PBAT 마스터배치는 PBAT 수지에 첨가제, 충전재 등을 혼합한 후 압출, 절단 등의 공정을 거쳐 제조된 과립형 소재입니다. 핵심 성분인 PBAT는 1,4-부탄디올(BDO), 아디프산(AA), 테레프탈산(PTA)의 에스터화 또는 에스터 교환 반응을 통해 합성된 생분해성 폴리에스터로, 우수한 유연성과 가공성을 갖추고 있습니다.

핵심 특징

생분해성

산업용 퇴비화 조건에서 PBAT 마스터배치 제품은 6~12개월 이내에 이산화탄소와 물로 완전히 분해되어 환경 오염을 크게 줄입니다.

물리적 특성

기계적 특성: 높은 인장 강도(최대 20-30 MPa), 우수한 파단 신율(500%-800%), 그리고 기존 플라스틱보다 더 나은 인성.

가공 성능: 융점 범위 120-180 ℃, 밀도 1.4-1.5 g/cm³로 블로우 필름, 사출 성형, 압출 등 다양한 공정에 적합합니다.

표면 성능: 높은 광택, 강한 인쇄 적응성으로 포장재의 미학적 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

환경적 이점

글로벌 '플라스틱 규제' 추세에 부합하며, 일회용 플라스틱 제품을 효과적으로 대체하여 백색 오염을 줄입니다.

종류

PBAT 마스터배치는 일반적으로 부틸 아디페이트(BA)와 부틸 테레프탈레이트(BT)로 구성된 생분해성 열가소성 폴리에스터입니다. 다양한 성능 및 응용 요구 사항에 따라 PBAT 마스터배치는 다음과 같은 유형으로 분류할 수 있습니다:

범용형: 기계적 강도, 유연성, 가공 성능 등 종합적인 성능이 우수하여 포장, 농업, 의료 등 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있습니다.

고내충격형: 특수 처방 및 생산 공정을 통해 PBAT 마스터배치의 내충격성을 향상시켜 외부 충격 시 파손되거나 손상될 가능성이 낮습니다. 사출 성형 제품, 필름 등 높은 내충격성이 요구되는 용도에 적합합니다.

고내열형: 높은 열 안정성과 내열 변형 온도를 가지고 있어 고온에서도 성능 안정성을 유지하며 변형이나 분해가 일어나기 어렵습니다. 전자 및 전기 부품, 자동차 부품 등 높은 내열성이 필요한 제품에 일반적으로 사용됩니다.

매끄러운 타입(슬라이드성): PBAT 마스터배치에 윤활제 및 기타 첨가제를 추가하여 우수한 슬라이드 성능을 부여하며, 제품 표면의 마찰 계수를 낮추고 가공 효율과 성능을 향상시킵니다. 필름, 파이프 등의 생산에 일반적으로 사용됩니다.

항균형: 항균제와 같은 기능성 첨가제를 추가하여 PBAT 마스터배치에 항균 및 방균 기능을 부여하며, 세균과 곰팡이의 성장 및 번식을 효과적으로 억제하여 제품의 위생 성능과 수명을 향상시킵니다. 의료 및 식품 포장 등 높은 위생 요구 사항이 있는 분야에 적합합니다.

처방 비율

PBAT 마스터배치의 처방 비율은 다양한 응용 및 성능 요구 사항에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적인 처방 비율 예시는 다음과 같습니다:

고강도 PBAT/전분 생분해성 마스터배치: PBAT 55-70부, 전분 15-30부, 가소제 5-9부, 강화 중합체 10-30부, 윤활제 1-4부, 커플링제 0.3-0.7부, 산화 방지제 0.2-0.5부.

PBAT 마스터배치를 이용한 랩 필름 제조: PBAT 20-50부, 윤활제 0.5-2부, 산화 방지제 0.5-2부, 상용화제 2-3부, 무기 미세 분말 5-15부, 흡습재 5-10부, 유기 다공성 소재 5-10부, 방균제 0.6-2.2부.

완전 생분해성 플라스틱 필름 마스터배치: PBAT 70%-80%, 변형 나노 실리카 10%-30%, 분산제 4%-7%, 윤활 가공 보조제 3%-6%, 색소 분말 0%-5%.

실제 생산에서는 특정 생산 공정, 장비 및 제품의 최종 사용 요구 사항을 기반으로 처방 비율을 최적화하고 조정해야 합니다.

생산 공정

PBAT 마스터배치 생산 공정은 일반적으로 다음과 같은 주요 단계를 포함합니다:

원료 준비

PBAT 수지, 첨가제(가소제, 산화 방지제, 윤활제 등) 및 기타 가능한 보조 재료를 선택하여 원료의 품질과 성능이 생산 요구 사항을 충족하도록 합니다. 원료를 건조하여 수분을 제거하고 가공 중 수분으로 인한 기포 및 분해와 같은 결함을 방지합니다.

성분 혼합

제품의 성능 요구 사항에 따라 다양한 원료를 특정 처방 비율에 따라 정확하게 계량합니다. 계량된 원료를 고속 믹서에 넣어 thoroughly mixing(철저히 혼합)하여 다양한 원료가 균일하게 분산되고 프리믹스를 형성하도록 합니다.

용융 압출

프리믹스를 트윈 스크류 압출기에 투입합니다. 트윈 스크류 압출기는 가열 장치를 통해 재료를 PBAT의 융점 이상(일반적으로 160-220 ℃)으로 가열하여 재료를 용융시킵니다. 스크류의 회전과 푸시 작용 하에서 용융된 재료는 압출기 내에서 전단, 압출 등의 효과를 받아 추가로 균일하게 혼합되며, 첨가제는 PBAT 수지와 완전히 결합됩니다. 그런 다음 용융된 재료가 압출 헤드 다이를 통해 연속적인 스트립 또는 필라멘트 형태로 압출됩니다.

냉각 및 성형(냉각 및 성형(Cooling pitching))

압출된 스트립 또는 필라멘트 소재는 수조 또는 공기 냉각 장치를 통해 급속히 고화 및 성형되어 특정 강도와 형태를 가진 반제품 마스터배치를 형성합니다.

절단(절단(Diced))

냉각된 소재는 펠레타이저(과립기)를 통해 일정 크기의 과립으로 절단되어 PBAT 마스터배치를 얻습니다. 절단된 과립의 크기는 고객의 요구 사항에 따라 조정할 수 있으며, 일반적인 과립 크기는 약 2-5mm입니다.

포장(포장(Package))

절단된 PBAT 마스터배치를 체질링하여 너무 크거나 작은 과립 및 잠재적인 불순물을 제거합니다. 그런 다음 합격한 마스터배치를 포장 가방에 담아 밀봉하여 보관 및 운송합니다.

전체 생산 공정 동안 온도, 속도, 압력 등 각 단계의 공정 매개변수를 엄격하게 관리하여 PBAT 마스터배치의 품질 안정성과 성능 적합성을 보장해야 합니다. 동시에 생산 장비의 정기적인 유지보수 및 점검이 필요하며, 이를 통해 정상 작동, 생산 효율 향상 및 제품 품질 개선을 보장합니다.

생산 장비

PBAT 마스터배치 생산 공정에는 다양한 장비가 관여하며, 주요 생산 장비에 대한 소개는 다음과 같습니다:

1. 고속 믹서: 특정 처방 비율에 따라 PBAT 수지 및 첨가제와 같은 다양한 원료를 철저히 혼합하는 데 사용됩니다. 고속 회전 교반 블레이드를 사용하여 짧은 시간 내에 원료를 균일하게 혼합하여 후속 가공을 준비합니다.

2. 트윈 스크류 압출기: PBAT 마스터배치 생산의 핵심 장비입니다. 두 개의 맞물린 스크류를 통해 재료를 효율적으로 이송, 혼합, 전단 및 가소화(plasticize)할 수 있습니다. 압출기의 온도, 스크류 속도, 공급 속도 등의 매개변수를 정밀하게 제어하여 PBAT 수지와 첨가제를 용융 상태에서 완전히 균일하게 혼합함으로써 마스터배치의 품질과 안정성을 보장합니다.

3. 냉각 장비: 일반적인 냉각 장비에는 수냉식 탱크와 공랭식 장치가 포함됩니다. 수냉식 탱크는 압출된 스트립 또는 필라멘트 소재가 탱크를 통과하도록 하여 물의 냉각 효과를 이용해 재료를 급속히 냉각 및 고화시킵니다. 공랭식 장치는 팬에서 찬 공기를 불어넣어 재료를 냉각하며, 냉각 속도가 특별히 높지 않은 경우나 물과 접촉하기에 부적합한 특수 처방에 적합합니다.

4. 펠레타이저(과립기): 냉각 및 고화된 재료를 지정된 크기의 과립으로 절단하는 데 사용됩니다. 다양한 절단 방식에 따라 핫컷팅기와 콜드컷팅기로 나눌 수 있습니다. 핫컷팅기는 뜨겁고 부드러운 상태에서 재료를 절단하며, 절단 속도가 빠르고 효율적이지만 높은 조작 요구 사항이 필요합니다. 콜드 펠레타이저는 재료가 완전히 냉각된 후 절단하며, 정밀도가 높고 과립 형태가 규칙적입니다.

5. 체질링 장비: 일반적으로 진동 스크린 또는 로터리 스크린을 사용하여 절단 후 PBAT 마스터배치를 체질링합니다. 과립 크기 요구 사항을 충족하지 못하는 과도하게 크거나 작은 과립 및 혼입될 수 있는 불순물을 분리하여 제품 과립 크기의 균일성과 순도를 보장합니다.

6. 포장 장비: 자동 계량 장치 및 밀봉기 등을 포함합니다. 자동 계량 장치는 각 포장 가방 내 마스터배치의 무게를 정확하게 측정하여 포장 무게의 정확성과 일관성을 보장합니다. 밀봉기는 마스터배치가 담긴 포장 가방을 밀봉하여 마스터배치의 습기, 산화 또는 기타 오염을 방지하고 보관 및 운송을 용이하게 합니다.

위에서 언급한 주요 장비 외에도 생산 공장에는 전체 생산 공정의 원활한 진행을 보장하기 위해 원료 저장 탱크, 공급 장치, 공기 압축기와 같은 보조 장비가 설치될 수 있습니다.

관련 요구 사항

PBAT 마스터배치 생산에서 압출기에 대한 요구 사항은 주로 다음 측면에 반영됩니다:

가소화 능력(가소화 능력(Plasticizing capacity))

높은 토크 출력: PBAT 수지는 용융 과정에서 완전한 가소화를 달성하기 위해 큰 토크가 필요하므로, 압출기는 높은 토크 스크류 구동 시스템을 갖추어 다양한 생산 속도 및 원료 처방에서 PBAT와 첨가제가 균일하게 가소화되도록 해야 하며, 이를 통해 마스터배치가 우수한 성능 일관성을 갖도록 합니다.

최적화된 스크류 설계: 스크류의 구조 설계는 가소화 효과에 매우 중요합니다. 일반적으로 충분한 가소화 길이와 시간을 제공하기 위해 25-40의 L/D(길이 대 직경) 비율을 가진 그라디언트 또는 뮤테이션 타입 스크류를 사용합니다. 동시에 PBAT의 특성에 기반하여 스크류의 홈 깊이 및 압축비 등의 매개변수를 최적화하여 재료의 용융, 혼합 및 이송을 촉진해야 합니다.

혼합 성능(혼합 성능(Mixing performance))

효율적인 혼합 요소: PBAT 수지와 다양한 첨가제를 완전히 균일하게 혼합하기 위해 압출기는 정적 믹서, 니딩 블록(반죽 블록)과 같은 효율적인 혼합 요소를 갖추어야 합니다. 이러한 요소들은 재료 이송 중 강한 전단 및 분산 효과를 생성하여 첨가제가 PBAT 매트릭스에 균일하게 분포되도록 보장하며, 이를 통해 마스터배치 성능의 안정성과 신뢰성을 확보합니다.

우수한 온도 제어: 혼합 과정에서의 온도 제어는 PBAT 마스터배치의 품질에도 중요한 영향을 미칩니다. 압출기는 정밀한 온도 제어 시스템을 갖추어 다양한 생산 단계에서 재료 온도를 적절한 범위(일반적으로 PBAT 가공 온도는 160-220 ℃)로 제어해야 하며, 고온으로 인한 PBAT 분해나 저온으로 인한 불균일 혼합을 방지해야 합니다.

안정성 및 신뢰성(안정성 및 신뢰성(Stability and reliability))

고품질 기계 구조: 압출기의 기계 구조는 장기적인 고부하 운전을 견딜 수 있는 충분한 강성과 강도를 가져야 합니다. 스크류와 배럴과 같은 주요 부품은 내마모성 및 내식성 소재로 제작되어 장비의 수명을 연장하고, 장비 고장으로 인한 생산 중단 및 제품 품질 변동을 줄여야 합니다.

첨단 제어 시스템: 첨단 자동화 제어 시스템을 탑재하여 온도, 압력, 스크류 속도, 공급량 등 압출기의 다양한 공정 매개변수를 정확하게 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 동시에 제어 시스템은 우수한 안정성과 간섭 방지 능력을 갖추어 다양한 생산 환경에서 안정적인 작동을 보장하고 제품 품질의 안정성과 일관성을 확보해야 합니다.

생산 능력(생산 능력(Production capacity))

조정 가능한 출력 범위: 압출기의 생산 능력은 시장 수요 및 생산 계획에 따라 유연하게 조정될 수 있어야 합니다. 소량 다품종 생산 요구를 충족하는 동시에 대규모 생산 시 높은 출력을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 PBAT 마스터배치 생산에 사용되는 압출기의 출력은 시간당 수십에서 수백 킬로그램 사이로 조정할 수 있습니다.

효율적인 압출 시스템: 높은 출력을 달성하기 위해 압출기의 압출 시스템은 효율적인 재료 이송 및 압출 능력을 갖추어야 합니다. 예를 들어, 대형 직경의 스크류와 최적화된 다이 설계를 사용하면 재료의 압출 속도와 균일성을 향상시켜 생산 효율을 높이고 생산 비용을 줄일 수 있습니다.

적응성(적응성(Adaptability))

다중 소재 호환성: PBAT 마스터배치 처방에는 가소제, 산화 방지제, 컬러 마스터배치 등 다양한 종류와 비율의 첨가제가 추가될 수 있습니다. 압출기는 다양한 원료의 특성 및 처방 변화에 적응할 수 있어야 하며, 다양한 원료 조합 하에서도 우수한 가소화, 혼합 및 압출 효과를 보장하여 품질 요구 사항을 충족하는 PBAT 마스터배치를 생산해야 합니다.

제품 다양화 생산: 시장에서 PBAT 마스터배치 제품의 다양화된 성능 및 규격 요구 사항에 따라, 압출기는 일정 수준의 유연성을 갖추어야 합니다. 공정 매개변수 조정 또는 일부 부품 교체를 통해 다양한 과립 크기, 경도 및 기능적 특성을 가진 PBAT 마스터배치 제품을 생산하여 다양한 고객의 요구를 충족할 수 있어야 합니다.

Application

PBAT 마스터배치는 우수한 생분해성, 열 안정성 및 가공성을 갖추고 있어 여러 분야에서 널리 사용됩니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:

포장 분야(포장 분야(Packaging field))

쇼핑백: PBAT 마스터배치는 자연 환경에서 점진적으로 분해되는 생분해성 쇼핑백을 생산하는 데 사용할 수 있으며, 기존 비닐봉지가 환경에 미치는 백색 오염을 줄입니다.

식품 포장: 무독성, 무취 및 우수한 차단 특성으로 인해 식품 포장재(예: 식품 포장 가방, 랩 필름 등)로 사용할 수 있습니다. 폐기 후 자연 분해되면서도 식품의 신선도와 안전성을 보장할 수 있습니다.

일회용 식기: PBAT 마스터배치는 도시락, 식기 등 다양한 일회용 식기를 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 사용 후 토양 또는 퇴비 조건에서 분해될 수 있어 환경 보호 요구 사항을 충족합니다.

농업(농업(Agriculture))

농용 필름: PBAT 마스터배치로 생산된 농용 필름은 우수한 보온, 보습 및 광 투과 특성을 가지고 있습니다. 동시에 사용 후 토양에서 자연 분해되어 기존 농용 필름 잔류물이 토양 구조와 작물 성장에 미치는 부정적인 영향을 피할 수 있습니다.

묘판(Seedling bowl): 생분해성 묘판은 PBAT 마스터 과립으로 만들어지며, 육묘 과정에서 묘목에 좋은 성장 환경을 제공할 수 있습니다. 이식 시 제거할 필요가 없으며 토양에 직접 묻을 수 있어 묘목 뿌리 손상을 줄이고 토양 오염을 유발하지 않습니다.

의료 분야(의료 분야(Medical field))

의료 드레싱: PBAT 마스터배치는 우수한 생체 적합성을 가지고 있어 상처 드레싱, 거즈 등 의료 드레싱 제조에 사용할 수 있습니다. 상처 치유 후 자연 분해되어 환자의 드레싱 교체 시 통증 및 감염 위험을 줄입니다.

약물 서방형 캐리어: PBAT 마스터배치는 약물 서방형 캐리어로 만들어져 약물을 캡슐화하고 느린 약물 방출을 달성하여 약효 지속 시간을 연장하고 약물 효능을 향상시킬 수 있습니다.

기타 분야(기타 분야(Other areas))

3D 프린팅 소재: PBAT 마스터배치는 우수한 열 안정성과 유동성을 가지고 있어 3D 프린팅 소재로 적합합니다. 다양한 복잡한 형태의 제품을 인쇄할 수 있으며, 인쇄된 제품은 일정 수준의 강도와 인성을 가집니다.

섬유: PBAT 마스터배치는 의류 섬유, 홈텍스타일 섬유 등의 생산에 사용할 수 있습니다. 이러한 섬유는 부드럽고 편안한 촉감은 물론 생분해성 특성을 갖추고 있어 친환경 패션의 개발 추세에 부합합니다.

사출 성형 제품: PBAT 마스터배치는 사출 성형에 사용되어 장난감, 문구류, 자동차 내장 부품 등 다양한 일상 및 산업 제품을 생산할 수 있으며, 제품 성능 요구 사항을 충족하는 동시에 환경 영향을 줄입니다.