대부분의 일반 플라스틱은 물, 토양, 바다에 녹지 않습니다. 플라스틱의 고분자 사슬은 이러한 환경에 저항하도록 설계되었기 때문입니다. 플라스틱이 녹는지 여부는 고분자의 종류, 접촉하는 용매, 그리고 구조에 따라 달라집니다. 이러한 점을 이해하는 것은 플라스틱 폐기, 재활용, 그리고 재료 선택에 있어 현명한 결정을 내리는 데 매우 중요합니다.
플라스틱이 "저절로 분해될 것"이라는 오해를 흔히 볼 수 있습니다. 재활용, 이는 지속적이고 비용이 많이 드는 믿음입니다.
대부분의 플라스틱이 잘 녹지 않는 이유는 무엇일까요?
일반적인 플라스틱은 분자 구조 때문에 잘 녹지 않습니다. 긴 고분자 사슬이 탄소-탄소 결합으로 강하게 연결되어 있기 때문입니다. 이러한 결합은 물, 흙, 일반적인 환경에서는 끊어지지 않습니다. 결합을 약화시키려면 적합한 용매, 고온 또는 자외선이 필요합니다.
물은 극성 분자이지만, 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP)과 같은 대부분의 일반적인 플라스틱은 비극성입니다. 즉, 물은 이들 고분자 사슬과 분자 수준에서 상호작용할 수 없습니다. 이러한 내성은 결함이 아니라 장점입니다. 플라스틱을 유용하게 만드는 바로 그 화학적 안정성 덕분에 플라스틱은 버려진 후에도 수 세기 동안 분해되지 않고 남아 있을 수 있습니다.
나일론과 같은 반결정성 플라스틱은 구조가 치밀하여 용매가 침투할 틈이 없기 때문에 특히 내성이 강합니다. 폴리스티렌(PS)과 같은 비정질 플라스틱은 특정 유기 용매에 더 취약하지만 물에는 녹지 않습니다. 이 지침은 석유계 플라스틱에 적용되며, 특수 소재 및 바이오 기반 소재는 다르게 작용합니다.
플라스틱을 실제로 녹일 수 있는 것은 무엇일까요?
유기 용매는 극성이 일치하는 경우 플라스틱을 용해시킬 수 있습니다. 이는 흔히 "비슷한 것은 비슷한 것을 녹인다"라고 요약됩니다. 비정질 플라스틱은 구조가 불규칙하여 용매 분자가 고분자 네트워크 내부로 침투하기 쉽기 때문에 용해에 더욱 취약합니다.
- 테트라하이드로퓨란(THF) 폴리스티렌, PVC, 폴리카보네이트를 포함한 많은 비정질 플라스틱에 대해 광범위하게 효과적인 용매입니다.
- 아세톤 아세톤은 폴리스티렌과 ABS를 용해시킵니다. 이것이 바로 스티로폼이 아세톤 기반 제품과 접촉하면 찌그러지는 이유입니다.
- 디클로로메탄 산업 현장에서 폴리카보네이트 및 일부 아크릴을 용해하는 데 사용됩니다.
고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이나 폴리프로필렌과 같은 고결정성 플라스틱은 상온에서 대부분의 일반적인 용매에 내성이 있습니다. 열을 가하면 이러한 내성을 극복할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 폴리올레핀은 120°C 이상의 고온 용매에 용해되지만, 산업 현장 외에서는 실용적이지 않습니다. 중요한 것은 단순히 "플라스틱"이라는 일반적인 용어가 아니라 특정 고분자의 종류입니다.
물에 녹는 플라스틱: 별도의 분류
특수한 종류의 플라스틱은 특정 조건에서 녹도록 설계되었습니다. 이는 일반적인 플라스틱과는 다릅니다. 가장 흔한 예로는 수용성 폴리비닐알코올(PVA)이 있습니다. PVA는 세탁 세제 캡슐, 농업용 필름, 의료 포장재 등에서 찾아볼 수 있습니다. PVA가 녹는 이유는 분자 구조에 있는 하이드록실기가 물 분자와 상호작용하기 때문입니다.
폴리프로필렌 에피네프린(PVA)이 녹는 온도는 특정 조성에 따라 다릅니다. 어떤 종류는 찬물(20°C 이하)에서 녹는 반면, 어떤 종류는 뜨거운 물(60°C 이상)이 필요합니다. 이러한 특성 덕분에 용해 속도를 제어해야 하는 용도에 유용하게 사용될 수 있습니다.
옥수수 전분이나 사탕수수로 만든 바이오플라스틱은 관련은 있지만 다른 범주에 속합니다. 이들은 물에 녹는 것이 아니라 생분해됩니다. 퇴비 환경에서 수개월에 걸쳐 미생물 활동을 통해 분해됩니다. 수용성 플라스틱과 생분해성 플라스틱을 혼동하는 것은 흔한 오해입니다. 두 종류는 분해 방식과 폐기 방법이 다릅니다.
일반 플라스틱은 실제로 어떻게 분해될까요?
자연에서 일반적인 플라스틱은 녹지 않고 분해됩니다. 주요 과정은 광분해입니다. 햇빛의 자외선이 고분자 사슬을 공격하여 더 작은 조각으로 분해합니다. 열과 산소는 이 과정을 가속화합니다. 대부분의 플라스틱에는 분해 속도를 늦추는 산화방지제가 포함되어 있지만, 산화방지제가 소모되면 플라스틱이 부서지기 쉬워집니다.
그 결과는 용해가 아닙니다. 플라스틱이 사라지는 것이 아니라, 미세 플라스틱이라고 불리는 아주 작은 조각으로 부서집니다. 5mm보다 작은 이 미세 플라스틱은 바다, 토양, 심지어 우리가 마시는 물에서도 발견됩니다. 분해란 단순히 플라스틱 덩어리가 조각난 형태로 환경에 퍼지는 것을 의미합니다. 이러한 차이점은 폐기물 관리에서 매우 중요합니다.
용해를 통한 화학적 재활용
화학적 재활용이라는 새로운 산업 공정에서 플라스틱의 제어된 용해는 매우 중요합니다. 이 방법은 특정 용매를 사용하여 혼합 폐기물에서 목표 폴리머를 용해합니다. 오염 물질을 분리한 후, 폴리머는 정제된 물질로 침전되어 재사용됩니다. 이 공정은 폴리머 사슬을 분해하지 않고 플라스틱을 분리 및 회수합니다.
탈중합이라고 불리는 또 다른 방법은 열과 화학 물질을 사용하여 중합체를 기본 단량체 구성 요소로 분해하는 것입니다. 열분해는 산소 없이 열을 이용하여 혼합 플라스틱 폐기물을 연료로 전환하는 또 다른 화학적 재활용 방법입니다. 이러한 방법들은 기계적 재활용이 불가능한 혼합 플라스틱이나 오염된 플라스틱에 유용합니다.
기계 가공이 여전히 중요한 이유
대부분의 플라스틱 폐기물의 경우, 기계적 크기 축소가 재활용의 가장 비용 효율적인 첫 단계입니다. 플라스틱 분쇄기 대량 폐기물을 균일한 과립 또는 조각으로 만듭니다. 이렇게 만들어진 조각들은 직접 재처리하거나 다른 재활용 방법을 위해 준비할 수 있습니다.
기계적 재활용의 효율성은 입자 크기의 균일성과 오염 제어에 달려 있습니다. 재료를 적절하게 분류하고 처리하면 재활용된 재료는 재사용 가능한 품질을 유지합니다. 그러나 서로 다른 종류의 수지가 혼합되면 품질이 저하되고 처리 업체에서 재료를 거부할 수 있습니다. 따라서 투입 재료에 적합한 분쇄기를 선택하는 것이 성공적인 재활용 작업을 위한 가장 중요한 요소입니다.
결론
대부분의 플라스틱은 물이나 기타 일반적인 물질에 녹지 않도록 설계되었습니다. 특정 플라스틱이 녹는지 여부는 화학 구조와 사용되는 용매에 따라 다릅니다. PVA와 같은 용해성 플라스틱은 특정 용도를 위해 특별히 개발된 플라스틱입니다.
~에 IPG, 저희는 재활용 업체와 제조업체가 플라스틱 폐기물 처리 방식을 개선할 수 있도록 지원합니다. 플라스틱이 저절로 사라질 것이라고 생각하는 것은 오염과 비용 증가로 이어진다는 것을 알게 되었습니다. 적절하게 설계된 파쇄 시스템은 이러한 문제를 근본적으로 해결합니다. 최고의 재활용 작업은 정확한 수지 식별과 그에 맞는 장비 선택에서 시작됩니다.
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자주 묻는 질문
플라스틱은 물에 녹나요?
대부분의 플라스틱은 물과 섞이지 않습니다. 플라스틱은 비극성인 반면 물은 극성이기 때문에 화학적으로 호환되지 않습니다. 다만, 폴리비닐알코올(PVA)은 예외적으로 물에 녹도록 설계되었습니다.
플라스틱을 녹이는 액체는 무엇일까요?
플라스틱 종류에 따라 다릅니다. THF는 폴리스티렌과 PVC를 용해시킵니다. 아세톤은 폴리스티렌과 ABS를 용해시킵니다. HDPE와 같은 결정성 플라스틱은 상온에서 대부분의 일반적인 용매에 내성이 있습니다.
플라스틱은 바닷물에서 녹을까요?
아니요. 바다에 있는 플라스틱은 햇빛과 파도에 의해 더 작은 조각으로 분해되어 미세 플라스틱이 됩니다. 고분자 덩어리는 환경에 그대로 남아 있습니다.
플라스틱이 분해되는 데 얼마나 걸립니까?
플라스틱의 종류와 환경에 따라 다릅니다. 얇은 필름의 경우 20년에서 단단한 플라스틱의 경우 500년까지 걸릴 수 있다고 추정됩니다. 이는 분해되는 데 걸리는 시간이지 용해되는 데 걸리는 시간이 아닙니다.
물에 녹는 플라스틱은 무엇으로 만들어졌나요?
대부분은 폴리비닐알코올(PVA) 또는 전분 기반 바이오폴리머로 만들어집니다. PVA는 물에 녹는 반면, 전분 기반 플라스틱은 미생물에 의해 분해됩니다.
플라스틱을 물에 녹이는 대신 재활용할 수 있을까요?
네. 대부분의 플라스틱 폐기물은 분쇄기를 이용한 기계적 재활용이 주된 방법입니다. 화학적 재활용은 혼합 플라스틱이나 오염된 플라스틱에 대한 보완적인 선택지입니다.