Ekologicky výhodné použití inertních plynů pro vypěňování plastů

S použitím inertních plynů jako nadouvadla ve výrobě pěnových plastů se setkáváme stále častěji. Dobře propracovaná koncepce zásobování a dávkování těchto plynů ulehčuje výrobcům vypěnových plastů přechod k těmto ekologickým nadouvadlům a usnadňuje tak manipulaci s plyny. Výhody pěněných výrobků jsou nezpochybnitelné a vedly k jejich širokému a stále se zvyšujícímu použití. Kromě snížení spotřeby surovin představují pěnové plasty i výrobky s dobrými vlastnostmi, jako je nízká hustota, výborná akustická i tepelná izolace, mechanické tlumení, nízká propustnost pro vodní páry a snížená absorpce vlhkosti. Odlišnými prostupy je umožněno vyrábět různé typy pěny, které se používají v mnoha oblastech, včetně balení, tepelné nebo zvukové izolace nebo čalounění. FYZIKÁLNÍ NADOUVADLA Používání fyzikálních nadouvadel se již ustálilo v mnoha aplikacích, především pro produkty, kde je požadována nízká hustota a vysoká homogenita. Volba vhodného fyzikálního nadouvadla má významný vliv na kvalitu pěny a cenu pěnového produktu. Kromě toho je stále významnějším faktorem i šetrnost k životnímu prostředí. Montrealský protokol a na něj navazující smlouvy představují velkou výzvu pro výrobce pěnových plastů. Bez ohledu na dobré vlastnosti fluorochlorouhlovodíků a jejich snadnou zpracovatelnost panuje celosvětová shoda, že už nesmějí být, vzhledem ke svým účinkům na poškozování ozónové vrstvy, jako nadouvadla používány. Částečně halogenované fluorochlorouhlovodíky nejsou tedy slučitelné s životním prostředím a v mnoha zemích je jejich používání již zakázáno. Alternativou jsou uhlovodíky, např. izobutan a pentan, a inertní plyny CO2 a dusík. V mnoha případech se jedním z volitelných nadouvadel stal CO2, neboť má mnohem vyšší rozpustnost v polymerech než dusík. Inertní plyny mají četné výhody: . Jsou šetrné k životnímu prostředí, neboť nepo škozují ozónovou vrstvu a minimálně přispívají ke globálnímu oteplování; . Spotřeba plynů je malá, neboť mají vysokou rozpínavost; . Jejich použití je hospodárné, neboť jsou levné; . Jsou nehořlavé; . Jsou netoxické; . Jsou chemicky inertní; . Nezanechávají žádná rezidua v pěnovém výrobku. Další výhodou je, že CO2 není zvlášť vyráběn, nýbrž vzniká jako vedlejší produkt jiných výrobních postupů. Než je použit jako nadouvadlo, je čištěn, sušen a pod tlakem zkapalněn. VYPĚŇOVÁNÍ ZA POUŽITÍ INERTNÍCH PLYNŮ Ve prospěch používání inertních plynů, především CO2, existuje mnoho argumentů. Nicméně je dosti obtížné manipulovat s plynem. Kapalný CO2 je velmi speciální nadouvadlo, které se významně liší od všech ostatních kapalných nadouvadel. Obvykle je skladován v kapalném stavu blízko svého kritického bodu, má sklon k odpařování a je relativně stlačitelný, což ztěžuje řízení jeho dávkování. Při extruzním vypěňování je právě přesné dávkování i přes měnící se tlak v extrudéru rozhodujícím předpokladem pro stejnoměrnou strukturu pěny. Pro měření množství kapalných nadouvadel, jako byly v minulosti fluorochlorouhlovodíky a nyní převážně uhlovodíky, se široce používají membránová čerpadla. Tato čerpadla byla přizpůsobena pro požadavky měření CO2. Aby se zabránilo problémům při měření a možnému poškození kavitací vzniklou následkem tvorby bublinek plynu, plyn i hlavy čerpadel musí být velmi dobře zchlazeny. Technicky slibnou alternativou za rozumnou cenu je měřicí jednotka pro inertní plyny DSD 500, speciálně vyvinutá pro tuto aplikaci firmou Linde AG. Tato jednotka umožňuje extrémně přesné měření bez ohledu na měnící se protitlak v extrudéru. Nicméně i pro použití inertních plynů existují omezení. Jestliže, při vypěňování vytlačováním, má být dosaženo velmi nízkých hustot, především u polyetylénu a polypropylénu, jsou výhodnější uhlovodíky. CO2 vyžaduje vzhledem ke své nižší rozpustnosti vyšší procesní tlaky a nemůže během expanze odebrat tolik tepla z pěny, protože u něj nedochází k přechodu z kapalné do plynné fáze. Nicméně počet produktů vypěňovaných oxidem uhličitým a ve speciálních případech, také dusíkem, stále narůstá. Příklady zahrnují XPS izolační desky pro stavební průmysl, fólie z pěněného polyetylénu, například pro těsnění víček, kabelové izolace z pěněného PE a v některých případech potravinářské obaly z polystyrénu. Vypěňovat je možno i modifikovaný polypropylén na hustoty 200 kg/m3 a nižší. Andreas Praller, Linde Gas Mnichov Josef Borek, Linde Gas a.s.