PET 플레이크용 단일 스크류 펠릿 제조기: 작동 원리 및 크기 조절

단일 스크류 압출기는 플라스틱 가공에 흔히 사용되며, PET 병 조각을 rPET 펠릿으로 성형하는 데에도 사용할 수 있습니다.만약에 해당 라인은 고유 점도(IV)와 펠릿 품질을 보호하기 위해 수분, 휘발성 물질, 여과 및 펠릿화를 충분히 잘 제어합니다.

이 가이드에서는 단일 스크류 PET 플레이크 펠릿 제조기가 무엇인지, 전체 생산 라인이 일반적으로 어떻게 구성되는지, 프로젝트가 실패하는 원인은 무엇인지, 그리고 구매 주문서에 서명하기 전에 공급업체에 무엇을 문의해야 하는지 설명합니다.

기본 구성 및 옵션에 대한 자세한 내용은 Energycle를 참조하십시오. PET 플레이크 단일 스크류 펠릿화기 참조 페이지.

아직 장비를 검토 중이라면, 이 Energycle 페이지들을 통해 제품 라인의 개념과 용어를 비교해 보세요.
– 플라스틱 펠렛화 기계
– 플라스틱 펠릿 제조기의 펠릿화 방법
– 플라스틱 재활용 기계 개요

(구매자를 위한) 주요 요점

• PET 플레이크는 용융 전에 수분 함량을 매우 낮게 건조해야 합니다. 용융물에 수분이 있으면 가수분해 및 점도 손실을 유발할 수 있습니다.
• 진공 탈기 및 안정적인 용융 여과는 종종 "단순한 생산"과 "지속적인 생산"을 가르는 중요한 요소입니다.“
• 단일 스크류 라인은 많은 rPET 펠릿 생산에 자주 사용되는 반면, 혼합/배합 요구 사항이 증가함에 따라 트윈 스크류 라인이 더욱 매력적인 선택지가 됩니다.

PET 플레이크 펠릿화 공정이 민감한 이유: 수분 → 가수분해 → 정맥 내 손실

PET는 수분을 쉽게 흡수합니다. 수분이 있는 상태에서 PET를 용융시키면 가수분해가 발생하여 분자량이 감소하고, 이는 등가점도(IV) 손실 및 기계적 성능 저하로 나타납니다. PET 취급 및 건조에 관한 재활용 산업 지침 문서에서는 소량의 수분이라도 용융 가공 중 PET의 가수분해를 유발할 수 있으며, 등가점도 손실을 최소화하기 위해 용융 가공 직전에 PET를 완전히 건조해야 한다고 명시하고 있습니다. 또한, 일반적인 재활용 PET 용도에 대해 수분 함량을 약 50ppm까지 낮추고 등가점도 손실을 좁은 범위 내로 유지하는 것과 같은 일반적인 목표치를 제시하고 있습니다. (출처: ) CWC PET 건조 지침(BP-PET3-05-01))

이것이 바로 PET 펠릿화 라인이 PP/PE에 비해 "과도하게 설비를 갖춘 것처럼 보이는" 핵심 이유입니다. PET는 건조 제어가 미흡하거나 체류 시간이 길거나 환기가 불안정하면 매우 불리합니다.

"PET 플레이크용 단일 스크류 펠릿 제조기"의 실제 의미는 무엇일까요?

대부분의 구매자는 "펠릿 제조기"라고 말하지만, 이 시스템은 여러 모듈로 구성된 라인입니다.
– 사료 준비 (완충 기능, 금속 탐지, 선택적 고밀도화)
– 건조/예비 건조 (PET에서 가장 중요한 모듈인 경우가 많습니다.)
– 압출 (나사 하나, 일반적으로 통풍 및 진공 기능 포함)
– 용융 여과 (스크린 체인저 또는 연속 여과 장치, 경우에 따라 용융 펌프 포함)
– 펠릿화 및 펠릿 취급 (가늘게 또는 물속에서 헹군 후 건조 및 미세 입자 제거)

공급업체를 비교할 때는 스크류 자체보다는 모듈들이 어떻게 함께 작동하여 정맥 내 주입, 오염 및 펠릿 일관성을 제어하는지에 더 집중해야 합니다.

일반적인 공정 흐름 (병 조각 → rPET 펠릿)

대부분의 노선은 다음과 유사한 흐름을 따릅니다.

1) 세척된 PET 플레이크 (PVC/금속/종이 함량 제한 있음)
2) 예비 건조/건조기 완충(목표 수분 안정성)
3) 공급 시스템 (호퍼 설계, 브리징 제어, 선택 사양인 다짐기/압축기)
4) 단일 스크류 압출기 (온도 프로파일 + 체류 시간 제어)
5) 진공 탈기/환기(수증기 및 기타 휘발성 물질 제거)
6) 용융 여과(고체 오염물질 제거, 압력 안정성 제어)
7) 펠릿화(가닥형 또는 수중형)
8) 펠릿 건조 + 미세 입자 제거 + 저장소로 이송

일부 "병에서 병으로" 공정에는 추가적인 오염 제거 및 IV 관리 단계가 포함됩니다(예: EREMA의 VACUREMA는 개념의 일부로 정의된 진공 처리 및 고체상 중합/IV 증가 단계를 설명하고 진공 하에서의 용융이 가수분해/산화 분해를 방지하는 데 도움이 된다고 언급합니다. 참조). EREMA VACUREMA 상세 정보).

핵심 모듈(검사 대상 및 변경 사항)

1) 건조/예비 건조 (투자 대비 수익률이 가장 높은 경우가 많습니다)

건조기가 압출기 공급 단계에서 안정적인 수분 함량을 유지하지 못하면, 이후 단계에서 거품 발생, 기포, 혼탁, 펠릿 불균일성, 잦은 설정 변경 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

구매자 확인 사항:
수분 함량은 어떻게 측정하나요(샘플링 지점 및 방법)?
- 공급업체는 압출기 공급 시 어떤 수분 함량 범위를 보장할 수 있습니까? 당신의 플레이크?
– 시작/정지 동작 및 호퍼 재충전 시(수분 농도 급증은 흔히 발생함) 어떤 현상이 발생합니까?

협력업체와 논의할 목표치가 필요하다면, CWC PET 건조 지침에서는 용융 가공 중 가수분해를 최소화하기 위해 매우 낮은 수분 함량(일반적으로 수십 ppm 정도)까지 건조할 것을 권고하고 있습니다. (참조) CWC PET 건조 지침.)

2) 사료 공급 및 플레이크 취급 (최대 생산량보다 안정성이 우선)

PET 플레이크는 압출기에서 브러싱 현상, 급증 현상 또는 미세 입자 혼입을 일으킬 수 있습니다. 안정적인 공급은 용융 압력 안정성을 향상시키고 여과 관리를 용이하게 합니다.

구매자 확인 사항:
호퍼 설계 및 막힘 방지 기능
- 공급업체가 경미한 라벨/벌금을 처리하는 방식
– 다짐/밀도화 공법 사용 여부 (사용 이유 포함)

3) 진공 탈기/환기 (수분 및 휘발성 물질 제어)

탈기 공정은 많은 생산 라인이 안정화되는 단계입니다. 이 공정은 용융물에서 수증기와 기타 휘발성 물질을 제거하는 데 도움이 되며, 특히 입고 품질이 일정하지 않은 rPET에 매우 중요합니다.

확인해야 할 두 가지 실질적인 사항:
– 이월 제어 (환기구가 용융물이 진공 라인으로 빨려 들어가는 것을 방지하는 방식)
– 진공 시스템 내구성 (PET 탈기 과정에서 물, 용매, 단량체/올리고머와 같은 증기 및 혼입 입자가 시스템 내부로 유입될 수 있기 때문입니다.)

Leybold의 압출기 탈기 개요에서는 PET 탈기를 압출기에서 진공 시스템으로 상당량의 증기(물, 용매, 단량체, 올리고머 포함)를 추출하는 과정으로 설명하고 있으며, 펌프에서 응축 및 중합 반응을 처리하는 설계상의 어려움을 언급하고 있습니다. (참조) Leybold 압출기 탈기 개요.)

4) 용융 여과 + 압력 안정성 (“저소음 라인”의 장점)

플레이크 오염은 실제로 존재합니다. 종이, 알루미늄, 엘라스토머, 간혹 PVC 및 미세 입자 등이 포함될 수 있습니다. 용융 필터는 압력 급증이나 잦은 가동 중단 없이 고형물을 제거해야 합니다.

좋은 모습이란 무엇인가:
압력이 안정적이어서 펠릿 크기가 일정하게 유지됩니다.
– 필터 유지 관리는 캠페인 기간에 맞춰 진행됩니다(가장 문제가 심각한 시간대가 아닙니다).

그노이스는 스크린 교체로 인한 중단 및 압력 급증과 같은 일반적인 운영 문제를 강조하고, 스크린 오염을 제어하여 용융 흐름 조건(압력 강하 포함)을 일정하게 유지하는 것을 목표로 하는 회전 여과 개념을 설명합니다. (참조) 그노이스 용융 여과 개요.)

스타링거의 recoSTAR PET 라인 설명에서도 용융 여과 및 안정적인 용융 압력을 강조하며, 압력을 안정화하고 일관된 용융 품질을 유지하는 데 있어 용융 펌프의 역할을 언급합니다. (참조) 스타링거 recoSTAR PET 개요.)

5) 펠릿 제조 방법(스트랜드 방식 vs 수중 방식) 및 펠릿 취급

펠릿화는 단순히 "절단"하는 것만이 아닙니다. 수분/공기 처리, 펠릿 건조, 미분 제어, 그리고 용융 상태의 작은 변동에 대한 생산 라인의 내성까지 모두 포함합니다.

수중 펠릿화 시스템은 여러 하위 시스템이 서로 일치해야 하므로 종종 전체 패키지로 구성됩니다. Plastics Technology는 수중 펠릿화 장치가 "압출기, 펌프, 필터, 냉각 시스템 및 건조기가 적절하게 구성되어 일관된 펠릿 품질을 달성할 수 있을 때만 성공적일 수 있다"고 지적합니다. (참조) 수중 펠릿화 시스템 사양에 관한 플라스틱 기술.)

펠릿화 방법을 선택할 때는 공급업체에 목표 생산량 및 IV 조건에서의 펠릿 품질(미분 %, 꼬리 부분, 펠릿 크기 분포)을 보여달라고 요청하십시오. 단순히 "이상적인" 조건에서의 품질만 보여주는 것이 아니라, 목표 생산량 및 IV 조건에서의 품질을 보여달라고 요청하는 것이 중요합니다. 일반적인 옵션에 대한 자세한 내용은 Energycle 가이드를 참조하십시오. 플라스틱 펠릿 제조기의 펠릿화 방법.

PET 플레이크 생산에 있어 단일 스크류 방식과 이중 스크류 방식의 비교 (구매자 결정표)

가장 빠른 결정 방법은 목표 펠릿 IV, 오염 허용 범위 및 최종 시장 요구 사항을 정의한 다음 플레이크를 사용한 재료 시험을 통해 확인하는 것입니다.

견적 요청 전에 정의해야 할 사양

견적을 생산량만을 기준으로 작성하기 때문에 잘못된 장비를 구매하는 경우가 많습니다. 품질, 변동성 및 규정 준수 요구 사항을 포함하는 사양서를 사용하십시오.

식품 접촉 관련 응용 분야를 목표로 하는 팀을 위한 FDA 참고 자료: 식품 포장에 재활용 플라스틱 사용(화학적 고려 사항): 산업계 지침.

프로젝트를 살리는 공급업체 질문

공급업체가 구성을 확정하기 전에 이러한 사항들을 미리 문의하세요.

1) 건조 보장압출기 공급 시 플레이크의 수분 함량을 어떻게 보장하시나요? 그리고 그 수분 함량은 어떻게 측정하시나요?
2) 탈기 설계용융물이 진공 라인으로 유입되는 것을 방지하는 것은 무엇이며, 진공 시스템의 유지보수 계획은 무엇입니까?
3) 여과 계획오염 부하에 대한 어떤 가정을 사용하고 있으며, 유지할 수 있는 미세도는 어느 정도이고, 스크린 교체나 역세척에 있어 "최악의 상황"은 어떤 경우인가요?
4) 용융 압력 안정성용융 펌프를 사용하시나요? 그리고 정상 상태에서 예상되는 압력 변동 범위는 어느 정도입니까?
5) 펠릿 품질 증명목표 처리량에서의 펠릿 크기 분포 및 미분 발생량을 보여주고, 펠릿 건조기 및 미분 제거 장치의 크기 조절 방식을 설명하십시오.
6) 임상시험 프로토콜시험 중에 무엇을 측정할 것입니까(정맥주사, 젤, 검은 반점, VOC/냄새)? 그리고 합격/불합격 기준은 무엇입니까?

가동 중지 시간 및 부품 계획의 경우 Energycle를 사용하십시오. 플라스틱 펠릿 제조기 유지보수 체크리스트 "유지보수"를 실제 예방 유지보수(PM) 일정으로 전환하는 데 도움이 될 수 있습니다.

FAQ (실제 구매 관련 질문)

단일 스크류 라인으로 병 조각을 이용하여 식품 접촉용 rPET 펠릿을 생산할 수 있을까요?

가능하지만, "식품 접촉"은 단순히 스크류 선택 문제가 아니라 규정 준수 및 공정 관리 문제입니다. 엄격한 투입물 관리(선별, 세척, 저PVC/금속 함량)와 최종 시장에서 수용 가능한 오염 제거 개념이 필요합니다. 일부 공급업체는 진공 처리 시간과 온도가 정의된 완벽한 병입 시스템을 제공합니다. 예를 들어, EREMA는 VACUREMA 개념에서 PET 플레이크에 대한 최소 진공 처리 시간과 고온 처리를 설명합니다. 미국 프로젝트의 경우 다음 사항도 검토하십시오. 식품 포장용 재활용 플라스틱에 대한 FDA 지침 또한 검증 계획을 고객의 요구 사항에 맞춰 조정하십시오.

공급업체는 압출기 공급구에서 어떤 수분 함량을 보장해야 합니까?

압출기 입구에서 "건조기 성능"뿐 아니라 보장된 수분 함량 범위를 요청하십시오. PET는 용융 상태의 수분에 민감한데, 가수분해로 인해 분자량과 점탄성 계수(IV)가 감소할 수 있기 때문입니다. PET 재활용 건조 지침 문서에서는 가수분해를 최소화하고 용융 가공 중 IV 손실을 줄이기 위해 PET를 매우 낮은 수분 함량(일반적으로 수십 ppm 정도)으로 건조하는 것에 대해 논의합니다. 이 문서를 시작 기준으로 삼고, 목표 IV와 최종 용도에 따라 수분 함량을 설정하십시오. 가장 중요한 것은 샘플링 지점, 테스트 방법, 그리고 호퍼 재충전 및 시동 중 수분 급증에 대한 공급업체의 처리 방식을 명확히 지정하는 것입니다. (참조) CWC PET 건조 지침.)

사용 후 남은 플레이크에 대한 용융 여과 방식 중 스크린 체인저 방식과 연속 여과 방식 중 어느 것이 더 안전할까요?

최적의 선택은 오염 부하와 가동 시간 기대치에 따라 달라집니다. 스크린 교환기는 오염이 제어될 경우 효과적으로 작동할 수 있지만, 라인이 이를 고려하여 설계되지 않은 경우 잦은 스크린 교환은 압력 변동과 공정 중단을 초래할 수 있습니다. 연속 여과 방식은 용융 흐름 조건을 더욱 안정적으로 유지하는 것을 목표로 합니다. 예를 들어, Gneuss는 스크린 오염을 제어하여 일정한 조건을 유지하는 여과 방식을 설명하며, 이를 통해 스크린 교환과 관련된 압력 급증을 방지할 수 있습니다. 견적을 비교할 때는 각 공급업체에 예상 오염 부하, 처리량에서의 예상 유지 보수 주기, 그리고 압력 안정성을 예측하는 데 사용하는 데이터에 대해 문의하십시오. (참조) 그노이스 용융 여과 개요.)

PET 펠릿 제조 라인에 용융 펌프가 필요한가요?

용융 펌프는 필수 장비는 아니지만, 특히 여과 과정에서 압력 강하가 변동하는 경우, 일관된 펠릿 크기와 안정적인 작동을 위해 다이에서 안정적인 용융 압력이 필요할 때 도움이 될 수 있습니다. 스타링거(Starlinger)의 recoSTAR PET 제품 설명서에서는 용융 펌프가 용융 압력을 안정화하고 일관된 용융 품질을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 점을 강조합니다. 구매자는 펠릿 크기/미분 제한이 얼마나 엄격한지, 투입되는 플레이크의 변동성이 얼마나 큰지, 그리고 펠릿 제조 방식에 필요한 다이 압력의 안정성이 얼마나 중요한지를 고려하여 결정해야 합니다. 공급업체에 목표 여과 미분도에서 펌프 사용 여부에 따른 압력 변화 추이 데이터를 요청하십시오. (참조) 스타링거 recoSTAR PET 개요.)

침전물 발생 및 펌프 고장을 방지하려면 진공 탈기 시 어떤 사항을 명시해야 할까요?

rPET 용융물에서 나오는 물질부터 살펴보겠습니다. 수증기와 기타 증기, 그리고 때로는 혼입된 입자들이 있습니다. Leybold는 PET 탈기 과정에서 물, 용매, 단량체/올리고머와 같은 증기가 추출될 수 있으며, 이러한 증기들이 진공 펌프 내부에서 응축 및 중합되어 설계 및 유지 관리에 어려움을 초래할 수 있다고 지적합니다. 구매 시에는 어떤 트랩/응축기가 포함되어 있는지, 침전물 관리는 어떻게 이루어지는지, 청소 주기는 어떻게 되는지, 그리고 유지 관리가 생산 일정과 일치하는지 문의하십시오. 또한, 벤트가 급증 시 용융물이 진공 시스템으로 유입되는 것을 어떻게 방지하는지도 확인하십시오. (참조) Leybold 압출기 탈기 개요.)

스트랜드 펠릿화 또는 수중 펠릿화 - PET 펠릿 결함 및 미분 감소에 도움이 되는 방법은 무엇일까요?

두 방식 모두 가능하며, 결정적인 요소는 시스템 적합성과 작동 조건입니다. 수중 시스템은 일관된 펠릿을 생산할 수 있지만, 상류 및 하류 장비의 사양을 정확하게 조율해야 합니다. Plastics Technology에 따르면 수중 펠릿 제조기의 성공은 일관된 펠릿 품질을 얻기 위해 압출기, 펌프, 필터, 냉각 시스템 및 건조기의 적절한 사양에 달려 있습니다. PET 구매자는 펠릿 품질 허용 기준 목록(미분 %, 꼬리, 펠릿 크기 분포)을 요청하고, 공급업체에 목표 IV 및 처리량에서 비교 가능한 데이터를 제공하도록 요청하십시오. 또한 견적에 건조기 및 미분 제거 비용을 포함하십시오. 결함은 건조 후에 나타나는 경우가 많습니다. (참조) 수중 펠릿화 시스템 사양에 관한 플라스틱 기술.)

참고 자료

• Energycle — PET 플레이크 단일 스크류 펠릿화기 제품 참조: https://www.energycle.com/pet-plastic-flake-single-screw-pelletizer/
• CWC — PET 재활용 취급 및 가공: 건조 방법 및 요구 사항(BP-PET3-05-01): https://p2infohouse.org/ref/14/13537.pdf
• EREMA — VACUREMA 기술 세부 정보(진공 처리, 진공 용융, 여과 개념): https://www.erema.com/en/vacurema_details/
• 레이볼드 - 압출기 탈기 개요(PET 증기 및 진공 시스템 고려 사항): https://www.leybold.com/en/products/systems-and-solutions/customized-vacuum-systems/extruder-degassing
• 그노이스(Gneuss) - 용융 여과 개요(압력 안정성 및 연속 여과 개념): https://www.gneuss.com/en/trouble-free-melt-filtration/
• Starlinger의 recoSTAR PET 개요(용융 여과, 용융 펌프, 공정 특징): https://www.starlinger.com/en/recycling-technology/recostar-pet
• FDA - 식품 포장재에 재활용 플라스틱 사용(화학적 고려 사항): 산업 지침: https://www.fda.gov/media/150792/download
• ASTM — PET의 고유 점도(ASTM D4603 개요): https://store.astm.org/d4603-18.html
• ISO - 플라스틱 재활용 지침(ISO 15270 개요): https://www.iso.org/standard/15270.html