Nárůst spotřeby plastů souvisí s ekonomickým růstem. V posledních letech se velmi dobře daří e-commerce. Jen v České republice mohou lidé nakupovat ve více než 40 tisících e-shopech. S on-line nákupy pochopitelně roste spotřeba obalů − než je zboží odesláno, musí být pořádně zabezpečeno. Řada produktů je navíc už v továrnách zabalena do plastového sáčku, boxu nebo ochranné fólie. Ještě větší poptávka po plastech je pak v automobilovém průmyslu.

Základy technologie vstřikování plastů

◼ Cyklus vstřikování plastů je výrobní proces složený z několika úkonů, který se cyklicky opakuje.
◼ Plast ve formě granulí je nasypán do násypky. Z ní ho odebere pracovní část vstřikovacího stroje, která plast dopraví do tavicí komory.
◼ V tavicí komoře vstřikovacího stroje vzniká vlivem tření ze zpracovávaného termoplastu tavenina, která je vstříknuta do dutiny formy.
◼ Roztavený vstřikovaný plast formu zcela zaplní a přizpůsobí se jejímu tvaru.
◼ Na řadu přichází takzvaná dotlaková fáze, jejíž pomocí dochází ke snížení smrštění a změny rozměrů.
◼ V poslední fázi cyklu vstřikování plastů plast tuhne v konečný produkt. Vstřikovací stroj ho vysype a celý cyklus se opakuje.

Gramové i kilové díly

Stále nejrozšířenější technologií v plastikářství je vstřikování. Slouží pro zpracování plastů na díly, které váží třeba jen tisícinu gramu, ale i pro výrobu masivních dílů s hmotností několika kilogramů. České i zahraniční podniky používají vstřikování ke zpracování termoplastů, reaktoplastů, elastomerů, polymerních směsí, termoplastických elastomerů, pryží, kaučuků nebo kompozitů. Z materiálů mohou vznikat rozličné tvary − součástky do automobilů, díly pro nábytkářský průmysl nebo plastové hračky. Technologie samotná vychází z tlakového lití a používaný plastový materiál má nejčastěji podobu granulí. Podstata technologie vstřikování plastů je založena na opakování jednotlivých částí výrobního cyklu. Při vstřikování dochází k roztavení zpracovávaného plastu, který se vstřikuje do formy a následně tuhne.

Z hlediska segmentů, do nichž plastikářský průmysl své výrobky dodává, hrají klíčovou roli tři hlavní obory − obalový průmysl, zdravotnický průmysl a automotive. "Zatímco ve světovém srovnání vítězí na celé čáře obalový průmysl, v České republice je jedničkou v oblasti vstřikování plastů průmysl automobilový. Je to logické − česká ekonomika je stále silně navázána na ekonomiku německou, a tím pádem i na komponenty pro automotive," vysvětluje Daniel Havlíček ze společnosti Fanuc Czech, která výrobcům dodává vstřikovací stroje.

Rozvíjí se biopolymery i recykláty

Když se kolem roku 2016 začal častěji skloňovat termín Průmysl 4.0, bylo zřejmé, že významně zasáhne také plastikářský průmysl. Mezi trendy před čtyřmi roky kralovalo reverzní inženýrství (zpětná analýza výrobků), vzestup výroby přesných dílů, zvyšování požadavků na díly pro elektrotechniku, 3D tisk nebo zajištění chytřejší výroby, která by produkovala "smart" výrobky. Tyto trendy se do plastikářského průmyslu v následujících letech plně promítly, zakotvily v něm a nadále se rozvíjejí.

Ačkoli hrají v plastikářském průmyslu stále důležitější roli stroje a moderní technologie, bez lidí se tento segment ani při vysoké robotizaci a automatizaci neobejde.

Současné směřování oboru lze sledovat ve třech hlavních oblastech. První jsou polymery. "V případě polymerů je pohled na nejbližší vývoj silně rozdílný, protože z environmentálního hlediska jsou plasty na černé listině. Ovšem z hlediska vlastností, jako je nízká hustota, energeticky méně náročná výroba, izolační a bariérové vlastnosti, jsou plasty špičkovou surovinou," říká děkan Fakulty strojní na Technické univerzitě v Liberci Petr Lenfeld. Trendem proto podle něj rozhodně i nadále bude recyklace, rozvíjet se budou i aplikace biopolymerů, nanomateriálů, hybridních dílů nebo kompozitních materiálů s rozdílným typem plniva.

První vstřikovací stroj slaví 150 let

◼ K plastům vykročilo lidstvo už v roce 1870, kdy bratři Hyattové v USA objevili termoplast – byl to nitrát celulózy rozpuštěný v alkoholovém roztoku kafru. Později vešel do dějin jako celuloid. Objevitelé postavili zařízení na výrobu celuloidu, které bylo poháněné párou. Zároveň vznikl první vstřikovací stroj. Nová technologie se brzy rozšířila i za oceán a vstoupila do Evropy. Vstřikovací stroje zapojila do výroby například společnost Lego, která původně vyráběla dřevěné hračky.
◼ Vstřikování se pochopitelně rozšířilo i do českých zemí. Například během první republiky odpovídala úroveň plastikářského a gumárenského průmyslu standardu ve vyspělých evropských státech. Rozvíjelo se zpracování takzvaných reaktoplastů, především fenolformaldehydové lisovací hmoty nebo aminoplastů. Mezi technologiemi kralovalo přímé vstřikování a později přetlačování. Výroba a zpracování termoplastů byly zatím v kolébce, ale brzy se přihlásily o slovo, rozvinuly se pak po druhé světové válce.
◼ V roce 1946 vznikl národní podnik Plastimat v Jablonci nad Nisou a později přibývaly další socialistické podniky zabývající se výrobou plastů. Postupně se rozvíjela technologie vstřikování plastů a inovacemi procházely také termoplasty. Po roce 1990 srovnávaly české podniky krok se západním světem. Modernizovaly strojové parky a získávaly první zakázky pro západoevropské odběratele. Vznikla řada nových plastikářských podniků, které si vybudovaly celosvětové renomé.

Hlavně v plastikářském průmyslu, který vyrábí díly a součástky pro automotive, se aktuálně zvyšuje spotřeba materiálů s přídavkem skelných vláken, která mohou tvořit až polovinu obsahu. K nim se přidávají různá aditiva. Tyto materiály pochopitelně kladou vysoké nároky na kvalitu vstřikovacích jednotek, protože abrazivita (brusnost) a chemická agresivita jsou značné.

Výroba plastů se automatizuje

Druhou oblastí, v níž se plastikářský průmysl proměňuje, jsou procesy. Zde se bude nejvíce uplatňovat zapojení automatizace a digitalizace, promlouvat bude efektivita výroby, zpracování recyklátů nebo odpadních surovin. Nadále bude poptávaná výroba lehkých dílů a konstrukcí. Firmy budou stále častěji zavádět bezodpadové procesy a zajímat se o aditivní výrobu. "Poslední oblastí, která se plastikářského oboru dotýká, jsou stroje a zařízení, kde aktuálně pozorujeme trendy v redukci zdrojů, integraci inteligentních systémů řízení a ovládání. Populární jsou také asistenční systémy, sběr dat z výroby a simulace se zpětnými dopady na řízení procesu a konstrukci strojů," dodává Petr Lenfeld.

S tím souhlasí Daniel Havlíček ze společnosti Fanuc Czech. Výrobci plastů mají podle něj nyní na stroje jiné požadavky než před několika lety. "Dnes zákazníci nepožadují jen dodání samotného vstřikovacího stroje, zajímají se o kompletní výrobní jednotky. To znamená, že chtějí nejen vstřikovací stroj, ale také montážní zařízení pro kompletaci dílů," konstatuje.

Požadavek vychází z jednoduché logiky − výrobci se zcela pochopitelně ptají, proč by měli prodávat jen materiál s téměř nulovou přidanou hodnotou, a to zejména v době, kdy je podobných kapacit na trhu přebytek. Ekonomicky výhodnější je pro ně dodávat kompletní smontovaný díl s co nejmenším podílem lidské práce.

Vstřikovací stroj a plastové pelety, ze kterých se vyrábí různé plastové produkty.
Vstřikovací stroj a plastové pelety, ze kterých se vyrábí různé plastové produkty.
Foto: Shutterstock

Studenti v plastikářském průmyslu

Bez lidí se ale plastikářský průmysl ani při vysoké robotizaci a automatizaci neobejde. Klíčem ke kvalitním pracovníkům je jako v každém jiném oboru vzdělávání. Požadavky na vzdělávání rostou exponenciální křivkou, a to s ohledem na trendy a novinky v oboru. O zpracování plastů se zajímají i vysoké školy, například Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně nebo Technická univerzita v Liberci, kde se oboru věnují už přes 40 let a zájem studentů je stále vysoký. "Jsme jedinou fakultou strojní v České republice, která má akreditovaný studijní program technologie plastů a kompozitů, kde se zpracováním plastů zabýváme komplexně od polymerů přes technologie a procesy, konstrukci dílů a forem, stroje, aditivní technologie až po řízení podniku," uvádí Petr Lenfeld.

Studenti mají v Liberci k dispozici špičkové laboratoře, mohou se podílet na výzkumných projektech a intenzivně se zapojovat do průmyslové praxe. "Kromě standardních vzdělávacích činností připravujeme v letošním roce letní školu, jejímž zaměřením budou biopolymery," přibližuje Lenfeld.

Důležitá součást ekonomiky

Už dva roky se v průmyslu skloňuje pojem recese nebo alespoň ekonomické ochlazení. Druhé pololetí loňského roku přineslo skutečně zpomalení − a nevšímají si toho jen plastikáři vyrábějící pro automobilový průmysl. "V posledních měsících je vidět mírné ochlazení právě v oblasti automotive. Tento sektor je ve velkém očekávání, co vlastně bude dál, zda skutečně bude boom elektromobilů, se kterým se počítalo a je podporován rozhodnutími na evropské úrovni," uvádí Daniel Havlíček.

Podle něj se právě teď ukáže, jaké podniky a továrny v době prosperity investovaly správně a ve svých investicích se nezaměřovaly jen na nejnižší nákupní cenu, ale byly schopné si spočítat náklady na celou dobu cyklu životnosti strojů a technologií. To je totiž pro budoucí vývoj firem klíčové.

Ani ochlazení trhu přitom plastikářský průmysl neohrozí. Na to je příliš důležitou součástí nejen české, ale i evropské a světové ekonomiky. "Odběrateli vstřikovaných dílů jsou téměř všechna průmyslová odvětví. Budoucnost technologie vstřikování plastů je tedy nutností. A to jak z hlediska standardního procesu, tak z hlediska alternativních speciálních technologií vstřikování, jako jsou technologie vstřikování silikonů, technologie mikrobuněčného vstřikování, reakční vstřikování, extruzní vstřikování, mikrovstřikování a další. Těmito způsoby se dají efektivně vyrábět kvalitní díly s energetickou úsporou i vysokým stupněm automatizace a digitalizace," dodává Petr Lenfeld.

Článek byl publikován v komerční příloze HN Moderní plasty.

Související