افزودنی آنتی استاتیک در وسایل الکتریکی و خصوصا" الکترونیکی کاربرد بسیاری دارد.
از دیرباز ایجاد بار ساکن بر روی سطوح بسپار های نارسا موضوعی شناخته شده بوده است. این مواد به راحتی دستخوش تجمع بار شده و می توانند پتانسیل تخلیه باری (در هوا) به بزرگی V/cm 15000 به دست آورند.
آستانه آسیب دیدن در بسیاری از وسایل در حد چند درصد V/cm می باشد.
حضور چنین سطوح بسپار باردار شده ای می تواند منجر به نتایج زیر در حین تولید و یا طول عمر محصول گردد:
مشکلات تولید و شکل دهی
نقایص پوشرنگ زنی
عملکرد و جلوه ناشی از آلودگی گرد و غبار در محصول نهایی
افزایش خطر آتش گیری یا انفجار
تخریب وسایل الکترونیکی به وسیله تخلیه بار الکتریکی
اختلال در شبکه های الکترونیکی, رادیو و تلویزیون
مشکلات متعددی که در اثر تجمع بار روی سطوح بسپاری ایجاد می شود را می توان با بکار گیری عوامل آنتی استاتیک ها کاهش داد.
میزان بار ساکن تجمع یافته بر روی بسپار, تابعی از قابلیت رسانایی یا مقاومت ویژه آن بسپار است.
سه نوع از مواد را می توان به منظور افزایش قابلیت رسانایی پلاستیک ها و جلوگیری از تجمع بار به کار برد: ۱-پوشش های آنتی استاتیک خارجی ۲-افزودنی های آنتی استاتیک داخلی ۳-پر کننده های رسانا
پوشش های خارجی بر پایه افزودنی های آنتی استاتیک:
افزودنی های آنتی استاتیک خارجی یا موضعی در یک محمل حلالی مناسب حل می شوند . و به عنوان یک پوشش بر روی سطح پلاستیک به روش افشانش یا غوطه وری اعمال می گردند.
هرچند در این روش به مقدار نسبتا کمی از افزودنی نیاز است و دارای تاثیر فوری نیز می باشد. اما این تاثیر موقتی است و ویژگی های آنتی استاتیک هنگامی که سطح شستشو توسط چیزی مالش داده می شود, کاهش می یابد. همچنین این مواد ممکن است با مهاجرت از سطح به داخل بسپار از دست بروند. مشکلات چاپ یا آب بندی نیز ممکن است در صورتی که پوشش به طور یکنواخت اعمال نشده باشد رخ دهد.
ترکیبات آمونیوم نوع چهارم, جز پر کاربرد ترین آنتی استاتیک های موضعی هستند. با وجود این, انواع افزودنی های آنتی استاتیک داخلی, به علاوه انواع رطوبت گیر ها یا انواع مواد قطبی نیز در صورتی که قابلیت پراکنش در سامانه های آبی یا الکل / آبی را داشته باشند.
میتوانند به طور مشابه استفاده شوند.
افزودنی های آنتی استاتیک داخلی چگونه عمل می کنند؟
افزودنی های آنتی استاتیک داخلی در حین تولید ماده بسپاری وارد ماتریس بسپار می شوند. پس از آن عامل آنتی استاتیک به سطح بسپار رفته و در آنجا یک لایه مولکولی یکنواخت تشکیل می دهند.
بخش غیر قطبی این مولکولها همچنان متصل به بسپار باقی می ماند . در حالی که بخش قطبی افزودنی به خارج بسپار پرتاب شده .
با جذب رطوبت هوا یک فیلم رسانای نازک تشکیل می دهد, مشروط بر اینکه رطوبت هوای اطراف کافی باشد. اگر رطوبت نسبی بسیار پایین باشد, این مواد کارایی خود را از دست می دهند. بنابراین رطوبت نسبی هوا بر کارایی این افزودنی ها, بسیار موثر می باشد.
سرعت گسترش اثرآنتی استاتیک ها و دوام این اثر عمدتا تابعی است از دو عامل:
سرعت مهاجرت افزودنی و سرعت حذف آن از سطح بسپار
پرکننده های رسانا:
استفاده از پرکننده های رسانا مانند دوده در ماتریس بسپاری,به شرطی که مقاومت سطح بسپار کمتر از ۱۰۸ اهم باشد, بسیار متداول است.
پر کننده های رسانا به منظور عامل آنتی استاتیک ها در موارد زیر به کار برده می شوند:
در مواردی که امکان انفجار وجود دارد. مثل استخراج معدن و انتقال حلال ها یا کالا های پراکنده شده ریز مثل بسپارهای پودری.
در مکانهای حساس فیزیولوژی مثل اتاق های عمل بیمارستانی یا در رشته های مهندسی بسیار دقیق.
جهت ساخت تراشه های الکترونیکی با این ویژگی که در برابر تخریب توسط جرقه های حاصل از تخلیه بار در حین حمل و نقل به خوبی محافظت شوند.
بر روی صفحه نمایش در برابر امواج الکترومغناطیس مانند پوشش های محافظ دستگاه های الکترونیکی.
این موارد به علت داشتن دوده عیب"سیاه شدن" را به بسپار تحمیل می کنند و استفاده از آنها در کاربرد های شفاف و رنگی امکان پذیر نیست.
افزودنی های آنتی استاتیک دائمی:
جهت به دست آوردن کارایی طولانی مدت می بایست ویژگی های آنتی استاتیک ها تا اتمام عمر محصول باقی بمانند.
اغلب افزودنی های آنتی استاتیک ها معمول(هم داخلی هم بیرونی)با جذب رطوبت از هوا و تشکیل یک لایه رسانا از رطوبت بر سطح بسپار عمل می کنند.
این مواد برای داشتن بازدهی مناسب, به رطوبت نسبی حداقل ۱۵ درصد نیازمندند و به تدریج با گذر زمان, کارایی خود را از دست می دهند. زیرا افزودنی تمایل مهاجرت به سطح دارد و پس از مدتی دچار سایش فیزیکی یا تبخیر می گردد.
مواد دیگری هم که اثر ماندگار تری دارند به پرکننده های رسانایی مثل دوده وابسته اند که عیوب رنگی گفته شده را شامل می گردد. در مقابل افزودنی آنتی استاتیک ها دائمی معمولا بر پایه بسپار های ذاتا رسانا می باشد. که در حین فرایند یک شبکه پیوسته ای را درون ماتریس بسپار تشکیل می دهند. این افزودنی ها فورا شروع به عمل می کنند و از آنجا که وابسته به مهاجرت به سطح بسپار نیستند. بنابر این مهاجرت نمیکنند و از سطح بسپار جدا نمی شوند و بنابراین ویژگی آنتی استاتیک باقی می ماند.
پیشرفت های افزودنی آنتی استاتیک:
بسیاری از افزودنی های آنتی استاتیک ها که اخیرا تولید می شوند از ویژگی های آنتی استاتیکی دائمی مستقل از رطوبت هوا برخوردارند.
اخیرا شرکت Dupont دو محصول جدید از افزودنی های آنتی استاتیک ها دائمی به نام های Entira Antistat SD 100 و۵۰۰ Entira Antistat را معرفی کرده است.
این افزودنی ها ماندگاری را تضمین می کنند و جهت محافظت سطح بسپار ها از گرد و غبار و ایجاد یک سطح تمیز مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین در کاربرد های متنوعی از محصولات آرایشی بهداشتی گرفته تا محصولات صنعتی و قطعات الکترونیکی به کار می روند.
این افزودنی های جدید مستقیما وارد بسپار می شوند . و به منظور به دست آوردن خواص آنتی استاتیک ها آنی و دائمی و همچنین به دست آوردن سطحی صاف و شفاف جهت چسبندگی خوب و چاپ پذیر مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین این افزودنی ها را می توان در یک لایه مجزا به کار برد. بدون اینکه به لایه دیگری مهاجرت داشته باشند.
پیشرفت در زمینهآنتی استاتیک ها منجر به بهبود افزودنی های آنتی استاتیک موجود نیز می شود. به عنوان مثال شرکت Akzo Nobel شکل جدیدی از محصول قبلی خود را به نام Armostat ۲۰۰۰ ارائه کرده است. این محصول جدید ۲۰۰۲ Armostat نام دارد و به شکل قرص و حاوی لوریک دی اتانول آمید می باشد. این محصول توسط فناوری شکل دهی ویژه ای تولید شده است .
بنابراین نقص توده شوندگی کمتری در حین انبار داری, حمل و نقل و استفاده برای این محصول پیش می آید. همچنین توزین این محصول در فرایند تولید بسپار با استفاده از سامانه های خوراک دهی جامد راحت تر صورت می پذیرد.
در مورد عواملآنتی استاتیک ها که در دمای ۴۵ درجه سانتی گراد ذوب می شوند و به شکل جامد شده عرضه می گردند می بایست از حمام های ذوب و سامانه های توزین مایع استفاده کرد و در دماهای زیر ۲۵ درجه سانتی گراد نقص craking اتفاق می افتد. در مقایسه ۲۰۰۰ Armostatخواص non-caking عالی تا دمای ۳۵ درجه سانتی گراد از خود نشان می دهد.
نتیجه گیری:
پیشرفت افزودنی هایآنتی استاتیک ها نقش مهمی را در کارایی پلاستیک ها در کاربرد های بسته بندی, آرایشی- بهداشتی, غذا, ابزار پزشکی و الکتریکی- الکترونیکی, ایفاء می کند.
افزودنی های آنتی استاتیک خارجی که به صورت پوشش خارجی بر روی سطح پلاستیک به کار برده می شوند.
در مقادیر نسبتا کم مصرف می شوند و خواص آنی و البته موقتی دارند و در اثر شستشو یا سایش از بین می روند.
مشکلات چاپ و آب بندی نیز در صورتی که پوشش نایکنواخت اعمال شده باشد نیز اتفاق می افتد. در صورتی که افزودنی های آنتی استاتیک ها داخلی, پایداری طولانی تری دارند . دوام آنها به سرعت مهاجرت به سطح بسپار و سرعت حذف از سطح بسپار بستگی دارد.
پیشرفت های اخیر منجر به ساخت افزودنی هایی شده است که مهاجرت از میان بسپار در آنها اتفاق نمی افتد. بلکه با تشکیل یک شبکه در داخل بسپار خواص آنتی استاتیک دائمی ایجاد می کند . که مستقل از رطوبت هوا است. البته این موادآنتی استاتیک ها می بایست با دقت بالایی برای تشکیل شبکه مورد استفاده قرار گیرد .
نسبت به افزودنی هایآنتی استاتیک ها مرسوم, گرانتر هستند.
