Materialvoraussetzungen zur elektrostatischen Fixierung

Materialbeispiele Materialvoraussetzungen zur elektrostatischen Fixierung

Das geeignete Material und seine Beschaffenheit

Die Lage des Materials

Die Materialschichtdicke

Die Materialdichte

Die Materialfarbe

Das Druckbild



Zur elektrostatischen Fixierung geeignetes Material muss elektrisch isolierend sein. Es darf an seiner Oberfläche nicht elektrisch leitfähig sein. Mit einem Oberflächen-Widerstands-Messgerät lässt sich prüfen ob die Materialoberfläche elektrisch leitfähig ist. Dies stünde einem erfolgreichen Fixierungsprozess natürlich im Wege. Idealerweise sollte die Oberfläche natürlich elektrisch hoch isolierend sein..

Das miteinander zu fixierende Material muss trocken und sauber sein. Feuchtigkeit auf der Oberfläche würde die aufgetragene Ladung sofort wieder abfließen lassen. Hohe Materialfeuchte ließe die Ladung einfach über die Oberfläche hinweg oder durch das Material hindurch in Richtung Gegenelektrode abfließen. Dabei könnte es zu Kurzschlussfunken kommen die sogar auf der metallischen Gegenelektrode zu Spuren von Korrosion führen können. 

Schmutzbeläge aus Staub, Ruß oder Fetten können elektrisch leitfähig sein. Auch über diese Beläge könnte die aufgetragene Ladung wieder abfließen. Schlimmstenfalls käme keine Fixierung zustande. Und falls doch, dann nur sehr kurzfristig, eben nur so lange bis die Ladung mehr oder weniger schnell über die Feuchte oder die Beläge abfließen konnte.




Sehr wichtig ist es auch, dass die zu fixierenden Materialien glatt, eben und nicht zerknittert auf dem Trägermaterial liegen. Die aufgetragenen positiven und negativen Hochspannungsfelder ziehen sich zwar gegenseitig an und üben dabei auch mechanische Kräfte aus, aber dazu müssen sich diese gegensätzlichen Hochspannungsfelder auch durch das "Sandwich" hindurch anziehen können. Weist das miteinander  zu fixierende Material beispielsweise einen Curling-Effekt, eine Aufroll-Neigung auf, liegen auf den hochstehenden, aufgestellten Bereichen die Ladungsfelder zu weit auseinander und können sich nicht gegenseitig anziehen.

Bilden sich bei flächig ausgelegten Materialien Blasen oder Wellen, werden nur die Bereiche miteinander fixiert die sich auch berühren. Das heißt, die Blasen werden vom umschließenden, miteinander fixierten Material regelrecht eingeschlossen. Die Wellen werden so wie sie liegen fixiert. Weder Blasen noch Wellen werden ausgebügelt.




Mit zunehmender Materialschichtdicke steigt auch der elektrische Durchschlagswiderstand des Materials an. Idealerweise lassen sich daher dünnere Materialien besser elektrostatisch fixieren als Materialien mit hoher Schichtdicke. Bei zu hoher Schichtdicke besteht die Gefahr, dass aufgrund der sich hieraus ergebenden, dann zu hohen Isolationsfähigkeit die aufgetragenen Ladungsfelder sich durch das "Sandwich" hindurch nicht mehr anziehen können.




Elektrisch isolierende Materialien die durchgehend dicht sind, wie dünne Folien oder hochkalandrierte Papiere, die eventuell noch mit Lack oder dünner Folie beschichtet sind, eignen sich sehr gut zur elektrostatischen Fixierung. Eine sehr dichte, gut isolierende Oberfläche ist für das aufgetragene Ladungsfeld praktisch undurchlässig. Ein gezielt aufgetragenes Ladungsfeld findet viel Fläche auf der es sich ausbreiten und halten kann. Anders verhält es sich bei Material das sehr viel Luft enthält. Textilien oder Vliestücher beispielsweise, lassen sich sehr schlecht gezielt aufladen. Das Ladungsfeld findet auf den dünnen Fasern, zwischen denen sich quasi nur Luft befindet, wenig Oberfläche um sich zu halten. Im Kapitel “Vlies und Textilien” finden Sie noch etwas mehr Informationen hierzu.




Die Farbe oder die Durchfärbung des Materials kann über die Fähigkeit ob sich das Material aufladen lässt und ob es dafür isolierend genug ist, entscheidend sein. Beispielsweise schwarz gefärbtes Material könnte mit Ruß gefärbt worden sein. Ruß ist Kohlenstoff und dieser ist elektrisch leitfähig. Je nach dem Mengenanteil kann die Durchfärbung mit diesem elektrisch leitfähigen Farbstoff sogar zum Durchschlagen der Spannung und Funkenentladungen führen. Farbstoffe, Pigmente, Tinten können unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen. Ob und wie sich diese tatsächlich auf die elektrostatische Fixierbarkeit auswirken kann nur in praktischen Versuchen ermittelt werden.




Eine bedruckte Oberfläche kann über unterschiedliche Druckbilder hinweg bei verschiedenen Farben und Farbeigenschaften unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen. Dabei ist es unerheblich in welchem Druckverfahren die Farbe aufgedruckt wurde. So kann es passieren, dass bei zwei direkt nebeneinander liegenden Farbflächen die eine elektrisch leitfähig, während die andere hochisolierend ist.

Bei Farben denen Metallpigmente beigemischt sind kann von einer guten Oberflächen-Leitfähigkeit ausgegangen werden. Ein ausreichendes Ladungsfeld um eine Fixierung zustande zu bringen, kann sich hier nicht halten.

Werden diese elektrisch leitfähigen Farbflächen dann auch noch angeschnitten und enden damit direkt an der Materialkante, kommt es beim Versuch der elektrostatischen Aufladung an der Kante dieser Farbflächen zu einem deutlich sichtbaren Funkenüberschlag zur Gegenelektrode hin.

Empfehlenswert erweist sich in diesem Fall die bedruckte Oberfläche komplett zu lackieren. Um damit jedoch auch eine ausreichend isolierende Oberfläche zu erhalten, können wasserbasierte Dispersionslacke nicht als erste Wahl gelten, es sei denn sie sind perfekt durchgetrocknet und ausreichend in der Schichtdicke. Vorteilhafter für eine gut isolierende Oberfläche stellen sich hier aufgrund ihres hohen Anteils an elektrisch gut isolierenden Kunstharzen beispielsweise UV-Lacke oder die mittlerweile aus Umweltschutzgründen weniger beliebten Lösemittel-Lacke dar.

Wir freuen uns wenn Sie aus unseren Seiten Nutzen ziehen können und mit dem einen oder anderen Hinweis vielleicht sogar in Ihrer Produktion Schaden vermeiden können. Oder vielleicht konnten Sie mit unseren Tipps Ihre Produktion auch nur ein klein wenig  optimieren. Auch darüber würden wir uns sehr freuen, und natürlich auch über eine kleine Anerkennung,

Herzlichen Dank für Ihre Unterstützung!*

Ihr Elektrostatik Hilfe Team

* Selbstverständlich erhalten Sie gegebenenfalls einen Spendenbeleg

für Ihre freundliche Unterstützung dieses freien und privat finanzierten Projekts.