Antistatická činidla – přísady do plastů, které snižují účinky statické elektřiny

Statická elektřina se také může vyskytovat v mnohem větším měřítku a způsobit vážné, negativní účinky. Jiskra vznikající v důsledku elektrických nábojů může vést k požáru nebo dokonce explozi hořlavých materiálů, stejně jako bránit průběhu mnoha výrobních a zpracovatelských procesů. Rozhodně proto stojí za to dozvědět se více o specifičnosti tohoto jevu a také o způsobech, jak jeho výskytu čelit.

Statická elektřina – o co jde?

Statická elektřina je nahromadění elektrického náboje na materiálech s nízkou vodivostí a vysokým povrchovým odporem (10 ¹⁴ – 10 ¹⁸ Ω). To platí mimo jiné pro polymerní materiály, jako jsou:

• polyethylen (PE) ,

• polypropylen (PP) ,

• polyvinylchlorid (PVC) ,

• polyethylentereftalát (PET),

• polyuretan (PUR) ,

• polykarbonát (PC).

Nahromaděné elektrické náboje mají za následek jiskrové výboje , které brání použití plastových výrobků. Statická elektřina má však nepříznivý vliv nejen na konečné uživatele polymerů. Ovlivňuje také zpracování a výrobu polymerů. Tento jev snižuje rychlost technologického procesu, generuje ztráty materiálu, způsobuje kontaminaci produktu a urychluje jeho rozklad, v důsledku čehož se uvolňují toxické sloučeniny. Stacionární elektrický náboj může vzniknout při lití kapaliny nebo lití nevodivých sypkých materiálů, odvíjení pásek nebo fólie z bubnu, chůzi po elektrizovaném povrchu nebo oblékání a svlékání oděvů.

Jak se vyhnout statické elektřině?

Statická elektřina může být minimalizována nebo dokonce zcela eliminována použitím vhodných antistatických přísad , jako jsou povrchově aktivní látky snižující polarizaci plastů . Antistatická činidla snižují povrchový odpor materiálů, což způsobuje rozptyl náboje, a v důsledku toho snižuje výskyt nežádoucího jevu.

Vnější a vnitřní antistatická činidla – jak se liší?

Antistatická činidla lze rozdělit podle použití do dvou skupin: vnější a vnitřní antistatika. Liší se od sebe způsobem aplikace, mechanismem účinku a délkou antistatického působení. Externí antistatická činidla se nanášejí na povrch hotového plastu. Používají se zde techniky jako stříkání a máčení. Trvání antistatického působení tohoto typu sloučenin je velmi krátké v důsledku jejich otěru pod vlivem mechanických faktorů. Tyto sloučeniny ztrácejí svou aktivitu již po 6 týdnech a v tomto ohledu se nevyrovnají vlastnostem vnitřních antistatik. Zcela odlišně působí vnitřní antistatická činidla , která se do plastu přidávají při jeho zpracování, stejně jako jiné typy polymerních přísad. Po 24-48 hodinách od procesu vytlačování migrují na povrch materiálu a vytvářejí hygroskopický film, který přitahuje vodu. Vytvořená vrstva má vodivou funkci, neboť vybíjí statickou elektřinu a snižuje hladinu plastového náboje. Antistatický účinek v případě vnitřních antistatik je dlouhodobý (obvykle přes jeden rok). Právě migrace vnitřních antistatických činidel zajišťuje delší dobu jejich působení – dochází k výměně vrstev, které jsou obroušeny z povrchu polymeru.

Chemické sloučeniny s antistatickými vlastnostmi

Podle druhu plastu se v průmyslu používají antistatická činidla s různou chemickou strukturou. V zásadě existují dvě skupiny – iontové a neiontové přísady. První skupina se doporučuje pro polymery s relativně vysokou polaritou nebo pro materiály, které při zpracování fólie nevyžadují příliš vysoké teploty. Iontovými antistatickými činidly jsou takové sloučeniny jako:

• kationtové sloučeniny, které zahrnují kvartérní amoniové soli,

• aniontové sloučeniny – jedná se především o sloučeniny obsahující fosfor (deriváty kyseliny fosforečné (V), fosforečnany (V)) – používá se pro polyvinylchlorid, dále sloučeniny obsahující síru (sulfáty (VI), sulfonáty) – používají se pro polymery např. jako polyvinylchlorid a polystyren .

Druhou skupinou jsou neiontové přísady , které jsou doporučovány především pro polyolefiny. Neiontovými antistatickými činidly jsou amidové deriváty (alkoxylované amidy), aminové deriváty ( alkoxylované mastné aminy ) a glycerolestery.

Jaké jsou vlastnosti účinného antistatického prostředku?

Bez ohledu na mechanismus účinku by antistatická činidla měla mít několik vlastností, které zajistí jejich vysokou účinnost. Tyto vlastnosti jsou především:

• hydrofilní a hygroskopické vlastnosti,

• schopnost ionizace ve vodě – přítomnost iontů zvyšuje vodivost vody,

• schopnost migrovat směrem k povrchu materiálu.

Plasty v potravinářském průmyslu

Hlavní surovinou používanou při výrobě obalové fólie v potravinářském průmyslu je polyetylen . Polyethylen (PE) je polymer vyznačující se pevností v tahu, nedostatkem vůně a chuti a voskovou strukturou s mléčnou barvou. Díky těmto vlastnostem se používá mimo jiné při výrobě: fólií, obalů, nádob, lahví, ale i potrubí na pitnou vodu . Plast má povrchový odpor kolem 10 ¹⁵ Ω, díky čemuž jsou elektrostatické jevy do značné míry patrné. Z tohoto důvodu je při výrobě různých polyetylenových prvků nutné používat prostředky zabraňující hromadění nábojů.

Jaké povrchově aktivní látky lze použít jako antistatická činidla?

Antistatická činidla, která se běžně používají v polyethylenu, jsou vnitřně aplikované sloučeniny. Produktové portfolio skupiny PCC zahrnuje produkty jako: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118/9501 , Chemstat 3820 a Chemstat LD-100/60DC . Tyto látky účinně snižují povrchový odpor až na hodnotu 10 ¹⁰ Ω, což zaručuje vynikající antistatický účinek, odstraňuje tak problém s hromaděním elektrických nábojů na povrchu materiálu a jiskrovými výboji. Některé z nich lze využít i při výrobě obalů pro potravinářský průmysl. Zvláštní pozornost je třeba věnovat speciálnímu produktu, kterým jeRoksol AZR . Tento antistatický prostředek je určen pro stretch fólii používané při ručním balení zboží na paletách. Výrobek má vynikající antistatické vlastnosti, protože snižuje povrchový odpor na 10 ⁸ Ω.

Antistatická činidla – doplněk nebo nutnost?

Použití antistatických prostředků při výrobě plastů je rozhodně nutností. Jejich přítomnost je nezbytná, protože usnadňují výrobní proces a zabraňují nebezpečným jiskrovým výbojům. Poskytují také další výhody, jako je omezení hromadění prachu na plastových předmětech, který je přitahován příliš velkým elektrickým nábojem. Vzhledem k různému mechanismu účinku antistatických prostředků je možné je přizpůsobit konkrétním podmínkám výrobního procesu a maximalizovat výsledný efekt.

Zajímavý fakt

V roce 1937 způsobila statická elektřina požár největší vzducholodě Hindenburg v dějinách Německa. Obsahoval 200 000 m ³ hořlavého vodíku. Při přistání, nejspíše vlivem elektrické jiskry, došlo k vznícení plynu, čímž vzducholoď zcela shořela.