Lehčené polymery jsou vyráběny na bázi homo- a kopolymerů styrenu, polyuretanu, polyolefinů (zvláště PE, PP), PVC a dalších makromolekulárních látek. V obalové technice jsou ceněny zvláště z hlediska svých izolačních tlumících vlastností v kombinaci s nízkou hmotností. Již to je předurčuje k použití v oblasti fixačních materiálů, kde významně snižují míru rizik působících na výrobek. Doslova trendovou záležitostí v obalové technice jsou pěnové polyetyleny, klasikou zůstává pěnový polystyren. Široké uplatnění zvláště v oblasti přepravního balení nacházejí i polyuretanové pěny a další polymery.

Plasty se z technického hlediska rozdělují na termoplasty a reaktoplasty. Termoplasty mají schopnost opakovaně ohřevem měknout a ochlazením tuhnout v teplotním intervalu charakteristickém pro daný plast (dají se tedy i několikrát přetvářet). Reaktoplasty (dříve termosety) jsou hmoty tvrditelné teplem. Při zvýšené teplotě nejprve měknou, ale následně se vytvrdí ve výrobek daného tvaru, který již dalším zahřátím neměkne (dají se tedy tvarovat pouze jednou). Pěnové plastové hmoty se vyrábějí z termoplastů, tedy např. z PS, PE, PP, PUR atd. Vlastní lehčení hmoty lze provádět nadouvadly, plyny, nízkovroucími kapalinami i některými zbytkovými zplodinami chemických reakcí.

Pěnový polystyren – fixace nejen v obalech
Pěnový polystyren se vyznačuje velmi nízkou tepelnou vodivostí, což je dáno jeho buněčnou strukturou skládající se z mnoha uzavřených polystyrenových buněk tvaru mnohostěnu obsahujících vzduch, který má pouze nepatrnou tepelnou vodivost. Velké uplatnění nachází ve stavebnictví, kde se používá hlavně jako tepelná izolace. Obsahuje 90 % (i více) vzduchu, a proto má výborné tepelně izolační vlastnosti. Je pevný, lehce se opracovává, je hygienicky nezávadný a snadno se recykluje. Díky dobré rázové houževnatosti v kombinaci s velmi nízkou hmotností nachází své uplatnění i ve výrobě obalů.
Pevnostní parametry se obecně zvyšují s hustotou, ale parametry obalu z EPS pěny, které tlumí náraz, jsou ovlivněny geometrií tvarovky a v menší míře velikostí perlí a procesních podmínek, tedy i hustotou. Hustota patří k důležitým parametrům této hmoty. EPS má i výjimečnou rozměrovou stabilitu. Maximální rozměrová změna pěny z EPS by měla být menší než 2 %. Plast má i výborné vlastnosti z hlediska tepelné izolace. Protože se EPS skládá z rovnoměrných uzavřených buněk, ve velké míře brání tepelnému toku. Buněčná struktura EPS odolává vodě, je jen mírně propustný pro vodní páru za rozdílů tlaku. Plast je inertní vůči roztokům solí a alkálií. UV záření způsobuje povrchové zežloutnutí a drobivost, ale neovlivňuje fyzikální vlastnosti.

Výroba je v ČR rozšířená
K tradičním výrobcům pěnového polystyrenu patří společnost Sepas, a. s., Zašová. Základní surovinou EPS je zpěňovatelný polystyren ve formě perlí s nadouvadlem (7 – 8 % pentanu). Výrobci zpěňovatelného polystyrenu používají pentan jako primární nadouvadlo. Dopravní obal z EPS se nikdy nevyrábí s obsahem CFC (chlorovaných a fluorovaných uhlovodíků) nebo HCFC. Surovina se ohřívá v předpěňovacím zařízení za působení páry (80 – 100 oC). Během tohoto procesu perle zvětší dvacetkrát až padesátkrát svůj objem. Uvnitř každé perle vznikne buněčná struktura. Objemová hmotnost materiálu klesne z 630 kg/m3 na 9 – 40 kg/m3. Následuje buď výroba EPS bloku v blokových formách, či výroba EPS tvarovek v tvarovacích formách procesem vypěňování. Nejen z vlastního výrobního odpadu, ale i odpadů z obalu či stavebních desek se vyrábí EPS drť, která je vhodná jako výsypný materiál (volná fixace) či drenážní zásyp nebo i k výrobě lehčených betonů.
Soukromá firma Josef Dvořák – IZOPOL se řadí mezi tradiční české výrobce pěnového polystyrenu a v oblasti výroby obalů z EPS a EPP a patří k největším v České republice. Převážná část produkce je využívána ve stavebnictví jako různé formy tepelné izolace. Zbývající část z produkce EPS pokrývá výroba fixačních obalů a tvarovek pro elektrotechnický, sklářský a automobilový průmysl, reklamních profilů či dekoračních nápisů. Tvarovky se vyrábějí na automatizovaných strojích nejmodernější generace, jež tvarují (vypěňují) základní materiál EPS do forem při nízké energetické náročnosti a bezodpadní technologií. Jedná se o stroje firmy KURTZ, ERLENBACH, HIRSCH, které mají různé velikosti pracovních ploch od nejmenší 800 x 600 mm až po zatím největší 1500 x 1300 mm s automatickým systémem odebírání hotových výrobků. Jednotlivé typy se tvarují za pomoci speciálního nástroje (formy).
Významným výrobcem EPS je i firma Novopol, a. s. Její výrobky nacházejí své uplatnění ve většině průmyslových odvětví – počínaje balením PC, TV, spotřební elektroniky a bílé techniky přes technické výlisky až po využití speciálních výrobků v oblasti tepelných izolací budov.
V roce 2002 se stala členem Sdružení zpracovatelů zpěňovatelného polystyrenu ČR i firma Styrotrade z Čakoviček. I zde se po procesu předpěňování zpracovávají perle do podoby bloků či tvarovek. Nejčastěji používaný postup zpracování je výroba bloků a řezání na desky. Dutina blokové formy ve tvaru kvádru s parními tryskami ve stěnách se zcela vyplní předpěněnými perlemi a vystaví se opět působení syté vodní páry. Perle změknou a působením pentanu a vzduchu v buňkách dále expandují. V uzavřeném prostoru formy se vzájemně svaří a vytvoří kompaktní blok. Po relativně krátké době na ochlazení jsou bloky vyjmuty z formy a uskladněny před dalším zpracováním. Potom jsou řezány teplým nebo studeným drátem na desky.

PUR není jen molitan
Asi nejznámějším obchodním názvem pro polyuretan je molitan®. Zdaleka však není jedinou modifikací. PUR, to je celá řada mechových hmot i tuhých integrálních pěn. PUR pěna je makromolekulární konstrukční materiál (termoset) na převážně organické bázi. Vzniká obvykle vzájemnou exotermní reakcí – polyadicí diphenyldiisocyanátu (MDI) a směsí vícesytných polyéter a polyester alkoholů, aktivátorů, katalyzátorů, stabilizátorů, retardérů hoření, vody a pomocných nadouvadel (Polyol). Vlivem teploty chemické reakce a tvořícího se oxidu uhličitého (CO2) se vznikající polyuretanová hmota napěňuje a vytváří uzavřenou mikroskopickou buněčnou strukturu, díky které má výsledná PUR pěna výborné tepelně izolační a hydroizolační vlastnosti. Díky svým fyzikálním vlastnostem, trvalým technickým parametrům a variabilním možnostem zpracování je řada oblastí, kde pěnu nelze ničím nahradit. Mezi tyto oblasti patří opět především stavebnictví a přepravní balení. Pěna se obvykle zpracovává stříkáním či litím. PUR nachází své uplatnění i v nábytkářství, čalounictví i sportu.
GUMOTEX, a. s., vyrábí pojenou PUR pěnu pod ochrannou známkou MOLITAN® RE. Vzniká spojením částic PUR drtě a je dodávána ve formě bloků, desek, přířezů, tvarovek a lepených výrobků v objemové hmotnosti 50 – 230 kg/m3. Pojená PUR pěna se používá ve formě přířezů jako materiál tlumící hluk a vibrace v automobilech. Je určená pro interiéry i jiné části vozidla. Tento typ PUR hmoty je vhodný i v řadě aplikací obalové techniky. K zabezpečení
výrobků proti nežádoucímu pohybu a poškození při přepravě a skladování se používá pojená PUR pěna ve formě přířezů řezaných na míru podle požadavků zákazníků.
Mezi zpracovatele PUR a PE pěn patří i společnost Sinfo, s. r. o.
Obalovou ochranu ovlivňují především tyto faktory: rozměry, tvar, těžiště, druh výrobku, citlivost (odolnost) na nárazy či otřesy, způsob dopravy či účel použití a speciální požadavky. Vedle přepravního balení nabízí firma PUR i pro další technické aplikace.

Patentovaný systém Instapak
Systém Instapak® má patentovaný společnost Sealed Air Corporation. Rychlý, snadný a mnohostranný systém balení do polyuretanové pěny Instapak® umožňuje mobilní a sériovou výrobu balení z polyuretanové pěny. Systém je využitelný pro manuální i automatické balení.
Balení s využitím tohoto systému používá i firma Tart, s. r. o. PUR pěna je vstříknutá do speciálních sáčků, při vlastním tuhnutí zvětšuje svůj objem. Při procesu tuhnutí obtéká výrobek a vyplňuje volný prostor v kartonu, ve kterém je produkt vložen. Pěna expanduje během několika sekund, a vytváří tedy ochranné polštářky na míru. Objem PUR pěny Instapak se po aplikaci do prostoru pro výplň zvětší až 280x nad objem původní kapaliny.
Sáčky jsou plněné pěnou speciálními stroji k tomuto úkonu určenými (SpeedyPacker™, TableTop). U zařízení SpeedyPacker™ lze navolit až šest aktuálních velikostí sáčků, které jsou uloženy v paměti a dají se jednoduše změnit. Zařízení, které vyrábí sáčky s aplikovanou namixovanou polyuretanovou pěnou, je vhodné jak pro balení přímo, tak i pro výrobu tvarovek.
Měrná hmotnost hmoty je různá podle aplikace. Mezi nejvíce využívané PUR pěny v tomto systému patří: Instafill (měrná hmotnost 6 kg/m3), Moulding (měrná hmotnost 10 – 11 kg/m3), s polystyrenem srovnatelný G Flex (měrná hmotnost 22 kg/m3) či nepružný Rigid (měrná hmotnost 23 kg/m3) a mnohé další. Při balení výrobků malých sérií lze využívat ručních aplikátorů, tedy stříkacích pistolí. Automatické i manuální systémy balení do polyuretanové pěny Instapak® zajišťují maximální ochranu proti nárazům a vibracím v průběhu transportu a při manipulaci pomocí tvarovek, vyplněním volného prostoru nebo blokací.

EPP patří mezi lehčené polyolefiny
Lehčené polypropylenové hmoty mají obdobné využití jako jejich „sestry“ z EPE. EPP byl vyvinut v 90. letech 20. století. V procesu výroby se využívají dva základní výrobní principy. Známější je standardní autoklávní (impregnační) technika, přímá vypěňovací extruze má v praxi menší možnost využití. Ve vodě suspendovaný granulát PP v uzavřeném systému reaktoru spolu s uvolňujícím se uhlovodíkem (obvykle 5 – 30 % butanu, etanolu apod.) za přítomnosti CO2 , vzduchu nebo dusíku reaguje. Při vyšších teplotách a tlacích vznikají asi po 30 – 180 min tzv. perly. Při extruzi se roztavený PP pod vysokým tlakem mísí s nadouvadlem, následně je hmota vytlačována tryskou ven. Při výstupu z trysky EPP dvacetkrát až padesátkrát expanduje. Díky svým unikátním vlastnostem i EPP má široké možnosti využití ve fixačních systémech v přepravním balení. Jedním z těchto řešení je i Obal roku 2007 Vratný přepravní obal pro tvarovaná pračková skla od První obalové spol. s r. o. Společnost zde úspěšně využila tepelně tvarované proložky z nezesíťované polypropylenové pěny s uzavřenou strukturou buněk (Prop-X, objemová hmotnost 90 kg/m³, tloušťka 3 mm). V každé proložce je vytvořeno šest hnízd pro uložení skel. Proložka z houževnaté pěny umožňuje bezpečně stohovat a na EUR paletě přepravovat až 180 skel. Po vyprázdnění jsou proložky složeny do sebe a s úsporou 90 % přepravního objemu vráceny výrobci.

Jana Žižková