آشنایی با آنتی استاتیک ها

بارهای الکتریکی ساکن هنگامی که دو سطح در تماس با یکدیگر قرار می گیرند و سپس از هم جدا می شوند، به وجود می آیند و عایق های الکتریکی مانند پلاستیک ها بارهای الکتریکی را در سطح خود نگه می دارند و امکان تخلیه کامل آن ها را به زمین ندارند بنابراین بار ایجاد شده در پلاستیک ها در طول فرآیند تولید یا پس از آن در نقاط مختلف می تواند آزاد شود که مشکلاتی مانند موارد زیر ایجاد می شود:

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

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 استاتیک ها استفاده می کنند.

آنتی استاتیک ها به دلیل افزایش هدایت پذیری و کاهش مقاومت توده ای یا سطحی، از تولید بار الکتریکی ساکن  در سطح پلاستیک ها جلوگیری می کنند. در شکل ۲ مشاهده می شود که فیلم های پلی اتیلنی که در آن ها از مستربچ آنتی استاتیک استفاده شده است دانه های پلی استایرن را جذب نمی کنند ولی فیلم های پلی اتیلن بدون مستربچ آنتی استاتیک دانه های پلی استایرن را جذب می کنند.

شکل ۲ : فیلم های پلی اتیلنی: (الف)  با مستربچ آنتی استاتیک و (ب) بدون مستربچ آنتی استاتیک

آنتی استاتیک ها مواد آلی کوچک مولکول هستند و نحوه عملکرد آن ها از طریق مهاجرت به سطح پلیمر است، به عنوان مثال در تهیۀ کیسه های پلی پروپیلن (سلفون) به روش اکستروژن بادی، پس از اختلاط مستربچ آنتی استاتیک با پلی پروپیلن و ذوب شدن آن ها در اکسترودر ، مواد آنتی استاتیک به شکل یکنواخت داخل پلیمر پخش می شوند

(شکل ۳-الف). پس از فرآیند اکستروژن ، مواد آنتی استاتیک به دلیل ناسازگاری نسبی با پلیمر، به سطح خارجی مهاجرت می کنند (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 می شود (شکل ۳-ج)که باعث تخلیه بار الکتریکی از سطح فیلم پلی پروپیلن می شود.

شکل ۳ : نحوه عملکرد آنتی استاتیک

تقسیم بندی آنتی استاتیک ها بستگی به عامل های مختلفی دارد به عنوان مثال برخی آنتی استاتیک ها به روش داخلی (Internal) مصرف می شوند یعنی به عنوان یک افزودنی، در مرحله اختلاط مواد در اکسترودر اضافه می شوند و اثر طولانی تری دارند و برخی دیگر ابتدا در یک حلال مناسب حل شده و سپس با پاشش بر روی سطح یک پوشش ایجاد می کند یا قطعه را در محلول غوطه ور می کنند که این بستگی به نوع محصول و فرایند تولید دارد.

در تقسیم بندی دیگری آنتی استاتیک ها را به دو دسته دارای اثر گذاری بلند مدت (Long term) و کوتاه مدت (Short term) تقسیم می کنند و دسته اول در مواردی استفاده می شوند که مقابله با بارالکتریکی به هنگام انبار کردن محصول یا در استفاده نهایی مشتری نیاز باشد و دسته دوم زمانی استفاده می شود 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 می برند.

عوامل موثر بر بازده آنتی استاتیک ها شامل موارد زیر می شود:

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

۲- حضور سایر افزودنی ها مانند پرکننده های غیر معدنی و رنگدانه ها که مولکول های آنتی استاتیک را بر روی سطح خود جذب می کنند و باعث تضعیف مهاجرت مولکول های آنتی استاتیک می شوند یا سایر افزودنی های مهاجر به سطح مانند لیز کننده که از سهم مولکول های آنتی استاتیک بر روی سطح پلاستیک می کاهند.

۳- فرآیندهای تکمیلی که بر روی محصولات پلاستیکی انجام می شود مانند کرونا(قوس الکتریکی) یا سرعت بالای رول کردن فیلم های پلیمری که می تواند مهاجرت به سطح مولکول های آنتی استاتیک را کم کند.

منبع: آریا پلیمر