Plasty: ako vznikajú, druhy a využitie

Plasty sú syntetické alebo polosyntetické materiály zložené z dlhých reťazcov polymérov. Väčšina z nich vzniká z ropy, presnejšie z frakcie ťažkého benzínu, ktorá sa najprv rozloží na jednoduché monoméry a tie sa potom spájajú do reťazcov. Nižšie nájdete, ako celý proces prebieha, ako sa plasty delia, čo znamenajú recyklačné kódy 1 až 7 a prečo sú polypropylén a polyetylén materiálom prvej voľby pre prepravky a palety.

Ako vznikajú plasty – od ropy po granulát

Vstupnou surovinou sú organické materiály: celulóza, uhlie, zemný plyn a predovšetkým ropa. Ropa je zmes stoviek zlúčenín, preto sa najprv delí destiláciou v rafinérii. Pri nej vznikajú frakcie, teda skupiny uhľovodíkov s podobným bodom varu. Pre výrobu plastov je rozhodujúca frakcia ťažkého benzínu.

Ťažký benzín putuje do krakovacej jednotky. Krakovanie rozbíja dlhé uhľovodíkové reťazce na krátke a reaktívne molekuly, ktoré nazývame monoméry. Najdôležitejšie z nich sú etylén, propylén a butylén.

Nasleduje polymerizácia. Pri adičnej alebo kondenzačnej reakcii sa monoméry pomocou katalyzátorov spájajú do dlhých polymérnych reťazcov. Práve tu sa rozhoduje o vlastnostiach materiálu: záleží na type monoméru, dĺžke reťazca aj na jeho vetvení. Z etylénu (C₂H₄) vzniká polyetylén, z propylénu (C₃H₆) polypropylén. Sú to dva materiály s príbuzným chemickým zložením, ktoré sa v priemyselnej praxi správajú odlišne.

Výstupom polymerizácie nie je hotový výrobok, ale granulát. Ten sa až v ďalšom kroku taví a tvaruje, najčastejšie vstrekovaním, vytláčaním, lisovaním, odlievaním alebo kalandrovaním. Prepravka EURO-NORM aj plastová paleta vznikajú vstrekovaním do formy. Preto majú presné a opakovateľné rozmery, ktoré automatizovaná manipulácia vyžaduje.

Za prvý plast sa považuje celuloid, ktorý britský vynálezca Alexander Parkes vyrobil v roku 1855 z prírodného polyméru. Prvý úplne syntetický a masovo vyrábaný plast prišiel v roku 1907, keď Leo Baekeland predstavil bakelit.

Druhy plastov a ich vlastnosti

Z funkčného hľadiska sa plasty delia na tri skupiny. Plastoméry, čiže termoplasty, sa dajú opakovane taviť a tvarovať; patrí sem PP, PE, PET, PVC aj PS. Duroplasty (duroméry) po vytvrdnutí zostávajú tvrdé, tuhé a krehké a taviť sa už nedajú, typickým príkladom je bakelit. Elastoméry, napríklad guma alebo silikón, sa pri ťahu či stlačení deformujú a po odľahčení sa vrátia do pôvodného tvaru.

Pre priemysel je rozhodujúca prvá skupina. Krátky prehľad materiálov, s ktorými sa stretnete najčastejšie:

• PP (polypropylén) – ľahký, chemicky odolný, znáša teploty potrebné na umývanie aj mrazenie. Prepravky, uzávery, obaly na potraviny, technické diely.
• HDPE (polyetylén s vysokou hustotou) – tuhý a nárazuvzdorný aj pri nízkych teplotách. Kanistre, fľaše na chémiu, palety, veľkoobjemové kontajnery.
• LDPE (polyetylén s nízkou hustotou) – mäkký a ohybný. Fólie, vrecká, zmršťovacie obaly.
• PET (polyetyléntereftalát) – pevný a priehľadný, znesie pretlak, preto sa z neho vyrábajú fľaše na sýtené nápoje. Spracúva sa aj na vlákna.
• PVC (polyvinylchlorid) – v tvrdej aj mäkčenej podobe. Rúry, okenné a dverové profily, podlahové krytiny.
• PS (polystyrén) – lacný a tuhý, v napenenej podobe (EPS) slúži ako izolant a ochranná výplň.
• ABS – tvrdý a rozmerovo stály technický plast na kryty prístrojov a strojné diely.

Tieto materiály tvoria drvivú väčšinu plastov okolo nás. Odhaduje sa, že len tri z nich, teda PE, PP a PET, predstavujú viac ako 75 % plastového odpadu vyzbieraného v domácnostiach. Pre trvanlivé technické výrobky, ktoré sa musia dať umývať a používať roky, sa v praxi voľba zužuje na polypropylén a HDPE.

Označenie plastov – recyklačné kódy 1 až 7

Na dne alebo na zadnej strane obalu býva číslo v trojuholníku zo šípok, často aj so skratkou materiálu. Hovorí, z akého plastu je výrobok vyrobený, a tým aj to, ako sa má triediť.

Naše plastové prepravky a palety patria takmer výhradne do kategórií 5 (PP) a 2 (HD-PE). Obe sú materiálovo jednotné, takže po skončení životnosti sa dajú spracovať bez zložitého oddeľovania zložiek. Presne v tom je rozdiel oproti viacvrstvovým jednorazovým obalom pod kódom 7, ktoré sa v praxi rozdeliť nedajú.

Na čo sa plasty používajú

Plasty v priebehu niekoľkých desaťročí vytlačili drevo, sklo a kov z aplikácií, kde rozhoduje hmotnosť, cena alebo odolnosť voči vlhkosti. Prehľad podľa odvetví:

• Obaly – fľaše, fólie, vytláčané a vypeňované obaly, uzávery.
• Stavebníctvo – rúry, okenné a dverové profily, podlahové krytiny, izolácie, strešné fólie.
• Automobilový priemysel – diely karosérie, nárazníky, interiérové komponenty, nádrže.
• Elektronika a elektrotechnika – kryty prístrojov, izolácie vodičov, konštrukčné diely.
• Poľnohospodárstvo a záhradníctvo – fólie, drenážne rúry, kvetináče, sadbovače.
• Textilný priemysel – polyesterové, polyamidové a akrylové vlákna.
• Priemyselná logistika a intralogistika – plastové prepravky, palety a paletové boxy, teda opakovane použiteľné obaly, ktoré v uzavretom obehu nahrádzajú kartón a jednorazovú fóliu.

Posledná položka býva v prehľadoch o plastoch prehliadaná, hoci v priemysle ide o veľkú a stálu oblasť použitia. V priemyselnej výrobe sa plastové obaly nasadzujú tam, kde obal musí vydržať roky prevádzky a udržať presný rozmer.

Plasty v logistike – prečo PP a HDPE

Tu píšeme z vlastnej výrobnej praxe. Opakovane použiteľný obal musí zvládnuť stovky cyklov: naloženie, prepravu, umytie, skladovanie a spätnú prepravu prázdneho obalu. Z bežne dostupných plastov tomu vyhovujú prakticky len polypropylén a polyetylén s vysokou hustotou.

Prvým dôvodom je chemická odolnosť. PP ani HDPE neabsorbujú vodu, tuky ani pachy, nevzniká na nich pleseň a nie sú živnou pôdou pre škodcov. Pri dreve je to trvalý problém, ktorý sa dá riešiť len chemickým ošetrením. Druhým dôvodom je hygiena: HDPE a PP-C, teda kopolymér polypropylénu, sú schválené na priamy styk s potravinami a spĺňajú hygienické normy vrátane zásad HACCP. Hladký neporézny povrch sa umyje v automatickej umývačke a nezachytáva nečistoty, čo je pri potravinárskych prepravkách základná požiadavka.

Tretím dôvodom je rozmerová stálosť. Vstrekovaný plast si drží rozmer bez ohľadu na vlhkosť a opotrebenie, na rozdiel od dreva, ktoré pracuje. V automatizovaných skladoch, na dopravníkoch a v regálových systémoch znamená milimetrová odchýlka zaseknutie celej linky.

Konkrétne parametre, s ktorými pracujeme:

• Teplotná odolnosť sa líši podľa radu a materiálu, jedno číslo pre všetky prepravky neexistuje: rady basicline plus (PP-C) a silverline (PP) znesú od -20 °C do +60 °C, prepravky na pečivo bakeline z HDPE od -20 °C do +70 °C a nádoby na odložené pečenie, tiež z HDPE, od -30 °C do +70 °C.
• Rozmerová stálosť plastových paliet je zaručená v rozsahu od -30 °C do +40 °C, krátkodobo palety znesú aj +90 °C.
• Nosnosť palety závisí od radu a rozmeru. Paleta light 1200 x 800 x 140 mm unesie 1 200 kg dynamicky a 2 500 kg staticky pri vlastnej hmotnosti 5,8 kg. Paleta medium (varioPallet, 1200 x 800 x 148 mm) zvládne 1 250 kg dynamicky, 4 000 kg staticky a 500 kg v regáli. Paleta heavy 1200 x 1200 x 167 mm vo verzii basic+ znesie 1 500 kg dynamicky, 5 000 kg staticky a 1 250 kg v regáli.
• Tieto tri hodnoty nie sú zameniteľné. Statická nosnosť platí pre paletu stojacu na rovnej a pevnej podlahe, dynamická pre rovnomerne rozložený náklad počas manipulácie vysokozdvižným vozíkom a regálová pre paletu podopretú v dvoch bodoch na kratších stranách počas 100 hodín zaťaženia. Všetky sa merajú pri +20 °C, skúšky vychádzajú z DIN ISO 8611 a rozmerové tolerancie z DIN ISO 2768-V.
• Skladacie prepravky zmenšujú objem prázdneho obalu, konkrétna hodnota patrí vždy ku konkrétnemu typu: Clever-Retail-Box s vonkajším rozmerom 600 x 400 x 400 mm má po zložení výšku 75 mm, teda o 80 % menší objem, a intralogistický rad contecline compact je v zloženom stave o 70 % menší než pevná verzia. Priamo to znižuje počet jázd pri spätnej preprave prázdnych obalov.
• Plastové palety nepotrebujú pri exporte certifikáciu ISPM15, ktorú vyžadujú drevené palety.

V praxi rozhoduje počet cyklov, ktoré obal absolvuje. Prepravka, ktorá roky obieha medzi výrobou a distribúciou, znižuje spotrebu surovín aj množstvo obalového odpadu a na konci životnosti sa vráti do obehu ako regranulát. To isté platí pre plastové paletové boxy pri objemnejších nákladoch. Ak riešite, či prejsť z dreva na plast, pomôže vám porovnanie v článku o tom, ako si vybrať prepravné palety.

Recyklácia plastov

Trvanlivosť, ktorá je v logistike výhodou, sa mimo obehu stáva problémom. Plastové fólie sa v prírodných podmienkach rozkladajú až 300 rokov a počas rozkladu sa z niektorých materiálov uvoľňujú prídavné látky, napríklad zmäkčovadlá a stabilizátory.

Mechanická recyklácia prebieha v niekoľkých krokoch: triedenie podľa typu plastu, hrubé drvenie, umytie a vysušenie, mletie a napokon tepelné spracovanie v extrudéri. Výsledkom je regranulát, ktorý slúži ako vstupný materiál pre nové výrobky. Podmienkou je oddelený zber, pretože zmiešaný plast sa kvalitne recyklovať nedá.

Z vlastnej výroby vieme, že regranulát získaný zo starých a poškodených prepraviek sa kvalitou ani materiálovými vlastnosťami nelíši od porovnateľného primárneho materiálu. Rady lightline a basicline vyrábame aj z recyklovaných materiálov a tieto verzie získali environmentálnu značku Blue Angel. Na potravinárske prepravky z recyklátu používame výhradne certifikovaný granulát pochádzajúci z uzavretých obehov potravinársky bezpečných obalov.

Alternatívou k plastom z ropy sú biopolyméry, napríklad polylaktid vyrábaný z kyseliny mliečnej. Za vhodných podmienok, typicky v priemyselnej kompostárni, sa rozložia na jednoduché prírodné zložky. Pre opakovane použiteľné prepravky sú zatiaľ nepoužiteľné, chýba im životnosť a odolnosť voči opakovanému umývaniu.

Najúčinnejší nástroj proti obalovému odpadu je pritom jednoduchší než recyklácia: nevyrobiť ho. Opakovane použiteľné prepravky a palety znižujú množstvo odpadu priamo pri zdroji a recyklácia prichádza na rad až po rokoch prevádzky. Prvé opakovane použiteľné prepravné riešenia sme začali vyrábať v roku 1985 a odvtedy je obehové hospodárstvo základom nášho výrobného programu.

Často kladené otázky

Z čoho sa vyrábajú plasty? Prevažne z ropy. Destiláciou sa z nej získa frakcia ťažkého benzínu, krakovaním vzniknú monoméry (etylén, propylén, butylén) a polymerizáciou dlhé polymérne reťazce. Ako suroviny slúžia aj zemný plyn, uhlie a celulóza, pri biopolyméroch rastlinná biomasa.

Aké sú základné druhy plastov? Funkčne sa delia na plastoméry (termoplasty), ktoré sa dajú opakovane taviť, duroplasty, ktoré po vytvrdnutí zostávajú tvrdé a krehké, a elastoméry, ktoré sa po deformácii vrátia do pôvodného tvaru. Z technických plastov sa najčastejšie používajú PP, HDPE, LDPE, PET, PVC, PS a ABS.

Čo znamenajú čísla 1 až 7 na plastových obaloch? Označujú materiál, z ktorého je výrobok vyrobený: 1 PET, 2 HD-PE, 3 PVC, 4 LD-PE, 5 PP, 6 PS a 7 O pre ostatné plasty a viacvrstvové materiály. Číslo býva v trojuholníku zo šípok na dne obalu a určuje, ako sa má obal triediť.

Sú plastové prepravky recyklovateľné? Áno. Prepravky a palety bekuplast sú z PP alebo HDPE, teda z materiálovo jednotného plastu, ktorý sa po skončení životnosti drví, melie a spracúva na regranulát. Vybrané rady vyrábame z recyklovaných materiálov a majú certifikát Blue Angel.