Nebezpečí výbuchu – výroba a obrábění plastů a kompozitních materiálů

V minulém díle tohoto seriálu věnovaného úskalím protivýbuchové ochrany a prevence jsme se zabývali potravinářskými a zemědělskými provozy, tento díl se zaměří na výrobu, opracování a zpracování plastů a kompozitních materiálů.

Ze všech oblastí průmyslu je výroba plastů a kompozitů nejméně poznamenána průmyslovými nehodami spojenými s výbuchem, nicméně i tyto provozy musí mít zpracovánu Dokumentaci o ochraně před výbuchem dle NV 406/2004 Sb.

Specifika plastikářských provozů

Výhodami těchto typů provozů jsou jednak většinou nepříliš vysoké stáří a pokročilá technologie, která splňuje vyšší nároky na bezpečnost, a také používání relativně malé palety jednotlivých vstupních materiálů. Všechny plasty jsou deriváty ropy, a i když se jednotlivé výchozí suroviny (polymery) liší, většinou mají velmi podobné požárně-technické charakteristiky. V praxi to znamená, že se vybere materiál s nejméně příznivými charakteristikami (teploty vznícení a žhnutí, maximální výbuchový tlak, konstanta KST) a tyto se aplikují na celý provoz. V případě výroby plastových výrobků nebývá problém s vlastními lisy, což jsou zařízení relativně malého vnitřního objemu, ve kterém navíc nevzniká výbušná atmosféra ve smyslu směsi prachu se vzduchem. V plastikářském průmyslu představují riziko zejména zařízení pro příjem a skladování vstupního plastového granulátu. Nezřídka se používají textilní nebo lehká polykarbonátová sila, které není možné zabezpečit proti výbuchu a je tedy třeba přijmout speciální preventivní opatření ve smyslu vyloučení všech možných iniciačních zdrojů, které by se zde mohly vyskytnout. A zde nastává problém, protože plastový granulát (zejména od méně kvalitních dodavatelů a je-li transportován na velké vzdálenosti) může obsahovat nezanedbatelné množství prachu vzniklého otěrem nebo příměsi regranulátu s prachem. Tento prach je velmi náchylný na iniciaci statickou elektřinou, a to ze dvou důvodů: jednak má tendenci hromadit značný elektrický náboj při tření s jinými materiály (opravdu nebezpečná je například pneumatická doprava plastového prachu pomocí plastového potrubí zaústěného do hliníkového sila). Dále je nepříjemným faktem, že plastové prachy mají obecně velmi nízkou minimální iniciační energii, často menší než 10 mJ, což je energie, kterou statická elektřina během vybití nahromaděného náboje hravě zajistí.

Pozor na statickou elektřinu

Při návrhu zařízení pro dopravu a zpracování plastového granulátu je proto klíčové použití správných materiálů, které snižují riziko vzniku nebezpečných elektrostatických výbojů, a dále jejich správná montáž s důrazem na vzájemné pospojování a uzemnění jednotlivých zařízení a používání elektricky vodivých součástí a zařízení. Je velmi vhodné vyvarovat se zejména případům, kdy jsou dvě elektricky vodivé (kovové) části potrubí propojené nevodivou (plastovou) hadicí.

Dalším rizikovým místem v provozu na zpracování plastů jsou zařízení pro drcení plastů. Zpravidla se používají nožové drtiče, které výrobky „rozkrájí“ na malé kousky. Vzniklý regranulát obsahující nezanedbatelné množství prachu se pak používá opět ve výrobě. Nebezpečí těchto strojů tkví v tom, že jsou často obsluhovány ručně pracovníky, kteří jednotlivé výrobky hází dovnitř vstupním otvorem, jenž je přímo zaústěn do drtící komory. Je pravda, že vzhledem k relativně malým objemům těchto strojů a jejich robustní konstrukci nehrozí v případě vznícení prachu například od jiskry způsobené nežádoucím předmětem nijak masivní výbuch, nicméně riziko zranění obsluhy odlétávajícími částicemi a plamenem je značné. Velké nebezpečí také nastává tehdy, je-li prach z drtičů dopravován bez systémů na oddělení výbuchu například do zásobníků nebo větších filtračních jednotek. Zde totiž hrozí šíření výbuchu stejným směrem, jako je běžné proudění odsávané vzdušiny, což je situace jen velmi obtížně řešitelná ochrannými systémy na oddělení výbuchu.

Kompozity – více prachu a více rizik

V provozech pro výrobu a opracování kompozitů je situace trochu složitější v tom, že tyto materiály se zde zároveň obrábějí (broušení, řezání, leštění), takže vzniká větší množství odpadního prachu. Zde platí již dříve zmíněná úskalí – zajistit kvalitu a četnost úklidu, odsávat prach pokud možno přímo od místa jeho vzniku pomocí vysokopodtlakového odsávání a zajistit správné provedení systému odsávání se všemi náležitostmi.

Častou chybou v těchto typech provozů je to, že se provozovatel spoléhá na prostorové větrání a nízkopodtlakové odsávání například pomocí polohovatelných ramen nebo odsávacích stěn při odsávání prachu z obrábění kompozitů. Tento systém není příliš vhodný, protože není schopen zajistit dostatečnou kvalitu odsávání (většina prachu zůstává na zemi a hromadí se zde, přičemž musí být nakonec uklízena vysáváním vysokopodtlakovým odsáváním nebo vysavačem). Kromě toho má prach vzniklý obráběním kompozitních materiálů velmi nepříjemná zdravotní rizika (tvoří totiž miniaturní jehličky, které snáze pronikají nechráněnou pokožkou i plicní tkání). Z těchto důvodů je vysokopodtlakové odsávaní výhodnější – pracovník tak s prachem nepřichází vůbec do styku. Nezanedbatelnou výhodou je také fakt, že vysokopodtlakové odsávání zajišťují zpravidla mnohem menší zařízení, jejichž zabezpečení proti výbuchu bývá jednodušší a levnější.

Lepidla a pryskyřice

Specifikem provozů na výrobu kompozitních materiálů pak bývá přítomnost hořlavých kapalin a jejich par. Jedná se zejména o tekuté pryskyřice a lepidla. U pryskyřic (podobně jako u olejů) není nutné se výbuchu příliš obávat. Jejich teplota vzplanutí (tedy teplota, na kterou je třeba je zahřát, aby se z nich uvolňovaly páry o výbušné koncentraci) je vždy vyšší než 100 °C, což je teplota, která se v těchto prostorách nevyskytuje – to ovšem neznamená, že by zde neexistovalo riziko vzniku požáru! Jiná situace bývá u lepidel a čisticích prostředků, kdy se často používá aceton, metyletylketon a další látky s nízkým bodem vzplanutí. Zde je na místě zajistit účinné systémy odsávání a ředění výbušné atmosféry.

V prostorách, kde hrozí hromadění par hořlavých kapalin nebo výbušných plynů je totiž nutné zajistit odpovídající větrání (blíže viz norma ČSN EN 65 0201). U větrání se sleduje stupeň (vysoký, střední, nízký) a spolehlivost (výborná, dobrá, nízká). Tyto parametry spolu s hypotetickou rychlostí vzniku výbušné atmosféry (rychlost odpařování kapalin nebo úniku plynů) vedou k zařazení prostorů do zón s nebezpečím výbuchu.

DOPV se vyplatí

Stejně jako u ostatních typů provozů i zde platí, že včasné vypracování Dokumentace o ochraně před výbuchem může ušetřit zaměstnavatelům značné sumy peněz. Tím, že jsou definovány požadavky na technologii již v zárodku, je možné optimalizovat použití dané technologie, její umístění a provozování tak, aby byly nároky na zabezpečení proti výbuchu co nejnižší. Zde je důležité především to, že všechny ochranné systémy podléhají pravidelným revizím, takže čím méně ochranných systémů a čím jsou tyto jednodušší, tím levnější je pak celkový provoz dané technologie. Tím se investice do DOPV vrátí v řádů měsíců od zahájení provozu.

Obr. 1 – Drtiče plastových výrobků