Ionisator

Als Ionisatoren (auch Ionisierer) werden Geräte bezeichnet, die Ionen erzeugen. Die Ionen sind damit nicht natürlichen Ursprungs. (vergl. Ionisation)

Ionisatoren mit gerichteter Bewegung

Ionisatoren mit gerichteter Bewegung entlang eines Strahles (Ionenquellen) werden oft zur Untersuchung, Erforschung und Entwicklung verwendet.

Ionisatoren mit ungerichteter Bewegung

Ionisatoren mit nicht gerichteter Bewegung werden oft in der industriellen Fertigung oder zur Verbesserung menschlichen Wohlbefindens verwendet. (Geräte zur Ionisierung der Luft)

Ionisierung in der Industrie

Bei der Anwendung von Ionisatoren in der Industrie muss auf die Auswirkung langfristiger Arbeit mit Ionisatoren geachtet werden. Die Ströme der Entladungen bilden bei fachgerechter Isolation und Fehlerstromschutzschaltung keine Gefahr. Das erzeugte Ozon beeinträchtigt die menschlichen Atmungsorgane, fördert Korrosion und wird deshalb gezielt abgesaugt

Beseitigung von elektrostatischer Aufladung

Diese Anwendung wird Elektrostatische Entladung (ESD) genannt. Diese werden dann eingesetzt, wenn durch Erdung nur unzureichend neutralisiert werden kann.

Schnelle Beseitigung elektrostatischer Aufladung

Teile müssen im Vergleich zur natürlichen Entladezeit (Stunden) relativ schnell (einige Sekunden) entladen werden. Das ist zu entladende Teil liegt relativ lange am Arbeitsplatz. Zur Kontrolle der Wirkung, der dafür entwickelten Ionisatoren, gibt es den "Charged Plate Monitor" (CPM).

Herstellung mikroelektronischen Bauelemente

Ionisatoren werden an Arbeitsplätzen zur Herstellung elektronischer Bauelemente (z. B. Wafern oder Leiterplatten) verwendet. Es wird einerseits mechanische Beschädigung eizelner Komponenten, verursacht durch Hochspannung, verhindert, andererseits tritt keine Verschmutzung durch elektrostatisch angezogene Staubpartikel auf.

Sehr schnelle Beseitigung elektrostatischer Aufladung

Sehr schnelle elektrostatische Entladung (innerhalb von Bruchteilen von Sekunden) ist an Anlagen notwendig, bei denen die zu entladenten Teile sehr schnell bewegt werden.

Herstellung und Transport flächenhafter Substrate

In der Industrie werden Ionisatoren zur Elektrostatischen Entladung von Kunststoff, Papier, Textilien und Glas verwendet. Der Transport des Verarbeitungsgutes wird dann nicht durch Aneinanderhaft oder Haftung an den Transportbahnen behindert. Weiterhin kann das Anziehen unerwünschten Partikel verhindert werden. In der Bogen verarbeitenden Industrie wird elektrostatisches Verkleben bei der Trennung des Bogens vom Stapel, beim Transport des Bogens innerhalb von Maschinen, beim Abstapeln am Ende der Maschine mit Ionisatoren verhindert.

Abwickelprozesse

Elektrostatische Entladung wird bei der Trennung des Fadens von der Spule oder bei Trennung des Papiers/der Folie von der Papier/Folienrolle angewendet.

Partikel und Fluide

In Bogenoffsetdruckmaschinen wird durch Ionisation verhindert, dass Farbtropfen vorzeitig vom Druckzylinder auf den Bogen des Gegendruckzylinders überspringen.

Erzeugung von elektrostatischer Aufladung

Elektrostatische Aufladung wird zur Fixierung (z. B. Verblockung von Zeitungsstapeln; Positionierung von Folien, Glasplatten) oder gezielten Positionierung von Partikel (z. B. Puder auf Bedruckstoff) verwendet.

Coronabehandlung von Kunststoffflächen

Nach einer Coronabehandlung können Kunststoffflächen besser oder überhaupt erst laminiert oder beschichtet werden. Es wird mit besonders hohen Spannungen gearbeitet.

Reinigung

Vor allem im Zusammenhang mit Coronabehandlung wird von einem Reinigungseffekt (umgangssprachlich: "Freibrennen") gesprochen.

Unterscheidung von Ionisatoren nach Bauweise

Aktive und passive Ionisatoren

Es wird zwischen passiven Ionisatoren und aktiven Ionisatoren unterschieden.

• Passive Ionisatoren sind elektrisch leitende und geerdete Spitzen (Nadeln, Streifen, Fäden, Kupferlitze, Corbonfasern), die in einem vergleichsweise geringen Abstand über dem aufgeladenen Bereich angeordnet werden. Die Ionen entstehen durch den Koronaeffekt.

• Aktive Ionisatoren sind elektrische mit Hochspannung versorgte Spitzen aus einem leitenden Material. Die an den Spitzen erzeugten Ionen neutralisieren die störende Ladungen mit entgegengesetzter Polarität.

Hier unterscheidet sich die Funktion verschiedener Ausführungen von Ionisatoren. Einerseits gibt es Ausführungen bei denen die nicht benötigten Ionen über das geerdete Gestell abfließen, andererseits wird das elektrische Feld durch Messung und gezielte Ionenpositionierung neutralisiert. (geregelter Ionisator)

• Aktive Ionisatoren werden zur Vergrößerung des Abstandes (bis ca. 400mm) zum zu entladenden Material auch mit Blasluftdüsen angeboten oder werden an vorhandene Düsen angebaut. Ziel ist es, die Ionen zur Wirkstelle hin zu blasen.

• UV-Strahlung erzeugt Ionen. In gibt Industrietrockner, die mit UV-Strahlern arbeiten.

• Radioaktive Elemente wie Polonium 210 finden ebenfalls Anwendung, sind in Deutschland aber verboten.

Gleichstrom- und Wechselstromionisatoren

Aktive Ionisatoren, oft als Stäbe oder Leisten ausgebildet, gibt es als Gleichstrom- oder Wechselstromionisatoren.

Bei den Gleichstromionisatoren wird davon ausgegangen, dass die dicht nebeneinander angeordneten Metallspitzen, abwechseln positiv und negativ geladen sind und ständig Ionen gleicher Polarität erzeugen. Man unterscheidet zwischen gleichförmigem Gleichstrom und gepulstem Gleichstrom. Es gibt Ionisatoren bei denen der gepulste Gleichstrom so häufig umgeschaltet werden kann, dass die Frequenzen von Wechselstrom erreicht werden.

Bei den Wechselstromionisatoren sollen an jeder der nebeneinander angeordneten Metallspitzen, sowohl negativ als auch positiv geladene Ionen gebildet werden. Innerhalb einer Sinuswelle werden demnach einmal positive und einmal negative Ionen erzeugt.

Es muss darauf geachtet werden, dass keine Flecken bzw. Streifen mit Ionen gleicher Polarität auf dem zu neutralisierenden Material entstehen.

Bewertung von Industrieionisatoren

Vollkommen gleich behandeltes Verarbeitungsgut ein und derselben Charge können total unterschiedlich aufgeladen sein. Selbst das gleiche Verarbeitungsgut kann bei wiederholter Verarbeitung unterschiedlich geladen sein. Die Ursache können natürliche Ionenwolken, offenes bewegtes Wasser, offenes Feuer, Luftfeuchtigkeit sein.

Ionisatoren zur elektrostatischen Entladung können funktionell umkippen (ungepulster Gleichstrom) und elektrostatisch Aufladen. Der Abstand der Spitzen und die anliegende Spannung gegebenfalls Luftströmung und Pulszeiten müssen aufeinander abgestimmt sein.

Das Abfließen der überschüssigen Ionen über die Erde muss gewährleistert sein.

Die erzeugten Ionen können rekombinieren.

Bei Coronabehandlung kann unsymmetrischer Aufbau der Spitzen, Schwankungen der Foliendicke und -leitfähigkeit zum "Durchschlagen" führen. Die Entladung dringt durch die Folie und hinterläßt dabei Brandlöcher.

Geerdete Metallteile, die sich in der Nähe der Spitzen befinden, verschlechtern die Wirkung.

Ionisierung zur Verbesserung des menschlichen Wohlbefindens

Ionisierung von Raumluft

Diese Ionisatoren reinigen angeblich die Raumluft , in dem sie die Umgebungsluft ionisieren bzw. elektrostatisch aufladen. Die Hersteller werben damit, dass die Geräte elektrostatische Ladung auf nichtleitenden Oberflächen abbauen, Gerüche neutralisieren und Staubpartikel sowie Bakterien aus der Atemluft entfernen könnten. Angeblich fühlen sich vor allem ältere Leute in ionisierter Luft besser.

Die Geräte erzeugen negative geladene Ionen (Anionen), während abgestandene Raumluft vor allem positiv geladene Ionen (Kationen) enthält. Die Hersteller argumentieren, dass die Luft umso reiner sei, je mehr Anionen darin enthalten seien. In der Natur wäre dies vor allem im Gebirge, in Wäldern und in unmittelbarer Nähe von Wasserfällen der Fall. Weil Schadstoffe, Bakterien und Allergene positiv geladen sind, würden die durch Ionisation erzeugten Anionen diese anziehen. Dadurch entstünden schwerere Moleküle, die zu Boden sinken und nicht mehr eingeatmet werden könnten.

In der Natur kommt ionisierte Luft in der Nähe von offenem Feuer, nach einem Regen oder in der Nähe von Wasserfällen vor (vgl. Ionisation).

Ionisierung von Wasser

Daneben gibt es so genannte Wasser-Ionisatoren im Handel, die das Trinkwasser angeblich „magnetisieren“ und dadurch dessen Qualität verbessern.

Ionisierung von Haushaltgeräten

Außerdem sind im Handel auch Haartrockner und Staubsauger mit Ionisatoren erhältlich, die eine antistatische Wirkung versprechen.

Ionisatoren zum Abbau elektrostatischer Aufladung basieren meistens auf der Ionisierung mittels hoher elektrischer Spannung. Weiterhin gibt aber auch die Ionisation auf Basis von Strahlung. Bei den elektrisch betriebenen Geräten für diese Anwendung gibt es Varianten, die auf reiner Gleichspannung beruhen, welche mit gepulster Gleichspannung und auch welche, die geregelt sind (Rückkopplung durch Messung des "Restladungsfeldes").

Bewertung der Ionisatoren zur Verbesserung des menschlichen Wohlbefindens

Die beschriebene Wirksamkeit von Anionen ist bisher wissenschaftlich nicht nachgewiesen und wird kontrovers diskutiert. Obwohl vereinzelt positive Effekte erzielt werden konnten, war es nicht möglich diese zu reproduzieren.

Demgegenüber haben wissenschaftliche Untersuchungen ergeben, dass bei dem Ionisierungsvorgang als Nebenprodukt Ozon entstehen kann, das in höheren Konzentrationen die Schleimhäute reizt und gesundheitsschädlich sein kann. „Diese Warnung bezieht sich auch auf Luftreiniger mit Ionen-Technik, die seit einiger Zeit als "schnelle und wirksame" Waffe im Kampf gegen dicke Luft angeboten werden.“

Weblinks

• Waldluft aus der Steckdose?