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. La chispa resultante de las cargas eléctricas puede provocar un incendio o incluso una explosión de materiales inflamables, además de impedir el desarrollo de muchos procesos de producción y procesamiento. Por lo tanto, definitivamente vale la pena aprender más sobre las características específicas de este fenómeno, así como las formas de contrarrestar su aparición.

Electricidad estática: ¿de qué se trata?

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 por ejemplo:

• polietileno (PE) ,

• polipropileno (PP) ,

• cloruro de polivinilo (PVC) ,

• tereftalato de polietileno (PET),

• poliuretano (PUR) ,

• policarbonato (PC).

Las cargas eléctricas acumuladas provocan descargas de chispas que impiden el uso de productos plásticos. Sin embargo, la electricidad estática no sólo tiene efectos negativos sobre los usuarios finales de polímeros. También afecta el procesamiento y producción de polímeros. Este fenómeno reduce la velocidad del proceso tecnológico, genera pérdidas materiales, provoca una contaminación del producto y acelera su descomposición, por lo que se liberan compuestos tóxicos. La carga eléctrica estacionaria puede ocurrir al verter líquido o materiales sueltos no conductores, desenrollar cintas o papel de aluminio de un tambor, caminar sobre una superficie electrificada o 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 por ejemplo tensioactivos 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 por el método de aplicación, el mecanismo de acción y la duración de la acción antiestática. Los agentes antiestáticos externos se aplican a la superficie del plástico acabado. 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 sólo 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 manera 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 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 agentes antiestáticos internos lo que garantiza un período más prolongado de su actividad: se reemplazan las capas que se desgastan de la superficie del polímero.

Compuestos químicos con propiedades antiestáticas.

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

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

Plásticos en la industria alimentaria.

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

¿Qué tensioactivos se pueden utilizar como agentes antiestáticos?

Los agentes antiestáticos que se utilizan comúnmente en el polietileno son compuestos que se aplican internamente. 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 efectivamente la resistencia de la superficie incluso al valor de 10 ¹⁰ Ω, lo que garantiza un excelente efecto antiestático y elimina así el problema de la acumulación de cargas eléctricas en la superficie del material y las descargas de chispas. Algunos de ellos también pueden utilizarse en la producción de envases para la industria alimentaria. Se debe prestar especial atención al producto especializado, que esRoksol AZR . Este agente antiestático está dedicado al film estirable utilizado en el embalaje manual de mercancías sobre palés. El producto tiene excelentes propiedades antiestáticas, ya que reduce la resistencia superficial a 10 ⁸ Ω.

Agentes antiestáticos: ¿adicional o necesario?

El uso de agentes antiestáticos en la producción de plásticos es definitivamente una necesidad. Su presencia es fundamental ya que facilitan el proceso productivo y evitan peligrosas descargas de chispas. También aportan beneficios adicionales, como limitar la acumulación de polvo en los objetos de plástico que es atraído por demasiada carga eléctrica. Debido a los diversos mecanismos de acción de los agentes antiestáticos, es posible ajustarlos a 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 m ³ de hidrógeno inflamable. Durante el aterrizaje, probablemente debido a una chispa eléctrica, el gas se encendió, provocando que la aeronave se quemara por completo.