Sklo je jediný prírodný materiál, ktorý možno recyklovať donekonečna bez straty kvalitatívnych vlastností na rozdiel od plastov alebo papiera. Vo veľkej miere je úlohou spoločnosti Vetropack Nemšová, s. r. o., recyklácia skla a sklených obalov a ich následné zaradenie do obehu. Využitím tejto druhotnej suroviny sa nielen šetrí energia a prírodné zdroje potrebné na výrobu nových sklených obalov, ale eliminuje sa aj množstvo emisií škodlivých plynov do ovzdušia. Jeho recyklácia je preto správnym rozhodnutím po ekologickej a ekonomickej stránke.
Výrobný závod Nemšová, jediný výrobca obalového skla na Slovensku prevažne pre potravinársky priemysel, v uplynulom roku oslávil 120 rokov od založenia sklárne a 20 rokov od vstupu do medzinárodnej skupiny Vetropack. Jubilejný rok bol zároveň míľnikom v prebiehajúcej modernizácii závodu. Rekonštrukcia recyklačnej linky zvýšila kapacitu na spracovanie použitého skla a dosiahli sa aj významné úspory energie a emisií CO2.
Medzi významných zákazníkov patrí napríklad pivovar Carlsberg, pre ktorý sklárne v Nemšovej vyrábajú špeciálne modré fľaše na biele pšeničné pivo Kronenbourg 1664 Blanc. V súčasnosti sklárne v Nemšovej vyrobia v závislosti od druhu až dva milióny obalov denne.
Na začiatku novej cesty
Nielen v sklárskom priemysle rastie tlak na zvyšovanie využívania odpadových materiálov. Použité sklo vedia v sklárňach opätovne využívať, avšak situácia sa skomplikovala po tom, čo sa na Slovensku zrušili kontajnery na triedenie skla podľa farby. „Odpadové sklo zo zberných nádob sa vykladá do zásobníkov recyklačnej linky, kde sa istý čas skladuje, vyhníva, aby sa eliminovali biologické zložky a iné nečistoty, následne sa mechanicky čistí a drví. Základom na výrobu nových sklených obalov je použitie len čistých črepín, ktoré sú zbavené kovov aj plastov,“ hovorí Tomáš Prno, technik v spoločnosti Vetropack Nemšová.
Pôvodná recyklačná linka, ktorá bola v prevádzke od roku 2008, nedokázala zo zmesi hnedých, zelených a bielych črepov vytriediť dostatok transparentných črepov. Sklárne preto pôvodnú recyklačnú linku modernizovali, čím sa zvýšila jej kapacita a maximalizovala sa výťažnosť transparentných črepov. „Prínos novej recyklačnej linky na črepy je v tom, že sa zvýšila kapacita vyrobených črepov z pôvodných približne 90 000 ton na maximálnych 140 000 ton použitého skla. To nám dovoľuje zvýšiť obsah črepov vo vsádzke na bielej sklovine zo 40 až na 65 % upravených črepov a pri farebnej sklovine z približne 65 na 80 až 85 %,“ dopĺňa Regína Bělohoubková, PR manažérka spoločnosti Vetropack Nemšová a Vetropack Kyjov.
Pred samotnou recykláciou musí sklo prejsť ešte viacerými fázami triedenia a čistenia. Najskôr sa sklo na mechanickej dotrieďovacej linke triedi ručne a odstraňuje sa hrubý odpad, ktorý do zbernej nádoby nepatrí. Po rozdrvení črepín v špeciálnom drviči nastáva magnetická separácia kovových častí a po nej nasleduje viacnásobná optická separácia, pri ktorej sa od skla oddeľujú rozličné druhy skla alebo iných materiálov.
„Na dosiahnutie maximálnej výťažnosti bielych črepov z odpadu bolo potrebné nainštalovať sušičku, za ktorou je umiestnené zariadenie na odstraňovanie papierových etikiet. Črepy zbavené papierových etikiet postupujú do optických separátorov, kde sa odstránia nežiaduce materiály ako keramika, sklokeramika, porcelán a iné nečistoty, ktoré sa neodstránili pri manuálnom čistení. Spolu s nežiaducim materiálom sa vyradí aj použiteľné sklo, a preto tento odpad putuje do ďalšieho optického separátora, odkiaľ sa použiteľné sklo vracia naspäť do triediaceho toku. Posledným krokom je mlyn, kde sa vytriedené črepy rozomelú na frakciu a separujú sa vzduchovými dýzami do zásobníkov na číre a farebné sklo pomocou optického senzora na základe lomu svetla,“ vysvetľuje T. Prno.
Kuchárska kniha v Nemšovej
Základom na výrobu skla je kremičitý sklársky piesok. Ten sa spolu s prísadami a prímesami mieša s vyčistenými a pomletými črepinami na pásy dopravníka, ktorý ho dopraví do zásobníkov nad taviacou pecou. Na prepravu sa používajú špeciálne uzatvárateľné pásové dopravníky, aby sa znížila prašnosť počas transportu na minimum.
Viete, ako sa hovorí: „Tento recept na koláč sa dedí už generácie.“ Doba sa však mení, takisto sa menia technológie, pracovné postupy, ale aj suroviny. „Máme vlastné recepty na výrobu skla, ktoré sa nededia po babičke, ale neustále sa s nimi pracuje. Zvyšuje sa obsah črepín vo vsádzke, čo má za následok zníženie množstva použitých primárnych surovín, ako je sóda, vápenec, kremičitý a železitý piesok a iné aditíva na zafarbenie skla ako kobalt, chróm a oxidy železa,“ hovorí T. Prno.
Nepretržitá prevádzka taviacich agregátov
Investícia v celkovom objeme presahujúcom päťdesiat miliónov eur išla do rekonštrukcie a modernizácie výrobných priestorov v rokoch 2018 až 2019, keď sa rekonštruovali taviace vane, čím sa rozšírila ich výrobná kapacita. Kým staré taviace vane mali kapacitu 230 ton roztaveného skla denne, v súčasnosti dosahujú kapacitu až 320 ton roztaveného skla za deň. Jedna taviaca vaňa je určená na výrobu číreho skla, druhá vyrába zelený alebo hnedý sklený obalový materiál. Vďaka väčším a modernejším taviacim agregátom dokážu v sklárni vyrobiť viac ako pred modernizáciou. „Samotná realizácia rekonštrukcie taviacich agregátov bola mimoriadnou výzvou, výrobu totiž nemožno odstaviť, sklo vo fabrike tečie nepretržite, a to aj počas sviatkov. Sklárne pracujú 24 hodín denne 7 dní v týždni 365 dní v roku. Taviace agregáty sme preto vymieňali postupne, taviaca pec s označením 71 bola vymenená v roku 2018 a taviaca pec 72 v roku 2019,“ vysvetľuje R. Bělohoubková.
Životnosť taviacich agregátov je na úrovni 10 až 12 rokov. Počas tohto obdobia sa taviace vane nevypínajú a fungujú nepretržite. „Taviaci agregát je postavený z oceľovej konštrukcie a špeciálnych žiaruvzdorných materiálov. Tehly vane sa po zahriatí, zväčšujú‘, pracujú. Ak by sa vaňa vypínala a zapínala, mohla by sa chladnutím poškodiť, popraskať, konštrukcia by sa mohla zrútiť. Pracovníci neustále kontrolujú jej technický stav, pretože sklovina vaňu obrusuje a koroduje. Vykonávajú sa tiež pravidelné stavebno-technické obhliadky agregátov,“ dopĺňa R. Bělohoubková.
Aj napriek energetickej náročnosti sa modernizáciou podarilo dosiahnuť to, že nové taviace agregáty majú podstatne nižšiu energetickú spotrebu. „Staré taviace agregáty spotrebovali na každú tonu materiálu viac ako 5 GJ elektrickej energie, nové taviace agregáty spotrebujú necelé 4 GJ na tonu,“ hovorí R. Bělohoubková.
Sklo sa taví v plynových taviacich peciach pri teplote až 1 600 °C zo surovín, ktorých hlavnou zložkou sú črepy. Po ich roztavení, zhomogenizovaní a vyčírení sklovina vyteká z taviacej pece do vyhrievaných nátokových žľabov. Z vykurovaných žľabov prúdi do dávkovačov skloviny, pričom sa postupne upravuje tak, aby sa dodržala jej teplotná homogenita a aby sa zároveň dosiahla viskozita skloviny s takou hodnotou, keď je sklársky automat schopný tvarovať sklovinu na sklársky výrobok. Aby sa zabránilo lepeniu skla s formou, tvarovacie formy sa mažú špeciálnym grafitovým mazadlom. Formy sa intenzívne chladia tlakovým vzduchom tak, aby forma odobrala sklovine také množstvo tepla, aby po vytvarovaní výrobku a vybratí z konečnej tvarovacej formy nedochádzalo k jeho samovoľnej deformácii.
Od individuálnej po kolektívnu inteligenciu
Dôležitou fázou je postupné chladenie výrobkov v pásovej chladiacej peci, kde sa odstraňuje napätie. „Na fľaše sa po výjazde z chladiacej pece nanáša postrek vodnej emulzie polyetylénu, ktorý zvyšuje odolnosť proti oderu a zabraňuje poškodeniu povrchu výrobku na dopravníkových pásoch a kontrolných linkách,“ vysvetľuje T. Prno.
Veľký dôraz sa kladie na proces triedenia a kontrolu kvality vyrábaných produktov. Okrem vizuálnej kontroly sú pred zabalením výrobkov inštalované špeciálne optoelektrické kontrolné a testovacie zariadenia, ktoré každý vyrobený kus podrobia skenovaniu. Výrobky, ktoré nezodpovedajú predpísaným hodnotám a kvalite, sú automaticky vyradené z ďalšieho procesu a použité opäť do vsádzky ako plnohodnotná surovina, resp. vlastný odpad vo forme črepov.
Sklárne v Nemšovej používajú kontrolné zariadenia od dodávateľa IRIS, ktorý je priekopníkom v oblasti inteligentnej kontroly skla. Stroje sú určené na vizuálnu kontrolu hotových výrobkov a sú schopné identifikovať defekt s vysokou presnosťou, opakovateľnosťou a rýchlosťou. Iris EVOLUTION 5 je plne automatický stroj na kontrolu dna a hrdla, povrchovej úpravy, napätia a čítania čísla foriem. Tento stroj je modulárny a je vybavený HD kamerami, aby vyhovoval prísnym požiadavkám na kontrolu kvality a bezpečnosti. LED svetelné zdroje zaisťuje osvetlenie z niekoľkých uhlov s cieľom získania lepšieho obrazu na kontrolu. „Ak kamery a optické snímače vyhodnotia, že výrobok je nekvalitný, stroj si zapamätá jeho pozíciu a produkt na výstupe z kontrolnej linky vyhodí. Každý výrobok má na spodnej strane fľaše rodný list s informáciami, ako je objem nádoby, číslo použitej odlievacej formy, logo výrobcu. Snímače tieto údaje nasnímajú a vďaka prepojeniu s podnikovými systémami sú prípadné chyby dohľadateľné pri auditoch a kontrolách kvality,“ konštatuje T. Prno. Kontrola skla je skutočnou optickou výzvou: typy defektov sú rôzne, tvary nádob sa menia. Sklo je „živý“ materiál, čo robí kontrolu ešte náročnejšou. Kontrolný stroj je preto doplnený aj o ľudskú kontrolu, ktorá sa snaží definovať, čo je a nie je prijateľné.
Denná kontrola údajov
Ciele sú jasné. Zlepšiť výkon a kvalitu produktov a tým aj produktivitu závodu. Vyradenie chybných výrobkov je prvým krokom k úspechu. No cieľ je ambicióznejší. Znížiť produkciu chýb. Chyby v skle majú rôzny pôvod, od surovín až po výrobné alebo tvarovacie procesy, chladenie alebo tavenie. V sklárňach prebieha viacnásobná kontrola výrobkov na jednej výrobnej linke. A preto sa nemožno spoliehať len na údaje pochádzajúce z jedného stroja, bez ohľadu na to, aký inteligentný môže byť.
Nejde len o jednoduché prepojenie strojov a ľudí. Údaje zozbierané každým z kontrolných strojov sú spracované, identifikujú sa charakteristiky defektov, ich veľkosť a čísla foriem sú korelované v reálnom čase. Dáta sa denne analyzujú, aby sa zdôraznili výrobné trendy a predišlo sa prípadným chybám. Táto kolektívna inteligencia ponúka presný prehľad o kvalite výroby pre každú linku a trendy ponúkajú základný nástroj na zlepšenie produktivity. „Všetky výrobné dáta sú monitorované cez iAfis. Kolegovia na dispečingu ich denne analyzujú, aby sa predišlo prípadným komplikáciám. Sleduje sa výroba, množstvo vyrobených produktov. Ak sa objaví chyba, analyzujú sa dôvody, pre ktoré chyba vznikla, a okamžite sa vykonávajú nápravné opatrenia,“ hovorí T. Prno.
Ukladanie, paletizovanie, balenie
Skontrolované a vytriedené výrobky sa zoradia na zoraďovacích stoloch a paletizačným automatom sú jednotlivé vrstvy výrobkov ukladané na palety. Na paletizovanie čírej skloviny sa používajú automatické paletizátory ZECHETTI, ktorých súčasťou sú dopravníkové pásy, smerovače, omega prechody, stackery, dosky tvorby vrstvy, paletizačné stĺpy s trubicovou hlavicou, centrovacie stĺpy s centrovačkou a podávacie stĺpy s hlavicou vrstvy – rámy. Rýchlosťou spracovania paletizátora je 350 fliaš za minútu s maximálnou výškou plnej palety 2 600 mm. Na paletizovanie zelenej skloviny sa používajú paletizátory EMMETI.
Dopravníkové pásy sú zvyčajne reťazové dopravníky fliaš upravené na dopravu nádob. Hlavnou funkciou smerovača je smerovať fľašu, ktorá sa otáča okolo svojej osi a na výstupe z tohto zariadenia sú všetky fľaše otočené do rovnakej polohy (napríklad konkávne fľaše, ako aj fľaše s konvexným povrchom sú otočené tak, aby mali konkávny povrch v rovnakej časti). Omega prechod umožňuje súvislosť toku presúvaných položiek a spôsobí prerušenie na dopravníkoch, aby bol zabezpečený obeh prvkov linky bez zmeny úrovne. Úlohou stackera je pozbierať fľaše z linky a uložiť ich do radu. Jeho zloženie sa mení v závislosti od počtu fliaš v rade, ktoré tvoria vrstvu a ktoré treba paletizovať. Doska tvorby vrstvy je charakterizovaná bežiacim pásom, na ktorom sú umiestnené rady fliaš. Pomocou pneumatického zastavenia (oddeľovač vrstiev) sú rady uložené na doske zhutnené do počtu predvolených radov, ktoré tvoria kompletnú vrstvu. Po vykonaní prednastaveného zoradenia sa pneumatický oddeľovač zvýši a posunie vrstvu, pričom ju prenesie do koncového priestoru dosky, do priestoru odberu. V tejto fáze je vrstva pripravená na posun a naskladanie na paletu.
Na prenos fliaš sa používa automatický paletizačný stĺp s trubicovou hlavicou, ktorý odoberá vrstvu z priestoru odberu a prenáša ju na paletu pomocou trubíc hlavice, ktoré sa nafúknu a pôsobia na hrdlo fľaše. Súčasťou paletizátora je centrovací stĺp s centrovačkou, ktorý sa používa na centrovanie vrstvy počas paletizácie. Centrovačka vybavená mobilnými pneumatickými stenami udržuje poslednú vrstvu kompaktnú na palete počas paletizácie ďalšej vrstvy. Centrovačka je, okrem iného, vybavená ďalšími pneumatickými stenami na vymeranie vrstiev, ktoré sa dostanú medzi jednu a druhú vrstvu fliaš. Podávací stĺp s hlavicou vrstvy – rámy vkladá vrstvy z kartónu alebo plastu a rámy na poslednú paletizovanú vrstvu. Sacie zariadenie s princípom vákua umožňuje zachytenie vrstvy bez rizika pádu. Na konci cyklu paletizácie podávací stĺp odoberie z príslušného skladu jeden rám, zvyčajne drevený, ktorý umiestni na poslednú vrstvu, čo je potrebné v prípade príliš vysokej palety. Zariadenie s hákmi (zvieračmi), ktoré je pripojené k hlavici, umožňuje správne zachytenie rámu bez rizika pádu.
Následne po ukončení paletizovania a umiestnení produktového listu (tzv. tracking listu) na paletu sa vyskladaná paleta presunie na proces balenia, kde sa zo zásobníka baliacej fólie odoberie potrebný kus, ktorý sa najprv na hornej časti palety zvarí. Potom sa ventilátormi nafúkne tak, aby ho bolo možné nasadiť na celú paletu skladajúcu sa z niekoľkých poschodí. Pomaly sa nasadí a pomocou horákov sa fólia zmrští presne okolo celého balenia. Zabalená paleta sa umiestni do logistického areálu, kde je pripravená na expedíciu.
Nič nie je nemožné
Jedným z užitočných programov, ktorý sa pri návrhu nového skleneného obalového materiálu používa, je program Nogrit – PointBlow simulujúci tvarovací proces fľaše. Simulačný program je ušitý priamo na mieru sklárskej výroby. Simuluje sa skutočný pohyb kvapky skla od dopadu do foriem cez lisovanie až po vychladenie hotového výrobku. Možno tak vidieť premenu beztvárnej kvapky skla na hotový hmotný výsledok. Simulácia umožňuje lepšie porozumieť samotnému procesu a optimalizovať výrobné nástroje s poskytnutím tých najdôležitejších veličín, ako je teplota kvapky, hrúbka steny na konkrétnom mieste a v danom čase a podobne. V programe sa tiež kontroluje, kadiaľ a ako rýchlo sklovina vo forme tečie, aby sa predišlo slabým miestam, ktoré by u konečného spotrebiteľa mohli spôsobiť funkčný problém. Základom úspešnej simulácie je použitie čo najpresnejších vstupných údajov priamo z výroby. „Používanie simulačných procesov skracuje proces vývoja nového výrobku, znižuje sa množstvo prefabrikátov, redukujú sa náklady na vývoj a výrobu. V simulačnom nástroji možno vyhovieť takmer akejkoľvek požiadavke zákazníka, ako je znižovanie hmotnosti skleneného obalu alebo zvyšovanie tlakovej odolnosti,“ vysvetľuje T. Prno.
Inovácie a digitalizácia ako strategický plán
Skupina Vetropack považuje iniciatívy v oblasti digitalizácie a automatizácie za kľúč k trvalo udržateľnému rozvoju podnikania. Spoločnosť využíva celý rad nových technológií na vývoj a zlepšovanie svojich procesov a snaží sa zvyšovať efektivitu prostredníctvom automatizačných riešení. Digitalizácia a automatizácia boli v rámci strategického plánovania definované ako jeden z piatich strategických smerov, ktoré budú formovať ďalší rozvoj spoločnosti v nasledujúcich desiatich rokoch.
Samotná výroba je už dnes do značnej miery automatizovaná a prebieha len s minimálnymi zásahmi človeka. Avšak to neznamená, že nie sú potrebné. Ľudí potrebujú nielen počas kontroly a vyhodnocovania kvality výrobkov, ale aj na nastavovanie celej technológie na výrobu sklenených materiálov od výmeny odlievacej formy až po nastavovanie snímačov.
Na riadenie taviacich agregátov a iných výrobných zariadení a liniek sa primárne využívajú distribuované riadiace systémy PCS7 od spoločnosti Siemens. Vizualizáciu taviaceho agregátu, zber a vyhodnocovanie údajov z výrobného procesu v reálnom čase vykonáva systém SCADA. Tento systém monitoruje bezpečnosť taviaceho agregátu, teplotu vnútri pece a iné dôležité parametre poskytované operátorovi.
Vo Vetropacku prebieha digitalizácia na všetkých frontoch, či už v zjednodušení administratívnych procesov, alebo vo výrobe. Vetropack preto už v roku 2019 vypracoval plán digitalizácie a zaviedol niekoľko prvých opatrení. Spoločnosť v roku 2019 migrovala predošlý nástroj na plánovanie výroby na najnovšiu technológiu SAP4Hana, čím sa naďalej zvyšuje rýchlosť a možnosti prispôsobenia plánovania výroby. Navyše, s novým systémom môže Vetropack ešte rýchlejšie sprístupniť obchodné informácie príslušným zamestnancom.
Limitom sú črepy, nie technológie
Skutočným limitom vo zvyšovaní podielu recyklovaného skla nie je technológia. V Nemšovej vidia najväčšie nedostatky v miere návratnosti sklenených obalov. Recyklácia skla pritom nie je náročný proces, nádoby nie je potrebné oplachovať ani čistiť od etikiet. Triedenie, čistenie aj ďalšie spracovanie črepov dokážu v Nemšovej vďaka zmodernizovanej recyklačnej linke zabezpečiť vo vlastnej réžii.
Dnes približne polovica črepov spracovaných v Nemšovej pochádza zo Slovenska, zvyšok je importovaný zo zahraničia. „Nemšová potrebuje dlhodobo zvýšený prísun črepov najmä zo Slovenska. Chýbajú črepy, ktoré sú, žiaľ, zberovými spoločnosťami vyvážané do zahraničia, čo je pre skláreň zbytočné predraženie cesty k črepom, nakoľko ich potom kupujeme zo zahraničia, čo nie je vždy ľahké. Sklo vozíme z Poľska, zo Švajčiarska, z Nemecka, Rakúska,“ dodáva R. Bělohoubková.
Zmodernizované sklárne v Nemšovej majú aktuálne kapacitu vyrábať omnoho viac, avšak maximálnu kapacitu nevedia naplniť. Dôvodom sú chýbajúce črepy, a preto vyzývajú občanov, aby separovali odpad správne.
Ďakujeme spoločnosti Vetropack Nemšová, s. r. o., za možnosť realizácie reportáže a Regíne Bělohoubkovej a Tomášovi Prnovi za poskytnuté informácie.
