Elektrische Ladungen haben ihren Ursprung im Aufbau von Materie aus Atomen. Diese wiederum bestehen aus drei Bausteinen, aus denen sich Atomkern und Atomhülle 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 – die Elektronen befinden sich auf der Atomhülle.

Die elektrische Ladung eines Elektrons wird auch als Elementarladung bezeichnet.

Elektrische Aufladungen können sowohl positiv als auch negativ sein und entsprechen einem vielfachen der Elementarladung. Ein Körper ist positiv, wenn Elektronenmangel herrscht. Demnach ist ein Körper negativ, wenn er Elektronenüberschuss bzw. Protonenmangel aufweist. In einem elektrisch neutralem Körper ist die Bilanz jedoch ausgeglichen. Körper mit unterschiedlichen Ladungen ziehen sich an, Körper mit gleichen Ladungen stoßen sich gegenseitig ab. In elektrisch leitenden Körpern sind die Elektronen nicht mehr eindeutig den Atomen zugeordnet. Viele davon sind sogar frei beweglich. Entsteht somit nun ein Elektronenüber- bzw. Unterschuss ist der Körper über einen längeren Zeitraum negativ oder positiv elektrostatisch aufgeladen. Dieses Phänomen kann auch durch Reibung zweier Körper 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 Schäden an elektronischen Bauteilen verursachen (Druckkopf).

Wie schon erwähnt kann Reibung elektrostatische Aufladung erzeugen, wie z.B. bei Kunststoffen oder Papier. Es gilt also im Bereich der Folienführung Reibungsvorgänge zu reduzieren oder zu vermeiden. Bekannte  Quellen der Entstehung elektrostatischer Aufladung sind Vorgänge, welche man als „Influenz“ 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 Ladungsträger verbunden. Je geringer der elektrische Widerstand ist, umso schneller erfolgt der Transport. Die in den Oberflächen entstandenen elektrostatischen Aufladungen werden im wesentlichen über Ladungsträgertransporte wieder abgebaut. Demnach kann man mit dem elektrischen Oberflächenwiderstand das Maß für die Neigung einer Oberfläche zur statischen Aufladbarkeit bestimmen.

Feldstärkenmessgerät

Zur Messung kann ebenfalls die Erscheinung der „Influenz“ genutzt werden. Wird ein geeigneter Sensor in Oberflächennähe gebracht, wirkt das elektrische Feld in den Sensor hinein.  Die zur Fläche geneigte Seite wird sich gegensätzlich aufladen. Der Ladungszustand des Sensors kann nun gemessen werden um so auf die Polarität der geladenen Fläche zu schließen.

Messung des Entladeverhaltens

Eine weitere Möglichkeit bietet die Bestimmung des Entladeverhaltens. Mit diesem Verfahren kann die Aufladbarkeit von Oberflächen bewertet werden.  Dazu wird diese mit negativ oder positiv geladenen Ionen besprüht und mit einer Ionenquelle gespeist. Schaltet man eine Ionenquelle ab, lässt sich das Entladeverhalten und dessen Zeitkonstante bestimmen.

Vermeidung von elektrostatischer Aufladung

Passive Verfahren

Körper mit hoher elektrischer Leitfähigkeit können Ladungsüberschüsse schnell ausgleichen und ableiten.  Dadurch entstehen kaum elektrostatische Aufladungen bzw. sie bauen sich ab, bevor sie stören können. Ein geeigneter Weg zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung ist die Schaffung eines möglichst geringen Oberflächenwiderstandes.

Bei Folien können antistatische Beschichtungen zum Einsatz kommen. Diese erzeugen, bei ausreichender Luftfeuchtigkeit der Umgebung, auf der Folienoberfläche einen dünnen Feuchtigkeitsfilm. Hierbei sollte eine geringere Luftfeuchte als 45 % vermieden werden.

Eine fachgerechte Erdung bestimmter Maschinenteile ist eine weitere Möglichkeit der passiven Vermeidung von elektrostatischer Aufladung. Hierbei eignen sich Erdungsbürsten, welche in Kontakt auf der geladenen Oberfläche schleifen. (auch bei uns erhältlich)

Dies funktioniert nur dann optimal, wenn die Bürsten selbst gut leitfähig (z.B. Kupfer) und einwandfrei geerdet sind.

Bodenbeläge können dafür sorgen, dass sich Personen beim Begehen aufladen.

Auch dies kann bei Kontakt mit der Maschine zu Störungen oder Beschädigungen führen. Der Boden sollte deshalb eine ausreichend hohe Leitfähigkeit 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 überschätzt werden. Starke Spannungsschwankungen der elektrostatischen Ladungszustände könnten mit ihnen nicht ausreichend bekämpft werden. Eine Kombination von aktiven und passiven Maßnahmen können eine geeignete Lösung darstellen.