La electricidad estática es un fenómeno físico común, a menudo observado durante las actividades cotidianas. Esto puede manifestarse, por ejemplo, por una chispa eléctrica al tocar varios objetos (por ejemplo, un carrito de compras, una asa, un automóvil), o incluso un ser humano, o al peinarse el cabello cuando se ponen de pie.
La electricidad estática también puede causar una escala mucho mayor y causar graves efectos negativos. La chispa resultante de las cargas eléctricas puede provocar un incendio o incluso una explosión de materiales inflamables, así como evitar el curso de muchos procesos de producción y procesamiento. Por lo tanto, definitivamente vale la pena aprender más sobre la especificidad de este fenómeno, así como las formas de contrarrestar su aparición.
Electricidad estática: ¿de qué se trata?
La electricidad estática es una carga de cargas eléctricas en materiales con baja conductividad y alta resistencia superficial (10 14 – 10 18 Ω). Esto se aplica, entre otras cosas, materiales poliméricos, cuentos como:
• polietileno (PE),
• polipropileno (PP),
• cloruro de polivinilo (PVC),
• tereftalato de polietileno (PET),
• poliuretano (PUR),
• policarbonato (PC).
Las cargas eléctricas acumuladas provocan descargas de chispas que impiden el uso de productos de plástico. Sin embargo, la electricidad estática tiene un efecto adverso no solo en los usuarios finales de polímeros. También afecta el procesamiento y la producción de polímeros. Este fenómeno reduce la velocidad del proceso tecnológico, genera pérdidas de material, provoca una contaminación del producto y acelera su descomposición, como resultado de lo cual se liberan compuestos tóxicos. Puede producirse una carga eléctrica estacionaria mientras se vierte líquido o materiales sueltos sin conductores, se desenrollan cintas o papel de aluminio de un tambor, se camina sobre una superficie electrificada o se pone y se quita la ropa.
¿Cómo evitar la electricidad estática?
La electricidad estática puede reducir o incluso eliminar por completo mediante el uso de aditivos antiestáticos afectados, como los tensioactivos que reducen la polarización de los plásticos . Los agentes antiestáticos reducen la resistencia superficial de los materiales, lo que hace que la carga se disipe, y como resultado reducen la aparición del fenómeno adverso.
Agentes antiestáticos externos e internos: ¿en qué se diferencian?
Los agentes antiestáticos se pueden dividir según su aplicación en dos grupos: agentes antiestáticos externos e internos. Se diferencian entre sí en el método de su aplicación, el mecanismo de acción y la duración de la acción antiestática. Los agentes antiestáticos externos se adaptarán a la superficie del plástico acabado. Aquí se utilizan técnicas como la pulverización y la inmersión. La duración de la acción antiestática de este tipo de compuestos es muy corta, debido a su abrasión bajo la influencia de factores mecánicos. Estos compuestos pierden su actividad después de solo 6 semanas y, a este respecto, no igualan las propiedades de los agentes antiestáticos internos. Los agentes antiestáticos internos, que se acuerdan al plástico durante su procesamiento, como otros tipos de aditivos de polímeros, funcionan de manera completamente diferente. Después de 24-48 horas desde el proceso de extrusión, migran a la superficie del material, formando una película higroscópica que atrae el agua. La capacidad creada tiene una función conductora, ya que la descarga eléctrica estática y reduce el nivel de carga plástica. El efecto antiestático en el caso de los agentes antiestáticos internos es de larga duración (generalmente más de un año). Es la migración de agentes antiestáticos internos lo que asegura un período más largo de su actividad: las capas que se desgastan de la superficie del polímero son reemplazadas.
Compuestos químicos con propiedades antiestáticas.
Dependiendo del tipo de plástico, en la industria se utilizan agentes antiestáticos con diversas estructuras químicas. Básicamente, hay dos grupos: aditivos iónicos y no iónicos. El primer grupo se recomienda para protocolos con polaridad relativamente alta o para materiales que no tienen temperaturas demasiado altas al procesar la película. Los agentes antiestáticos iónicos son compuestos tales como:
• compuestos catiónicos, que incluye ventas de amonio cuaternario,
• compuestos aniónicos: son principalmente compuestos que contienen fósforo (derivados del ácido fosfórico (V), fosfatos (V)), utilizados para el cloruro de polivinilo, así como compuestos que contienen azufre (sulfatos (VI), sulfonatos), utilizados para micrófonos como como cloruro de polivinilo y poliestireno.
El segundo grupo son los aditivos no iónicos , que se recomienda principalmente para las poliolefinas. Los agentes antiestáticos no iónicos son derivados de amida (amidas alcoxiladas), derivados de amina ( aminas grasas alcoxiladas ) y ésteres de glicerol.
¿Cuáles son las características de un agente antiestático efectivo?
Independientemente del mecanismo de acción, los agentes antiestáticos deben tener varias características que garanticen su alta eficiencia. Estas características son principalmente:
• propiedades hidrofílicas e higroscópicas,
• la capacidad de ionización en el agua: la presencia de iones aumenta la conductividad del agua,
• la capacidad de migrar hacia la superficie del material.
Plásticos en la industria alimentaria.
La principal materia prima utilizada en la producción de películas de envasado en la industria alimentaria es el polietileno . El polietileno (PE) es un polímero modificado por su resistencia a la tracción, falta de olor y sabor y una estructura cerosa con un color lechoso. Gracias a estas propiedades, se utiliza en la producción de, entre otros: láminas, envases, recipientes, botellas, así como tuberías de agua potable . El plástico tiene una resistencia superficial de alrededor de 10 15 Ω, lo que hace que los fenómenos electrostáticos sean evidentes en gran medida. Por esta razón, durante la producción de varios elementos de polietileno, es necesario usar agentes que eviten la acumulación de cargas.
¿Qué tensioactivos se pueden usar como agentes antiestáticos?
Los agentes antiestáticos que se usan incluidos en el polietileno son compuestos aplicados internamente. La cartera de productos del Grupo PCC incluye productos como: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118 / 9501 , Chemstat 3820 y Chemstat LD-100 / 60DC . Estas sustancias reducen efectivamente la resistencia de la superficie incluso al valor de 10 10 Ω, lo que garantiza un excelente efecto antiestático, eliminando así el problema de la carga de cargas eléctricas en la superficie del material y las descargas de chispas. Algunos de ellos también pueden utilizar la producción de envases para la industria alimentaria. Se debe prestar atención especial al producto especializado, que es Roksol AZR . Este agente antiestático está dedicado a la película estirable utilizado en el embalaje manual de productos en paletas. El producto tiene excelentes propiedades antiestáticas, ya que reduce la resistencia de la superficie a 10 8 Ω.
Agentes antiestáticos: ¿adicional o necesidad?
El uso de agentes antiestáticos en la producción de plásticos es definitivamente una necesidad. Su presencia es esencial ya que facilita el proceso de producción y evitan descargas de chispas peligrosas. También brinda beneficios adicionales, como limita la acumulación de polvo en objetos de plástico atraídos por demasiada carga eléctrica. Debido a los diversos mecanismos de acción de los agentes antiestáticos, es posible ajustarlos a las condiciones específicas del proceso de producción y maximizar el efecto final.
Hecho interesante
En 1937, la electricidad estática provocó el incendio de la aeronave Hindenburg más grande en la historia de Alemania. Contenía 200,000 m 3 de hidrógeno inflamable. Durante el aterrizaje, muy probablemente debido a una chispa eléctrica, el gas se encendió, haciendo la aeronave se quemara por completo.
