L'électricité statique est un phénomène physique courant, souvent observé lors des activités quotidiennes. Cela peut se manifester, par exemple, par une étincelle électrique en touchant divers objets (par exemple un panier, une poignée, une voiture), ou même un humain, ou en peignant les cheveux - demandons la lèvent.
L’électricité statique peut également se produire à une échelle beaucoup plus grande et provoquer des effets négatifs graves. L’étincelle résultant des charges électriques peut entraîner un incendie, voire une explosion de matériaux inflammables, ainsi qu’entraver le déroulement de nombreux processus de production et de transformation. Par conséquent, il vaut vraiment la peine d’en savoir plus sur la spécificité de ce phénomène, ainsi que sur les moyens de contrer son apparition.
L’électricité statique – de quoi s’agit-il?
L’électricité statique est une accumulation de charges électriques sur des matériaux à faible conductivité et haute résistance de surface (10 14 – 10 18 Ω). Cela s’applique, entre autres, aux matériaux polymères, tels que:
• polyéthylène (PE),
• polypropylène (PP),
• chlorure de polyvinyle (PVC),
• polyéthylène téréphtalate (PET),
• polyuréthane (PUR),
• polycarbonate (PC).
Les charges électriques accumulées entraînent des décharges d’étincelles qui empêchent l’utilisation de produits en plastique. L’électricité statique, cependant, un effet négatif non seulement sur les utilisateurs finaux de polymères. Elle affecte également le traitement et la production de polymères. Ce phénomène réduit la vitesse du processus technologique, produit des pertes de matière, provoque une contamination du produit et accélère sa décomposition, ce qui entraîne la libération de composés toxiques. Une charge électrique stationnaire peut se produire lors du versement de liquide ou de matériaux non conducteurs en vrac, de dérouleur des bandes ou du papier d’aluminium d’un tambour, de marcher sur une surface électrifiée ou de mettre et d’enlever des vêtements .
Comment éviter l’électricité statique?
L’électricité statique peut être minimisée ou même complètement éliminée en utilisant des additifs antistatiques appropriés, tels que des tensioactifs déterminés la polarisation des plastiques . Les agents antistatiques réduisent la résistivité de la surface des matériaux, ce qui provoque la dissipation de la charge et, par conséquent, réduit l’occurrence du phénomène indésirable.
Agents antistatiques externes et internes – en quoi diffèrent-ils?
Les agents antistatiques peuvent être divisés selon leur application en deux groupes: les agents antistatiques externes et internes. Ils diffèrent les uns des autres par la méthode de leur application, le mécanisme d’action et la durée de l’action antistatique. Les agents antistatiques externes sont appliqués à la surface du plastique fini. Des techniques telles que la pulvérisation et le trempage sont utilisées ici. La durée de l’action antistatique de ce type de composés est très courte, du fait de leur abrasion sous les facteurs mécaniques. Ces composés perdent leur activité après seulement 6 semaines et à cet égard, ils n’égalisent pas les propriétés des agents antistatiques internes. Les agents antistatiques internes , qui sont ajoutés au plastique lors de son traitement, comme les autres types d’additifs polymères, ainsi que de manière complètement différente. Après 24 à 48 heures après le processus d’extrusion, ils migrent à la surface du matériau, formant un film hygroscopique qui vêtement l’eau. La couche créée a une fonction conductrice, car elle décharge l’électricité statique et réduit le niveau de charge plastique. L’effet antistatique dans le cas des agents antistatiques internes est de longue durée (généralement plus d’un an). C’est la migration des agents antistatiques internes qui ont assuré une plus longue période de leur activité – les canapés abrasés de la surface du polymère sont remplacés.
Composés chimiques aux propriétés antistatiques
Selon le type de plastique, des agents antistatiques de structures chimiques diverses sont utilisés dans l’industrie. Fondamentalement, il existe deux groupes – les additifs ioniques et non ioniques. Le premier groupe est recommandé pour les polymères de polarité relativement élevés ou pour les matériaux qui ne nécessitent pas de températures trop élevées lors du traitement du film. Les agents antistatiques ioniques sont des composés tels que:
• les composés cationiques, qui comprennent les sels d’ammonium quaternaire,
• composés anioniques – ce sont principalement des composés contenant du phosphore (dérivés de l’acide phosphorique (V), des phosphates (V)) – utilisés pour le chlorure de polyvinyle, ainsi que des composés contenant du soufre (sulfates (VI), sulfonates) – utilisés pour les polymères tels sous forme de chlorure de polyvinyle et de polystyrène.
Le deuxième groupe est constitué des additifs non ioniques , qui sont principalement recommandés pour les polyoléfines. Les agents antistatiques non ioniques sont les dérivés d’amides (amides alcoxylés), les dérivés d’amines ( amines herbes alcoxylées ) et les esters de glycérol.
Quelles sont les caractéristiques d’un agent antistatique efficace?
Quel que soit le mécanisme d’action, les agents antistatiques doivent avoir plusieurs caractéristiques qui garantissent leur haute efficacité. Ces fonctionnalités sont principalement:
• propriétés hydrophiles et hygroscopiques,
• la capacité d’ionisation dans l’eau – la présence d’ions augmente la conductivité de l’eau,
• la capacité de migration vers la surface du matériau.
Plastiques dans l’industrie alimentaire
La principale matière première utilisée dans la production de films d’ emballage dans l’industrie alimentaire est le polyéthylène . Le polyéthylène (PE) est un polymère caractérisé par sa résistance à la traction, son absence d’odeur et de goût et une structure cireuse de couleur laiteuse. Grâce à ces propriétés, il est utilisé dans la production, entre autres: feuilles, d’emballages, de conteneurs, de bouteilles, ainsi que de conduites d’eau potable . Le plastique a une résistance de surface d’environ 10 15 Ω, ce qui rend les phénomènes électrostatiques évidents dans une grande mesure. Pour cette raison, lors de la production de divers éléments en polyéthylène, il est nécessaire d’utiliser des agents empêchant l’accumulation de charges.
Quels tensioactifs peuvent être utilisés comme agents antistatiques?
Les agents antistatiques utilisés dans le polyéthylène sont des composés appliqués en interne. Le portefeuille de produits du Groupe PCC comprend des produits tels que: Chemstat 122 , Chemstat PS-101 , Chemstat G118 / 9501 , Chemstat 3820 et Chemstat LD-100 / 60DC . Ces substances réduisent efficacement la résistance de surface même à la valeur de 10 10 Ω, ce qui garantit un excellent effet antistatique, éliminent ainsi le problème de l’accumulation de charges électriques à la surface du matériau et les décharges d’étincelles. Certains d’entre eux peuvent également être utilisés dans la production d’emballages pour l’industrie alimentaire. Une attention particulière doit être accordée au produit spécialisé, qui est le Roksol AZR . Cet agent antistatique est dédié au film étirable utilisé dans l’emballage manuel des marchandises sur des palettes. Le produit a présente des propriétés antistatiques, car il abaisse la résistance de surface à 10 8 Ω.
Agents antistatiques – ajout ou nécessité?
L’utilisation d’agents antistatiques dans la production de plastiques est définitivement une nécessité. Leur présence est essentielle car elle facilite le processus de production et évite les décharges d’étincelles dangereuses. Ils offrent également des avantages supplémentaires tels que la limitation de l’accumulation de poussière sur les objets en plastique attirés par une charge électrique excessive. En raison des divers mécanismes d’action des agents antistatiques, il est possible de régler les conditions spécifiques du processus de production et de maximiser l’effet final.
Fait intéressant
En 1937, l’électricité statique a provoqué l’incendie du plus grand dirigeable Hindenburg de l’histoire de l’Allemagne. Il contenait 200 000 m 3 d’hydrogène inflammable. Pendentif l’atterrissage, probablement à cause d’une étincelle électrique, le gaz s’est enflammé, provoquant une combustion complète du dirigeable.
