제4장 폴리머 리사이클의 최신 동향 (5) - Polymer의 material recycle 기술의 개발

[YDfamily]

2. Polymer의 material recycle 기술의 개발

① Sumitomo 화학과 Pilot, 플라스틱 제품의 수평 리사이클 실현을 향한 공동 개발

Sumitomo 화학과 Pilot는 특수 잉크를 이용하여 플라스틱 용기 포장의 인쇄 층을 무색화 하는 공동개발을 행하고 있다. 플라스틱은 생활을 지지하는 유용한 소재로서, 자동차나 항공기, 전자기기, 용기포장 등 다양한 용도에 이용되고 있고, 순환형 사회의 실현을 향해, 용도에 대응하거나 리사이클 기술의 개발을 추진해 가는 것이 요구된다. 사용 후의 플라스틱 제품을 같은 용도의 제품으로 새로 만들 때에, 플라스틱 용기 포장에 대해서는 각종 인쇄가 실시되는 것이 많기 때문에, material recycle을 행해도 잉크의 색이 남아 버려 같은 용도에 적용 가능한 품질 수준의 기능으로 재생하는 것이 곤란하게 된다. 본 공동 개발에 있어서, Sumitomo 화학은, 이제까지 배양해 왔던 수지 설계, 가공 기술을 활용하여, 잉크의 무색화를 행하는 용매 혼련 공정을 중심으로 한 material recycle, process의 개발을 담당하고, Pilot는 그룹 내의 Pilot 잉크 주식회사에 있어서, Pilot가 개발, 보유한 잉크 기술을 활용하여 같은 리사이클 프로세스에 적합한 특수 잉크의 개발을 담당한다. 양사가 협력하는 것으로, 재자원화 한 플라스틱 용도 전개의 폭을 넓히고, 유한한 자원의 순환을 목표로 하고, 인쇄가 실시된 포장재료의 분별, 회수 시스템의 구축에 대해서도 검토를 진행하고 있다고 한다.

도90 Sumitomo 화학과 Pilot의 리사이클 용 특수 잉크의 공동개발

② 동경 해상 일동화재와 Mitsubishi Chemical의 아크릴 수지의 수평 리사이클 사업화 검토

동경 해상 일동화재는 2023년 2월, 아크릴 수지 케미컬 리사이클의 사업화에 대해서 이하와 같은 발표를 하였다. “금번 아크릴 수지 케미컬 리사이클의 사업화를 목표로 하고 있는 Mitsubishi Chemical과, 당사의 취득한 사용 후 자동차의 재판매나 자동차 리사이클법에 따르는 적정한 해체 처분을 담당하는 ABT사와, 3사의 공동 실증 실험에 관한 기본협정서를 체결하고, 아크릴 수지 회수, 재이용 scheme 구축에 관련되는 협업을 개시하는 것을 알린다. 당사는 본 scheme의 확대 및 scheme을 지지하는 새로운 보험 상품을 개발, 검토를 진행하는 것으로 탈 탄소 사회, 순환형 사회의 실현을 지원하게 된다. 당사는 자동차 사고에 있어서 전원으로 된 차량의 보험금 지급에 수반하여, 다수의 사용 후 자동차를 취득하고 있다. 이번에 3사는 취득한 사용 후 자동차의 재판매나 자동차 리사이클법에 따르는 적정한 해체 처분 등을 담당하는 ABT사가 보유한 해체업자의 네트워크를 통하여 사용 후 자동차로부터 후미 등이나 차광판 등의 아크릴 수지를 회수하고, Mitsubishi Chemical의 기술을 활용하는 것으로 새로운 아크릴 수지로서 재이용하는 scheme의 구축을 목표한다. 우선 관동 지구의 몇 개의 해체 사업자를 통하여 2023년 3월부터 1개월 정도 기한, 1000대 정도의 사용 후 자동차의 실증 실험을 행한다. 실증 실험을 거쳐서, operation, 소재의 품질, 코스트 등의 검증을 행하고, 2024년도에도 ABT사의 전국 네트워크에서의 대처를 확대해 가는 것을 목표로 한다. 나아가 자동차 보험의 네트워크를 활용하여 사용 후 자동차로부터 아크릴 수지를 회수하는 시도는 국내 최초다. 당사는 보험 본업을 통하여 취득한 사용 후 자동차로부터 폐기되는 소재를 회수하여 리사이클을 통해 탈 탄소 사회로 추진하는 공헌에 참가한다”(도91).

도91 동경 해상 일동화재와 Mitsubishi Chemical의 아크릴 수지의 수평 리사이클 사업

③ Sony의 리사이클 PC 수지

Sony는 회수 자사 제품으로부터 수지 재료를 선별 회수하고, 일반 소비재 시장으로부터 회수한 수지 재료와 함께 분쇄, 세정, blend하는 시스템 루트를 확립하여, 재생 수지의 전기 제품으로의 적용을 진행해 왔다(도92). 또한 난연 플라스틱 제품에 불가결한 난연제에 독자의 기술을 채용하는 개발을 행하여, 일반적으로 30% 정도라고 하는 전기 제품에 있어서 재생 플라스틱 등의 재사용율을 최대 99%까지 높이는 것에 성공하였고, 전기 제품 제조 공정에 있어서 이산화탄소 배출량 삭감도 약 80%에 도달했다고 하고 있다.

(1) 파쇄 (2) 분쇄하여 pellet화 (3) 제품에 도입 (4) 공장이나 시장에서 회수

도92 Sony의 재생 수지 재료 제조와 전기 제품으로의 적용

④ Konica Minolta의 재생 수지

Konica Minolta는 PET병을 주력 제품인 복합기(복사기)의 외장 플라스틱으로서 재이용하는 등, 지구 온난화 방지나 순환형 사회로의 대응 등, 환경 부하 저감에 노력하고 있다. 일반적으로 PET병의 소재인 polyethylene terephthalate로부터 리사이클한 재생 PET는 신규로 생산된 PET virgin재에 비하여 성능 저하나 품질 불균일 등의 문제가 발생하기 쉽고, 일본에서는 PET 재생재의 용도는 거의 시트나 섬유 등의 분야에 한정되어 있다. 이른바 cascade recycle이다. Konica Minolta는 이 품질저하의 문제를 해결하기 위해, 다른 종류의 플라스틱을 조합하여, 품질과 성능을 높이는 polymer alloy 기술을 활용하였다. 재생 PET와 water server(dispenser)용 gallon bottle의 소재인 PC를 리사이클 한 재생 PC를 혼합한 복합소재 “재생PC / PET”를 개발. PET의 강도를 높이고, 타기 힘들고, 게다가 성형하기 쉬운 것에 성공하였다(도93 좌). 2012년 2월에 발매한 복합기에 처음 채용하고, 년간 약 700만톤의 PET병을 리사이클 하였다고 한다. 또한 북미에 널리 유통되고 있는 우유병을 toner bottle에 재이용 하고 있다(도93 우). 그 이외, 사용 후 오락기로부터 회수한 ABS 수지를 리사이클 하여, 타기 어렵게 한 재생재를 내장재로 채용한 복합기도 판매하고 있다.

재생수지를 외부재에 적용한 Konica Minolta의 복합기

우유병을 리사이클 한 Konica Minolta의 toner bottle

도93 Konica Minolta의 재생 수지 사용 제품

⑤ Panasonic의 수지 리사이클

Panasonic은 eco technology center(PETEC)에 개발 부문을 병설하여, Panasonic 그룹의 연구, 개발진과도 연대. 리사이클 현장에 알고 있었던 것을 근거로, 사용 후 가전에 많이 함유되어 있는 귀중한 자원을 효율 좋게 회수, 재생하는 기술을 중심으로 한 새로운 리사이클의 공법, 설비화에 도전하고 있다. 2010년에 개발한 근적외선 식별 기술을 이용한 고 정밀도 수지 선별 시스템을 개량하고, 3종의 수지(PP, PS, ABS)를 동시에 선별, 회수 가능한 기술을 개발(도94). 각종 수지를 종래 대비 3배의 처리속도, 순도 99%를 넘는 정밀도로 회수 가능하게 되어 있고, 이 기술 개발에 의해, 리사이클 수지의 재이용을 가속시키는 것을 공표. 에어컨에 대해서는 작업 부하를 배려하면서 해체 처리하는 고효율 리사이클 라인을 설치. 이것은 자동 반송 시스템으로 안전하게 상품을 라인에 운반하고, 종래 수작업으로 행하고 있었던 실내기의 해체를 장치로 절단 분해하는 것으로 용이하게 실시 가능하도록 하는 것이고, 중량물의 운반은 전용 장치를 사용하여 작업자의 부하를 경감하는 것에도 연결되어 있다. 또한 냉장고를 full mix로 해체 처리하는 고효율 리사이클 라인을 설치. 이것은 사용 후 냉장고의 품번을 읽어 들여, 냉장용 가스 및 단열 발포용 가스의 종류를 자동 식별하는 것으로 가스 타입(프레온계/non-프레온계)에 관계없이 full mix로 처리가 가능하고, 단열 발포용 가스는 프레온계/non-프레온계 각 타입 전용의 파쇄기로 안전하게 처리가 가능하다고 한다.

도94 Panasonic의 이종 플라스틱 고속 분리 리사이클 기술

⑥ Kotec의 리사이클 PPS

Kotec은 PPS에 특화한 재생 수지 사업을 전개하고 있다. 최근 PPS 수지는 그 내열성 등의 특징으로부터 자동차 부재 등에 채용되는 양이 증대하고, 고품질이 보증된 재료의 공정 로스 품도 증대하고 있다. Kotec은 이들을 집중적으로 회수하는 루트를 구축하여, 안정적으로 월 생산 100톤 규모의 재생 PPS 수지를 공급하고 있다. GF40% 첨가품을 주체로 판매를 행하고 있고, OA 냉각 fan cover, gas heater system용의 이음매 및 flange, hair iron의 버팀목, 압력솥의 parts, 열교환 장치의 component, steam nozzle 등으로의 채용 실적을 쌓아 올리고 있다.