Materialen in de verpakking en drukkerij, zoals papier, plastic, inkt, lijm en geleiderollen (soms geanodiseerd tot aluminiumoxide), zijn isolatoren. Drukken, lamineren, opwikkelen en snijden zijn snelle processen met wrijving, contact en scheiding, in feite oppervlaktechniek. Statische elektriciteit in verpakkings- en drukkerijbedrijven hangt vooral samen met de chemische samenstelling, moleculaire structuur, mechanische eigenschappen, gladheid en elektrische eigenschappen van de isolatiematerialen, en met omgevingsfactoren zoals temperatuur, luchtvochtigheid en uitwendige mechanische invloeden zoals contactdruk en de snelheid van frictiescheiding. Het type film, de contactmethode, contacttijd, contactoppervlak en scheidingssnelheid bepalen allemaal de ontlaadtijd en de opgewekte spanning.

1. De gevaren van statische elektriciteit

Statisch geladen papier levert veel problemen op bij het drukken. Ten eerste kleven vellen papier stevig aan elkaar, waardoor ze moeilijk netjes te scheiden zijn. Tijdens het drukproces zorgt statische aantrekking ervoor dat afzonderlijke vellen stevig aan elkaar hechten, soms met twee, drie of zelfs een stapel, waardoor de papierinvoer de vellen moeilijk kan opnemen en de drukefficiëntie sterk daalt. Bij vierkleurendruk op plastic materialen kan statische ontlading leiden tot problemen zoals kartelige inktuitloop rond de randen van het drukwerk, toegenomen scheefstand bij overprinten en andere drukfouten. Statische lading op inkt kan ook lichte schermen of ontbrekende afdrukken veroorzaken. Plastic films en inkten trekken stof, haren en andere verontreinigingen uit de omgeving aan, wat problemen zoals strepen door de rakel veroorzaakt. Bij processen zoals opwikkelen, snijden en zakken maken kan statische ontlading apparatuur beschadigen, zoals het optische correctiesysteem en elektromagnetische regelsystemen.

2. Methoden om statische elektriciteit te elimineren

Afhankelijk van de productieomstandigheden, het beoogde gebruik van de verpakkingsmaterialen (welk product wordt verpakt) en de eisen van de klant aan het gebruik moeten verschillende antistatische technieken worden toegepast. Gangbare antistatische technieken zijn:

2.1 Fysische eliminatiemethode
De fysische methode elimineert statische lading zonder de eigenschappen van het materiaal te wijzigen, door gebruik te maken van de inherente kenmerken van statische elektriciteit. Een dergelijke methode is de "aardings"-eliminatiemethode, waarbij een statische-eliminatieborstel wordt geïnstalleerd. Het borstellichaam wordt bij de rol of het afwikkelgebied van papier of plastic materialen geplaatst, en het aardingsuiteinde van de statische borstel moet betrouwbaar geaard zijn, niet aangesloten op apparatuur of rollen die mogelijk niet goed geaard zijn. Sommige rollen zijn geanodiseerd, waardoor aluminiumoxide ontstaat, dat niet geleidend is.

2.2 Chemische eliminatiemethode
Chemische statische eliminatie, ook wel antistatische-middelbehandeling genoemd, houdt in dat antistatische middelen (oppervlakteactieve stoffen) worden toegevoegd of aangebracht om de elektrische eigenschappen van harsen of substraten te wijzigen. Deze methode is grondiger en effectiever, maar kan de chemische samenstelling van materialen veranderen. Daarom is deze techniek ongeschikt voor de behandeling van papier, maar wordt zij vaak gebruikt om plastic harsen te modificeren.

Bij gebruik van deze techniek voor verpakking van voedsel, geneesmiddelen, cosmetica en chemische producten moet extra zorgvuldig worden gelet op factoren zoals veiligheid, hygiëne en verenigbaarheid met het basishars. Verpakkingsmaterialen met antistatische eigenschappen voorkomen niet alleen diverse kwaliteitsproblemen door statische lading, maar verhogen ook de verpakkingsefficiëntie en waarborgen de sealsterkte, wat de goedkeuring van de klant oplevert.

2.2.1 Additieve behandelingstechniek
Deze methode, ook wel de masterbatch-techniek genoemd, houdt in dat antistatische middelen in specifieke concentraties (variërend van enkele procenten tot tientallen procenten) worden gemengd met thermoplastische harsen en diverse additieven. Het mengsel wordt vervolgens gesmolten, gecompoundeerd en gegranuleerd om antistatische masterbatches te produceren. Bij de selectie van antistatische middelen moet rekening worden gehouden met hun verenigbaarheid met het basishars. Slechte verenigbaarheid leidt tot slechte prestaties van de antistatische deeltjes, terwijl overmatige verenigbaarheid de migratie van het antistatische middel naar het oppervlak vertraagt, waardoor het moeilijk is een antistatische waterfilm te vormen. Het selecteren van een hars identiek aan het basishars van het product is belangrijk tijdens het smelten, compounderen en granuleren. Er moet op worden gelet dat de verwerkingstemperaturen laag blijven om ontleding of aantasting van het antistatische middel door slechte thermische stabiliteit te voorkomen. Bij de productie van antistatische plastic films wordt vaak een drielaags (ABC) co-extrusie blaasfolieproces toegepast. De verhouding van de antistatische masterbatch moet worden aangepast aan de concentratie van het werkzame bestanddeel en op basis van testresultaten, zodat de oppervlakteweerstand (ps) rond 10^11 Ω ligt. Overmatige toevoeging verhoogt niet alleen de productiekosten, maar kan ook een negatieve invloed hebben op de verdere verwerking.

2.2.2 Coatingbehandelingstechniek
De techniek met een antistatisch coatingmiddel houdt in dat ionogene oppervlakteactieve stoffen als antistatische coatings op het oppervlak van plastic films worden aangebracht om ladingsopbouw te voorkomen. De selectie van antistatische coatingmiddelen hangt af van de uittree-arbeid van het te coaten substraat. Als de uittree-arbeid van het plastic materiaal groot is, neigt het een negatieve lading te dragen; als deze klein is, neigt het een positieve lading te dragen. Bij gangbare plastics is de volgorde van uittree-arbeid van groot naar klein eerder besproken, waarbij PP en PE neigen een negatieve lading te dragen, waardoor kationische oppervlakteactieve stoffen geschikter zijn voor coating. PET en PA neigen een positieve lading te dragen, waardoor anionische oppervlakteactieve stoffen geschikter zijn. Het oppervlak van de plastic film moet een bevochtigingsspanning hebben groter dan 38 dyn/cm. De antistatische coating moet goede filmvormende eigenschappen hebben, bestand zijn tegen wrijving en chemische corrosie, en langdurige effecten bieden.

3. Meten en testen van statische elektriciteit

In drukkerijen voor verpakkingen wordt statische elektriciteit hoofdzakelijk gemeten door de spanning van de opgebouwde lading op verpakkingsmaterialen te bepalen met een elektrostatische voltmeter. Stel eerst het maximale bereik in en verlaag dit geleidelijk. Voor het testen van de oppervlakteweerstand van verpakkingsmaterialen geldt de norm GB/1410-89 "Testmethoden voor volume- en oppervlakteweerstand van vaste isolatiematerialen". De tests worden uitgevoerd onder de voorgeschreven omgevingscondities van temperatuur en relatieve luchtvochtigheid. Ligt de oppervlakteweerstand van het verpakkingsmateriaal tussen 10^9 Ω en 10^12 Ω, dan heeft het materiaal antistatische eigenschappen.