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 entraîner des effets négatifs graves. L’étincelle résultant des charges électriques peut provoquer un incendie ou même une explosion de matières inflammables, ainsi que gêner le déroulement de nombreux processus de production et de transformation. Il est donc utile d’en savoir plus sur la spécificité de ce phénomène, ainsi que sur les moyens de contrer 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 superficielle 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 empêchent l’utilisation de produits en plastique. Cependant, l’électricité statique a un effet négatif non seulement sur les utilisateurs finaux de polymères. Elle affecte également le traitement et la production de polymères. Ce phénomène réduit la vitesse du processus technologique, génère des pertes de matériaux, provoque une contamination du produit et accélère sa décomposition, ce qui entraîne la libération de composés toxiques. Une charge électrique stationnaire peut se produire lors du versement de liquide ou de matériaux en vrac non conducteurs, du déroulement de bandes ou de feuilles d’un tambour, de la marche sur une surface électrifiée ou de l’enfilage et du retrait de vêtements.

Comment éviter l’électricité statique ?

L’électricité statique peut être minimisée, voire complètement éliminée, par 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 provoque la dissipation de la charge et réduit par conséquent l’apparition du phénomène indésirable.

Agents antistatiques externes et internes : quelle est la différence ?

Les agents antistatiques peuvent être divisés en fonction de leur application en deux groupes : les agents antistatiques externes et internes. Ils diffèrent les uns des autres par la méthode de leur 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 pendant son traitement, comme d’autres types d’additifs polymères, fonctionnent complètement différemment. Après 24 à 48 heures à compter du processus d’extrusion, ils migrent vers 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 dans le cas des agents antistatiques internes est durable (généralement plus d’un an). C’est la migration des agents antistatiques internes qui assure une période d’activité plus longue – les couches qui sont abrasées de la surface du polymère sont remplacées.

Composés chimiques aux propriétés antistatiques

Selon le type de plastique, des agents antistatiques ayant différentes structures chimiques sont utilisés dans l’industrie. Il existe essentiellement deux groupes : les additifs ioniques et non ioniques. Le premier groupe est recommandé pour les polymères à 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,

• 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 de composés contenant du soufre (sulfates (VI), sulfonates) – utilisés pour les polymères tels que le polychlorure de vinyle et le polystyrène .

Le deuxième groupe est celui des additifs non ioniques , qui sont 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 avoir plusieurs caractéristiques qui garantissent leur grande efficacité. Ces caractéristiques 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 de migrer vers la surface du matériau.

Les plastiques dans l’industrie alimentaire

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 sa résistance à la traction, son 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 conteneurs, de bouteilles, ainsi que de conduites d’eau potable . Le plastique a une résistance superficielle d’environ 10 ¹⁵ Ω, ce qui rend les phénomènes électrostatiques évidents dans une large mesure. Pour cette raison, lors de la production 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. La gamme 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 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 alimentaire.

Une attention particulière doit être accordée au produit spécialiséRoksol AZR . Cet agent antistatique est dédié au film étirable utilisé dans l’emballage manuel de marchandises sur palettes. Le produit a 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 une nécessité absolue. Leur présence est essentielle car ils facilitent le processus de production et évitent les décharges d’étincelles dangereuses. Ils offrent également des avantages supplémentaires tels que la limitation de l’accumulation de poussière sur les objets en plastique qui est attirée par une charge électrique trop importante. En raison du mécanisme d’action varié 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 ^m3 d’hydrogène inflammable. Lors de l’atterrissage, probablement à cause d’une étincelle électrique, le gaz s’est enflammé, provoquant la destruction totale du dirigeable.