폴리프로필렌(PP)의 정의
프로필렌은 석유화학공장에서 나프타를 분해할 때 에틸렌과 함께 생기는 물질이다.
녹는점은 165℃이며, 밀도는 0.9~0.91 정도이며, 결정도는 크지만 성형한 후에는 70% 이하로 저하되는 특징을 가지고 있습니다. 결정도가 떨어진다면 제품 구조 중 일부가 고체로 결정되지 않고, 성형 시에 생겨나는 응력에 의해 변경되었다는 것을 의미합니다. 따라서 성형 후 결정도가 낮아지게 된다면, 제품의 내구성이나 강도 등이 약해질 수 있습니다. 또한 제품의 물리적 성질뿐만 아니라, 화학적 성질에도 영향을 미칩니다.
반대로 결정도가 높다면 제품의 성질이 더욱 안정적이며, 사용 기간이나 환경 변화등에 대해 더욱 강력하게 대처가 가능합니다. 따라서 제품의 사용 목적과 환경에 맞게 성형 방법이 선택되어야 하며, 성형 후 결정도의 변화를 최소화하기 위해 성형 조건과, 후가공 방법 등을 적절하게 조절해야 합니다.
전기적 성질은 탄소와 수소만으로 이루어져있어 매우 우수한 성질을 띄고 있으며, 폴리에틸렌에 버금가는 물질입니다.
폴리프로필렌은 폴리에틸렌,PVC,폴리스타이렌과 함께 4대 범용 수지의 하나로서, 열가소성수지 중 사용량 비중이 24%에 달한다고 합니다.
또한 폴리프로필렌은 경제적이면서도 내구성이 뛰어나며,가볍고 탄성이 우수하므로 많은 산업분야에서 사용되고 있습니다. 예를 들어 각종 컨테이너, 일용잡화. 자동차부품, 카펫, 의료용, 포장용 필름, 섬유, 의류, 가구, 자동차 부품 및 의료기기 등에서 사용하고 있습니다. 뿐만 아니라 광고분야에서도 PP인쇄물이 많이 사용되고 있으며, 수직 정원 개념의 차세대 농업 시스템에도 많이 사용됩니다.
뿐만 아니라 PP는 내열성이 높아 고온에서도 사용가능하며, 저렴한 원료로 제조되어 색상 비용이 매우 저렴하다는 장점이 있습니다. 또한 PP와 PVC를 비교하였을 때 환경 친화적인 소재로 평가됩니다.
PP제품은 사출성형, 압출성형, 중공성형등 다양한 제조 방법을 통해 생산되며 각 성형 방법에 대해서는 본문을 통해서 보다 자세하게 설명 들리겠습니다.
간단하게 요약하자면 PP는 매우 경제적이며 다재다능한 소재임이 확실합니다.
폴리프로필렌(PP)을 활용한 제품
- 인테리어가구
- 수제가방
- 재활용 물통
- 카펫
- 플랫패널 디스플레이
인테리어가구
PP를 이용해 만들어진 인테리어 가구는 경제적이면서도 디자인적으로도 매력이 있습니다. 여러 색상이나 패턴의 PP시트를 연결해 앞면과 뒷면으로 각기 다른 디자인을 가지는 의자, 테이블, 선반등이 많이 지고 있습니다.
수제가방
PP는 강도가 높고 내구성이 좋아서 다양한 형태로 가방을 만들 수 있습니다. 더불어 완전히 재활용할 수 있는 소재이기 때문에 환경 친화적이면서도 색상과 패턴이 다양하므로, 창의적인 디자인의 가방을 만들어 낼 수 있습니다.
재활용 물통
PP는 식수 저장 용기로 많이 사용되고 있습니다. 이러한 용기를 재활용해 물통으로 만들 수 있습니다.
카펫
PP는 내충성이 강하고 내구성이 높기 때문에 카페트카펫 제작에 많이 사용되고 있습니다. 디자인에 있어서도 다양한 패턴과 생상으로 제작가능하여 창의적인 카펫 제작이 가능합니다.
플랫 패널 디스플레이
PP시트를 이용한 디스플레이 패널은 가볍고 내구성이 강해서 여러 차원의 제품들을 디스플레이하기 좋습니다. 더불어 제작이 간단하기 때문에 많은 기업들에서 활용하고 있습니다.
이처럼 PP는 경제적이면서도 환경친화적인 소재로 다양한 제품군에 활용되고 있습니다. 그리고 재활용이 가능하다는 큰 장점을 가져 이를 활용하여 창의적인 제품을 PP의 재활용을 통해서 리사이클이 돌 수 있게 합니다.
PP의 성형방법
사출성형
사출성형은 PP를 스크루 성형기에 넣고 가영하여 녹인 후, 그릇 같은 모양의 몰드를 통해 녹인 PP를 쏟아내는 방법입니다.
이렇게 녹은 PP가 몰드 안에서 고정되면 냉각기 기계를 통해 서서히 냉각되고, 제품이 완성되면 그 제품을 가다듬어 상품화를 거쳐 제품이 완성됩니다. 사출성형을 통해 각종 컨테이너, 이 요잡화, 자동차 부품 등 복잡한 제품에서부터 간단한 제품까지 매우 다양한 제품을 생산할 수 있습니다.
압출성형
압출성형은 PP를 압출기로 보내어 열을 가한 후 녹여 원하는 모양으로 된 틀을 거쳐 뽑아대는 방법입니다. PP를 녹인 후 단조를 통해 뽑아 대므로, 굵은 유성처럼 나오게 됩니다. 이런 방법은 의자나 의료기기, 철망등 큰 제품을 생산할 때 적합한 방법입니다.
중공성형
PP시트를 원하는 크기로 잘라 뜯은 후, 파이프 형태의 도금철재를 이용하여 열을 가하면 긴 원통 같은 모양이 만들어지게 됩니다. 안쪽에 열을 가하지 않는다면 빈 공간으로 남게 되므로 가운데 일직선이 있는 것이 특징입니다.
보온병, 음료수 병, 세제 병 등의 제품 생산이 많이 이용됩니다.
이렇게 많은 제품군들이 PP를 원재료로 사용하여 만들어지게 됩니다. 그렇기 때문에 PP를 포함한, HDPE, PS, 및 PET와 같은 플라스틱제품들은 1950년 대량의 플라스틱이 생산딘 이후로 지금까지 인류는 83억 톤의 플라스틱을 생산해왔다고 합니다.
그중 30%는 여전히 사용되고 있지만. OECE(2022)에 따르면 폐기된 플라스틱의 약 50%가 매립지에 매립되고 있으며, 약 19%는 소각되고 있습니다. 그중 약 9%의 일부분만 플라스틱을 재활용하고 있는데 그 수치는 폐기되는 양에 비하면 미미한 수치라고 생각이 듭니다.
플라스틱은 대부분 화석 연료로 만들어지고 있으며, 이를 제조하는 과정에서 온실가스를 방출하고, 폐기 과정까지 환경에 막대한 피해를 주고 있습니다. 그렇기 때문에 플라스틱을 재활용하여 사용하거나, 친환경 적인 방법이 더욱 개발되어야겠습니다. 하지만 대부분의 플라스틱의 제품은 복합물질 즉 여러 가지의 소재가 섞여있으며, 재활용이 가능한 제품은 단일물질로만 이루어진 제품을 다시 사용할 수 있다고 합니다.
그러므로 복합물질 플라스틱은 소각을 통해 열에너지로 변환하여 화력발전, 시멘트공정, 보일러 등의 대체연료로 활용하는 방법도 결국 재활용의 영역에 들어간다고 합니다. 하지만 EU에서는 열에너지 재활용 부분에서 소각하는 행위로 판단하기 때문에 재활용 영역에는 포함시키지 않는다고 합니다.
재활용의 방법
물리적 재활용
- 분리수거를 통해 수거가 이루어진 플라스틱 제품을 재활용가능한 플라스틱과, 재활용이 어려운 플라스틱을 선별하는 작업
- 이물질이 묻은 플라스틱을 깨끗하게 세척
- 재생원료로 재활용
이 과정을 통해서 폐플라스틱을 모아 플라스틱 조각 모음으로 만드는데 이를 펠릿으로 만들어 재생원료로 사용하는 방법입니다. 물리적 방법의 장점으로 공정이 매우 단순하며, 탄소 배출량이 적어 투자비용이 저렴합니다.
하지만, 여러 가지 제품들의 플라스틱을 뭉쳐 높은 것이기 때문에 새로운 제품을 만들기에는 완제품대비 품질이 떨어지는 단점이 있습니다.
화학적 재활용
탄화수소 등의 성분으로 분해하여 재활용하는 방법으로 열분해 및 화학 반을 공정을 통해서 이루어지게 됩니다.
화학적 재활용은 종류별 분리 작업, 오염도에 따른 민감도가 높은 물리적 재활용과 다르게 문제점 없이 사용이 가능하며, 물리적 재활용의 지속가능성이 매우 제한적이기 때문에 화학적 재활용의 가치가 더욱 고평가 됩니다.
에너지 재활용
본문에서 말씀드렸다시피 EU에서는 소각의 개념으로 보기 때문에 재활용의 범주에는 들지 못합니다. 하지만 대체에너지로 사용된다는 점에서 재활용의 의미가 어느 정도 있다고 생각이 듭니다.
댓글