آشنایی با آنتی استاتیک‌ها

یکی از افزودنی‌های صنعت پلاستیک، آنتی استاتیک ها 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، به وجود می‌آیند و عایق‌های الکتریکی مانند پلاستیک‌ها بارهای الکتریکی را در سطح خود نگه می‌دارند، و امکان تخلیه کامل آن ها را به زمین ندارند، بنابراین بار ایجاد شده در پلاستیک‌ها در طول فرآیند تولید یا پس از آن در نقاط مختلف می‌تواند آزاد شود، که مشکلاتی مانند موارد زیر ایجاد می‌شود:

۱- تخلیه بار به صورت جرقه، احتمال ایجاد انفجار و شوک الکتریکی به کارگران را بالا می‌برد.

۲- آسیب دیدن وسایل الکترونیکی اطراف

۳- ایجاد صدا و عدم پذیرش مواد هنگام استفاده از آنها

۴- 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 ایجاد شده 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، به طرف آن جذب می‌شوند. به همین دلیل است که همیشه گرد و خاک زیادی روی صفحه تلویزیون جمع می‌شود (شکل ۱).

شکل ۱ : گرد و خاک جذب شده بر صفحه تلویزیون

برای حل این مشکلات در صنعت از آنتی استاتیک‌ها استفاده می‌کنند.

آنتی استاتیک‌ها به دلیل افزایش هدایت پذیری و کاهش مقاومت توده‌ای یا سطحی، از تولید بار الکتریکی ساکن  در سطح پلاستیک‌ها جلوگیری می‌کنند. در شکل ۲ مشاهده می‌شود، که فیلم‌های پلی اتیلنی که در آنها از مستربچ آنتی استاتیک استفاده شده است دانه‌های پلی استایرن را جذب نمی‌کنند ولی فیلم‌های پلی اتیلن بدون مستربچ آنتی استاتیک دانه‌های پلی استایرن را جذب می‌کنند.

                                                                                 الف                                                                                                                                                                                     ب

شکل ۲ : 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، به عنوان مثال در تهیۀ کیسه‌های پلی‌پروپیلن (سلفون) به روش اکستروژن بادی، پس از اختلاط مستربچ آنتی استاتیک با پلی پروپیلن و ذوب شدن آنها در اکسترودر، مواد آنتی استاتیک به شکل یکنواخت داخل پلیمر پخش می‌شوند (شکل ۳-الف). پس از فرآیند اکستروژن ، مواد آنتی استاتیک به دلیل ناسازگاری نسبی با پلیمر، به سطح خارجی مهاجرت می‌کنند (شکل ۳-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 می‌شود (شکل ۳-ج)، که باعث تخلیه بار الکتریکی از سطح فیلم پلی پروپیلن می‌شود.

ج                                                                                                ب                                                                                                       الف

شکل ۳ : نحوه عملکرد آنتی استاتیک

تقسیم بندی آنتی استاتیک‌ها بستگی به عامل‌های مختلفی دارد، به عنوان مثال برخی آنتی استاتیک‌ها به روش داخلی (Internal) مصرف می‌شوند یعنی به عنوان 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 می‌کند یا قطعه را در محلول غوطه‌ور می‌کنند که این بستگی به نوع محصول و فرایند تولید دارد.

در تقسیم بندی 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 می شوند که، مقابله با بار الکتریکی به هنگام 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 فرایند اکستروژن، هنگام جمع آوری محصول نیاز باشد. در اکثر موارد ترکیب این دو را که دارای اثر هم افزایی است به کار می‌برند.

عوامل موثر بر بازده آنتی استاتیک‌ها شامل موارد زیر می‌شود:

۱- میزان رطوبت موجود در هوا که هرچه کمتر باشد عملکرد آنتی استاتیک‌ها ضعیف تر می‌شود، چون آب به اندازه کافی در هوا موجود نمی‌باشد تا یک لایه هادی بار الکتریکی بر روی پلاستیک تشکیل شود.

۲- حضور سایر افزودنی‌ها مانند پرکننده‌های غیر معدنی و رنگدانه‌ها که مولکول های آنتی استاتیک را بر روی سطح خود جذب می‌کنند، و باعث تضعیف مهاجرت مولکول‌های آنتی استاتیک می‌شوند یا سایر افزودنی‌های مهاجر به سطح مانند لیز کننده که از سهم مولکول‌های آنتی استاتیک بر روی سطح پلاستیک می‌کاهند.

۳- 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 مستربچ های آنتی استاتیک آریا پلیمر و انتخاب مناسب‌ترین گزینه، با ما تماس بگیرید.