Elektrischer Widerstand und Elektrostatik Potenzial
Immer wieder stellt sich bei unseren Kunststoffverarbeitenden Kunden die Frage nach dem elektrischen Widerstand der eingesetzten Kunststoffe. Neben den Kundenspezifikationen geht es hierbei auch häufig darum das elektrostatische Aufladungspotenzial abzuschätzen. Was können wir hieraus lernen?
Der elektrische Widerstand beschreibt die Fähigkeit eines Stoffes elektrische Ladung zu transportieren. Also können wir hieraus auch Schlüsse darauf ziehen, wie stark sich ein Stoff elektrostatisch aufladen lässt.
Ein kurzer Exkurs:
Elektrostatische Aufladungen resultieren aus Kontakt und Trennungsvorgängen. Die Ladung wird quasi auf das Material gerieben. (Ok, diese Darstellung ist stark verkürzt, soll an dieser Stelle aber ausreichend sein).
Durch den großen Widerstand der meisten Kunststoffe kann diese aufgebrachte Aufladung, trotz hoher Spannung (auch >>20kV) nicht abgeführt werden. Der Widerstand lässt keinen Ladungsabfluss zu. Daher nennt man diese Aufladung auch statische Elektrizität, da sie auf der Oberfläche statisch, also nicht beweglich ist.
Je höher nun der Widerstand (Oberflächen- und Durchgangswiderstand) ist, desto höher ist das Potenzial für elektrostatische Aufladungen und desto länger verbleibt Elektrostatik auf dem Bauteil. Als elektrostatisch problematisch gelten Kunststoffe mit einem Oberflächenwiderstandswert von >> 10^12 Ohm oder anders ausgedrückt einem Widerstand von größer 1 TOhm.
An dieser Tabelle können wir sehen, dass viele der gängigen Kunststoff, die im Spritzguss und der Folienextrusion ohne Additive verarbeitet werden, sehr hohes Aufladungspotenzial aufweisen.
Aus diesem Grund werden diesen Kunststoffen häufig Additive hinzugefügt, die antistatische Wirkung haben. Diese haben jedoch auch negative Aspekte, die den Einsatz in vielen Anwendungen nicht zulassen oder sie wirken erst zeitversetzt, so dass Elektrostatik in den ersten Stunden nach der Produktion noch ein Problem darstellt.
Antistatika können bei der Folienextrusion häufig nicht eingesetzt werden, da sie ihre Wirkung nur an der Oberfläche entfalten können. Dort stören sie jedoch in der Weiterverarbeitung und wo sie zum Beispiel die Benetzung und Haftung im Druck oder beim Kleben beeinflussen. Daher werden Antistatika in der Folienextrusion häufig nicht oder nur in sehr geringen Dosen eingesetzt. Somit hilft hier meist nur die Entladung direkt an der Aufwicklung.
Im Kunststoffspritzguss sind diese negativen Nebeneffekte der Antistatik in der Regel ein geringeres Problem. Daher finden sie dort auch häufiger ihren Einsatz um elektrostatische Aufladungen auf dem fertigen Artikel zu verringern. Allerdings wirken Antistatika erst, wenn sie aus der Kunststoffmatrix an die Oberfläche diffundiert sind und dort Luftfeuchtigkeit gebunden haben, dieser Vorgang kann jedoch viele Stunden dauern. Somit sind Spritzgussartikel kurz nach dem Entformen häufig noch stark elektrostatisch aufgeladen und und ziehen Staub aus der Umgebung an. Somit hilft hier nur die Ionisation direkt nach dem Spritzguss.
Wenn auch Sie ein Hochohm-Widerstandsmessgerät für Ihre Produktion benötigen, empfehlen wir Ihnen das Tera-Ohm-Meter TO-3.
