Agentes antiestáticos: aditivos para plásticos que reducen los efectos de la electricidad estática.

La electricidad estática también puede producirse a una escala mucho mayor y provocar efectos negativos graves. Las chispas resultantes de las cargas eléctricas pueden provocar un incendio o incluso una explosión de materiales inflamables, así como dificultar el desarrollo de muchos procesos de producción y procesamiento. Por lo tanto, definitivamente vale la pena aprender más sobre la especificidad de este fenómeno, así como sobre las formas de contrarrestar su aparición.

Electricidad estática: ¿Qué es?

La electricidad estática es una acumulación de cargas eléctricas en materiales con baja conductividad y alta resistencia superficial (10 ¹⁴ – 10 ¹⁸ Ω). Esto se aplica, entre otros, a materiales poliméricos, como:

• polietileno (PE) ,

• polipropileno (PP) ,

• cloruro de polivinilo (PVC) ,

• tereftalato de polietileno (PET),

• poliuretano (PUR) ,

• policarbonato (PC).

Las cargas eléctricas acumuladas dan lugar a descargas de chispas que dificultan el uso de productos plásticos. Sin embargo, la electricidad estática tiene un efecto adverso no solo en los usuarios finales de polímeros, sino también en el procesamiento y la producción de polímeros. Este fenómeno reduce la velocidad del proceso tecnológico, genera pérdidas de material, provoca la contaminación del producto y acelera su descomposición, como resultado de lo cual se liberan compuestos tóxicos. La carga eléctrica estacionaria puede producirse al verter líquidos o materiales sueltos no conductores, al desenrollar cintas o láminas de un tambor, al caminar sobre una superficie electrificada o al ponerse y quitarse la ropa.

¿Cómo evitar la electricidad estática?

La electricidad estática se puede minimizar o incluso eliminar por completo mediante el uso de aditivos antiestáticos adecuados, como surfactantes que reducen la polarización de los plásticos . Los agentes antiestáticos reducen la resistividad superficial de los materiales, lo que hace que la carga se disipe y, como resultado, reduce la aparición del fenómeno adverso.

Agentes antiestáticos externos e internos: ¿en qué se diferencian?

Los agentes antiestáticos se pueden dividir según su aplicación en dos grupos: agentes antiestáticos externos e internos. Se diferencian entre sí en el método de su aplicación, el mecanismo de acción y la duración de la acción antiestática.

Los agentes antiestáticos externos se aplican a la superficie del plástico terminado. Aquí se utilizan técnicas como la pulverización y la inmersión. La duración de la acción antiestática de este tipo de compuestos es muy corta, debido a su abrasión bajo la influencia de factores mecánicos. Estos compuestos pierden su actividad después de solo 6 semanas y en este sentido, no igualan las propiedades de los agentes antiestáticos internos.

Los agentes antiestáticos internos , que se añaden al plástico durante su procesamiento, al igual que otros tipos de aditivos poliméricos, funcionan de forma completamente diferente. Después de 24-48 horas desde el proceso de extrusión, migran a la superficie del material, formando una película higroscópica que atrae el agua. La capa creada tiene una función conductora, ya que descarga la electricidad estática y reduce el nivel de carga plástica.

El efecto antiestático en el caso de los agentes antiestáticos internos es duradero (normalmente más de un año). Es la migración de los agentes antiestáticos internos lo que garantiza un mayor período de su actividad: las capas que se desgastan de la superficie del polímero se sustituyen.

Compuestos químicos con propiedades antiestáticas

Dependiendo del tipo de plástico, en la industria se utilizan agentes antiestáticos con diferentes estructuras químicas. Básicamente, existen dos grupos: aditivos iónicos y no iónicos. El primer grupo se recomienda para polímeros con una polaridad relativamente alta o para materiales que no requieren temperaturas demasiado altas al procesar la película. Los agentes antiestáticos iónicos son compuestos como:

• compuestos catiónicos, que incluyen sales de amonio cuaternario,

• compuestos aniónicos: se trata principalmente de compuestos que contienen fósforo (derivados del ácido fosfórico (V), fosfatos (V)), utilizados para el cloruro de polivinilo, así como compuestos que contienen azufre (sulfatos (VI), sulfonatos), utilizados para polímeros como el cloruro de polivinilo y el poliestireno .

El segundo grupo son los aditivos no iónicos , que se recomiendan principalmente para las poliolefinas. Los agentes antiestáticos no iónicos son los derivados de amida (amidas alcoxiladas), los derivados de amina ( aminas grasas alcoxiladas ) y los ésteres de glicerol.

¿Cuáles son las características de un agente antiestático eficaz?

Independientemente del mecanismo de acción, los agentes antiestáticos deben tener varias características que aseguren su alta eficacia. Estas características son principalmente:

• propiedades hidrófilas e higroscópicas,

• la capacidad de ionización del agua: la presencia de iones aumenta la conductividad del agua,

• la capacidad de migrar hacia la superficie del material.

Los plásticos en la industria alimentaria

La principal materia prima utilizada en la producción de películas de embalaje en la industria alimentaria es el polietileno . El polietileno (PE) es un polímero que se caracteriza por su resistencia a la tracción, su ausencia de olor e sabor y su estructura cerosa de color lechoso. Gracias a estas propiedades, se utiliza en la producción de, entre otros: láminas, embalajes, contenedores, botellas, así como tuberías de agua potable . El plástico tiene una resistencia superficial de alrededor de 10 ¹⁵ Ω, lo que hace que los fenómenos electrostáticos sean evidentes en gran medida. Por este motivo, durante la producción de diversos elementos de polietileno, es necesario utilizar agentes que eviten la acumulación de cargas.

¿Qué surfactantes pueden utilizarse como agentes antiestáticos?

Los agentes antiestáticos que se utilizan habitualmente en el polietileno son compuestos de aplicación interna. La cartera de productos del Grupo PCC incluye productos como: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118/9501 , Chemstat 3820 y Chemstat LD-100/60DC . Estas sustancias reducen eficazmente la resistencia de la superficie incluso al valor de 10 ¹⁰ Ω, lo que garantiza un excelente efecto antiestático, eliminando así el problema de la acumulación de cargas eléctricas en la superficie del material y las descargas de chispas. Algunos de ellos también se pueden utilizar en la producción de embalajes para la industria alimentaria.

Se debe prestar especial atención al producto especializado, que esRoksol AZR . Este agente antiestático está destinado a la película estirable utilizada en el envoltorio manual de mercancías en palés. El producto tiene excelentes propiedades antiestáticas, ya que reduce la resistencia de la superficie a 10 ⁸ Ω.

Agentes antiestáticos: ¿adición o necesidad?

El uso de agentes antiestáticos en la producción de plásticos es sin duda una necesidad. Su presencia es esencial, ya que facilitan el proceso de producción y evitan descargas de chispas peligrosas. También aportan beneficios adicionales, como limitar la acumulación de polvo en los objetos de plástico que es atraído por una carga eléctrica excesiva. Debido a los diversos mecanismos de acción de los agentes antiestáticos, es posible ajustarlos a las condiciones específicas del proceso de producción y maximizar el efecto final.

Dato interesante

En 1937, la electricidad estática provocó el incendio del dirigible Hindenburg más grande de la historia de Alemania. Contenía 200.000 ^m3 de hidrógeno inflamable. Durante el aterrizaje, probablemente debido a una chispa eléctrica, el gas se incendió y el dirigible se quemó por completo.