√úberspannung

Elektrische Ladungen haben ihren Ursprung im Aufbau von Materie aus Atomen. Diese wiederum bestehen aus drei Bausteinen, aus denen sich Atomkern und Atomh√ľlle aufbauen:

Protonen - positiv geladene Teilchen

Neutronen - elektrisch neutrale Teilchen

Elektronen - negativ geladenen Teilchen; ihre Anzahl entspricht im Normalfall der Anzahl der im Kern befindlichen Protonen

 

Protonen und Neutronen bilden zusammen den Kern eines Atoms ‚Äď die Elektronen befinden sich auf der Atomh√ľlle.

Die elektrische Ladung eines Elektrons wird auch als Elementarladung bezeichnet.

Elektrische Aufladungen k√∂nnen sowohl positiv als auch negativ sein und entsprechen einem vielfachen der Elementarladung. Ein K√∂rper ist positiv, wenn Elektronenmangel herrscht. Demnach ist ein K√∂rper negativ, wenn er Elektronen√ľberschuss bzw. Protonenmangel aufweist. In einem elektrisch neutralem K√∂rper ist die Bilanz jedoch ausgeglichen. K√∂rper mit unterschiedlichen Ladungen ziehen sich an, K√∂rper mit gleichen Ladungen sto√üen sich gegenseitig ab. In elektrisch leitenden K√∂rpern sind die Elektronen nicht mehr eindeutig den Atomen zugeordnet. Viele davon sind sogar frei beweglich. Entsteht somit nun ein Elektronen√ľber- bzw. Unterschuss ist der K√∂rper √ľber einen l√§ngeren Zeitraum negativ oder positiv elektrostatisch aufgeladen. Dieses Ph√§nomen kann auch durch Reibung zweier K√∂rper oder speziell durch das Abrollen und Straffen einer Folie auftreten. Wird die Ladungsdichte sehr hoch, kann es spontan Entladungen in Form von Funkenbildung oder Blitzen kommen, welche massive Sch√§den an elektronischen Bauteilen verursachen (Druckkopf).

Wie schon erw√§hnt kann Reibung elektrostatische Aufladung erzeugen, wie z.B. bei Kunststoffen oder Papier. Es gilt also im Bereich der Folienf√ľhrung Reibungsvorg√§nge zu reduzieren oder zu vermeiden. Bekannte  Quellen der Entstehung elektrostatischer Aufladung sind Vorg√§nge, welche man als ‚ÄěInfluenz‚Äú bezeichnet. Dies sind beispielsweise Trennprozesse nach dem engen Kontakt zweier Stoffe aus nicht leitendem Material, wie das Abziehen der Folie von der Rolle.

 

Messverfahren

 

Elektrischer Oberflächenwiderstand

Wenn elektrostatische Aufladungen entstanden sind, dann ist ihr Abbau mit dem Transport der Ladungstr√§ger verbunden. Je geringer der elektrische Widerstand ist, umso schneller erfolgt der Transport. Die in den Oberfl√§chen entstandenen elektrostatischen Aufladungen werden im wesentlichen √ľber Ladungstr√§gertransporte wieder abgebaut. Demnach kann man mit dem elektrischen Oberfl√§chenwiderstand das Ma√ü f√ľr die Neigung einer Oberfl√§che zur statischen Aufladbarkeit bestimmen.

 

Feldstärkenmessgerät

Zur Messung kann ebenfalls die Erscheinung der ‚ÄěInfluenz‚Äú genutzt werden. Wird ein geeigneter Sensor in Oberfl√§chenn√§he gebracht, wirkt das elektrische Feld in den Sensor hinein. Die zur Fl√§che geneigte Seite wird sich gegens√§tzlich aufladen. Der Ladungszustand des Sensors kann nun gemessen werden um so auf die Polarit√§t der geladenen Fl√§che zu schlie√üen.

 

Messung des Entladeverhaltens

Eine weitere M√∂glichkeit bietet die Bestimmung des Entladeverhaltens. Mit diesem Verfahren kann die Aufladbarkeit von Oberfl√§chen bewertet werden. Dazu wird diese mit negativ oder positiv geladenen Ionen bespr√ľht und mit einer Ionenquelle gespeist. Schaltet man eine Ionenquelle ab, l√§sst sich das Entladeverhalten und dessen Zeitkonstante bestimmen.

 

 

Vermeidung von elektrostatischer Aufladung

 

Passive Verfahren

K√∂rper mit hoher elektrischer Leitf√§higkeit k√∂nnen Ladungs√ľbersch√ľsse schnell ausgleichen und ableiten.  Dadurch entstehen kaum elektrostatische Aufladungen bzw. sie bauen sich ab, bevor sie st√∂ren k√∂nnen. Ein geeigneter Weg zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung ist die Schaffung eines m√∂glichst geringen Oberfl√§chenwiderstandes.

Bei Folien k√∂nnen antistatische Beschichtungen zum Einsatz kommen. Diese erzeugen, bei ausreichender Luftfeuchtigkeit der Umgebung, auf der Folienoberfl√§che einen d√ľnnen Feuchtigkeitsfilm. Hierbei sollte eine geringere Luftfeuchte als 45 % vermieden werden.

Eine fachgerechte Erdung bestimmter Maschinenteile ist eine weitere M√∂glichkeit der passiven Vermeidung von elektrostatischer Aufladung. Hierbei eignen sich Erdungsb√ľrsten, welche in Kontakt auf der geladenen Oberfl√§che schleifen. (auch bei uns erh√§ltlich)

Dies funktioniert nur dann optimal, wenn die B√ľrsten selbst gut leitf√§hig (z.B. Kupfer) und einwandfrei geerdet sind.

Bodenbel√§ge k√∂nnen daf√ľr sorgen, dass sich Personen beim Begehen aufladen.

Auch dies kann bei Kontakt mit der Maschine zu St√∂rungen oder Besch√§digungen f√ľhren. Der Boden sollte deshalb eine ausreichend hohe Leitf√§higkeit haben.

 

Aktive Verfahren

Das Anblasen der Oberfläche mit ionisierter Luft ist ein häufig angewendetes und erfolgreiches Verfahren zur Bekämpfung elektrostatischer Aufladungen. Dabei sind jedoch nur die Luftionen mit ungleicher Ladung wirksam. Die Ionisation der Luft geschieht in so genannten Ionisatoren. Bei Diesem Verfahren bieten sich mehrere Gerätelösungen an, wie die punktförmige oder flächige Behandlung. Diese eignet sich auch zum Abblasen von Staub, sofern dieser elektrostatische Aufladungen zur Folge hat.

Die Leistung der aktiven Verfahren sollte nicht √ľbersch√§tzt werden. Starke Spannungsschwankungen der elektrostatischen Ladungszust√§nde k√∂nnten mit ihnen nicht ausreichend bek√§mpft werden. Eine Kombination von aktiven und passiven Ma√ünahmen k√∂nnen eine geeignete L√∂sung darstellen.