HDPE 및 LDPE가 재활용 기계 설계 및 사양에 미치는 영향

재활용 장비를 설계할 때 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 고유한 특성을 이해하는 것이 중요합니다.

이 두 플라스틱은 특성이 상당히 다르며, 이는 기계 선택, 운영 매개변수 및 전반적인 재활용 비용에 영향을 미칩니다. 이 가이드는 이러한 차이점이 기계 사양에 미치는 영향에 대한 포괄적인 통찰력을 제공하여 독자들이 효과적인 재활용 작업을 위한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 지원합니다.

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A. 분류 및 분리: 수지 특성에 따른 맞춤형 기술

효율적인 분류는 고품질 재활용 소재 생산에 필수적입니다. 분류 기술 선택은 경질 HDPE 용기를 처리하는지, 연질 LDPE 필름을 처리하는지에 따라 크게 달라집니다.

HDPE 분류 기술

HDPE는 일반적으로 밀도가 있습니다. 0.941–0.970 g/cm³물에 뜨도록 합니다. 이러한 특성 덕분에 플로트 싱크 탱크를 사용하여 PET 및 PVC와 같은 고밀도 플라스틱과의 분리가 용이해집니다. 또한, 근적외선(NIR) 광학 선별기는 천연 HDPE와 유색 HDPE를 구분하고 HDPE를 다른 폴리머와 분리하는 데 효과적입니다. 그러나 어두운 색소(L값 ≤40 또는 NIR 반사율 ≤10%)는 NIR 선별 정확도를 저하시킬 수 있습니다. 병과 같은 HDPE 제품은 단단한 형태이므로 기존 선별 컨베이어, 스크린 및 광학 시스템과 잘 정렬되지만, 일부 시설에서는 작은 품목이 유리 미립자와 함께 실수로 제거될 수 있습니다.

LDPE 분류 기술

LDPE는 약 밀도가 낮습니다. 0.910~0.940g/cm³, 또한 부유 분리를 가능하게 합니다. 그러나 혼합 흐름에서 LDPE와 HDPE를 구별하는 것은 어려운 과제입니다. LDPE는 유연한 필름 기반 특성으로 인해 자동화 시스템에서 엉킴과 막힘 현상이 자주 발생하여 분류 효율이 크게 저하됩니다. 따라서 탄도 분리기, 공기 분류기 또는 광범위한 수동 분류와 같은 특수 장비가 필요합니다. LDPE의 초기 분류는 일반적으로 3차원 용기가 아닌 2차원 필름 형태를 기반으로 합니다.

정렬의 비용 의미

LDPE 필름용 분류 장비는 엉킴 방지를 위한 특수 기능과 수작업 의존도 증가로 인해 일반적으로 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 반대로, HDPE 분류 라인은 더 단순할 수 있지만 경질 재료를 처리하기 위해 더 견고한 장비가 필요합니다. 따라서 분류 시스템 비용은 수지 형태(경질 vs. 필름)와 원하는 순도에 따라 크게 결정됩니다.

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B. 크기 감소: 최적의 성능을 위한 분쇄기 맞춤 설정

세척 및 압출 전에 적절한 크기 감소가 필수적입니다. HDPE와 LDPE는 기계적 특성이 다르기 때문에 서로 다른 파쇄기 설계가 필요합니다.

HDPE 크기 감소

단단한 HDPE 제품(병, 상자, 파이프)에는 고토크 모터, 내구성 있는 칼날, 그리고 견고한 구조를 갖춘 견고한 파쇄기가 필요합니다. 단일 샤프트 파쇄기는 정밀한 입자 제어를 제공하는 반면, 이중 샤프트 파쇄기는 더 높은 처리량과 더 단단한 재질을 처리합니다. 이러한 견고한 파쇄기는 칼날 마모와 관련된 높은 초기 비용과 운영 비용을 초래합니다.

LDPE 크기 감소

LDPE 필름은 로터에 쉽게 감겨 막힘과 가동 중단을 유발하기 때문에 가공이 까다롭습니다. LDPE 필름용으로 특별히 설계된 파쇄기는 특수 로터, 엉킴 방지 장치, 그리고 정밀한 블레이드 구성을 갖추고 있습니다. 때로는 공급물의 일관성을 향상시키기 위해 파쇄 전에 고밀도화 또는 응집 공정을 거치기도 합니다. LDPE 파쇄기는 절삭력이 낮지만, 정교한 설계로 인해 비용이 더 많이 발생합니다.

크기 축소의 비용 영향

HDPE 파쇄기는 견고한 구조와 전력 요구량으로 인해 초기 투자 비용이 더 높습니다. LDPE 파쇄기는 출력은 낮지만 설계가 복잡하여 특정 용도에서는 HDPE 파쇄기와 동등하거나 더 비쌀 수 있습니다. 블레이드 유지 보수는 두 수지 모두 지속적인 운영 비용으로 작용합니다.

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C. 세척 및 오염 제거: 맞춤형 솔루션을 통한 순도 보장

효과적인 세척은 오염물질 제거에 필수적이며, 이는 HDPE와 LDPE 재활용 공정 간에 상당히 다릅니다.

HDPE 세척 시스템

HDPE는 접착제, 잔여물(식품, 기름), 먼지, 라벨 잔여물을 제거하기 위해 집중적인 세척이 필요합니다. 마찰 세척기와 플로트 싱크 탱크를 함께 사용하면 이러한 오염물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 일부 시스템은 세척 효과 향상을 위해 부식성 화학 처리 및 고압 분사를 통합합니다.

LDPE 세척 시스템

LDPE 필름, 특히 농업용 필름은 오염 물질(토양, 기름, 화학물질) 함량이 높아 더 복잡한 다단계 세척 공정이 필요합니다. 이러한 세척 시스템에는 예비 세척, 여러 단계의 마찰 세척, 그리고 잘 지워지지 않는 오염 물질에 대한 고온 세척(세제를 첨가한 온수)이 포함될 수 있습니다. LDPE의 넓은 표면적과 다층 구조는 철저한 세척의 어려움과 비용을 증가시킵니다.

세탁의 비용적 의미

LDPE 세척 공정은 복잡성, 에너지 사용(고온 세척), 그리고 광범위한 수처리 요구로 인해 자본 및 운영 비용이 더 높은 경우가 많습니다. HDPE 세척은 일반적으로 더 간단하고 비용이 저렴하지만, 두 수지 모두 폐수 처리가 여전히 중요합니다.

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D. 용융 및 압출: 온도 및 스크류 설계의 정밀성

용융 및 압출을 통해 플라스틱 플레이크가 펠릿으로 변환되며, HDPE와 LDPE의 뚜렷한 용융 특성은 압출기 설계에 상당한 영향을 미칩니다.

HDPE 압출

HDPE는 더 높은 온도에서 녹습니다.120~180°C, 가끔씩 최대 280도), 견고한 발열체, 내구성 있는 스크류/배럴 소재, 그리고 효과적인 단열재가 필요합니다. 단일 스크류 압출기가 일반적이지만, 혼합 성능을 높이기 위해 이중 스크류 설계를 사용할 수도 있습니다.

LDPE 압출

LDPE는 녹는점이 낮습니다.105~115°C), 분해를 방지하기 위해 정밀한 온도 제어가 필요합니다. LDPE는 분지 구조와 낮은 점도로 인해, 특히 심하게 오염된 필름의 경우 집중적인 여과, 균질화 및 탈기를 위해 특수 스크류 설계 또는 2단 단축 스크류 압출기가 필요할 수 있습니다.

압출의 비용 의미

HDPE 압출기는 일반적으로 고온으로 인해 에너지 소비량이 높아 운영 비용이 증가합니다. LDPE 압출기는 용융 에너지 비용은 낮지만, 고품질 펠릿 생산에 필요한 특수 온도 제어 및 2단계 설비로 인해 초기 자본 투자가 더 높을 수 있습니다.

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E. 건조 및 펠릿화: 맞춤형 공정을 통한 펠릿 품질 보장

건조 효율성과 펠릿화 방법은 최종 제품 품질에 직접적인 영향을 미치며, 각 수지마다 고유한 과제가 있습니다.

HDPE 건조 및 펠렛화

HDPE 플레이크는 기계적 원심 건조 후 열풍 건조를 거쳐 수분 함량을 낮춥니다. HDPE는 일반적으로 스트랜드 펠릿화 공정을 통해 간편성, 신뢰성, 그리고 비용 효율성을 제공합니다.

LDPE 건조 및 펠렛화

LDPE 필름은 상당한 수분을 가두어 더 광범위한 건조(기계적 탈수 및 열 건조)가 필요하며, 이는 에너지 및 장비 비용을 증가시킵니다. LDPE에 흔히 사용되는 워터링 펠렛타이저는 낮은 점도와 점착성을 효과적으로 처리하지만, 스트랜드 펠렛타이저에 비해 초기 투자 비용이 높습니다.

건조 및 펠릿화의 비용 영향

LDPE 시스템은 높은 수분 유지율과 복잡성으로 인해 건조 비용이 더 높습니다. 일반적으로 LDPE에 사용되는 워터링 펠렛타이저는 HDPE의 간단한 스트랜드 펠렛타이저 설비에 비해 더 많은 자본 투자가 필요합니다.

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주요 기계 고려 사항 요약

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결론

재활용 장비를 설계하거나 선택할 때 HDPE와 LDPE의 고유한 특성을 이해하는 것이 필수적입니다. 수지의 특성을 기반으로 이러한 선택을 최적화하면 효율적인 운영, 고품질 재활용 제품, 그리고 비용 효율적인 재활용 솔루션을 확보할 수 있습니다.