Como Eliminar a Eletricidade Estática na Impressão de Embalagens

É sabido que os materiais utilizados na indústria de embalagens e impressão, como papel, plástico, tinta, adesivos e rolos guia (alguns dos quais são anodizados para formar alumina), são isolantes. Os processos de impressão, laminação, rebobinamento e corte são operações de alta velocidade que envolvem atrito, contato e separação, essencialmente engenharia de "superfície". A geração de eletricidade estática em gráficas de embalagens está principalmente relacionada à composição química, estrutura molecular, propriedades mecânicas, lisura e propriedades elétricas dos materiais isolantes, bem como a fatores ambientais como temperatura, umidade e ações mecânicas externas, como pressão de contato e velocidade de separação por atrito. O tipo de filme, método de contato, tempo de contato, área de contato e velocidade de separação influenciam o tempo de descarga estática e a voltagem produzida.

1. Os Perigos da Eletricidade Estática

Quando o papel fica carregado eletrostaticamente, isso traz inúmeros desafios à impressão. Primeiro, a estática faz com que as folhas de papel se colem firmemente umas às outras, dificultando a separação ordenada. Durante o processo de impressão, a atração estática faz com que folhas individuais se adiram firmemente, às vezes em pares, trios ou até pilhas, dificultando a alimentação do papel e impactando severamente a eficiência da impressão. Na impressão em cores sobre materiais plásticos, a descarga estática pode causar problemas como vazamento de tinta irregular nas bordas das impressões, aumento do desalinhamento de sobreposição e outros defeitos de impressão. A estática na tinta também pode resultar em problemas de impressão clara ou falha. Filmes plásticos e tintas atraem poeira, pelos e outros contaminantes do ambiente, levando a problemas como riscos de lâmina. Durante processos como rebobinamento, corte e fabricação de sacos, a descarga estática pode danificar equipamentos como o sistema de correção óptica e sistemas de controle eletromagnético.

2. Métodos para Eliminar a Eletricidade Estática

Diferentes técnicas antiestáticas devem ser aplicadas conforme as condições de produção, o uso pretendido dos materiais de embalagem (qual produto será embalado) e as exigências de uso do cliente. As técnicas antiestáticas comuns incluem:

2.1 Método de Eliminação Física
O método físico elimina a estática sem alterar as propriedades do material, utilizando as características inerentes da estática. Um desses métodos é o de eliminação por "aterramento", que consiste na instalação de uma escova de eliminação de estática. O corpo da escova é posicionado na área de enrolamento ou desenrolamento de materiais de papel ou plástico, e a extremidade de aterramento da escova antiestática deve estar confiavelmente aterrada, não conectada a equipamentos ou rolos, que podem não estar devidamente aterrados. Alguns rolos são anodizados, produzindo alumina, que é não condutiva.

2.2 Método de Eliminação Química
A eliminação química de estática, também conhecida como tratamento com agente antiestático, consiste na adição ou revestimento de agentes antiestáticos (tensoativos) para modificar as propriedades elétricas de resinas ou substratos. Este método é mais completo e eficaz, mas pode alterar a composição química dos materiais. Portanto, esta técnica não é adequada para tratar papel, mas é comumente usada para modificar resinas plásticas.

Cuidados especiais devem ser tomados ao usar esta técnica para embalagens de alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos e produtos químicos, considerando fatores como segurança, higiene e compatibilidade com a resina base. Materiais de embalagem com propriedades antiestáticas não apenas previnem diversos problemas de qualidade causados pela estática, mas também melhoram a eficiência da embalagem e garantem a resistência da selagem, conquistando a aprovação do cliente.

2.2.1 Técnica de Tratamento por Adição
Este método, também conhecido como técnica de masterbatch, consiste na mistura de agentes antiestáticos em concentrações específicas (variando de alguns por cento a várias dezenas de por cento) com resinas termoplásticas juntamente com diversos aditivos. A mistura é então fundida, compostada e granulada para produzir masterbatches antiestáticos. A seleção dos agentes antiestáticos deve considerar sua compatibilidade com a resina base. Compatibilidade ruim resulta em desempenho ruim das partículas antiestáticas, enquanto compatibilidade excessiva retarda a migração do agente antiestático para a superfície, dificultando a formação de uma película de água antiestática. Selecionar uma resina idêntica à resina base do produto é importante durante o processo de fusão, compostagem e granulação. Deve-se ter cuidado para manter temperaturas de processamento baixas para evitar a decomposição ou deterioração do agente antiestático devido à baixa estabilidade térmica. A produção de filmes plásticos antiestáticos frequentemente emprega um processo de extrusão de filme soprado de três camadas (ABC). A proporção de masterbatch antiestático deve ser ajustada de acordo com a concentração do ingrediente ativo e com base nos resultados de teste, garantindo que a resistividade superficial (ps) fique em torno de 10^11 Ω. A adição excessiva não apenas aumenta os custos de produção, mas pode impactar negativamente o processamento subsequente.

2.2.2 Técnica de Tratamento por Revestimento
A técnica de agente antiestático por revestimento consiste na aplicação de tensoativos iônicos como revestimentos antiestáticos na superfície de filmes plásticos para evitar o acúmulo de carga. A seleção dos agentes antiestáticos de revestimento depende da função trabalho do substrato a ser revestido. Se a função trabalho do material plástico for grande, ele tende a carregar uma carga negativa; se for pequena, tende a carregar uma carga positiva. Entre os plásticos comuns, a ordem da função trabalho de maior para menor foi discutida anteriormente, com PP e PE tendendo a carregar cargas negativas, tornando os tensoativos catiônicos mais adequados para revestimento. PET e PA tendem a carregar cargas positivas, tornando os tensoativos aniônicos mais apropriados. A superfície do filme plástico deve ter uma tensão de molhamento superior a 38 dyn/cm. O revestimento antiestático deve ter boas propriedades de formação de filme, ser resistente à fricção e corrosão química, e oferecer efeitos duradouros.

3. Medição e Teste de Eletricidade Estática

Em gráficas de embalagens, a medição de estática consiste principalmente em determinar a tensão da carga acumulada nos materiais de embalagem por meio de um voltímetro eletrostático. Recomenda-se selecionar primeiro a faixa máxima e depois reduzi-la gradualmente. Para o teste de resistividade superficial dos materiais de embalagem, siga a norma GB/1410-89 "Métodos de Ensaio para Resistividade Volumétrica e Superficial de Materiais Isolantes Sólidos". O teste deve ser realizado sob condições ambientais especificadas de temperatura e umidade relativa. Se a resistividade superficial dos materiais de embalagem estiver na faixa de 10^9 Ω a 10^12 Ω, o material possui propriedades antiestáticas.