Antistatické činidlá – prísady do plastov, ktoré znižujú účinky statickej elektriny

Statická elektrina sa môže vyskytnúť aj v oveľa väčšom rozsahu a spôsobiť vážne negatívne účinky. Iskra vznikajúca v dôsledku elektrických nábojov môže viesť k požiaru alebo dokonca výbuchu horľavých materiálov, ako aj brániť priebehu mnohých výrobných a spracovateľských procesov. Preto určite stojí za to dozvedieť sa viac o špecifickosti tohto javu, ako aj o spôsoboch, ako proti jeho výskytu bojovať.

Statická elektrina – o čo ide?

Statická elektrina je hromadenie elektrických nábojov na materiáloch s nízkou vodivosťou a vysokým povrchovým odporom (10 ¹⁴ – 10 ¹⁸ Ω). To platí okrem iného pre polymérne materiály, ako sú:

• polyetylén (PE) ,

• polypropylén (PP) ,

• polyvinylchlorid (PVC) ,

• polyetyléntereftalát (PET),

• polyuretán (PUR) ,

• polykarbonát (PC).

Nahromadené elektrické náboje majú za následok iskrové výboje , ktoré bránia používaniu plastových výrobkov. Statická elektrina má však nepriaznivý vplyv nielen na konečných užívateľov polymérov. Ovplyvňuje aj spracovanie a výrobu polymérov. Tento jav znižuje rýchlosť technologického procesu, spôsobuje straty materiálu, spôsobuje kontamináciu produktu a urýchľuje jeho rozklad, v dôsledku čoho sa uvoľňujú toxické zlúčeniny. K stacionárnemu elektrickému náboju môže dôjsť pri nalievaní kvapaliny alebo sypaní nevodivých sypkých materiálov, pri odvíjaní pások alebo fólie z bubna, pri chôdzi po elektrizovanom povrchu alebo pri obliekaní a vyzliekaní odevov.

Ako sa vyhnúť statickej elektrine?

Statická elektrina môže byť minimalizovaná alebo dokonca úplne eliminovaná použitím vhodných antistatických prísad , ako sú povrchovo aktívne látky znižujúce polarizáciu plastov . Antistatické činidlá znižujú povrchový odpor materiálov, čo spôsobuje rozptýlenie náboja a v dôsledku toho znižuje výskyt nepriaznivého javu.

Vonkajšie a vnútorné antistatické činidlá – ako sa líšia?

Antistatické prostriedky možno rozdeliť podľa použitia do dvoch skupín: vonkajšie a vnútorné antistatické prostriedky. Líšia sa od seba spôsobom aplikácie, mechanizmom účinku a trvaním antistatického pôsobenia. Vonkajšie antistatické činidlá sa nanášajú na povrch hotového plastu. Používajú sa tu techniky ako striekanie a namáčanie. Trvanie antistatického pôsobenia tohto typu zlúčenín je veľmi krátke v dôsledku ich oderu pod vplyvom mechanických faktorov. Tieto zlúčeniny strácajú svoju aktivitu už po 6 týždňoch av tomto smere sa nevyrovnajú vlastnostiam vnútorných antistatických látok. Vnútorné antistatické činidlá , ktoré sa pridávajú do plastu pri jeho spracovaní, podobne ako iné typy polymérnych prísad, fungujú úplne inak. Po 24-48 hodinách od procesu extrúzie migrujú na povrch materiálu a vytvárajú hygroskopický film, ktorý priťahuje vodu. Vytvorená vrstva má vodivú funkciu, pretože vybíja statickú elektrinu a znižuje úroveň plastového náboja. Antistatický účinok v prípade vnútorných antistatických prostriedkov je dlhodobý (zvyčajne cez jeden rok). Práve migrácia vnútorných antistatických činidiel zabezpečuje dlhšiu dobu ich pôsobenia – dochádza k výmene vrstiev, ktoré sú obrúsené z povrchu polyméru.

Chemické zlúčeniny s antistatickými vlastnosťami

Podľa druhu plastu sa v priemysle používajú antistatické prostriedky s rôznou chemickou štruktúrou. V zásade existujú dve skupiny – iónové a neiónové prísady. Prvá skupina sa odporúča pre polyméry s relatívne vysokou polaritou alebo pre materiály, ktoré pri spracovaní fólie nevyžadujú príliš vysoké teploty. Iónové antistatické činidlá sú také zlúčeniny ako:

• katiónové zlúčeniny, ktoré zahŕňajú kvartérne amóniové soli,

• aniónové zlúčeniny – sú to najmä zlúčeniny obsahujúce fosfor (deriváty kyseliny fosforečnej (V), fosforečnany (V)) – používajú sa na polyvinylchlorid, ako aj zlúčeniny obsahujúce síru (sírany (VI), sulfonáty) – používajú sa na polyméry napr. ako polyvinylchlorid a polystyrén .

Druhou skupinou sú neiónové prísady , ktoré sa odporúčajú najmä do polyolefínov. Neiónové antistatické činidlá sú amidové deriváty (alkoxylované amidy), amínové deriváty ( alkoxylované mastné amíny ) a glycerolestery.

Aké sú vlastnosti účinného antistatického činidla?

Bez ohľadu na mechanizmus účinku by antistatické prostriedky mali mať niekoľko vlastností, ktoré zabezpečia ich vysokú účinnosť. Ide predovšetkým o tieto vlastnosti:

• hydrofilné a hygroskopické vlastnosti,

• schopnosť ionizácie vo vode – prítomnosť iónov zvyšuje vodivosť vody,

• schopnosť migrovať smerom k povrchu materiálu.

Plasty v potravinárskom priemysle

Hlavnou surovinou používanou pri výrobe obalovej fólie v potravinárskom priemysle je polyetylén . Polyetylén (PE) je polymér charakterizovaný pevnosťou v ťahu, nedostatkom vône a chuti a voskovou štruktúrou s mliečnou farbou. Vďaka týmto vlastnostiam sa používa pri výrobe okrem iného: fólií, obalov, nádob, fliaš, ale aj potrubí na pitnú vodu . Plast má povrchový odpor okolo 10 ¹⁵ Ω, vďaka čomu sú elektrostatické javy do značnej miery evidentné. Z tohto dôvodu je potrebné pri výrobe rôznych polyetylénových prvkov používať prostriedky zabraňujúce hromadeniu nábojov.

Aké povrchovo aktívne látky možno použiť ako antistatické látky?

Antistatické činidlá, ktoré sa bežne používajú v polyetyléne, sú vnútorne aplikované zlúčeniny. Produktové portfólio PCC Group zahŕňa produkty ako: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118/9501 , Chemstat 3820 a Chemstat LD-100/60DC . Tieto látky účinne znižujú povrchový odpor až na hodnotu 10 ¹⁰ Ω, čo zaručuje vynikajúci antistatický účinok, čím sa eliminuje problém hromadenia elektrických nábojov na povrchu materiálu a iskrových výbojov. Niektoré z nich je možné využiť aj pri výrobe obalov pre potravinársky priemysel. Osobitná pozornosť by sa mala venovať špeciálnemu produktu, ktorým jeRoksol AZR . Tento antistatický prostriedok je určený pre stretch fóliu používanú pri ručnom balení tovaru na paletách. Výrobok má vynikajúce antistatické vlastnosti, pretože znižuje povrchový odpor na 10 ⁸ Ω.

Antistatické látky – prídavok alebo nutnosť?

Používanie antistatických prostriedkov pri výrobe plastov je rozhodne nevyhnutnosťou. Ich prítomnosť je nevyhnutná, pretože uľahčujú výrobný proces a zabraňujú nebezpečným iskrovým výbojom. Poskytujú tiež ďalšie výhody, ako je obmedzenie hromadenia prachu na plastových predmetoch, ktoré priťahuje príliš veľa elektrického náboja. Vďaka rôznemu mechanizmu účinku antistatických prostriedkov je možné ich prispôsobiť špecifickým podmienkam výrobného procesu a maximalizovať výsledný efekt.

Zaujímavý fakt

V roku 1937 spôsobila statická elektrina požiar najväčšej vzducholode Hindenburg v dejinách Nemecka. Obsahoval 200 000 m ³ horľavého vodíka. Počas pristávania, s najväčšou pravdepodobnosťou v dôsledku elektrickej iskry, sa plyn vznietil, čím vzducholoď úplne zhorela.