재활용 플라스틱은 이제 포장 분야의 일반적인 주제입니다. 사람들은 쓰레기를 줄이고 싶어합니다. 법에 따라 기업은 오래된 포장재를 회수해야 합니다. 브랜드는 더 많은 재활용 재료를 사용할 것을 약속합니다. 그래서 제조업체들은 얼마나 많은 재활용 가능한 플라스틱을 기계에 넣을 수 있는지 테스트하고 있습니다. 여기에는 비닐봉지 기계도 포함됩니다. 대답은 간단합니다. 10여년 전입니다. 그러나 이는 여전히 많은 목표에 비해 훨씬 부족합니다.
큰 약속과 기계가 할 수 있는 것 사이의 격차는 주의 깊게 연구할 가치가 있습니다. 재활용 플라스틱은 많은 문제를 야기합니다. 그들은 기계를 더 빨리 마모시킵니다. 출력 품질이 저하됩니다. 이는 프로세스의 안정성을 변경합니다. 이는 제품 일관성을 약화시킵니다. 이러한 제한 사항을 이해한다고 해서 재활용 재료를 사용해서는 안 된다는 의미는 아닙니다. 이는 우리가 이를 현명하게 사용해야 함을 의미합니다.
1. 기계 상류에서의 오염 문제
모든 폴리머는 플라스틱 쇼핑백 기계에 들어가기 전에 수집, 분류, 세척 및 과립화됩니다. 각 단계마다 새로운 레진에서는 찾아볼 수 없는 차이점이 추가됩니다.
소비자 이후 재활용 폴리에틸렌(PCR-PE)은 재활용 쇼핑백의 핵심 성분입니다. 하지만 클린타입은 거의 없습니다. LDPE 필름, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 병, 폴리프로필렌 캡, 종이 라벨, 접착제 및 작은 식품 덩어리를 혼합합니다. 세척하고 분류한 후에도 기계적 재활용으로는 신소재만큼 순수하게 만들 수 없습니다.
따라서 실제로 재생된 입자는 다음과 같은 정도를 갖습니다.
- 수분 : 회수된 입자가 잘 건조되지 않으면 블로운 필름에 기포, 줄, 표면결함이 생길 수 있습니다. 새로운 LDPE가 압출기에 들어갈 때 일반적으로 수분 함량은 200ppm 미만입니다. 그러나 적절하게 건조되지 않으면 소비 후 더 많은 PPE가 재활용됩니다.
- 비-PE 품목: 폴리프로필렌 및 기타 다양한 폴리머는 필름에 약한 부분을 만들 수 있습니다. 전체 중량의 1% 미만이더라도 국부적인 약화로 이어질 수 있습니다. 이러한 반점은 다트 낙하의 영향을 감소시킵니다.
- 남은 색상 및 잉크: 오래된 포장의 남은 페인트와 잉크로 인해 최종 필름의 색상이 덜 균일해집니다. 자연색 또는 밝은색-색상 가방은 다량의 재활용 소재를 사용하는 경우 청소하기가 특히 어렵습니다.
2. 유변학적 가변성과 이것이 압출 안정성에 미치는 영향
블로운 필름을 사용하는 모든 플라스틱 쇼핑백 기계에는 폴리머에서 압출기로 꾸준한 용융 흐름이 필요합니다. 용융 흐름 지수(MFI)는 특정 중량 하에서 폴리머가 얼마나 쉽게 흐르는지를 측정한 것입니다. 기포를 안정적으로 유지하고 막 두께를 균일하게 유지하는 것이 가장 중요한 설정입니다.
새로운 LDPE는 일반적으로 용도에 따라 0.3-2.0g/10min의 좁은 MFI 범위로 제조됩니다. 그러나 사용 후 재활용 폴리에틸렌의 MFI 변화는 단일 사용 후에도 일반적으로 ± 30 – 50%입니다. 이는 재활용 소재가 다양한 등급의 다양한 제조업체의 수지를 혼합하여 만들어지기 때문입니다.
작동 중 MFI가 변경되면 스크류 속도와 동일한 출력 속도 변경을 유지해야 합니다. 다이 갭의 압력이 변합니다. 서리선 높이 높이가 변경됩니다. 이러한 모든 변화는 필름 두께에 영향을 미칩니다. 안정적인 원레진 라인에서는 너비가 ± 3 – 5%로 유지될 수 있습니다. 재활용품의 수분 함량은 ± ± 10 – 15%이며 재료 일관성이 좋지 않습니다. 이는 천 가방의 강도와 밀봉 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
작업자는 스크류 배압을 높이거나 금형 온도를 변경하여 이 문제를 해결하려고 합니다. 그러나 한 배치에서 다음 배치로 사료가 크게 변경될 때 조정할 수 있는 정도에는 제한이 있습니다.
3. 열분해 및 분자량 감소
폴리에틸렌은 가공될 때마다 열과 산소로 인해 분해됩니다. 첫 번째 막 형성 동안 폴리머는 한 번 가열됩니다. 기계적 회수 중에는 과립화 중에 재가열됩니다. 재활용된 입자는 비닐봉지 기계에 들어갈 때 세 번 가열됩니다.
가열하는 각 단계마다 체인이 파손됩니다. 이는 긴 폴리머 사슬이 더 짧은 조각으로 부서질 수 있음을 의미합니다. 이는 분자량을 낮춥니다. 이는 파단 중 인장 강도와 신장률을 감소시킵니다. 방울마다 달랐어요. 많은 부분은 원래 수지의 안정제에 따라 달라집니다. 그러나 전반적인 효과는 측정 가능합니다.
기계적으로 재활용된 LDPE에 대한 연구에 따르면 2~3회 재처리 주기 후에 신소재에 비해 인장 강도가 15~30% 감소하는 것으로 나타났습니다. 많은 경우 파단신율은 인장강도보다 빠르게 감소합니다.
화합물에 항산화 안정제를 첨가하면 이러한 분해를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 하지만 그들은 더 많은 돈을 지출합니다. 정확한 금액이 필요합니다. 그 과정에서 또 하나의 컨트롤이 추가됐다.
4. 기계 마모 및 유지보수 빈도
오염된 재활용 재료는 새 재료보다 압출기 부품을 더 빨리 마모시킵니다. 이는 다음에 반영됩니다.
드라이버 및 총신의 연마 마모: 모래, 유리 조각 및 종이 라벨의 탄산칼슘은 드라이버 및 총신의 사포와 같습니다. 새로운 레진 라인에서는 스터드가 몇 년 동안 지속적으로 작동할 수 있습니다. 더러운 재활용 재료를 사용하면 시간이 단축됩니다. 이는 먼지의 양과 나사와 배럴의 강도에 따라 달라집니다.
할로겐 오염물질의 부식마모 : PVC가 유입되면(분리가 불완전한 경우) 가공온도에서 염산이 방출됩니다. 염화수소는 배럴 강철과 금형 표면을 공격합니다. 0.1~0.5% PVC만 있어도 됩니다.
립 빌드업(몰드 립 슬로버): 몰드 립에 축적되는 재활용 재료의 작은 깨진 분자 및 잔류물입니다. 이는 더 많은 청소가 중단된다는 것을 의미합니다. 새로운 수지 라인에서는 매 교대마다 표준 백이 생산되고 청소됩니다. 재활용 재료가 많고 안정 장치가 불량한 라인에서는 매 시간 이상 청소해야 합니다. 이는 기계의 작동 시간을 직접적으로 줄여줍니다.
이러한 유지 관리 문제로 인해 생산량 1kg당 비용이 증가합니다. 재활용 콘텐츠를 사용하는 데 드는 총 비용을 고려할 때 이 비용은 부족한 경우가 많습니다.
5. 필름 광학 및 기계적 품질 임계값
비닐봉지 기계는 새로운 재료와 재활용 재료를 혼합하여 만들 수 있습니다. 그러나 재활용 재료의 양이 증가할수록 품질은 점점 더 낮아집니다. 업계 경험에 따르면 표준 소매 가방의 실제 한계는 30~50% PCR입니다. 게다가 재활용 소재가 깨끗하고 MFI가 안정적인 만큼 품질도 눈에 띄게 떨어지기 시작했습니다.
그 외에도 여러 품질 지표가 악화됩니다.
- 다트 낙하 충격 강도(ASTM D1709): 이는 핵심 안전 테스트 백 강도입니다. Gel이고 분자량이 낮기 때문에 PCR을 많이 할수록 감소합니다. 한도 이하로 사용하면 가방이 파손될 수 있습니다. 이로 인해 고객 불만이 발생할 수 있으며 법적 문제가 발생할 수 있습니다.
- 안개 및 투명도: 재활용 PE는 거의 항상 새 것보다 더 탁합니다. 농산물 가방, 의류 가방, 보관용 가방 등-제거해야 하는 가방의 경우-높은 PCR은 제품 수요를 충족하지 못합니다.
- 밀봉 강도의 일관성: 밀봉 영역의 먼지로 인해 이음새가 더 얇아집니다. PCR이 증가함에 따라 열 밀봉의 온도 범위는 점점 더 좁아집니다. 이는 더 엄격한 온도 제어가 필요하다는 것을 의미합니다. 많은 오래된 가방 제조사들은 그렇게 할 수 없습니다.
6. 규제 및 라벨링 제약
물리적 제한 외에도 플라스틱 쇼핑백 기계를 사용하여 재료를 재활용하는 제조업체는 변화하는 규칙을 처리해야 합니다. 이러한 규칙은 최종 제품에 대한 생각에 영향을 미칩니다.
미국에서는 FTC의 Green Guides(16 CFR Part 260)가 "재활용 콘텐츠" 라벨을 포함한 환경 관련 주장에 대한 규칙을 제시합니다. 주장은 실제 PCR 비율에 대한 문서 증거로 뒷받침되어야 합니다. 또한 증명할 수 있는 것보다 더 큰 환경적 이점을 주장할 수도 없습니다.
유럽 연합에서는 유럽 녹색 주장 지침(2023년에 도입되어 아직 개발 중)이 재활용 콘텐츠 주장에 대해 더욱 엄격한 인증 규칙을 도입할 것으로 예상됩니다. 여기에는 제3자-자 검사가 포함됩니다. 하이브리드 재활용 재료 제조업체는 재활용 공장까지의 전체 프로세스를 문서화하고 추적해야 합니다.
이로 인해 추가 사무가 추가됩니다. 전 세계 가방 제조업체의 큰 부분을 차지하는 소규모 가방 제조업체-는 실제로 사용할 수 있는 재활용 소재의 양이 적은 것에 비해 부담이 너무 클 수 있습니다.
7. 실제로 필요한 의미 있는 발전
비닐 쇼핑백 기계를 통해 더 많은 재활용 재료를 사용할 수 있습니다. 그러나 기계 자체뿐만 아니라 시스템의 여러 부분에서 비용과 작업이 필요합니다.
공급원료 품질 관리: 공급에 대한 명확한 규칙(MFI 범위, 수분 제한 및 먼지 임계값)을 설정하고 사용하기 전에 각 배치를 테스트합니다. 그것이 없다면 기계 수정은 계획된 시스템이 아니라 반응일 뿐입니다.
상용화제 및 안정제 패키지: 특수 컨디셔너는 강도 손실을 줄이고 재활용 재료로 인한 열 손상을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 공급자가 판매하지만 기술 장비가 필요하고 가격이 더 비쌉니다.
기계 업그레이드: 두께가 변경되고, 온도 제어가 향상되고, 금형 형태가 개선되는 재료용 나사는 실제 PCR 한계를 증가시킬 수 있습니다. 오래된 기계는 재활용률이 30%를 훨씬 넘는 수준에서 작동하려면 새 부품이 필요할 수 있습니다.
결론
재활용 재료를 사용하는 비닐봉지 기계에 대한 제한은 현실적이고 명확합니다. 즉, 일관되지 않은 원료, 고르지 않은 용융 흐름, 더 빠른 기계 마모, 더 좁은 품질 범위 및 새로운 규칙 제정 등이 있습니다. 이 중 어느 것도 재활용 가능한 재료 사용을 중단해야 한다는 의미는 아닙니다. 이것이 의미하는 바는 백분율 목표를 확인해야 할 마케팅 상자로 취급하기보다는 기술적인 주의를 기울여 접근해야 한다는 것입니다.
실질적인 발전을 이루고 있는 제조업체는 재활용 콘텐츠를 단순히 구매 및 교환의 문제가 아닌 재료 공학의 문제로 보는 제조업체입니다. 이는 필요에 따라 재료 규칙, 프로세스 추적 및 기계 업그레이드에 투자하는 것을 의미합니다. 20%에서 50%까지의 PCR은 직선이 아닙니다. 하지만 올바른 기술 기반이 있어야 가능합니다.
참고자료:
- 엘렌 맥아더 재단. 새로운 플라스틱 경제: 플라스틱의 미래에 대한 재고. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. 압출: 최종 가공 가이드 및 핸드북. 윌리엄 앤드류 출판, 2005.
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