자료제공_STEER(스티어)
플라스틱 기술 선진국 중 하나인 우리 사회에서 ‘플라스틱 폐기물’ 문제는 우선적으로 해결해야 할 주요 현안이 되고 있다. 한국해양연구원의 조사에 따르면 한국은 매년 99만 t의 쓰레기가 바다로 배출되며 이 중 플라스틱이 20%를 차지한다. 정부는 2030년까지 해양 플라스틱 폐기물을 60% 줄이기 위한 계획을 발표하는 동시에 향후 해양으로 배출되는 플라스틱 폐기물을 제로화한다는 계획을 밝혔다. 하지만 플라스틱 제조사의 마인드를 바꾸려면 플라스틱 산업의 패러다임 전환이 필요하다. 플라스틱 제품을 생산하는 기업은 자연 친화적인 재활용성이 높은 제품을 공급하는 것이 필수다.
“플라스틱 재활용의 핵” PET 재활용 기술 플라스틱, 제약, 식품 및 기능식품, 생체재료, 플라스틱 재활용 분야의 솔루션 전문기업 STEER Engineering은 플라스틱 재활용에 이상적인 트윈압출기를 개발하였다. 일반적으로 사용되는 열가소성 수지 중 하나인 PET(Polyethyleneterephthalate)는 외관이 투명하고 화학물질과 용매에 대한 내성이 있다. PET는 260℃에서 용융온도를 가지며 150~170℃ 범위온도에서 뛰어난 인성과 내마모성을 지녔다. 상업용 PET의 고유점도(IV) 범위는 0.451로 병, 용기, 섬유의류, 가정용 직물, 커튼, 시트 커버 등의 응용 분야에 많이 사용되고 있다.
PET가 가수분해되면 IV 드롭과 물성 손실이 발생한다. 그러므로 PET 펠릿 건조 시 건조 후 잔류수분 함량을 40 ppm 미만으로 유지하는 것이 중요하다. PET는 또한 가수분해로 분해정도에 따라 투명한 황색에서 흑색으로 변색된다.
보틀 생산에 있어서의 rPET의 비율은 매년 착실하게 증가해 오고 있어 소비재 시장에서는 지금부터는 100%rPET만으로도 보틀 생산이 가능하다. 그러나 PET 고형 폐기물 처리에는 심각한 환경 문제와 매립지 문제가 따른다. PET 소재에 관한 심층연구로 STEER는 동방향 트윈 압출 가공에서 열가소성 플라스틱에 대한 혁신적인 재활용 기술을 개발하였다.
STEER 압출기는 고성능 기술, 심층적 디자인, 고급 엔지니어링의 조합으로 모든 섹션이 믹싱, 재료, 그리고 이로 인한 결과에 대한 철저한 이해를 바탕으로 설계되었다. STEER의 Omega 시리즈 압출기는 컴파운딩 산업의 새로운 표준을 제시한다.
혁신적인 1.71 Do/Di는 증가한 볼륨과 토크 능력을 통해 생산력을 25% 향상시킨다. STEER가 특허받은 프로세스 효율성과 출력 품질을 향상시키기 위해 설계된 “Fractional lobe”라는 특수한 스크류 엘리먼트를 함께 제공하는 Omega 시리즈는 가공업체에 훨씬 더 큰 투자 수익을 가져다 준다.
기존 Bi-Lobe 엘리먼트를 대체하는 혁신적인 “Fractional lobe” 엘리먼트 디자인은 빌라 피크를 제거하고 처리 중인 재료에 균일한 에너지 전달을 보장하며 민감한 재료를 다룰 수 있는 제어 기능을 제공한다. 에너지 소비를 상당히 삭감하는 것과 동시에, 전반적인 품질 향상에도 기여한다.
“Fractional Lobe” 엘리먼트 플라스틱 재활용에서 STEER 트윈 압출기가 제공하는 주요 장점 중 “fractional-Lobe”는 특허를 받은 특수 요소로 프로세스 효율성과 품질이 향상되어 보다 높은 이송량, 균일한 전단력, 흐름성 등의 확장이 가능하다. 압출기는 또한 원단, 교반 및 전단에 대한 보다 나은 제어를 제공함으로써 제조업자에게 낮은 부피밀도와 전단에 민감한 재료(Shear sensitive)의 가공을 원활하게 한다.
원료 정체와 열화를 방지하는 자가 청소(Self-wiping) 요소에서도 개선된 이송 효율성, 더 큰 ROI, 가동 중지 최소화, 더 높은 평균 전단이 요구되는 제어 처리, 총 전단의 감소와 제어된 체재 시간 등은 STEER의 트윈 압출기가 제공하는 또 다른 이점이다.
그 외 설계를 통한 품질개선으로 STEER는 높은 토크로 많은 양을 실행할 수 있는 압출기의 스플라인 설계를 포함한 “지능형 컴파운드” 기술을 제공한다. 또한 섬세하고 열에 민감한 재료 처리를 위해 다양한 특수 혼합 요소를 사용할 수 있다. STEER의 “Fractional Lobe” 엘리먼트는 복잡한 모델링과 알고리즘을 사용하여 다른 일반 엘리먼트를 사용한 기술과 비교하여 전단력과 에너지 입력의 보다 나은 제어를 제공한다.
더 낮은 고유점도(IV)를 가져오는 전단이나 가수분해로 인한 분자량의 손실은 rPET수지에서 작업하는데 중요한 문제다. 여러 응용 분야에서 더 높은 고유 점도와 더 높은 기계적 물성을 요구하기 때문이다.
rPET수지의 고유 점도를 유지하기 위한 ‘Fractional Lobe’기술의 사용의 연구 때문에 200~240°C의 온도에서 L/D가 30과 36명 Omega-40동 방향 트윈 압출기를 사용했으며 400rpm스크루의 속도로 250kg/h의 생산량을 유지했다.
‘Fractional Lobe’을 이용한 스크루 조합은 rPET의 분해를 감소시키고 분자량을 유지시켰다. 이는 “Ubbelohde”점도계에 대한 IV의 측정으로 입증됐다. 또 SME(Specific Mechanical Energy, 특수 기계적 에너지)과 압출기 프로펠러 속도를 기록했다. PC/PBT, PPS/유리 섬유의 다층 포장 재활용 폴리머도 ‘Fractional Lobe’기술로 처리했을 때 용융 형성에서 리드의 끊이 짧을수록 교반의 빈도가 증가하고 전단 피크가 감소한 혼합 균일성이 향상되었다.
STEER은 PET안전, 폐 PET병 플레이크, 그리고 신재 PET을 포함한 PET의 재이용 기술을 능숙하게 구현한다. 또 STEER기술은 보다 효과적인 재생 ABS, PP, PC/PBT등의 다양한 혼합을 지원한다. STEER의 ‘Fractional Lobe’기술은 플라스틱 재활용에 크게 공헌할 수 있다. 최근 확대되고 있는 한국 플라스틱 재활용 산업에서도 경쟁력 있는 가격에 최신 기술을 제공하는 STEER의 압출기는 앞으로 점유율 확대가 기대된다. STEER의 한국 대리인은 원인부터 내셔널(02-448-8301)가 맡고 있다.
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