Pády, rázy, vibrace, opakované otřesy či mechanické namáhání tlakem patří k nejběžnějším druhům rizik, která na produkt v obalu působí. Účelem balení je tato a další rizika maximálně eliminovat. Při výrobě zvláště přepravních obalů by již při konstrukci měla být konstruktérovi známa všechna rizika, ke kterým dojde během celého procesu přepravy. Účinnost fixační ochrany je často závislá na tlumících schopnostech použitého materiálu. U přepravního balení se často setkáváme s lehčenými plasty, které jsou schopny velmi dobře tlumit případné rázy. Nízká hmotnost v kombinaci se značnou elasticitou přináší v celém logistickém procesu mnoho výhod.
Bedny i přepravní krabice z různých materiálů opravdu zčásti produkt před riziky chrání, bez účinné fixace by však tato ochrana byla nedostatečná. Ve výběru fixačních systémů hraje rozhodující roli typ produktu, druh obalu a způsob balení a přepravy. Výběr fixačních materiálů je pak závislý na možnostech absorpce kinetické energie, která je přenášena z obalu na produkt, případně naopak. Fixačních systémů je celá řada. Jen namátkově lze jmenovat tvarované vložky a proložky, rohové či hranové fixace, polštářové fixace, výsypné materiály či papírové vlny, fóliové přířezy či stále populárnější mřížky.
K nejběžnějším skupinám materiálů na výrobu fixací patří lignocelulózové materiály (především dřevo, papír, voštiny, nasávaná vláknina a hlavně lepenky) či plasty v nejrůznějších modifikacích. Dynamický rozvoj plastů již od počátku ukazoval na jejich hlavní výhody z hlediska mechanických, ale především chemických vlastností (různé stupně odolnosti proti vodě, vlhkosti, parám, chemikáliím i mastnotě atd.). Řada fixačních systémů se používá i v materiálových kombinacích, čehož jsou příkladem především lehčené polymery (pěny).

Svět lehčených polymerních hmot
Granulát lze zpracovat do podoby lehčených hmot různými způsoby. K těm nejběžnějším patří lehčení nadouvadly, mechanické napěňování, lehčení plyny či nízkovroucími kapalinami či lehčení zplodinami chemické reakce složek polymerní směsi. Při lehčení nadouvadly se nadouvadlo disperguje v polymeru hnětením jako jiné práškové přísady. Za zvýšené teploty se pak nadouvadlo rozkládá za vývoje plynu, který tvoří v polymeru póry. Obdobný princip je i při lehčení plynem, který se používá především pro výrobu lehčeného polystyrenu, PVC, polyetylenu apod. Při mechanickém napěňováním dochází k vytváření lehčené hmoty se vzájemně spolu nesouvisejícími dutinkami. Vodný roztok pryskyřice se smíchá s tvrdidlem, emulgátorem a stabilizátorem pěny, po našlehání se roztok vlije do formy a utvrdí. Ve výrobě polyuretanových lehčených hmot se často naopak uplatňuje lehčení zplodinami chemické reakce složek polymerní směsi. Struktura lehčených materiálů závisí na zvoleném způsobu zpracování, na použitém polymeru a aditivech, na použitém nadouvadle (především jeho době rozkladu), na viskozitě polymerní směsi, na teplotě apod. Hustota (objemová hmotnost) se u lehkých pěn pohybuje od zhruba 15 do 100 kg/mł a u těžkých pěn mezi 100 a 1000 kg/mł. Právě hustota ovlivňuje mechanicko-fyzikální vlastnost lehčené hmoty (pevnost, tlumicí i izolační schopnosti atd.). Hlavním vizuálním kritériem, podle kterého se lehčené plasty odlišují od jiných modifikací plastů, je jejich na první pohled viditelná pórovitost. Podle typů pórů rozlišujeme lehčené hmoty mechové, houbové a tuhé. Mechové hmoty se vyznačují vzájemně izolovanými (vzájemně uzavřenými) póry velmi drobných rozměrů (př. pěnový PE mirelon®). U houbových hmot jsou póry vzájemně propojené (př. PUR ve formě molitanu®). I tuhé hmoty mohou mít dvě modifikace – pěnovou a pórovitou.

Mirelon ® – pojem v oblasti EPE
Pěnový polyetylen lze vyrábět chemickým lehčením nadouvadlem, které se v průběhu tepelného zpracování rozloží na plynné produkty a tím dojde k vytvoření charakteristických pórů. Polymerní směs lze však i zpracovávat fyzikálními postupy, kdy se celá směs včetně nukleárních činidel při teplotách 160 – 170 oC roztaví v extrudéru. Do hladké taveniny se pak dávkuje opět nadouvadlo. K vytlačování hmoty dochází při snížené teplotě (asi na 100 oC). Takto vytvořený EPE se vyznačuje nízkou hmotností, flexibilitou, vysokou hygieničností i snadnou zpracovatelností. PE pěny mají poměrně značnou odolnost vůči nárazu, excelentní akustickou izolaci kročejového hluku a také velmi dobře tepelně izolují. Hmota je voděodolná, rezistentní vůči mnohým chemikáliím. Vyznačuje se i dobrou odolností proti bakteriím a plísním. Nespornou výhodou je i snadná opracovatelnost materiálu, který se dá snadno tvarovat do forem nebo opracovávat frézami, vysekávat planetovými nástroji, řezat i tepelně spojovat. EPE má velmi dobré antistatické vlastnosti, i když při balení elektrosoučástek se často provádějí ještě i další antistatické úpravy. Vedle antistatických úprav lze pěnu upravovat i dalšími způsoby, často je požadována např. probarvená na určitý odstín apod. Tepelná odolnost při trvalém zatížení bývá obvykle -65 °C až +90 °C.
V naší republice je EPE výrazně spjatý se značkou mirelon®. Dodavatelem této nejznámější PE pěny je společnost MIREL TRADING, a. s. – prodejní a výrobní organizace ze severomoravského Vratimova. Vedle oblasti obalové techniky se lze s mirelonem setkat i v oblasti tepelných izolací či sportovních potřeb. Společnost pěnovou hmotu dodává v podobě pásů (s perforací i bez ní), desek, přířezů, sáčků (jednotlivých i spojených) či nejrůznějších typů profilů. Profily slouží především k ochraně výrobků např. nábytkářského, sklářského, strojírenského a elektronického průmyslu. Obvykle jsou dodávány v bílé či modré barvě ve 2m délkách (po dohodě lze i jiné rozměry), hustota použitého EPE je 30 – 35 kg/m3.

EPE i z dalších zdrojů
Mirel Trading není jediným výrobcem pěnového PE. Zesítěné i nezesítěné polyetylenové pěny dodává na trh např. i společnost Sinfo, s. r. o., i když tato společnost je více známa jiným pěnovým materiálem PUR – pěnou EUROFOAM. Přesto i tato firma má ve svém nabídkovém portfoliu mnohé zajímavé materiály polyolefinových pěn. Patří mezi ně např. pěna Zotefoam (výrobce firma Zotefoams plc). Tento zesíťovaný druh pěn je vyráběn pomocí unikátní patentované technologie šetrné k životnímu prostředí – expanzí dusíku. Touto technologií vznikají materiály s unikátními fyzikálními vlastnostmi, pravidelnější strukturou buněk, odolností vůči různým chemikáliím, povětrnostním vlivům a mechanickému působení. Materiály jsou v rozpětí gramáží od 15 do 120 kg/m3 s různým stupněm absorpce energie díky elastickým vlastnostem a tvrdosti.
Vedle PE pěn firma nabízí i kopolymerové pěny. K nim patří např. Evazote®, zesítěná etylen-kopolymerová (z EVA) pěna, která díky svojí elasticitě, jež je vyšší než u klasických EPE materiálů, najde uplatnění hlavně u výrobců sportovních a ochranných pomůcek. Supazote® je velmi měkká etylen-kopolymerová pěna, která je díky své měkkosti vhodná pro výrobu speciálních tepelně tvářených obalů, přesně podle formy výrobku, který se má balit. Díky této spec
iální technologii je dosaženo maximální fixace a ochrany baleného výrobku. Je zvláště vhodná pro tvarově složité výrobky.
V minulém čísle informoval Svět balení (v souvislosti s veletrhem EmbaxPrint) i o zlínské společnosti Spur, a. s. I ta má ve svém portfoliu širokou nabídku materiálů z EPE. Pásy, sáčky, přířezy, desky, výseky a lamináty vyrobené z pěnového polyetylenu jsou využívány jako obalový materiál v různých odvětvích spotřebního průmyslu.

Sealed Air pro fixační systémy
Sealed Air Corporation, vedoucí světový výrobce materiálů a systémů pro ochranu, prezentaci a balení, nabízí nejen materiály a systémy pro balení potravin dodávané pod značkou Cryovac®, ale i různé typy ochranných obalových materiálů a balicích systémů minimalizujících rizika poškození vlivem nárazu, vibrací a oděru během přepravy.
Produktová řada zahrnuje bublinkové fólie s bariérou AirCap®, obálky Mail Lite®, materiály a systémy Instapak® foam-in-place a fixační membrány Korrvu®. V jeho nabídce nechybí ani pěnový polyetylen. CelluPlank® a Stratocell® je na lisech vysekávaná a následně svařovaná polyetylenová pěna, která zajišťuje vynikající ochranu proti poškození pro technicky náročné aplikace. Cell-Aire® jsou tenké pěnové přířezy, jež umožňují ochranu povrchu proti poškrábání. Mohou být laminovány HDPE filmem nebo papírem, které dodávají tomuto materiálu větší pevnost. Cellu-Cushion® je víceúčelový produkt umožňující mnohostranné uplatnění. Navíc lze z pěny vyrábět produkty pro volný čas a lze ji také použít ve stavebnictví. Tento typ pěny firma dodává ve speciálních hustotách podle způsobu použití.

EPE pěna ve tvaru vlnité lepenky
Zajímavým fixačním materiálem z polyetylenu je Mondaplen® od severoitalského distributora Grifal. Pěnové role i přířezy totiž kopírují strukturu vlnité lepenky s její charakteristickou sinusovou vlnou. Hrubost této vlny je však poněkud větší. Nejběžnější provedení materiálu je dvouvrstvé (vlna – krycí vrstva) a třívrstvé (krycí vrstva – vlna – krycí vrstva). Celková tloušťka dvouvrstvého PE (Bare wave) je 25, 30, 40, a 60 mm. U třívrstvého materiálu Mondaplen® (Covered wave) se dosahuje tlouštěk 35, 40 a 50 mm, zde je možné používat i materiály s rozdílnou tloušťkou obou krycích vrstev. Na přání zákazníka je možné dodávat i další speciální materiálové verze – povrch krycí vrstvy může být např. potištěn, probarven či laminován. Pokud je potřeba, je možné provést i antistatické úpravy, eventuálně dodat se samolepicí vrstvou apod. Fixaci lze používat jako celkovou či jen parciální – např. v podobě ochrany hran, rohů či jiných tvarových částí. Vedle základních provedení je Mondaplen® dodáván i v podobě odtrhávacích proužků (strips). Pěnový přířez lze integrovat v lepenkové krabici volným ložením či slepováním.

Standardní úpravy polyetylenových pěn
PE pěny jsou zvláště využívány v oblasti transportu – tedy především v přepravním balení. Jsou velmi dobře tvarovatelné nejrůznějšími postupy. Využívá je i společnost Omnipack, s. r. o., z Jaroměře. Ta za standardní úpravy považuje především technologie laminace, výseky, přířezy, formátování pásů, tepelné tváření apod. Tepelné tváření pěny je technologicky náročnější proces, na jehož konci je výsledek, kterého zpravidla nelze dosáhnout jinou technologií. Tímto způsobem vznikají zpravidla náročnější tvary a výrobky, kde je kladen zvláštní důraz na kvalitu výsledného povrchu. U tepelného tváření je běžnou kombinací předchozí úprava pěny laminací dohromady s textilií, následné tepelné zpracování a výsek. Toto je velmi rychlý a efektivní způsob výroby polotovaru určeného k následnému zpracování.
Řešení k optimální ochraně zboží za použití pěnové hmoty dokáží svým zákazníkům navrhnout i specialisté z Nefab Packaging Czech republic, s. r. o. Firma dodává celou řadu pěnových profilů různých tvarů a s různou hustotou, vhodných pro nejrůznější způsoby použití. Pěnové profily se dají používat opakovaně a obvykle se vyrábějí právě z polyetylenu, takže si své ochranné vlastnosti zachovávají i při opakovaných nárazech. Kromě toho jsou lehké, odolné proti vlhkosti a nenasakují vodou. Nejčastěji se používají typy profilů U, L, WS, O a C. Profil U je zvláště vhodný pro ochranu rohů a hran, u rohů se uplatňuje i profil L i C. Pro automobilová skla a další skleněné výrobky je doporučován profil WS, k ochraně trubic, hadic, tyčí apod. profil C.
Výrobu fixací z technických pěn nabízí i První obalová s. r. o. Technické pěny POLYLAM® a NOPAPLANK® se hodí zejména k ochraně před nárazy a vibracemi citlivých náhradních dílů, zkušebních přístrojů, počítačů, elektroniky (TV, video atd.) či přesných nástrojů. Nopaplank se v různých tloušťkách dodává v hustotách 25, 35, 65, 100 a 150 kg/m3. Pro materiál s antistatickou úpravou (povrchový odpor: <1012 podle IEC 167 a IEC 93 při 23 oC a 50 % RV) je charakteristická růžová barva.
Pěny – ať již jako samostatné fixační řešení či komplexní systém balení – využívá i společnost Ire-Tex Praha, s. r. o. Z PE pěnových desek různých hustot (od 15 do 145 kg/m3) a různých tloušťek (od 1 mm do 100 mm) i různých barev a vlastností (vodivých i antistatických, zasíťovaných i nezasíťovaných) se zde vytváří požadovaný tvar obalu. Pěny v Ire-Texu zpracovávají různým způsobem – řezáním, lisováním pomocí výsekových nástrojů, svářením horkým vzduchem, slepením, popřípadě spojováním pomocí různých zámků. Za jednorázové distribuční balení centrálního panelu bez lepidla, kde lepenkový box je s fixačními prvky z EPE spojen pouze zámky, obdržela společnost letos i ocenění Obal roku 2009.

Jana Žižková

Box: Z makromolekulární chemie…
Polymery jsou makromolekulární látky s řetězovou strukturou. Makromolekulární látky mohou být přírodní organické (celulóza, škrob, bílkoviny, nukleové kyseliny, přírodní kaučuk) nebo anorganické (SiO2, křemičitany, diamant, grafit aj.). Většinu používaných makromolekulárních sloučenin však dnes tvoří syntetické polymery (PE, PP, PVC, PUR atd.). Makromolekuly je možno připravovat speciálními reakcemi nazývanými polyreakce, které se rozdělují podle mechanismů, kterými probíhají. Obvykle se dělí na polymerace, polykondenzace a polyadice.