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 effetti gravi e negativi. La scintilla derivante dalle cariche elettriche può provocare un incendio o addirittura l’esplosione di materiali infiammabili, nonché impedire lo svolgimento di numerosi processi produttivi e di lavorazione. Pertanto, vale sicuramente la pena saperne di più sulla specificità di questo fenomeno e 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 di scintille che impediscono l’uso dei prodotti in plastica. L’elettricità statica, tuttavia, ha un effetto negativo non solo sugli utilizzatori finali dei polimeri. Colpisce anche la lavorazione e la produzione di polimeri. Questo fenomeno riduce la velocità del processo tecnologico, genera perdite di materiale, provoca una contaminazione del prodotto e ne accelera la decomposizione, con conseguente rilascio di composti tossici. La carica elettrica stazionaria può verificarsi mentre si versa un liquido o si versano materiali sfusi non conduttivi, si svolgono nastri o pellicole da un tamburo, si cammina su una superficie elettrificata o si indossano e si tolgono abiti.

Come evitare l’elettricità statica?

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

Agenti antistatici esterni ed interni: in cosa differiscono?

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 sole 6 settimane e sotto questo aspetto 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 attira l’acqua. Lo strato creato ha una funzione conduttiva, poiché scarica l’elettricità statica e riduce il livello di carica plastica. L’effetto antistatico nel caso degli agenti antistatici interni è di lunga durata (normalmente oltre un anno). È la migrazione degli agenti antistatici interni che garantisce un periodo più lungo della loro attività: gli strati 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 diverse strutture chimiche. Fondamentalmente esistono 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 del film. Gli agenti antistatici ionici sono composti come:

• composti cationici, che comprendono 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 come cloruro di polivinile e polistirolo .

Il secondo gruppo comprende gli additivi non ionici , consigliati principalmente per le poliolefine. Gli agenti antistatici non ionici sono derivati ​​ammidici (ammidi alcossilate), derivati ​​amminici ( ammine grasse alcossilate ) ed esteri del glicerolo.

Quali sono le caratteristiche di un efficace agente antistatico?

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

Le materie plastiche nell’industria alimentare

La principale materia prima utilizzata nella produzione di film da imballaggio nell’industria alimentare è il polietilene . Il polietilene (PE) è un polimero caratterizzato da resistenza alla trazione, assenza di odore e sapore e una struttura cerosa di colore lattiginoso. Grazie a queste proprietà viene utilizzato tra l’altro nella produzione di pellicole, imballaggi, contenitori, bottiglie e tubi per l’acqua potabile . La plastica ha una resistenza superficiale di circa 10 ¹⁵ Ω, il che rende in larga misura evidenti i fenomeni elettrostatici. Per questo motivo, durante la produzione dei 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 comprende prodotti come: 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 ottimo effetto antistatico, eliminando così il problema dell’accumulo di cariche elettriche sulla superficie del materiale e di 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 specializzato, che èRoksol AZR . Questo agente antistatico è dedicato al film estensibile utilizzato nell’avvolgimento manuale di merci su pallet. Il prodotto ha ottime proprietà antistatiche, poiché abbassa 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 fondamentale in quanto agevolano il processo produttivo ed evitano pericolose scariche di scintille. Forniscono inoltre ulteriori vantaggi come limitare l’accumulo di polvere sugli oggetti di plastica che viene attratta da un’eccessiva carica elettrica. Grazie ai diversi meccanismi d’azione degli agenti antistatici, è possibile adattarli alle condizioni specifiche del processo produttivo e massimizzare l’effetto finale.

Fatto interessante

Nel 1937 l’elettricità statica provocò 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 si accese, provocando l’incendio completo del dirigibile.