L’accumulo di cariche elettrostatiche rappresenta un problema ricorrente nelle aziende che trattano materiali plastici. Sebbene in condizioni normali, infatti, la plastica sia elettricamente neutra, durante le lavorazioni ad alta velocità l’attrito con altri materiali può alterarne l’equilibrio elettrico, generando un’eccessiva concentrazione di cariche positive o negative sulla superficie.
Questa polarizzazione superficiale può provocare numerose criticità operative: scariche improvvise, interruzioni della produzione, incremento degli scarti, attrazione di polveri e impurità che compromettono la qualità del prodotto. Tali effetti si ripercuotono direttamente sull’affidabilità e sull’efficienza del processo industriale.
È possibile neutralizzare queste cariche indesiderate tramite l’impiego di dispositivi specifici.
Ma prima di esaminarne il funzionamento, è utile comprendere in che modo si generano i fenomeni elettrostatici e perché il loro controllo è essenziale.
Come si generano le cariche elettrostatiche e quali effetti producono
Un materiale inizialmente neutro può accumulare cariche elettriche sulla superficie in seguito all’azione di fattori esterni. In condizioni normali, ogni atomo presenta un equilibrio tra protoni (positivi) ed elettroni (negativi). Tuttavia, fenomeni come frizione, compressione, separazione, induzione elettrostatica o specifiche condizioni ambientali – ad esempio variazioni di temperatura e umidità – possono sottrarre elettroni, rompendo l’equilibrio elettrico.
Quando ciò avviene, il corpo coinvolto – come uno stampo, una bobina o un film plastico – acquisisce una carica elettrica netta, positiva o negativa, diventando potenzialmente pericoloso sia per la qualità del prodotto sia per la sicurezza degli operatori.
Conseguenze sulla lavorazione della plastica
Vediamo nel dettaglio quali sono le possibili conseguenze dell’accumulo di cariche elettrostatiche sulla plastica:
- il prodotto finale, appena uscito dal processo, può essere difettoso e da scartare;
- il film plastico rimane attaccato alla macchina e la produzione deve essere sospesa per risolvere il problema;
- l’atmosfera intorno alla macchina e il prodotto finale si caricano elettricamente e quando gli operatori si avvicinano o toccano i prodotti lavorati, se non è possibile scaricare l’elettricità statica a terra, prendono la scossa;
- la macchina può subire dei rallentamenti e non funzionare a pieno regime.
Conseguenze per i lavoratori: scosse e rischi sottovalutati
Le scosse elettriche agli operatori sono un fenomeno comune in molti settori che lavorano con materiali isolanti, non solo in quelli legati alla plastica.
Anche se innocue, le scosse non sono da sottovalutare. Possono infatti verificarsi più volte al giorno e in varie circostanze: durante interventi sulle attrezzature, quando un operaio usa apparecchi portatili pesanti o svolge lavori in prossimità delle linee ad alta tensione. Se prende la scossa mentre svolge un’attività, può avere una reazione involontaria e urtare contro qualcosa o qualcuno, rischiando di far del male a sé stesso o ad altri operatori.
È quindi importante sapere come comportarsi quando si verificano questi episodi e mettere in atto dei rimedi per evitare le scosse elettrostatiche.
Per eliminare il rischio della scossa, bisogna (quando possibile) scaricare l’energia statica a terra e avvicinarsi all’area elettrificata soltanto indossando il giusto equipaggiamento: scarpe antistatiche con la suola in cuoio, guanti isolanti ed indumenti appropriati.
Bisogna inoltre rispettare con attenzione le giuste misure cautelari, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro (indicate nella direttiva ATEX 99/92/CE e nel Decreto Legislativo 9 aprile 2008, n. 81).
Se le misure di sicurezza non bastassero, in caso di incidenti è importante chiamare subito i soccorsi, interrompere il flusso di corrente nello stabilimento e, se possibile, allontanare la vittima dalla zona di tensione e farla sdraiare, accertandosi del suo stato di salute.
Soluzioni per eliminare la carica elettrostatica dalla plastica
La gestione dell’elettricità statica nella lavorazione della plastica è un aspetto cruciale per garantire la sicurezza degli impianti, la qualità del prodotto finito e l’efficienza dei processi. Per affrontare il problema in modo efficace è necessario intervenire su due fronti: da un lato un’attenta misurazione preventiva delle cariche presenti; dall’altro l’impiego di sistemi semi attivi, ossia soluzioni tecnologiche mirate come barre elettrostatiche, soffianti, ugelli, barre circolari o veli ionizzati. Solo integrando correttamente queste due componenti è possibile prevenire criticità operative, difetti di produzione e malfunzionamenti legati all’accumulo elettrostatico.
La misurazione delle cariche: la prima linea di difesa
Un passaggio fondamentale (spesso sottovalutato) per neutralizzare le cariche è misurarle. Senza una rilevazione precisa, infatti, qualsiasi intervento rischia di essere vano. Ecco perché, oltre alle tipologie di intervento prima citate, per risolvere un problema di elettricità statica è necessario capire dove e quanto si accumula la carica.
La misurazione può essere effettuata con strumenti portatili, ideali per rilevazioni rapide e localizzate, oppure con sensori fissi per il monitoraggio continuo in ambienti critici. In alcuni casi, si ricorre anche ad analisi visive o termografiche per identificare zone a rischio.
È consigliabile effettuare le misurazioni prima dell’installazione dei sistemi, per scegliere il modello e il posizionamento più adatti; dopo l’installazione, per verificare l’efficacia dell’intervento; e ogni volta che cambiano materiali, macchine o velocità produttive. Solo una misurazione accurata consente di evitare soluzioni generiche e adottare invece interventi su misura, costruiti sulle necessità specifiche di ogni azienda.
Barre antistatiche: uno strumento essenziale contro l’elettricità statica
Le barre ionizzanti, o barre antistatiche, rappresentano oggi lo strumento più efficace per neutralizzare le cariche elettrostatiche nei processi industriali, insieme a soffianti, ugelli, barre circolari o veli ionizzati. Il loro funzionamento si basa sulla ionizzazione dell’aria: tramite un campo elettrico controllato, il sistema semi attivo scelto scompone le molecole d’aria in ioni positivi e negativi che si legano alle superfici cariche, riportandole allo stato neutro.
Le barre, in particolare, permettono di eliminare il rischio di scosse agli operatori, prevenire malfunzionamenti delle macchine e aumentare l’efficienza produttiva, evitando fermi e scarti. Inoltre, proteggono la qualità del prodotto finito, riducendo l’adesione di polveri e impurità. Affinché siano davvero efficaci, è essenziale che le barre siano correttamente selezionate e installate in prossimità del punto in cui si genera la carica. Montarle in una posizione errata o scegliere un modello inadatto può rendere l’intervento completamente inefficace.
Posizionamento corretto: la chiave per l’efficacia dei sistemi antistatici
La posizione delle barre antistatiche o del sistema semi attivo è tanto importante quanto la loro qualità. Acquistare soluzioni generiche e installarle “a occhio”, sperando di risolvere il problema, non ha alcuna utilità poiché l’elettricità statica va contrastata in modo diverso caso per caso.
Il corretto posizionamento dipende da vari fattori, come il punto di frizione o contatto del materiale plastico (ad esempio lo scorrimento su rulli o l’uscita da uno stampo), la velocità della linea di produzione, la forma e composizione del materiale lavorato, la distanza tra il sistema e la superficie da trattare, e le condizioni ambientali come umidità, temperatura e presenza di correnti d’aria.
Proprio perché ogni impianto è diverso, lo stesso dispositivo potrebbe funzionare perfettamente su una macchina e risultare inefficace su un’altra.
Una sola tecnologia con applicazioni personalizzate
La tecnologia dei sistemi semi attivi li rende utilizzabili su una vasta gamma di materiali e tipi di plastica, ma affinché il trattamento sia efficace bisogna personalizzare il trattamento a seconda delle caratteristiche del materiale.
Rimuovere le cariche elettrostatiche dall’HDPE
L’HDPE, o polietilene ad alta densità, è ampiamente utilizzato in settori industriali che richiedono materiali leggeri ma resistenti, come quelli del packaging, dell’automotive e della produzione di contenitori per uso alimentare e chimico. La sua lavorazione avviene frequentemente tramite estrusione e soffiaggio ad altissime velocità, un fattore che incrementa notevolmente la generazione di cariche elettrostatiche. A causa della sua struttura molecolare, l’HDPE tende ad accumulare le cariche in zone ben localizzate. Questo fenomeno comporta rischi specifici: interferenze con i sensori, adesione indesiderata dei materiali, scarti di produzione.
Per risolvere il problema, le barre antistatiche sono particolarmente efficaci. Nondimeno, in presenza di forme complesse o componenti interni difficili da raggiungere, è preferibile affiancare ugelli ionizzanti o soffianti che consentono di veicolare il flusso di ioni direttamente nelle zone di maggiore criticità, adattandosi anche a configurazioni meccaniche articolate.
Eliminare l’elettricità statica dal PVC
Il PVC, grazie alla sua struttura modificabile tramite plastificanti e additivi, è uno dei materiali più versatili nel panorama plastico. Tubi, rivestimenti, serramenti, superfici decorative, pellicole e persino dischi in vinile sono tutti esempi di applicazione industriale del cloruro di polivinile. Ma è proprio questa grande varietà di forme, consistenze e metodi di lavorazione – che spaziano dalla calandratura alla spalmatura, dall’estrusione allo stampaggio a caldo – a complicare la gestione dell’elettricità statica.
Nel caso del PVC, infatti, è necessario contrastare le cariche che si generano su superfici irregolari, talvolta flessibili, talvolta rigide, talvolta anche conduttive se additivate. Il risultato è una difficoltà maggiore nell’individuare i punti dove intervenire. In questi scenari, si possono usare delle barre antistatiche per la neutralizzazione del PVC. L’efficacia aumenta quando questi strumenti vengono integrati con rilevazioni periodiche.
Rimuovere le cariche elettrostatiche dal PET
Il PET (polietilene tereftalato) è onnipresente nel mondo del packaging alimentare, dei contenitori per bevande, delle pellicole trasparenti e di molti componenti tecnici. È apprezzato per la sua trasparenza, elasticità e resistenza, ma non bisogna trascurare la sua sensibilità all’elettricità statica. Le sue superfici lisce e continue, infatti, tendono a caricarsi rapidamente con l’attrito e a trattenere particelle estranee, polveri, fibre tessili e altri contaminanti ambientali. Questo può portare a difetti visivi nel packaging, alterazioni igieniche o problemi di saldatura durante il confezionamento.
Nel caso del PET, il trattamento antistatico deve essere effettuato a monte e a valle della linea di lavorazione. Le barre ionizzanti, posizionate prima della fase di taglio o imbutitura, riducono le interferenze con i sistemi di alimentazione automatica. Ugelli e soffianti possono essere impiegati nei processi industriali durante la termoformatura o nelle zone di confezionamento per evitare che polveri o frammenti si depositino sui prodotti finali.
Bioplastiche e riciclati: attenzione alla variabilità delle cariche
La crescente attenzione alla sostenibilità ha portato molte aziende a sostituire la plastica tradizionale con bioplastiche e materiali riciclati, soprattutto nei settori del packaging e dell’alimentare. Sebbene più ecologiche, queste alternative non sono esenti dal problema dell’accumulo di elettricità statica durante la lavorazione industriale. Anzi, la loro variabilità compositiva e strutturale può aumentare la difficoltà di neutralizzazione delle cariche rispetto ai polimeri convenzionali.
Le bioplastiche si ricavano con materiali derivati da fonti rinnovabili come l’amido di mais o la canna da zucchero. La plastica riciclata, invece, è spesso composta da plastiche diverse, ognuna delle quali ha una sua composizione. Per quanto riciclabile, qualsiasi materiale isolante che viene lavorato ad alte velocità, tenderà a caricarsi elettricamente e quindi ad accumulare energia elettrostatica.
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Molte produzioni industriali che lavorano materiali plastici risentono del problema legato alle cariche elettrostatiche, ma ogni macchinario ed ogni azienda ha le sue esigenze. Infatti, non sempre basta ordinare una barra antistatica online per risolvere il problema. Ci vuole la consulenza di professionisti, che da anni operano in questo settore, che possano analizzare a fondo il problema e trovare una soluzione personalizzata.
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