Agents antistatiques – additifs pour les plastiques qui réduisent les effets de l’électricité statique

L’électricité statique peut également se produire à une échelle beaucoup plus grande et avoir des effets négatifs graves. L’étincelle résultant des charges électriques peut provoquer un incendie ou même une explosion de matériaux inflammables, ainsi qu’entraver le déroulement de nombreux processus de production et de transformation. Par conséquent, il vaut vraiment la peine d’en apprendre davantage sur la spécificité de ce phénomène, ainsi que sur les moyens de contrecarrer son apparition.

L’électricité statique : de quoi s’agit-il ?

L’électricité statique est une accumulation de charges électriques sur des matériaux à faible conductivité et à résistance de surface élevée (10 ¹⁴ – 10 ¹⁸ Ω). Cela s’applique entre autres aux matériaux polymères, tels que :

• polyéthylène (PE) ,

• polypropylène (PP) ,

• chlorure de polyvinyle (PVC) ,

• polyéthylène téréphtalate (PET),

• polyuréthane (PUR) ,

• polycarbonate (PC).

Les charges électriques accumulées provoquent des décharges d’étincelles qui gênent l’utilisation de produits en plastique. Toutefois, l’électricité statique n’a pas seulement un effet négatif sur les utilisateurs finaux de polymères. Cela affecte également la transformation et la production de polymères. Ce phénomène réduit la vitesse du processus technologique, génère des pertes de matière, provoque une contamination du produit et accélère sa décomposition, entraînant la libération de composés toxiques. Une charge électrique stationnaire peut se produire lorsque vous versez un liquide ou des matériaux non conducteurs en vrac, lorsque vous déroulez des rubans ou des feuilles d’aluminium d’un tambour, lorsque vous marchez sur une surface électrifiée ou lorsque vous enfilez et enlevez des vêtements.

Comment éviter l’électricité statique ?

L’électricité statique peut être minimisée, voire complètement éliminée, grâce à l’utilisation d’ additifs antistatiques appropriés, tels que des tensioactifs réduisant la polarisation des plastiques . Les agents antistatiques réduisent la résistivité superficielle des matériaux, ce qui entraîne la dissipation de la charge et réduit ainsi l’apparition du phénomène indésirable.

Agents antistatiques externes et internes – en quoi diffèrent-ils ?

Les agents antistatiques peuvent être divisés selon leur application en deux groupes : les agents antistatiques externes et internes. Ils diffèrent les uns des autres par la méthode d’application, le mécanisme d’action et la durée de l’action antistatique. Les agents antistatiques externes sont appliqués sur la surface du plastique fini. Des techniques telles que la pulvérisation et le trempage sont utilisées ici. La durée de l’action antistatique de ce type de composés est très courte, en raison de leur abrasion sous l’influence de facteurs mécaniques. Ces composés perdent leur activité après seulement 6 semaines et, à cet égard, ils n’égalent pas les propriétés des agents antistatiques internes. Les agents antistatiques internes , qui sont ajoutés au plastique lors de son traitement, comme d’autres types d’additifs polymères, fonctionnent complètement différemment. 24 à 48 heures après le processus d’extrusion, ils migrent à la surface du matériau, formant un film hygroscopique qui attire l’eau. La couche créée a une fonction conductrice, car elle décharge l’électricité statique et réduit le niveau de charge plastique. L’effet antistatique des agents antistatiques internes est de longue durée (généralement plus d’un an). C’est la migration des agents antistatiques internes qui assure une période d’activité plus longue – les couches abrasées de la surface du polymère sont remplacées.

Composés chimiques aux propriétés antistatiques

Selon le type de plastique, des agents antistatiques de structures chimiques diverses sont utilisés dans l’industrie. Fondamentalement, il existe deux groupes : les additifs ioniques et non ioniques. Le premier groupe est recommandé pour les polymères ayant une polarité relativement élevée ou pour les matériaux qui ne nécessitent pas de températures trop élevées lors du traitement du film. Les agents antistatiques ioniques sont des composés tels que :

• les composés cationiques, qui comprennent les sels d’ammonium quaternaire,

• les composés anioniques – il s’agit principalement de composés contenant du phosphore (dérivés de l’acide phosphorique (V), phosphates (V)) – utilisés pour le polychlorure de vinyle, ainsi que des composés soufrés (sulfates (VI), sulfonates) – utilisés pour les polymères tels que comme le chlorure de polyvinyle et le polystyrène .

Le deuxième groupe comprend les additifs non ioniques , principalement recommandés pour les polyoléfines. Les agents antistatiques non ioniques sont les dérivés d’amides (amides alcoxylés), les dérivés d’amines ( amines grasses alcoxylées ) et les esters de glycérol.

Quelles sont les caractéristiques d’un agent antistatique efficace ?

Quel que soit le mécanisme d’action, les agents antistatiques doivent présenter plusieurs caractéristiques garantissant leur haute efficacité. Ces fonctionnalités sont principalement :

• propriétés hydrophiles et hygroscopiques,

• la capacité d’ionisation de l’eau – la présence d’ions augmente la conductivité de l’eau,

• la capacité à migrer vers la surface du matériau.

Les plastiques dans l’industrie agroalimentaire

La principale matière première utilisée dans la production de films d’emballage dans l’industrie alimentaire est le polyéthylène . Le polyéthylène (PE) est un polymère caractérisé par une résistance à la traction, une absence d’odeur et de goût et une structure cireuse de couleur laiteuse. Grâce à ces propriétés, il est utilisé dans la production, entre autres : de films, d’emballages, de récipients, de bouteilles, ainsi que de conduites d’eau potable . Le plastique présente une résistance superficielle d’environ 10 ^{à 15} Ω, ce qui rend les phénomènes électrostatiques largement visibles. Pour cette raison, lors de la fabrication de divers éléments en polyéthylène, il est nécessaire d’utiliser des agents empêchant l’accumulation de charges.

Quels tensioactifs peuvent être utilisés comme agents antistatiques ?

Les agents antistatiques couramment utilisés dans le polyéthylène sont des composés appliqués en interne. Le portefeuille de produits du groupe PCC comprend des produits tels que : Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118/9501 , Chemstat 3820 et Chemstat LD-100/60DC . Ces substances réduisent efficacement la résistance de surface même jusqu’à la valeur de 10 ¹⁰ Ω, ce qui garantit un excellent effet antistatique, éliminant ainsi le problème de l’accumulation de charges électriques à la surface du matériau et des décharges d’étincelles. Certains d’entre eux peuvent également être utilisés dans la production d’emballages pour l’industrie agroalimentaire. Une attention particulière doit être portée au produit spécialisé, à savoirle Roksol AZR . Cet agent antistatique est dédié au film étirable utilisé pour l’emballage manuel de marchandises sur palettes. Le produit possède d’excellentes propriétés antistatiques, car il abaisse la résistance de surface à 10 ⁸ Ω.

Agents antistatiques – ajout ou nécessité ?

L’utilisation d’agents antistatiques dans la production de plastiques est définitivement une nécessité. Leur présence est essentielle car ils facilitent le processus de production et évitent les décharges d’étincelles dangereuses. Ils offrent également des avantages supplémentaires, comme limiter l’accumulation de poussière sur les objets en plastique attirés par une charge électrique trop importante. Grâce aux différents mécanismes d’action des agents antistatiques, il est possible de les adapter aux conditions spécifiques du processus de production et de maximiser l’effet final.

Fait intéressant

En 1937, l’électricité statique a provoqué l’incendie du plus grand dirigeable Hindenburg de l’histoire de l’Allemagne. Il contenait 200 000 m ³ d’hydrogène inflammable. Lors de l’atterrissage, probablement à cause d’une étincelle électrique, le gaz s’est enflammé, provoquant l’incendie complet du dirigeable.