Elektrostaatilise laengu teke

Tahke aine võime laengut kanda sõltub pinnatingimustest, dielektrilisest konstandist, pinnatakistusest ja ümbritseva keskkonna suhtelisest niiskusest. Selle laengukandmise võime on pöördvõrdeline selle dielektrilise konstandi ja suhtelise niiskusega ning otseselt proportsionaalne selle pinnatakistusega. Laengu märk varieerub sõltuvalt materjalist; madalama dielektrilise konstandiga materjalid on positiivselt laetud.

Isolatsiooniomadused on seotud staatilise elektri kogunemisega. Enamiku plastide keemiline struktuur näitab, et need on suurepärased isolaatorid, mistõttu on need olulised materjalid kõrgsageduslike seadmete, näiteks radarite jaoks. Kuna enamikul plastidel on madal pinnajuhtivus, ei suuda nad elektrilaengut kiiresti hajutada, mis on erinevus plastide ja metallide vahel.

Plasttoodete kasutamisel võib staatiline elekter põhjustada mitmesuguseid probleeme ja viia tõsiste, isegi ohtlike tagajärgedeni. Kõige levinumad ohud on: mustuse tugev kogunemine plastpindadele; staatiline elekter, mis ligi tõmbab tolmu, mis mõjutab plaatide helikvaliteeti; staatiline elekter, mis põhjustab sünteetilisest kiust vaipu või plastpõrandakatteid kasutavatel inimestel ebameeldivat "elektrilöögi" tunnet; staatiline adhesioon plastkilede ja -lehtede vahel, mis häirib normaalset tootmist; ja tahke pulbri kokkukleepumine õhuvoolu ajal. Suurte staatilise laengu kogunemisel tekkivad sädemed võivad süüdata isegi õhu ja tolmu või orgaaniliste lahustite segusid, põhjustades palju hävitavaid plahvatusi.

Meetmed elektrostaatilise laengu summutamiseks

(1) Suhtelise õhuniiskuse suurendamine: vormitud toodete ümbritseva õhuniiskuse suurenedes suureneb ka nende pinnajuhtivus, mis kiirendab laengu hajumist. Näiteks kui vett imava polüamiidi suhteline õhuniiskus on üle 65%, siis staatiline elekter praktiliselt puudub. Seevastu, kui suhteline õhuniiskus on palju alla 20%, on pinnalaengu tasakaalu probleemid vältimatud. Sellisel juhul on ainus tõeliselt tõhus meede staatilise elektri vähendamiseks juhtiva maatriksi lisamine, et vähendada mahutakistust.

(2) Suurendage õhu juhtivust:kasutades õhu juhtivuse suurendamiseks elektri või radioaktiivsuse põhimõttel töötavat ionisaatorit, et laeng saaks kiiresti ümbritsevasse õhku hajuda.

(3) Suurendage pinnajuhtivust, lisades plastidele keemilisi lisandeid (antistaatilisi aineid) või kandes neid pinnale, et suurendada pinnajuhtivust, hajutades seeläbi staatilist laengut.

 Antistaatiliste ainete keemiline struktuur

Antistaatilised ained on lisandid, mida lisatakse vormimismassidele või kantakse vormitud toodete pinnale staatilise elektri kogunemise vähendamiseks. Üldiselt saab antistaatilised ained vastavalt pealekandmismeetodile jagada kahte põhikategooriasse: sise- ja väliskasutuseks.

2.Sisemised antistaatilised ained

Sisemiselt lisatud antistaatilised ained lisatakse polümeeridele pindaktiivsete ainetena enne vormimist või vormimise ajal. Neil kõigil on pindaktiivsed omadused ning nad võivad vormitud osade pinnal migreeruda ja agregeeruda. Need lisandid sisaldavad oma molekulides nii hüdrofiilseid kui ka hüdrofoobseid rühmi. Hüdrofoobsed rühmad ühilduvad teatud määral polümeeriga ja võivad põhjustada selle molekulide kleepumist toote pinnale, samas kui hüdrofiilsed rühmad toimivad toote pinnal olevate veemolekulidega seondumise ja vahetamise kaudu. Enamikku pindaktiivsete omadustega antistaatilisi aineid saab liigitada katioonseteks, anioonseteks ja mitteioonseteks tüüpideks.

1.Katioonsed antistaatilised ained:Seda tüüpi antistaatilises aines sisaldab molekuli aktiivne osa tavaliselt suurt katioonset rühma ja sageli pikka alküülrühma, näiteks kvaternaarsed ammooniumsoolad, kvaternaarsed sulfooniumsoolad või kvaternaarsed sulfooniumsoolad. Anioonid, näiteks kloriidid, metüülsulfaadid ja nitraadid, moodustuvad tavaliselt kvaternaarsete reaktsioonide käigus. Kvaternaarsed ammooniumsoola antistaatilised ained domineerivad selles kaubanduslike toodete kategoorias. Katioonsed antistaatilised ained on kõige tõhusamad polaarsetel maatriksitel (näiteks PVC ja stüreenpolümeerid). Nende kasutamine on aga mõnevõrra piiratud nende kahjuliku mõju tõttu teatud polümeeride termilisele stabiilsusele.

2. Anioonsed antistaatilised ained: Seda tüüpi antistaatilise aine molekuli aktiivne osa on anioonne. Alküülsulfonaadid, sulfaadid, fosfaadid, ditiokarbamaadid või karboksülaadid kannavad tavaliselt suurt hulka anioone, samas kui katioonid on tavaliselt leelismetalliioonid ja mõnikord leelismuldmetalliioonid. Näiteks naatriumalküülsulfonaati kasutatakse laialdaselt tööstuses, kuna see saavutab rahuldava antistaatilise efekti polüvinüülkloriidi ja polüstüreenpolümeerides, kuid selle kasutamisel polüolefiinides on teatud piirangud.

3. Mitteioonsed antistaatilised ainedNendel antistaatilistel ainetel on laenguta ja väga madala polaarsusega pindaktiivne molekulaarrühm (peamiselt polüetüleenglükooli estrid või eetrid, rasvhappe estrid või etanoolamiinid, mono- või diglütseriidid ja etoksüülitud rasvamiinid). Neid tarnitakse enamasti kaubanduslikult vedelike või madala pehmenemistemperatuuriga vahade kujul.

Nende lisandite madal polaarsus muudab need ideaalseteks sisemisteks antistaatilisteks aineteks polüetüleeni ja polüpropüleeni jaoks ning neil on ka kõrge ühilduvus. Erinevat tüüpi polüetüleenil ja polüpropüleenil on erinev tihedus, kristallilisus ja mikroskoopilised molekulaarstruktuurid. Seetõttu tuleb iga antistaatilise aine optimaalse molekulaarstruktuuri saavutamiseks reguleerida alküülahela pikkust ja hüdroksüül- või eetrirühmade arvu ühendis. Ainult sel viisil saab soovitud rakendusefekti tõhusalt tagada. Näiteks on polüpropüleenis kasutatavad tüüpilised antistaatilised ained madala tihedusega polüetüleenil kasutamisel vähem tõhusad ja vastupidi.

 Välise katte tüübi antistaatiline aine

Välised antistaatilised ained kantakse vormitud detailide pinnale vesi- või alkoholilahuse kujul. Erinevate pealekandmismeetodite tõttu muutuvad sisemiste antistaatiliste ainete puhul mainitud struktuurinõuded vähem oluliseks. Kõik pindaktiivsed ühendid, aga ka paljud mittepindaktiivsed hügroskoopsed ained (näiteks glütseriin, polüoolid ja polüetüleenglükool) omavad erineval määral antistaatilisi omadusi ning nende ühendite efektiivsust ei mõjuta nende sobivus polümeeriga ega nende migratsioon polümeeris.