Контролируемая статика

Зачастую немалая часть брака связана именно с электростатическими разрядами – теми самыми невидимыми искрами, которые иногда «щелкают» при прикосновении к дверной ручке, только в гораздо более мягком диапазоне.

Чтобы защитить изделие от статического разряда, упаковка должна быть не просто механической защитой.

Типы материалов

По поведению при статическом заряде материалы делятся на три группы:

• проводники  – они не накапливают заряд, он «стекает» почти мгновенно;

• изоляторы  – полимеры. К ним относится классическая пузырьковая пленка: они не проводят ток, но при этом накапливают и удерживают статический заряд;

• рассеивающие материалы  – «середина»: они не являются проводниками электрического тока, но при этом имеют такое поверхностное сопротивление, которое не дает заряду накапливаться на поверхности.

Воздушно-пузырьковая пленка  по своим токопроводящим свойствам изначально относится к диэлектрикам. Чтобы она стала антистатичной, в полиэтилен вводят специальные добавки. Они придают полимеру небольшое токопроводящее свойство, которое позволяет накопившемуся заряду через контакт с заземленным оборудованием «стечь» в землю.

«Живой» параметр, а не догма

Существует несколько типов антистатических добавок: 

• дающие постоянный антистатический эффект;

• мигрирующие – дающие временный антистатический эффект, до одного года.

Постоянные антистатические добавки получают путем ввода токопроводящего наполнителя в структуру полимера. В итоге материал становится токопроводящим.

Наполнителем могут послужить:

• токопроводящий полимер. Но его нужно очень много, до 40% от всего материала. Это очень дорого;

• токопроводящая сажа. Дешево, эффективно, но возможен только один цвет пленки – черный.

Важный плюс этих добавок – они работают с первых секунд и вечно. Однако из-за стоимости и ограничений по применению это нишевые продукты.

Наиболее эффективным и экономически целесообразным является использование органических – мигрирующих – веществ, которые добавляются в полимер и впоследствии защищают его от статических зарядов.

Принцип работы 

Антистатическая добавка в ВПП начинает проявлять свои свойства в результате двух последовательных этапов: 

1. Во время экструзии пленки добавка находится в массе полимера, и сразу после экструзии она начинает мигрировать на поверхность, образуя тонкий слой добавки на поверхности полимера;

2. Второй этап стартует, когда добавка достигает поверхности и за счет полярности активных молекул начинает притягивать на себя влагу из окружающей среды. Молекулы воды, притягиваясь к поверхности пленки, образуют тонкий проводящий слой, по которому заряд может «стекать». То есть основным токопроводящим слоем становятся не сами добавки, а молекулы воды на поверхности. 

Отсюда – несколько важных следствий:

• сразу после производства, в плотном рулоне пленка ведет себя как обычный диэлектрик. Антистатику нужно время, чтобы мигрировать на поверхность;

• антистатические свойства зависят от условий: при сухом воздухе эффект может проявляться медленнее или вообще не проявляться. Для стандартных антистатиков обязательным условием является влажность не ниже 50%. При более низкой влажности он работает хуже, при влажности ниже 30% он перестает работать совсем;

• срок действия антистатических свойств пока формально не нормирован. 

Необходимо учитывать, что в полимерах представлены два типа антистатических добавок: быстрого действия и долгого: 

• первый тип мигрирует быстро, начинает работать через несколько часов после экструзии и контакта с окружающим воздухом. Максимального значения достигает на третий-четвертый день. Срок действия обычно ограничивается одним-тремя месяцами;

• второй тип мигрирует дольше, начинает работать через один-два дня и полностью выходит на поверхность в течение недели. Но и срок службы – 6-12 месяцев, конечно, при условии, что пленка работает в «спокойных условиях», а не находится в агрессивных средах, таких как высокие температуры (выше 60 0С) или прямая солнечная радиация.

Это были сроки годности уже готовых изделий. Но если пленка хранится в рулоне, упакованном в пакет, изолирующий от контакта с влагой, то она может сохранять свои свойства годами.

Как отличить настоящий антистатик от маркетингового приема

На практике проверка сводится к измерению поверхностного сопротивления по стандартной методике. Образцы выдерживают при заданной температуре и влажности. Затем измеряют сопротивление на поверхности материала. Результаты фиксируют в протоколе испытаний и сравнивают с требованиями стандартов.

Для этого используют специальные приборы для очень больших сопротивлений – мегаомметры и тераомметры. Проще говоря, это омметры, которые умеют работать не с проводниками, а с изоляторами и антистатическими материалами, где величины сопротивлений составляют десятки и сотни тысяч мегаом. Также очень важный момент – измерительный электрод. Он тоже должен соответствовать ГОСТ, так как при измерении удельного сопротивления поверхности очень важно выдерживать расстояния между электродами и площадь контакта электродов.

Типичные ошибки при выяснении антистатических свойств пленки:

• измерять сопротивление пленки сразу после производства, не дав ей «набрать» рабочие свойства;

• не контролировать влажность и температуру при испытаниях;

• ограничиваться простыми индикаторными тестерами вместо полноценной лабораторной схемы.

В результате материал, который в каталоге обозначен как anti-static, на поверку очень часто оказывается обычным диэлектриком, а небольшая доля поврежденных из-за воздействия статического электричества изделий «спрячется» в общей статистике брака.

Как подтвердить свойства?

В 2025 году компания «Гофромир» организовала независимую добровольную сертификацию воздушно-пузырьковой пленки на соответствие  ГОСТ IEC 61340-5-3-2023 . Компании, прошедшие ее, получают сертификат соответствия требованиям к антистатическим пленкам, подтвержденный лабораторными протоколами испытаний. Разумеется, это происходит только в случае, если измерения показали, что ВПП стабильно попадает в диапазон допустимых для антистатика параметров по поверхностному сопротивлению.

При этом само сырье – концентрат антистатической добавки – у большинства производителей схожее. И именно это становится серьезным аргументом в пользу того, что исключительно важен не только состав, но и технология производства, то, как выдерживается пленка, как контролируются партии. В «Гофромире» для контроля этих и многих других параметров используют собственную лабораторию с тераомметром и системно мониторят показатели, а не ограничиваются разовыми проверками.

Как проходят испытания

После изготовления пленку оставляют в открытом состоянии на воздухе  на несколько дней . В этот период материал поглощает влагу из окружающей среды. Эксперименты показали, что предварительное хранение образца не влияет на итоговые результаты измерений.

Перед проведением замеров поверхность образца тщательно очищают. Затем подготовленный образец помещают в климатическую камеру при строго контролируемых условиях: температуре 23,0±2,0 градуса и влажности 50±5% – и выдерживают в камере не менее суток.

После выдержки выполняют пять последовательных замеров без какой‑либо дополнительной обработки образца. Далее исключают минимальное и максимальное значения, для оставшихся трех показателей вычисляют среднее арифметическое, которое принимается за итоговую величину измерения.

Согласно методическим рекомендациям, при работе с неоднородными материалами необходимо проводить замеры на разных слоях. В случае с ВПП измерения выполняются с одной и с другой стороны образца. При этом полученные показатели должны быть схожими.

Для контроля правильности измерений используются стандартные образцы и сертифицированные измерительные приборы. Каждый прибор проходит обязательную поверку, имеет действующие акты поверки, эксплуатируется в пределах установленного межповерочного интервала. Прибор с действующей поверкой признается эталоном измерения. Результаты, полученные при строгом соблюдении методики, считаются достоверными и не требуют дополнительной калибровки.

В настоящее время мы проводим измерения в лабораторных условиях. В перспективе планируется организовать их выполнение непосредственно на производстве.

Важно прямо сейчас

Рынок антистатической ВПП в России пока только формируется. Основные потребители – производители и поставщики электроники, кабельной продукции, металлических деталей, для которых статика может являться губительной. Пока во многих случаях критерии выбора упаковки сводятся к плотности пузыря и цене рулона – без учета ESD-рисков.

По оценке «Гофромира», потенциальный спрос на антистатическую ВПП может измеряться сотнями тысяч квадратных метров в месяц. Компания рассчитывает, что развитие этого сегмента будет происходить за счет повышения требований к упаковке и перехода от формулы «написано anti-static – значит так и есть» к формуле «есть измерения, протокол и сертификат – значит anti-static».

Для отрасли в целом это шаг к более зрелому подходу: когда заказчики электроники, логистические операторы и производители упаковочных материалов говорят об антистатике на понятном всем языке – языке простых принципов для неспециалистов и измеримых параметров для инженеров. Тогда антистатическая ВПП станет не просто «цветной пленкой», а значимым элементом системы защиты от электростатики на протяжении всей цепочки поставок.

Ссылки на сертификаты:

• Сертификат соответствия 1;

• Сертификат соответствия 2.