Entladung, Bild: Winkler

Elektrostatische Entladungen sind im Maschinenbau an vielen Stellen ein nicht nur unerwünschtes, sondern auch schädliches Phänomen. Bild: Winkler

Wer kennt nicht das geisterhafte Funken beim Ausziehen eines Pullovers? Es sind kleinste Blitze, die für den Menschen weitgehend ungefährlich sind. Fachleute sprechen von elektrostatischer Entladung, auch ESD (englisch: electrostatic discharge) genannt. In der Industrie kann dieser Effekt schwerwiegende Folgen haben: Durch die Entladungsenergie sind nicht nur Elektronikbauteile und Computerchips gefährdet. Bei brennbaren Dämpfen oder Stäuben besteht Explosionsgefahr.

Kunststoffe sind Isolatoren. Sie haben, im Vergleich zu den Metallen eine um 15 Größenordnungen geringere elektrische Leitfähigkeit. Das macht sie geradezu zum Idealwerkstoff überall da, wo Ströme geleitet werden. Diese Eigenschaft kann sich bei tribologischen Anwendungen aber schnell als gravierender Nachteil erweisen. Denn wird die Reibungselektrizität nicht abgeleitet, können sich an Kunststoffteilen Spannungen von bis zu 20.000 Volt aufbauen. Die zunehmende Elektronisierung der Produktionsmittel verlangt, dass bei tribologischen Anwendungen mit Kunststoffen eine ausreichende elektrostatische Ableitung gewährleistet sein muss.

Wie Kunststoffe elektrostatisch leitfähig werden

Natürlich können elektrische Ströme durch Schutzleiterverbindungen in Schach gehalten werden. Für tribologisch beanspruchte Reibstellen mit Kunstoffen ist das aber nicht praktikabel. Die Lösung liegt mehr in einer Werkstoffanpassung. Vier technische Lösungsansätze bieten sich an:

  1. In den Kunststoffen wird ein Antistatika eingearbeitet (internes Antistatika).
  2. Der Kunststoffmatrix werden etwa 7,5 bis 15 Prozent Antistatik-Masterbatch beigemischt (internes Antistatika).
  3. Das Kunststoffteil wird mit einem Antistatika beschichtet (externes Antistatika).
  4. Der Hersteller fügt dem Kunststoff leitende Metalldrähte oder Metallpulver zu oder dampft eine eine Metallschicht auf (internes Antistatika).

Leitfähigkeit von Werkstoffen

Einteilung nach DIN EN ISO 61340-5-1 Oberflächenwiderstand in Ohm
Isolierend > 1012
Statisch ableitend 109 bis 1012
Statisch leitfähig 106 bis 109
Leitfähig 102 bis 105
Leitend 10-4 bis 102