Elektrostatische Aufladung ist eine bekannte Herausforderung in Produktionsumgebungen für die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung von Materialbahnen, insbesondere bei der Verarbeitung hygroskopischer Materialien. Auch der Rolleninkjetdruck bildet hier keine Ausnahme und kann von unvorhersehbarem Materialverhalten betroffen sein. Bei der niederländischen Druckerei Zalsman wurden die Auswirkungen deutlich sichtbar in der Weiterverarbeitung: Bögen hafteten aneinander, das Papier lief schief, und die Produktion kam zum Stillstand – mit direkten negativen Folgen für die Effizienz.
Zalsman ist ein moderne Druckei in den Niederlanden mit einer hybriden Produktionsumgebung, in der sich Offset- und Digitaldruck ideal ergänzen. Das Unternehmen agiert als One-Stop-Print-Provider und produziert Auflagen von einem einzelnen Exemplar bis hin zu 100.000 Stück – sowohl Standarddrucksachen als auch spezialisierte Anwendungen.
Ein Pionier im Hochgeschwindigkeits-Rolleninkjetdruck
Das 1857 gegründete Unternehmen Zalsman hat sämtliche technologischen Umbrüche der grafischen Industrie miterlebt. Lange Zeit bildete der Offsetdruck das Rückgrat der Produktion, doch Zalsman gehörte früh zu den Pionieren des Digitaldrucks. Bereits 2015 installierte das Unternehmen als weltweit erste Druckerei eine Ricoh Pro VC60000. „Im Grunde können wir nahezu jede Art von Druckprodukt herstellen“, sagt Peter Hup, Operations Manager bei Zalsman. „Die entscheidende Frage ist immer, welche Technologie für die jeweilige Anwendung die intelligenteste Wahl ist.“
Diese Philosophie spiegelt sich deutlich im Maschinenpark wider. Neben mehreren Offsetdruckmaschinen betreibt Zalsman derzeit zwei Roll-to-Roll-Inkjetlinien von Ricoh: eine Pro VC70000 sowie eine Ricoh Pro VC80000, die 2024 in Betrieb genommen wurde. Diese Linien ermöglichen eine effiziente Produktion kleiner und mittlerer Auflagen, variablen Datendruck sowie eine schnelle Übergabe an die Weiterverarbeitung. In einem Markt mit sinkenden Auflagenhöhen und wachsender Variantenvielfalt ist diese Flexibilität von entscheidender Bedeutung.
Rückfeuchtung zur Vermeidung von Welligkeit und aufgerollten Kanten
Als Zalsman in die Ricoh Pro VC80000 investierte, war für Peter Hup klar, dass die Linie mit einem System zur kontrollierten Rückfeuchtung ausgestattet werden musste. „Beim Trocknen des Papiers bei hohen Temperaturen wird Feuchtigkeit entzogen“, erklärt er. „Da Papier hygroskopisch ist, nimmt es später unkontrolliert Feuchtigkeit aus der Umgebung auf. Das kann zu Welligkeit sowie zu aufgerollten Papierkanten führen.“
Auf Empfehlung von Ricoh wurde ein Contiweb Digital Fluid Applicator (DFA) installiert. Nach der korrekten Inbetriebnahme zeigte sich der Effekt sofort: Die Druckprodukte blieben plan und formstabil – ohne unkontrollierte Verformungen.
Allerdings trat ein weiteres Problem auf – eines, das nicht im Druckprozess selbst, sondern erst weiter downstream in der Weiterverarbeitung sichtbar wurde.
Der Contiweb Digital Fluid Applicator (DFA) und die Rolleninkjetdruckmaschine Ricoh Pro VC80000 bei Zalsman in Zwolle, Niederlande.
Elektrostatische Aufladung als unsichtbarer Störfaktor
Obwohl die Feuchtigkeitsbalance durch die Rückfeuchtung unter Kontrolle war, kam es bei Zalsman in der Weiterverarbeitung zu unvorhersehbarer und teilweise extremer elektrostatischer Aufladung. „Das Material hat regelrecht geknistert“, erinnert sich Hup. „Bögen hafteten aneinander, das Material lief schief. An einem Tag gab es massive Probleme, am nächsten Tag überhaupt keine. Es war unmöglich, ein klares Muster zu erkennen.“
Messungen zeigten, dass unmittelbar nach dem Rolleninkjetdruck in der aufgewickelten Rolle keine elektrostatische Aufladung vorhanden war. Diese entstand erst später, wenn die Rollen in den Weiterverarbeitungslinien erneut abgewickelt wurden.
Dieses Verhalten ist typisch für elektrostatische Effekte in bahnförmigen Prozessen. Die Aufladung entsteht nicht an einem einzelnen Punkt, sondern baut sich durch das Zusammenspiel von Materialeigenschaften, Geschwindigkeit, Reibung und Umgebungsbedingungen auf. In ihrem Blog Statische Aufladung: der unsichtbare Störfaktor in der R2R-Fertigung erläutert Application Engineer Irene Eggink detailliert die Entstehung elektrostatischer Aufladung.
Stillstände, Ausschuss und Frustration in der Produktion
Bei Zalsman führte die elektrostatische Aufladung zu erhöhtem Ausschuss und ungeplanten Stillständen. Um die Störungen zu begrenzen, wurden die Maschinengeschwindigkeiten reduziert – manchmal mit Wirkung, oft jedoch ohne nachhaltigen Erfolg. Die Frustration bei Peter Hup und den Maschinenbedienern nahm zu.
„Die Mitarbeitenden an der Linie wollen einfach ein gutes Produkt herstellen. Wenn das nicht gelingt, ist die erste Reaktion, die Geschwindigkeit zu reduzieren. Hilft auch das nicht, wächst die Frustration. Wenn man Leistung von seinen Leuten erwartet, muss man ihnen auch die richtigen Werkzeuge an die Hand geben und sicherstellen, dass die Maschinen das tun, was sie sollen.“
Gemeinsam mit Contiweb wurde das Problem erneut analysiert. Während die Rückfeuchtung mit Wasser häufig zur Reduzierung elektrostatischer Effekte beiträgt, erwies sich die Herausforderung in diesem Fall als hartnäckiger.
Kontrollierte Dosierung von Antistatikflüssigkeit
Zalsman nutzte den Contiweb DFA bereits zur präzisen Rückfeuchtung. Das System zeichnet sich durch eine äußerst konstante und reproduzierbare Dosierung aus. Neben Wasser lassen sich auch funktionale Flüssigkeiten wie Silikonöl, Anti-Curl-Mittel oder antistatische Additive applizieren.
Um die Wirksamkeit einer Antistatik-Dosierung zu prüfen, wurde ein gezielter Versuch durchgeführt. Zunächst wurde dem über den DFA applizierten Wasser manuell eine geringe Menge Antistatik-Fluid beigemischt. Das Ergebnis war sofort sichtbar.
„Sobald das Antistatik-Fluid hinzugefügt wurde, verschwanden die Störungen vollständig. Als die antistatische Komponente später testweise wieder entfernt wurde, traten die Probleme umgehend erneut auf.“
Damit war die Effektivität der Lösung eindeutig bestätigt.
Prozessstabilität durch ein Upgrade des Contiweb DFA
Auf Basis dieser Erkenntnisse entschied sich Zalsman für ein Upgrade des Contiweb DFA. Die erforderliche Hard- und Software wurde in die bestehende DFA-Konfiguration integriert, sodass die Dosierparameter nun komfortabel über das HMI eingestellt werden können. Nach dem Upgrade ist der DFA in der Lage, zusätzlich zum Wasser eine exakt definierte Menge Antistatik-Fluid auf die Materialbahn aufzubringen.
Peter Hup und Contiweb legten gemeinsam die optimale Einstellung fest. Ein Dosieranteil von drei Prozent erwies sich für nahezu alle Aufträge als ideal. Die Auswirkungen für Zalsman sind erheblich, während der Zusatz des Fluids für den Endkunden vollständig unsichtbar bleibt.
„Seitdem läuft die Weiterverarbeitung stabil. Das Materialverhalten ist vorhersehbar, und die Bediener können sich wieder auf die Linie verlassen. Der größte Gewinn ist nicht nur der reduzierte Ausschuss, sondern vor allem, dass die Frustration verschwunden ist. Die Menschen haben wieder Freude an ihrer Arbeit.“
Neben Wasser kann der Contiweb DFA auch hochpräzise definierte Mengen an Antistatikflüssigkeit auf die Materialbahn auftragen.
