Det er kjent at materialer som brukes i emballasje- og trykkindustrien, som papir, plast, blekk, lim og ledevalser (noen av dem anodisert for å danne aluminiumoksid), er isolatorer. Prosessene trykking, laminering, oppspoling og skjæring er høyhastighetsoperasjoner som involverer friksjon, kontakt og separasjon, i praksis overflatebehandling. Dannelsen av statisk elektrisitet i emballasje- og trykkbedrifter er hovedsakelig knyttet til den kjemiske sammensetningen, molekylstrukturen, de mekaniske egenskapene, glattheten og de elektriske egenskapene til isolasjonsmaterialene, samt miljøfaktorer som temperatur, luftfuktighet og ytre mekaniske påvirkninger som kontakttrykk og hastigheten ved friksjonsseparasjon. Filtypen, kontaktmetoden, kontakttiden, kontaktområdet og separasjonshastigheten påvirker alle tidspunktet for statisk utladning og spenningen som oppstår.
1. Farene ved statisk elektrisitet
Når papir blir statisk ladet, gir det mange utfordringer for trykking. For det første får statisk elektrisitet ark til å klebe tett sammen, noe som gjør det vanskelig å skille dem pent. Under trykkprosessen fører statisk tiltrekning til at enkeltark henger godt sammen, noen ganger i par, tre eller flere, noe som gjør det vanskelig for papirmateren å plukke opp arkene, og dette påvirker trykkeffektiviteten sterkt. Ved fargetrykk på plastmaterialer kan statisk utladning føre til problemer som taggete blekkoverløp rundt kantene på trykket, økt feiljustering ved overtrykk og andre trykkfeil. Statisk elektrisitet på blekk kan også gi problemer med lysraster eller manglende trykk. Plastfilmer og blekk tiltrekker støv, hår og andre forurensninger fra omgivelsene, noe som fører til problemer som bladstriper. Under prosesser som oppspoling, skjæring og poselegging kan statisk utladning skade utstyr som det optiske korreksjonssystemet og elektromagnetiske kontrollsystemer.
2. Metoder for å fjerne statisk elektrisitet
Ulike antistatiske teknikker bør brukes ut fra produksjonsforhold, hva emballasjematerialet skal brukes til (hvilket produkt som pakkes) og kundens krav til bruk. Vanlige antistatiske teknikker er:
2.1 Fysisk metode
Den fysiske metoden fjerner statisk elektrisitet uten å endre materialets egenskaper, ved å utnytte statisk elektrisitets egne egenskaper. En slik metode er jording, der man monterer en statisk elimineringsbørste. Børstekroppen plasseres ved rullen eller avrullingsområdet for papir eller plastmateriale, og jordingsenden på den statiske børsten må være pålitelig jordet, ikke koblet til utstyr eller valser som kanskje ikke er skikkelig jordet. Noen valser er anodisert og danner aluminiumoksid, som ikke leder strøm.
2.2 Kjemisk metode
Kjemisk fjerning av statisk elektrisitet, også kalt behandling med antistatmiddel, innebærer å tilsette eller påføre antistatmidler (overflateaktive stoffer) for å endre de elektriske egenskapene til harpikser eller substrater. Denne metoden er grundigere og mer effektiv, men kan endre den kjemiske sammensetningen til materialene. Teknikken egner seg derfor ikke for behandling av papir, men brukes vanligvis for å modifisere plasttyper.
Man må være spesielt nøye når denne teknikken brukes til emballasje for mat, legemidler, kosmetikk og kjemiske produkter, og ta hensyn til faktorer som sikkerhet, hygiene og kompatibilitet med basisharpiksen. Emballasjematerialer med antistatiske egenskaper forhindrer ikke bare ulike kvalitetsproblemer forårsaket av statisk elektrisitet, men forbedrer også emballasjeeffektiviteten og sikrer forseglingens styrke, noe kundene setter pris på.
2.2.1 Tilsetningsteknikk
Denne metoden, også kalt masterbatch-teknikken, innebærer å blande antistatmidler i bestemte konsentrasjoner (fra noen få prosent til flere titalls prosent) med termoplastiske harpikser sammen med ulike tilsetningsstoffer. Blandingen smeltes, kompoundes og granuleres deretter til antistatiske masterbatcher. Valget av antistatmiddel bør ta hensyn til kompatibiliteten med basisharpiksen. Dårlig kompatibilitet gir dårlig ytelse hos de antistatiske partiklene, mens for stor kompatibilitet bremser migreringen av antistatmiddelet til overflaten og gjør det vanskelig å danne en antistatisk vannfilm. Det er viktig å velge en harpiks som er identisk med produktets basisharpiks under smelting, kompounding og granulering. Man bør sørge for lav prosesstemperatur for å hindre at antistatmiddelet brytes ned eller forringes på grunn av dårlig termisk stabilitet. Produksjon av antistatisk plastfilm bruker ofte en trelags (ABC) sam-ekstrudert blåsefilmprosess. Andelen antistatisk masterbatch bør justeres etter konsentrasjonen av den virksomme bestanddelen og basert på testresultater, slik at overflatemotstanden (ps) ligger rundt 10^11 Ω. For mye tilsetning øker ikke bare produksjonskostnadene, men kan også påvirke senere prosessering negativt.
2.2.2 Beleggsteknikk
Teknikken med antistatisk belegg innebærer å påføre ioniske overflateaktive stoffer som antistatisk belegg på overflaten av plastfilmer for å hindre opphopning av ladning. Valget av antistatisk belegg avhenger av arbeidsfunksjonen til substratet som belegges. Hvis arbeidsfunksjonen til plastmaterialet er stor, har det en tendens til å bære negativ ladning; hvis den er liten, har det en tendens til å bære positiv ladning. Blant vanlige plasttyper er rekkefølgen av arbeidsfunksjon fra stor til liten omtalt tidligere, der PP og PE har en tendens til å bære negative ladninger, noe som gjør kationiske overflateaktive stoffer mer egnet til belegging. PET og PA har en tendens til å bære positive ladninger, noe som gjør anioniske overflateaktive stoffer mer egnet. Overflaten av plastfilmen bør ha en fuktespenning større enn 38 dyn/cm. Det antistatiske belegget bør ha gode filmdannende egenskaper, tåle friksjon og kjemisk korrosjon og gi langvarig effekt.
3. Måling og testing av statisk elektrisitet
I trykkerier for emballasje går måling av statisk elektrisitet hovedsakelig ut på å bestemme spenningen i den oppladede ladningen på emballasjematerialer med et elektrostatisk voltmeter. Det anbefales å velge største måleområde først og deretter redusere det gradvis. For testing av overflatemotstand i emballasjematerialer følges standarden GB/1410-89 "Testmetoder for volum- og overflatemotstand i faste isolasjonsmaterialer." Testingen skal utføres under angitte miljøforhold for temperatur og relativ luftfuktighet. Hvis overflatemotstanden i emballasjematerialet ligger i området 10^9 Ω til 10^12 Ω, har materialet antistatiske egenskaper.