Антистатики – добавки для пластмас, що зменшують вплив статичної електрики

Статична електрика також може виникати в набагато більших масштабах і викликати серйозні негативні наслідки. Іскра, що виникає в результаті електричних зарядів, може призвести до пожежі або навіть вибуху легкозаймистих матеріалів, а також перешкодити перебігу багатьох процесів виробництва та обробки. Тому точно варто дізнатися більше про специфіку цього явища, а також способи протидії його виникненню.

Статична електрика – що це таке?

Статична електрика – це накопичення електричних зарядів на матеріалах з низькою провідністю та високим поверхневим опором (10 ¹⁴ – 10 ¹⁸ Ом). Це стосується, зокрема, полімерних матеріалів, таких як:

• поліетилен (ПЕ) ,

• поліпропілен (ПП) ,

• полівінілхлорид (ПВХ) ,

• поліетилентерефталат (ПЕТ),

• поліуретан (PUR) ,

• полікарбонат (ПК).

Накопичені електричні заряди призводять до іскрових розрядів , які перешкоджають використанню пластикових виробів. Однак статична електрика негативно впливає не тільки на кінцевих користувачів полімерів. Це також впливає на переробку та виробництво полімерів. Це явище знижує швидкість технологічного процесу, створює матеріальні втрати, спричиняє забруднення продукту та прискорює його розкладання, внаслідок чого виділяються токсичні сполуки. Стаціонарний електричний заряд може виникнути під час розливання рідини чи розливання непровідних сипучих матеріалів, відмотування стрічок чи фольги з барабана, ходьби по наелектризованій поверхні, одягання та зняття одягу.

Як уникнути статичної електрики?

Статичну електрику можна мінімізувати або навіть повністю усунути за допомогою відповідних антистатичних добавок , таких як поверхнево-активні речовини, що зменшують поляризацію пластмас . Антистатики зменшують питомий поверхневий опір матеріалів, що спричиняє розсіювання заряду, і, як наслідок, зменшує виникнення несприятливого явища.

Зовнішній і внутрішній антистатики – чим вони відрізняються?

Залежно від застосування антистатики можна розділити на дві групи: зовнішні та внутрішні антистатики. Вони відрізняються один від одного способом нанесення, механізмом дії та тривалістю антистатичної дії.

Зовнішні антистатики наносяться на поверхню готового пластику. Тут використовуються такі методи, як обприскування та занурення. Тривалість антистатичної дії даного типу складів дуже коротка, що пояснюється їх стиранням під впливом механічних факторів. Ці сполуки втрачають свою активність лише через 6 тижнів і в цьому відношенні вони не дорівнюють властивостям внутрішніх антистатиків.

Внутрішні антистатики , які додаються до пластику під час його обробки, як і інші види полімерних добавок, працюють зовсім по-іншому. Через 24-48 годин після процесу екструзії вони мігрують на поверхню матеріалу, утворюючи гігроскопічну плівку, яка притягує воду. Створений шар має провідну функцію, оскільки він розряджає статичну електрику та знижує рівень пластичного заряду.

Антистатичний ефект у випадку внутрішніх антистатиків є тривалим (зазвичай понад рік). Саме міграція внутрішніх антистатиків забезпечує більш тривалий період їх дії – замінюються шари, що стираються з поверхні полімеру.

Хімічні сполуки з антистатичними властивостями

Залежно від виду пластику в промисловості використовуються антистатики з різною хімічною структурою. В основному існує дві групи – іонні та неіонні добавки. Перша група рекомендована для полімерів з відносно високою полярністю або для матеріалів, які не вимагають занадто високих температур при обробці плівки. До іонних антистатиків відносяться такі сполуки, як:

• катіонні сполуки, до яких відносяться солі четвертинного амонію,

• аніонні сполуки – це в основному сполуки, що містять фосфор (похідні фосфорної кислоти (V), фосфати (V)) – використовуються для полівінілхлориду, а також сірковмісні сполуки (сульфати (VI), сульфонати) – використовуються для таких полімерів, як полівінілхлорид і полістирол .

Друга група – це неіонні добавки , які в основному рекомендуються для поліолефінів. Неіонні антистатики — це похідні амідів (алкоксильовані аміди), похідні амінів ( алкоксильовані жирні аміни ) та ефіри гліцерину.

Які характеристики ефективного антистатика?

Незалежно від механізму дії, антистатики повинні мати ряд властивостей, що забезпечують їх високу ефективність. Ці функції насамперед:

• гідрофільні та гігроскопічні властивості,

• здатність до іонізації у воді – наявність іонів підвищує провідність води,

• здатність мігрувати до поверхні матеріалу.

Пластмаси в харчовій промисловості

Основною сировиною для виробництва пакувальних плівок в харчовій промисловості є поліетилен . Поліетилен (ПЕ) — це полімер, який характеризується міцністю на розрив, відсутністю запаху та смаку та воскоподібною структурою молочного кольору. Завдяки цим властивостям він використовується у виробництві, зокрема, фольги, упаковки, контейнерів, пляшок, а також труб для питної води . Пластик має поверхневий опір приблизно 10 ¹⁵ Ом, що робить електростатичні явища значною мірою очевидними. З цієї причини при виробництві різних поліетиленових елементів необхідно використовувати засоби, що перешкоджають накопиченню зарядів.

Які поверхнево-активні речовини можна використовувати як антистатики?

Антистатики, які зазвичай використовуються в поліетилені, є складами для внутрішнього застосування. Продуктовий портфель PCC Group включає такі продукти як: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118/9501 , Chemstat 3820 і Chemstat LD-100/60DC . Ці речовини ефективно знижують поверхневий опір навіть до значення 10 ¹⁰ Ω, що гарантує чудовий антистатичний ефект, таким чином усуває проблему накопичення електричних зарядів на поверхні матеріалу та іскрових розрядів. Деякі з них також можуть бути використані у виробництві упаковки для харчової промисловості.

Окремо варто звернути увагу на спеціалізований продукт, яким єRoksol АЗР . Цей антистатик призначений для стретч-плівки, яка використовується для ручного обгортання товарів на піддонах. Продукт має чудові антистатичні властивості, оскільки знижує поверхневий опір до 10 ⁸ Ом.

Антистатики – доповнення чи необхідність?

Використання антистатиків у виробництві пластмас, безперечно, є необхідністю. Їх присутність важлива, оскільки вони полегшують виробничий процес і запобігають небезпечним іскровим розрядам. Вони також забезпечують додаткові переваги, такі як обмеження накопичення пилу на пластикових предметах, який притягується занадто сильним електричним зарядом. Завдяки різноманітному механізму дії антистатиків, їх можна адаптувати до конкретних умов виробничого процесу та максимізувати кінцевий ефект.

Цікавий факт

У 1937 році статична електрика спричинила пожежу найбільшого дирижабля «Гінденбург» в історії Німеччини. У ньому було 200 000 м ³ горючого водню. Під час приземлення, швидше за все, через електричну іскру, газ спалахнув, в результаті чого дирижабль повністю згорів.