Polyethylen a polypropylen nejen v obalovém průmyslu

Polyethylen (PE) a polypropylen (PP), jež se řadí do třídy polyolefinů, jsou nejpoužívanější termoplasty na světě. Na trhu EU společně tvoří dokonce bezmála polovinu celkové poptávky po plastech.

Polyethylenu existuje několik druhů lišících se od sebe způsobem výroby, vlastnostmi a také oblastmi použití. Základními druhy jsou vysokohustotní a nízkohustotní polyethylen.

Vysokohustotní polyethylen označovaný zkratkou HDPE případně PE-HD z angl. High-density polyethylene je charakteristický hustotou 941–954 kg/m³. Vyrábí se koordinační polymerizací za nízkých tlaků (0,1–5 MPa), proto se někdy též nazývá nízkotlaký polyethylen. V porovnání s ostatními druhy polyethylenu je HDPE nejtvrdší a zároveň nejméně ohebný. Díky malé křehkosti z něj lze vytvořit prakticky jakýkoliv tvar při zachování jeho přirozené lehkosti.

Pro nízkohustotní polyethylen se používá zkratka LDPE popř. PE-LD z angl. Low-density polyethylene. Jeho hustota se pohybuje v rozmezí cca 915 až 935 kg/m³. Na rozdíl od HDPE se vyrábí radikálovou polymerizací za vysokých tlaků (50–250 MPa), tudíž bývá označován také jako vysokotlaký polyethylen. Vyniká rovněž velkou pevností, avšak je zároveň měkký a poddajný. Stejně jako HDPE má výbornou mechanickou pevnost a dobré bariérové vlastnosti proti vlhkosti, avšak je poměrně snadno propustný pro kyslík a aromatické látky. Oproti HDPE je dobře průhledný.

Polypropylen zkráceně označovaný jako PP je nejvíce podobný HDPE. Liší se však některými vlastnostmi. Například hustotu má PP nejnižší ze všech běžně používaných polymerů (cca 900–910 kg/m³). Další výhodou PP jeho čirost v porovnání s HDPE. Přednost polypropylenu spočívá rovněž ve zdravotní nezávadnosti nebo dobré svařitelnosti a ohybatelnosti.

Dále se oba materiály vyznačují dobrými elektroizolačními vlastnostmi a odolností vůči rozpouštědlům a korozi, tj. porušování polymeru účinkem chemické látky.

Oba polymery se ve výrobě používají jak v pevné, tak flexibilní formě (primárně v podobě fólií). Liší se však mírou zastoupení. Polypropylen (PP), který je zároveň nejpoptávanějším polymerem z těchto tří, bývá používán především v pevné formě. Ve flexibilních aplikacích, tzn. v podobě fólií a jiných měkkých obalů, se uplatňuje přibližně jen čtvrtina z jeho produkce. Nízkohustotní polyethylen (LDPE), jenž je druhým nejžádanějším polymerem, se vyskytuje téměř výhradně v podobě fólií. Opačná situace je u polyethylenu vysokohustotního (HDPE), kde převládá pevná forma. Výrobky z flexibilního HDPE tvoří zhruba jen desetinu z jeho celkové produkce.

Aplikace pevného PE a PP

Pevné polyolefiny nachází největší uplatnění v obalovém průmyslu. V případě HDPE se jedná dokonce o majoritní oblast jeho použití. Z jeho celkového množství uvedeného na unijní trh připadá na výrobu obalů až 62 %. Pevný PP se v tomto odvětví uplatňuje v menší míře, a to zhruba z 37 %.

Dalšími oblastmi, kde se lze s pevnými polyolefiny setkat jsou stavebnictví, automobilový průmysl, nábytkářství, výrobky pro domácnost, zemědělství nebo elektrotechnika a elektronika.

Graf 1 – Aplikace pevného polyethylenu a polypropylenu v zemích EU

V obalovém průmyslu se oba materiály nejčastěji používají k výrobě tzv. pevných obalů, tj. láhví, dóz, kelímků, misek nebo krabiček. Pro představu, jedná se zejména o obaly potravin a drogistického zboží.  Dále se z nich vyrábí rovněž uzávěry a víčka láhví, a to jak nápojových (např. PET láhve), tak nenápojových. Nezanedbatelnou oblastí je taktéž výroba přepravních obalů (např. přepravek).

Přibližné rozdělení pevných polyolefinů v obalovém průmyslu znázorňuje Graf 2.

Graf 2 – Aplikace pevného polyethylenu a polypropylenu v obalovém průmyslu v zemích EU

Aplikace flexibilního PE a PP

Jak ukazuje Graf 3, dominantní oblastí použití flexibilních polyolefinů je opět obalový průmysl, kde je využito až 81 % z jejich celkové produkce. V menší míře se uplatňují taktéž ve výrobě fólií pro zemědělství a stavebnictví nebo odpadkových pytlů a sáčků.

Graf 3 – Aplikace flexibilního polyethylenu a polypropylenu v zemích EU

V obalovém průmyslu se z flexibilních polyolefinů nejčastěji vyrábí nepotravinářské (non-food contact) obaly, kam patří strečové a smršťovací fólie a fólie dodávané v rolích, u nichž není natahování nebo smršťování vyžadováno. Druhou skupinu tvoří potravinářské (food contact) obaly, kde má na rozdíl od ostatních oblastí významné zastoupení polypropylen, a to především z důvodu jeho zdravotní nezávadnosti. Kromě jednodruhových materiálů (PE a PP) se v potravinářských obalech vyskytuje poměrně mnoho kompozitů. Třetí oblastí aplikace flexibilních polyolefinů je výroba tašek (pevných a lehkých odnosných), pytlů a sáčků.

Graf 4 – Aplikace flexibilního polyethylenu a polypropylenu v obalovém průmyslu v zemích EU

Zastoupení PE a PP v odpadních tocích

Z hlediska recyklace je třeba si uvědomit, že výrobky v rámci výše uvedených odvětví mají různou životnost. Z toho důvodu se v odpadních tocích nevyskytují ve stejném poměru. Je zřejmé, že nejkratší životnost mají jednorázové obaly, proto se v odpadním toku a v procesu recyklace objevují nejčastěji. Jak ukazuje Graf 5, v případě pevného PE představují obaly až 82 % odpadů a u pevného PP tvoří přibližně polovinu. Významnou skupinou odpadů jsou taktéž výrobky pro domácnost z PP, které jsou v odpadních tocích zastoupeny zhruba z 30 %. Naopak nejméně plastového odpadu vzniká v zemědělství, stavebnictví, nábytkářství a automobilovém průmyslu (zejména v případě pevného PE).

Graf 5 – Zastoupení jednotlivých aplikací pevného polyethylenu a polypropylenu v odpadových tocích EU v roce 2018

V odpadním toku flexibilního PE a PP mají největší zastoupení průmyslové a zemědělské fólie. Spotřebitelské fólie netvoří ani 10 %.

Graf 6 – Zastoupení jednotlivých aplikací flexibilního polyethylenu a polypropylenu v odpadových tocích EU v roce 2018