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).

Akumulovaný elektrický náboj má 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 rozptýlení náboje, a v důsledku toho snižuje výskyt nežádoucího jevu.

Vnější a vnitřní antistatická činidla – jak se liší?

Antistatika lze rozdělit podle použití do dvou skupin: vnější a vnitřní antistatika. Liší se od sebe způsobem aplikace, mechanismem účinku a délkou antistatického působení.

Vnější antistatika 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 směru se nevyrovnají vlastnostem vnitřních antistatik.

Vnitřní antistatika , která se přidávají do plastu při jeho zpracování, stejně jako jiné typy polymerních přísad, fungují zcela odlišně. Po 24-48 hodinách od procesu vytlačování migrují na povrch materiálu a vytvářejí hygroskopický film, který přitahuje vodu. Vytvořená vrstva má vodivou funkci, protože vybíjí statickou elektřinu a snižuje hladinu plastového náboje.

Antistatický efekt v případě vnitřních antistatických prostředků 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

V závislosti na typu 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 sloučeniny jako:

• kationtové sloučeniny, které zahrnují kvartérní amoniové soli,

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

Druhou skupinou jsou neiontové přísady , které se doporučují především do polyolefinů. Neionogenní antistatika 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. Jedná se především o:

• 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 obalových fólií v potravinářském průmyslu je polyethylen . 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. Díky různému mechanismu účinku antistatických látek 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 historii Německa. Obsahoval 200 000 m ³ hořlavého vodíku. Při přistání, nejspíše vlivem elektrické jiskry, došlo ke vznícení plynu, čímž vzducholoď zcela shořela.