Elektrostatik

Was ist Elektrostatik?

Zum Verständnis der Elektrostatik ist eine nähere Betrachtung des mikroskopischen Aufbaus von Objekten und Materialien notwendig. Jeder Körper, jedes Objekt, aber auch jede Flüssigkeit und jedes Gas enthält positive und negative elektrische Ladungen, die normalerweise ausgeglichen sind. Dies bedeutet, dass das Material elektrisch neutral ist. Bei intensivem Kontakt zweier beliebiger Materialien und deren anschließender Trennung oder Reibung werden negative Ladungen aus dem einen Material herausgerissen und vom anderen aufgenommen. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht der Ladungsträger in den Materialien. Sie sind elektrostatisch aufgeladen.

Beispiel Gewitter – Elektrostatik in der Natur

Die Elektrostatik begegnet uns in der Natur sehr häufig. Bereits 550 v. Chr. wurde die Reibungselektrizität von Thales von Milet an Bernstein entdeckt. Am beeindruckendsten zeigen uns Gewitter die Wirkung elektrischer Aufladung durch Reibung: Beim Sich-Auftürmen der Gewitterwolke trennen sich in ihrem Innern die Ladungen durch Reibung und Zerstäuben der Wasserteilchen. Das elektrische Feld wächst so lange, bis die Spannung mehrere hundert Millionen Volt beträgt. Schließlich überschreitet die Feldstärke eine kritische Schwelle und ein gigantischer Kurzschluss kündigt sich an – der Blitz. So schön die Wirkung der elektrischen Aufladung und Entladung bei einem Gewitter zu betrachten ist, so störend kann sie sich im industriellen Umfeld und in Produktionsprozessen auswirken. Denn hier ist sie in den meisten Fällen unerwünscht.

Produktionsoptimierung durch Elektrostatik

In der Produktion kann es durch unerwünschte elektrostatische Aufladung zur Behinderung diverser Prozesse kommen. Häufig treten dabei folgende Probleme auf:

  • Produkte kleben zusammen
  • Materialien stoßen sich voneinander ab
  • Es wird Staub angezogen
  • Funkenüberschläge entstehen

Zu diesen Problematiken kommt es dadurch, dass ein Material positiv und ein anderes negativ geladen wird. Die Regel besagt, dass sich Materialien, die eine hohe Permittivität (z.B. PA, Wolle, Zellulose, Glas) aufweisen, vorwiegend positiv aufladen, während eine geringere Permittivität (z.B. PE, PTFE, PS, PVC) entsprechend zu einer negativen Aufladung führt. Glatte Oberflächen, höhere Geschwindigkeiten und höhere Anpressdrücke in der Produktion unterstützen eine größere Aufladung. Auch Temperatur und Luftfeuchtigkeit (z.B. Sommer und Winter) sind für die Höhe der entstehenden Landung von Bedeutung.

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