Antystatika – Additive für Kunststoffe, die statische Elektrisierung eliminieren

Veröffentlicht: 10-10-2018

Statische Elektrizität ist eine allgemein auftretende physische Erscheinung, die oft bei alltäglichen Tätigkeiten beobachtet wird. Umgangssprachlich wird sie „Elektrisieren” genannt und kann sich durch Haarabstoßen nach dem Haarkämmen oder durch ein Gefühl der Funkenentladung nach der Berührung von verschiedenen Gegenständen (z. B. Einkaufskorb, Klinke/Griff, Auto), und sogar vom Menschen. Statische Elektrizität kann auch in einem viel größeren Skala vorkommen und wirklich ernste, negative Folgen verursachen. Der auf diese Weise enstandene Funke kann zum Brand oder sogar zur Exlosion von leicht entflammbaren Stoffen führen, und auch den Verlauf von vielen Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren erschweren. Deshalb ist es strikt wert, mehr von der Eigentümlichkeit der Erscheinung und auch von Methoden deren Auftretens zu erfahren.

Elektrostatik – woraf das beruht?

Elektrostatik (oder anders – statische Elektrizität) beruht auf übermäßigen Anwachsung der elektrischen Ladungen an Materialien mit niedriger Leitfähigkeit und großem oberflächlichen elektrischen Widerstand (von 1014 – 1018 Ω). Das betrifft unter anderen Polymermaterialien, wie:

• Polyethylen (PE),

• Polypropylen (PP),

• Polyvinylchlorid (PVC),

• Polyethylenterephthalat (PET),

• Polyurethan (PUR),

• Polycarbonatn (PC).

Die angewachsene elektrische Ladungen verursachen, als Folge, Funkenentladungen, die das Lebenskomfort senken und die Anwendung von den aus Kunststoffen erzeugten Produkten erschweren. Die statische Elektrizität hat jedoch einen ungünstigen Einflus nicht nur auf Endbenutzer der Polymere. Sie beeinflusst auch das Verfahren ihrer Herstellung und Verarbeitung. Die Erscheinung beschränkt die Schnelligkeit des technologischen Verfahrens, generiert Materialverluste, verursacht Verschmutzung des Produktes und beschleunigt seinen Zerfall, infolge dessen werden toxische Verbindungen befreit. Elektrisieren kann beim Umgießen der Flüssigkeit oder Umschütten vom nichtleitfähigen Schüttgut, Abrollen der Bänder oder Folien von einer Trommel, Gehen über aufgeladenen Oberfläche oder beim An- und Ausziehen der Kleidung vorkommen.

Wie kann man die Elektrizität vermeiden?

Die Erscheinung der statischen Elektrizität kann man durch Anwendung von entsprechenden antistatischen Additiven, wie Tenside, die Polarisierungsfähigkeit der Kunststoffe senken,  minimalisieren oder sogar völlig eliminieren Die Wirkung von Antistatika beruht auf Senkung der Resistivität der Oberfläche von Materialien und das verursacht die Zerstreuung der Ladung und infolge dessen das Auftreten der ungünstigen Erscheinungen wird niveliert.

Äußere und innere Antistatika – wodurch unterscheiden sie sich?

Antistatische Mittel können in Bezug auf Applikation in zwei Gruppen verteilt werden: äußere und innere Antistatika. Sie unterscheiden sich voneinander durch Applikationsmethode, Wirkungsmechanismus und auch Aktivitätsdauer.

Äußere Antistatika werden auf die Oberfläche des fertigen Kunststoffes aufgetragen. Hier werden solche Methoden wie Beschichtung und Eintauchen benutzt. Die Aktivitätsdauer derartigen Verbindungen ist sehr kurz, weil sie unter Einfluss von mechanischen Faktoren dem Verschleiß unterliegen. Sie verlieren ihre Aktivität schon nach 6 Wochen und in Bezug darauf zeigen sie sich viel schwächer als innere Antistatika.

Ganz anders wirken innere Antistatika, die in der Zeit der Kunststoffverarbeitung dazu wie andersartige Additive zu Polymeren zugegeben werden. Nach dem Ablauf von 24-48 Stunden vom Stanzverfahren migrieren sie auf die Materialoberfläche und bilden eine hygroskopische Schicht, die das Wasser anzieht. Die gebildete Schicht erfüllt eine leitfähige Funktion, weil sie verursacht, eine Ladung abzuleiten und die Aufladungsstufe des Kusntstoffes zu verringern. Die antistatische Wirkung bei inneren Antistatika ist lang andauernd und dauert gewöhnlich mehr als ein Jahr lang. Für längere Aktivitätszeit von inneren Antikstatika ist ihre Migration gerade verantwortlich – sie ersetzen diese, die von der Polymeroberfläche verschlissen werden.

Chemische Verbindungen mit antistatischen Eigenschaften

Abhängig von der Art des Kunststoffes werden Antistatika mit verschiedenen chemischen Zusammensetzung in der Industrie verwendet. Im Prinzip werden darunter zwei Gruppen – ionische und nichtionische Additive unterschieden. Die erste Gruppe wird für Polymere mit relativ hoher Polarität oder, wenn es um Stoffe geht, für die empfohlen, die keine zu hohen Temperaturen bei der Folienverarbeitung brauchen. Zu ionischen Antistatika gehören die Verbindungen:

• Kationsverbindungen, zu denen quartäre Ammoniumsalze egezählt werden,

• Anionosverbindungen – das sind vor allem Verbindungen, die Phosphor beinhalten (Derivate der Phosphorsäure (V), Phosphate (V)) – für Polyvinylchrodid verwendet, und auch Verbindungen, die Schwefel beinhalten (Sulfate (VI), Sulfonate) – gebraucht für die Polymere verwendet, wie Polyvinylchrodid und Polystyrol.

Die andere Gruppe bilden nichtionische Additive, die vor allem für Polyolefine empfohlen werden. Nichtionische Antistatika sind Amidderivate (alkoxilierte Amide), Aminderivate (alkoxilierte Fettamine) und Glycerinester.

Welche Merkmale soll ein wirksames antistatisches Mittel besitzen?

Unabhängig vom Wirkungsmechanismus sollen Antistatika einige Merkmale besitzen, die ihnen eine hohe Effektivität sichern. Hier sollen vor allem genannt werden:

hydrophile und hygroskopische Eigenschaften,

Fähigkeit zur Ionisierung im Wasser – Vorhanden von Ionen erhöht die Leitfähigkeit des Wassers,

Fähigkeit zur Migration in Richtung der Oberfläche des Stoffes.

Kunststoffe in der Lebensmittelindustrie

Der Hauptrohstoff, der für die Herstellung von der Verpackungsfolie in der Lebensmittelindustrie benutzt wird, ist Polyethylen. Polyethylen (PE) ist ein Polymer, das sich mit der Zugfestigkeit, dem Fehlen an Geruch und Geschmack und mit der bei der Berührung wachsähnlichen Struktur mit der Milchfarbe charakterisiert. Die Eigenschaften verursachen, dass es für die Herstellung von u.a. Folien, Verpackungen, Behältern, Flaschen, und auch Rohren für Trinkwasser benutzt wird. Der Kunststoff zeigt die oberflächliche Resistanz von etwa 1015Ω, und das verursacht, dass die Ereignis der statischen Elektrizität für das Material in großem Maße fühlbar ist. Deswegen ist es nötig, bei der Erzeugung von verschiedenen Elementen aus Polyethylen Mittel anzuwenden, die Anwachsung der Ladungen verhindern.

Welche Tenside können als antistatische Mittel verwendet werden?

Antistatische Mittel, die allgemein beim Polyethylen verwendet werden, sind Verbindungen, die innerlich appliziert werden. Im Produktportfolio der PCC-Gruppe befinden sich die Produkte wie: Chemstat 122, Chemstat PS-101, Chemstat G118/9501, Chemstat 3820 und Chemstat LD-100/60DC. Die Substanzen senken wirksam die oberflächliche Resistanz sogar bis zum Wert von 1010Ω, und das garantiert einen sehr guten anstistatischen Effekt, der das Problem vom Elektrisieren des Materials und der Funkenentladungen neutralisiert. Einige davon können auch bei der Herstellung von Verpackungen verwendet werden, die in der Lebensmittelindustrie benutzt werden.

Die besondere Aufmerksamkeit soll auf das Spezialprodukt gelenkt werden, das Roksol AZR ist. Das Antistatikmittel wird für Strechfolie empfohlen, die bei Umhüllen, mit der Hand, der Waren auf Paletten benutzt wird. Das Produkt zeigt sensationelle antistatische Eigenschaften, weil es die oberflächliche Resistanz bis zum Wert von 108Ω senkt.

Antistatika – Additiv oder Notwendigkeit?

Die Anwendung der antistatischen Mittel bei der Herstellung von Kunststoffen ist eine strickte Notwendigkeit. Ihre Anwesenheit ist unerlässlich, weil sie das Herstellungsverfahren erleichtern und gefährliche Funkenentladungen verhindern lassen. Sie sichern auch zusätzliche Vorteile, wie eine Beschränkung der Anwachsung vom Staub, der durch ziemlich große Menge von Ladungen angezogen wird, an Gegenständen, die aus Kunststoffen erzeugt werden. Hinsichtlich des verschiedenen Wirkungsmechnismus der Antistatika ist es möglich, sie an bestimmte Bedingungen des Herstellungsverfahrens anzupassen und den Endeffekt zu maximieren.

Neuigkeit

Statische Elektrizität verursachte im Jahr 1937 den Brand des größten deutschen Zeppelins Hindenburg. Er beinhaltet 200 000 m3 vom leicht entflammbarem Wasserstoff. Bei der Landung brannte sich das Gas am wahrscheinlichsten infolge der Funkenentladung und der ganze Zeppelin brannte sich völlig ab.

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