Agenti antistatici – additivi per materie plastiche che riducono gli effetti dell’elettricità statica

L’elettricità statica può verificarsi anche su scala molto più ampia e causare gravi effetti negativi. La scintilla risultante dalle cariche elettriche può causare un incendio o persino un’esplosione di materiali infiammabili, oltre a impedire il corso di molti processi di produzione e lavorazione. Pertanto, vale sicuramente la pena di saperne di più sulla specificità di questo fenomeno, nonché sui modi per contrastarne il verificarsi.

Elettricità statica: di cosa si tratta?

L’elettricità statica è un accumulo di cariche elettriche su materiali con bassa conduttività ed elevata resistenza superficiale (10 ¹⁴ – 10 ¹⁸ Ω). Ciò vale, tra l’altro, per i materiali polimerici, come:

• polietilene (PE) ,

• polipropilene (PP) ,

• cloruro di polivinile (PVC) ,

• polietilene tereftalato (PET),

• poliuretano (PUR) ,

• policarbonato (PC).

Le cariche elettriche accumulate provocano scariche elettriche che impediscono l’uso di prodotti in plastica. L’elettricità statica, tuttavia, ha un effetto negativo non solo sugli utilizzatori finali di polimeri. Influisce anche sulla lavorazione e sulla produzione di polimeri. Questo fenomeno riduce la velocità del processo tecnologico, genera perdite di materiale, causa una contaminazione del prodotto e ne accelera la decomposizione, a seguito della quale vengono rilasciati composti tossici. La carica elettrica stazionaria può verificarsi durante il versamento di liquidi o di materiali sciolti non conduttivi, lo svolgimento di nastri o fogli da un tamburo, il camminare su una superficie elettrificata o l’indossare e togliersi i vestiti.

Come evitare l’elettricità statica?

L’elettricità statica può essere ridotta al minimo o addirittura eliminata completamente mediante l’uso di additivi antistatici appropriati, come tensioattivi che riducono la polarizzazione delle materie plastiche . Gli agenti antistatici riducono la resistività superficiale dei materiali, il che provoca la dissipazione della carica e, di conseguenza, riduce il verificarsi del fenomeno avverso.

Agenti antistatici esterni e interni: qual è la differenza?

Gli agenti antistatici possono essere suddivisi in base alla loro applicazione in due gruppi: agenti antistatici esterni e interni. Differiscono tra loro nel metodo di applicazione, nel meccanismo d’azione e nella durata dell’azione antistatica.

Gli agenti antistatici esterni vengono applicati sulla superficie della plastica finita. Qui vengono utilizzate tecniche come la spruzzatura e l’immersione. La durata dell’azione antistatica di questo tipo di composti è molto breve, a causa della loro abrasione sotto l’influenza di fattori meccanici. Questi composti perdono la loro attività dopo appena 6 settimane e, in questo senso, non eguagliano le proprietà degli agenti antistatici interni.

Gli agenti antistatici interni , che vengono aggiunti alla plastica durante la sua lavorazione, come altri tipi di additivi polimerici, funzionano in modo completamente diverso. Dopo 24-48 ore dal processo di estrusione, migrano sulla superficie del materiale, formando una pellicola igroscopica che attrae l’acqua. Lo strato creato ha una funzione conduttiva, in quanto scarica l’elettricità statica e riduce il livello di carica della plastica.

L’effetto antistatico nel caso di agenti antistatici interni è di lunga durata (solitamente oltre un anno). È la migrazione degli agenti antistatici interni che garantisce un periodo più lungo della loro attività: gli strati che vengono abrasi dalla superficie del polimero vengono sostituiti.

Composti chimici con proprietà antistatiche

A seconda del tipo di plastica, nell’industria vengono utilizzati agenti antistatici con varie strutture chimiche. Fondamentalmente, ci sono due gruppi: additivi ionici e non ionici. Il primo gruppo è consigliato per polimeri con polarità relativamente elevata o per materiali che non richiedono temperature troppo elevate durante la lavorazione della pellicola. Gli agenti antistatici ionici sono composti come:

• composti cationici, che includono sali di ammonio quaternario,

• composti anionici – si tratta principalmente di composti contenenti fosforo (derivati ​​dell’acido fosforico (V), fosfati (V)) – utilizzati per il cloruro di polivinile, nonché composti contenenti zolfo (solfati (VI), solfonati) – utilizzati per polimeri come il cloruro di polivinile e il polistirene .

Il secondo gruppo è costituito da additivi non ionici , che sono principalmente raccomandati per le poliolefine. Gli agenti antistatici non ionici sono derivati ​​ammidici (ammidi alcossilate), derivati ​​amminici ( ammine grasse alcossilate ) ed esteri di glicerolo.

Quali sono le caratteristiche di un agente antistatico efficace?

Indipendentemente dal meccanismo d’azione, gli agenti antistatici dovrebbero avere diverse caratteristiche che ne garantiscano l’elevata efficienza. Tali caratteristiche sono principalmente:

• proprietà idrofile e igroscopiche,

• la capacità di ionizzazione dell’acqua – la presenza di ioni aumenta la conduttività dell’acqua,

• la capacità di migrare verso la superficie del materiale.

La plastica nell’industria alimentare

La principale materia prima utilizzata nella produzione di pellicole per imballaggio nell’industria alimentare è il polietilene . Il polietilene (PE) è un polimero caratterizzato da resistenza alla trazione, inodore e insapore e da una struttura cerosa dal colore lattiginoso. Grazie a queste proprietà, viene utilizzato nella produzione, tra gli altri: pellicole, imballaggi, contenitori, bottiglie e tubi per l’acqua potabile . La plastica ha una resistenza superficiale di circa 10 ¹⁵ Ω, il che rende evidenti in larga misura i fenomeni elettrostatici. Per questo motivo, durante la produzione di vari elementi in polietilene, è necessario utilizzare agenti che impediscano l’accumulo di cariche.

Quali tensioattivi possono essere utilizzati come agenti antistatici?

Gli agenti antistatici comunemente utilizzati nel polietilene sono composti applicati internamente. Il portafoglio prodotti del Gruppo PCC include prodotti quali: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118/9501 , Chemstat 3820 e Chemstat LD-100/60DC . Queste sostanze riducono efficacemente la resistenza superficiale anche al valore di 10 ¹⁰ Ω, il che garantisce un eccellente effetto antistatico, eliminando così il problema dell’accumulo di cariche elettriche sulla superficie del materiale e delle scariche di scintille. Alcuni di essi possono essere utilizzati anche nella produzione di imballaggi per l’industria alimentare.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al prodotto specialistico, che èRoksol AZR . Questo agente antistatico è dedicato al film estensibile utilizzato nell’avvolgimento manuale di merci su pallet. Il prodotto ha eccellenti proprietà antistatiche, poiché riduce la resistenza superficiale a 10 ⁸ Ω.

Agenti antistatici: aggiunta o necessità?

L’uso di agenti antistatici nella produzione di materie plastiche è sicuramente una necessità. La loro presenza è essenziale in quanto facilitano il processo di produzione e prevengono pericolose scariche di scintille. Offrono inoltre ulteriori vantaggi, come la limitazione dell’accumulo di polvere sugli oggetti di plastica che viene attratta da troppa carica elettrica. Grazie ai vari meccanismi di azione degli agenti antistatici, è possibile adattarli a condizioni specifiche del processo di produzione e massimizzare l’effetto finale.

Fatto interessante

Nel 1937, l’elettricità statica causò l’incendio del più grande dirigibile Hindenburg nella storia della Germania. Conteneva 200.000 m ³ di idrogeno infiammabile. Durante l’atterraggio, molto probabilmente a causa di una scintilla elettrica, il gas prese fuoco, causando la completa combustione del dirigibile.