آشنایی با آنتی استاتیک‌ها
یکی از افزودنی‌های صنعت پلاستیک، آنتی‌استاتیک‌ها هستند که از ایجاد بار الکتریکی ساکن و در نتیجه از جذب گرد و خاک در اجسام پلاستیکی جلوگیری می‌کنند.
بارهای الکتریکی ساکن هنگامی که دو سطح در تماس با یک‌دیگر قرار می‌گیرند و سپس از هم جدا می‌شوند، به‌وجود می‌آیند. عایق‌های الکتریکی مانند پلاستیک‌ها بارهای الکتریکی را در سطح خود نگه می‌دارند و امکان تخلیه کامل آنها را به زمین ندارند. بنابراین بار ایجادشده در پلاستیک‌ها در طول فرآیند تولید یا پس از آن در نقاط مختلف می‌تواند آزاد شود که مشکلاتی مانند موارد زیر ایجاد می‌شود:
1- تخلیه بار به‌صورت جرقه، احتمال ایجاد انفجار و شوک الکتریکی به کارگران را بالا می‌برد.
2- آسیب دیدن وسایل الکترونیکی اطراف
3- ایجاد صدا و عدم پذیرش مواد هنگام استفاده از آنها
4- ایجاد گرد و خاک و کثیفی بر روی سطح پلاستیک
اجسام پلاستیکی در صورت تماس با اجسام دیگر از توانایی بیش‌تری در تجمع بار الکتریکی ساکن برخوردارند. اجسامی که بار الکتریکی دارند، ذرات معلق بسیار ریز موجود در محیط را به خود جذب می‌کنند. در حقیقت بار الکتریکی ایجادشده در یک جسم، بار اضافی را در جسمی که در نزدیکی آن قرار دارد، ایجاد می‌کند و به این ترتیب، اجسامی که این بار اضافی در آنها ایجاد شده است، به‌طرف آن جذب می‌شوند. به‌همین دلیل است که همیشه گرد و خاک زیادی روی صفحه تلویزیون جمع می‌شود (شکل 1).
شکل 1. گرد و خاک جذبشده بر صفحه تلویزیون
برای حل این مشکلات در صنعت از آنتی استاتیک‌ها استفاده می‌کنند.
آنتی استاتیک‌ها به‌دلیل افزایش هدایت‌پذیری و کاهش مقاومت توده‌ای یا سطحی، از تولید بار الکتریکی ساکن در سطح پلاستیک‌ها جلوگیری می‌کنند. در شکل 2 مشاهده می‌شود که فیلم‌های پلی‌اتیلنی که در آنها از مستربچ آنتی استاتیک استفاده شده است، دانه‌های پلی‌استایرن را جذب نمی‌کنند ولی فیلم‌های پلی‌اتیلن بدون مستربچ آنتی استاتیک، دانه‌های پلی‌استایرن را جذب می‌کنند.
الف ب
شکل 2. فیلم‌های پلی اتیلنی: (الف) با مستربچ آنتی استاتیک و (ب) بدون مستربچ آنتی استاتیک
آنتی استاتیک‌ها مواد آلی کوچک مولکول هستند و نحوه عملکرد آنها از طریق مهاجرت به سطح پلیمر است. به‌عنوان مثال در تهیه کیسه‌های پلی‌پروپیلن (سلفون) به‌روش اکستروژن بادی، پس از اختلاط مستربچ آنتی استاتیک با پلی‌پروپیلن و ذوب شدن آنها در اکسترودر، مواد آنتی استاتیک به‌شکل یک‌نواخت داخل پلیمر پخش می‌شوند (شکل 3-الف). پس از فرآیند اکستروژن، مواد آنتی استاتیک به‌دلیل ناسازگاری نسبی با پلیمر، به سطح خارجی مهاجرت می‌کنند (شکل 3-ب) و رطوبت موجود در جو را جذب کرده و با ایجاد پیوند هیدروژنی با آب، باعث ایجاد یک لایه میکروسکوپی از آب بر روی سطح فیلم پلیمری می‌شوند (شکل 3-ج) که باعث تخلیه بار الکتریکی از سطح فیلم پلی‌پروپیلن می‌شود.
ج ب الف
شکل 3. نحوه عملکرد آنتی استاتیک
تقسیم‌بندی آنتی استاتیک‌ها بستگی به عامل‌های مختلفی دارد. به‌عنوان مثال برخی آنتی استاتیک‌ها به‌روش داخلی (Internal) مصرف می‌شوند. یعنی به‌عنوان یک افزودنی، در مرحله اختلاط مواد در اکسترودر اضافه می‌شوند و اثر طولانی‌تری دارند و برخی دیگر ابتدا در یک حلال مناسب حل شده و سپس با پاشش بر روی سطح، یک پوشش ایجاد می‌کنند یا قطعه را در محلول غوطه‌ور می‌کنند که این بستگی به نوع محصول و فرآیند تولید دارد.
در تقسیم‌بندی دیگری آنتی استاتیک‌ها را به دو دسته دارای اثرگذاری بلند مدت (Long term) و کوتاه مدت (Short term) تقسیم می‌کنند و دسته اول در مواردی استفاده می‌شوند که مقابله با بار الکتریکی به‌هنگام انبار کردن محصول یا در استفاده نهایی مشتری نیاز باشد و دسته دوم زمانی استفاده می‌شود که محافظت در برابر بار الکتریکی بلافاصله پس از فرآیند اکستروژن، هنگام جمع‌آوری محصول نیاز باشد. در اکثر موارد ترکیب این دو را که دارای اثر هم‌افزایی است به‌کار می‌برند.
عوامل مؤثر بر بازده آنتی استاتیک‌ها شامل موارد زیر می‌شود:
1- میزان رطوبت موجود در هوا که هرچه کم‌تر باشد عملکرد آنتی استاتیک‌ها ضعیف‌تر می‌شود؛ چون آب به اندازه کافی در هوا موجود نیست تا یک لایه هادی بار الکتریکی بر روی پلاستیک تشکیل شود.
2- حضور سایر افزودنی‌ها مانند پرکننده‌های غیر معدنی و رنگ‌دانه‌ها که مولکول‌های آنتی استاتیک را بر روی سطح خود جذب می‌کنند و باعث تضعیف مهاجرت مولکول‌های آنتی استاتیک می‌شوند یا سایر افزودنی‌های مهاجر به سطح مانند لیزکننده‌ها که از سهم مولکول‌های آنتی استاتیک بر روی سطح پلاستیک می‌کاهند.
3- فرآیندهای تکمیلی که بر روی محصولات پلاستیکی انجام می‌شود مانند کرونا (قوس الکتریکی) یا سرعت بالای رول کردن فیلم‌های پلیمری که می‌تواند مهاجرت به سطح مولکول‌های آنتی استاتیک را کم کند.
برای آشنایی بیش‌تر با انواع مستربچ‌های آنتی استاتیک آریا پلیمر و انتخاب مناسب‌ترین گزینه، با ما تماس بگیرید.
1 Comment
سپاسگزارم