور از دیواره حرکت میکند، اما سرعت هوا روی سطح دیواره صفر است که به آن «شرط لغزش صفر» میگویند. لایه مرزی گذار از «لغزش صفر» روی سطح دیواره به سرعت ثابت دور از دیواره است.
یک لایه مرزی نیز روی سطح وب در حال حرکت شکل میگیرد (شکل 2). در این حالت، هوای دور از وب ساکن است (سرعت صفر) و «شرط لغزش صفر» به این معناست که هوا روی سطح وب با وب حرکت میکند. هنگامی که هوا به ناحیه ورودی نایپ ، جایی که وب برای اولین بار با رولر تماس پیدا میکند، نزدیک میشود، باید از لبههای وب خارج شود و فشار هوا افزایش مییابد. این اتفاق برای هر رولری که وب با آن تماس دارد رخ میدهد. با افزایش سرعت خط، فشار هوا به اندازهای افزایش مییابد که وب از رولر جدا شود. سرعت خطی که این اتفاق میافتد به تنش وب و الگوی تهویه سطح رولر بستگی دارد.
هنگامی که وب شروع به بلند شدن و از دست دادن تماس با رولر میکند، دو اتفاق باعث افزایش شارژ استاتیک میشوند:
- اصطکاک یاتاقانها باعث میشود رولر کندتر بچرخد و همزمان تماس لغزشی وب با رولر رخ دهد که شارژ استاتیک افزایش مییابد.
- با کاهش کشش، وب کنترل خود را از دست میدهد و شروع به تاب خوردن میکند. شارژ استاتیک افزایش مییابد زیرا حرکت وب توسط رولرهای راهنما قویتر میشود.
صاف بودن وب بسیار مهم است. اگر وب در وسط شل باشد، ورود هوا مرکز وب را به راحتی بلند میکند و باعث ایجاد نوارهای شارژ استاتیک در لبهها میشود، جایی که وب هنوز با رولر تماس دارد.
رولرهای پهنکننده (Spreader rollers) کمک میکنند تا چین و چروکها با کشیدن وب و پهن کردن آن کاهش یابد. این رولرها به گونهای طراحی شدهاند که تماس لغزشی ایجاد کنند که همچنین وب را شارژ میکند. هر چه پهن کردن وب شدیدتر باشد، شارژ وب بیشتر میشود.
برای حفظ کنترل خوب استاتیک در سرعتهای بالاتر، پنج نکته کلیدی وجود دارد:
- افزایش تنش وب برای حفظ کشش مناسب با رولرهای خالی (idler rollers)
- استفاده از الگوهای تهویه بازتر روی رولرها برای حفظ کشش خوب
- استفاده از وبهای صافتر برای کاهش شارژ ناشی از رولرهای پهنکننده
- نصب دیسپایترهای استاتیک پس از رولرهای راهنما در صورت نیاز
- نصب دیسپایترهای استاتیک پس از رولرهای پهنکننده در صورت نیاز
حرکت شارژ (Charge Motion) برای وبهایی با کمی هدایت (مثلاً پوشش داده شده با پوشش مبتنی بر آب که مقداری رطوبت حفظ میکند). Ken Clum، همکار سابق من در Eastman Kodak Company، دریافت که سرعت خط و توزیع شارژ استاتیک با هم تعامل دارند (شکل 3).
وب در شکل 3 کمی هادی است (مقاومت سطحی < 10^11 اهم/مربع) به این معنی که شارژها میتوانند با سرعتی مشابه سرعت خط حرکت کنند. برای وبی که حرکت نمیکند، شارژها توسط هدایت به سمت رولر زمین شده حرکت میکنند.
هنگامی که وب حرکت میکند، شارژها توسط حرکت وب منتقل میشوند. شارژها هم توسط هدایت و هم توسط جابجایی (حرکت وب) حرکت میکنند. برای وب ورودی، هر دو هدایت و حرکت وب شارژها را به سمت رولر خالی منتقل میکنند و شارژها کمی در نزدیکی ناحیه ورودی نایپ پخش میشوند. برای وب خروجی، هدایت شارژها را به سمت رولر خالی فشار میدهد و حرکت وب شارژها را از رولر دور میکند. نتیجه این است که شارژها در نزدیکی ناحیه خروجی نایپ جمع میشوند، جایی که وب تماس خود را با رولر از دست میدهد.
مطالعات Clum و آزمایشهای Bob Pazda (همکار سابق دیگر من در Eastman Kodak Company) با استفاده از رولر تقسیمشده تأیید شد (شکل 4). جمع شدن شارژها متناسب است با (سرعت خط) × (مقاومت سطحی). بنابراین، اگر سرعت خط 20 درصد افزایش یابد، مقاومت وب باید 20 درصد کاهش یابد تا همان چگالی شارژ حفظ شود.
برای حفظ کنترل خوب استاتیک در سرعتهای بالاتر، ششمین نکته کلیدی این است:
6. برای وبهایی با کمی هادی بودن (مقاومت سطحی < 10^11 اهم/مربع)، افزایش سرعت خط نیازمند کاهش مقاومت وب است.
خلاصه:
سطح استاتیک با افزایش سرعت خط به دو دلیل افزایش مییابد: ورود هوا و حرکت شارژها. نبود صاف بودن وب، شارژ ناشی از ورود هوا را بدتر میکند. این شش نکته میتواند در حفظ کنترل خوب استاتیک در سرعتهای بالاتر کمک کند.
