Posted in 재활용 실리콘

실리콘 코팅 및 실리콘 에멀젼 재활용

실리콘 에멀젼은 머리 및 피부 관리 제품에 사용됩니다. 안정화된 에멀젼의 준비로 미세한 입자 크기를 갖는 미셀 형태의 실리콘 오일이 만들어진다. 에멀젼의 준비는 적절한 유화제 쌍의 사용 선택과 더 일반적으로는 안정화된 에멀젼을 얻기 위한 균질기의 사용을 요구한다[1].

실리콘이 미셀로부터 전달될 때, 기질에 전달되는 에너지학은 다음과 같은 이유로 복잡해진다: (a) 유화제의 존재, (b) 유화제의 종류 및 (c) 실리콘의 입자 크기. 제형에서 에멀젼이 최고 성능을 가지기 위해 이 모두가 최적화되어야 한다.

실리콘의 기질로의 전달을 위해 유화제를 사용하는 데 있어서 복잡한 문제의 대부분은 실리콘이 미셀 밖으로 전달된다는 사실에 관한 것이다. 계면 활성제가 물에 첨가될 때, 제일 먼저 관찰되는 효과는 공기/물의 계면에서 표면 장력이 떨어진다는 것이다. 계면 활성제를 계속 추가하면, 임계 미셀 농도에 도달한다. 이 시점에서 미셀이 형성된다. 미셀내의 계면 활성제와 계면 표면 장력을 감소시키는 계면에서의 계면 활성제 사이에는 평형이 존재한다. 또한, 사용된 계면 활성제는 세정력의 특성을 갖는다. 에멀젼을 피부 또는 모발에 적용하는 경우, 실리콘 오일은 공기/물 계면에 계면 활성제에 의해 침윤된 기질에 전달된다. 에멀젼은 파괴되고 오일은 증착된다.

그러나, 유화제 특성을 갖는 계면 활성제는 일부 오일을 다시 유화시킨다. 최종 결과로 실리콘은 기질과 세척수 모두에 남게 된다. 이 복잡한 균형은 에멀젼을 사용할 때 비 효율성을 초래한다.

또한, 에멀젼은 약간의 고유 전단 불안정성 및 동결/해동 불안정성 등이 있다. 마지막으로, 에멀젼 시스템에 첨가될 수 있는 추가 계면 활성제의 유형에 관한 제한이 있다. 제형이 너무 많이 이동되면, 에멀젼이 파괴된다. 에멀젼 기반 시스템을 준비할 때 주의가 요구된다. 에멀젼의 적절한 선택과 적절한 제형 기법을 가지고, 실리콘 에멀젼은 많은 응용 분야에 유용한 에멀젼의 생성에 사용될 수 있다.
이러한 응용은 이형제, 자동차 타이어 광택 화합물, 섬유 유연제, 웹 오프셋(web offset) 인쇄에서 오버 스프레이 및 소포제 화합물 등과 같은 용도를 포함한다.

디메치콘(dimethicone)과 디메티코놀(dimethiconol) 에멀젼은 많은 산업 및 개인 미용 분야에서 일반적으로 사용된다. 모든 에멀젼 제품은 (a) 일반적으로 40 % 이상의 물, (b) 실리콘 (전형적으로 55 %) 및 유체를 만드는 도중 사용된 잔류 계면 활성제를 포함한다. 실리콘이 에멸젼에 포함되어 있다는 사실은 필연적으로 전달이 미셀형태로부터 이루어질 것을 요구한다.
직물, 섬유, 금속, 고무, 모발이나 피부 등과 같은 기질 상에 있는 실리콘과 에멀젼상의 실리콘 사이에 평형이 존재하기 때문에, 많은 양의 실리콘이 세척수로 보내진다. 이는 매우 고비용적이고 고가 원료의 비효일적 사용일 뿐만아니라, 세척수가 하수도로 보내지기 때문에 환경에 대한 실제적 우려도 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 실리콘 계면 활성제가 비미셀형태로 기질에 전달될 수 있게 개발되었다.

펄핑(pulping)에서 실리콘 공정 보조제는 섬유의 손상을 줄여 나무 부스러기의 “요리”에 필요한 열량과 강한 화학 물질의 양을 감소시켜서 에너지와 재료 비용을 절감한다[2].

실리콘 소포제는 거품을 제어하고 펄프 배수를 향상시켜서, 공정 효율을 향상시키고 표백 요건을 감소시킨다.
실리콘 공정 보조제는 디벤조디옥신 또는 디벤조푸란를 포함하지 않아 유해한 부산물을 형성하지 않는다; 이들은 수계에서 생물학적 산소 요구량 (BOD)을 증가시키지 않고, 폐수 처리 작업에서 안전성이 증명되었다.

실리콘 분출 코팅은 레이블 및 테이프 제작작에게 거의 무한한 배열의 기판, 처리, 수행 및 응용 사양을 제공한다.
감압성 실리콘 접착제는 저에너지 표면에 확실하게 부착된다. 이 접착제는 극한의 온도, 화학적 공격 및 날씨와 UV 빛에 장기간 노출 등도 견뎌낸다.

수성, 적은 용매 및 용매 환원성 실리콘 제형은 전세계적으로 펄프, 종이, 테이프 및 라벨 등의 제조업체들이 비용, 안전성, 환경 보호 문제 등을 다루는 데 도움이 된다.

탈잉크 및 마이크로 “접착제” 제어를 위한 실리콘 기술은 종이 재활용을 보다 쉽고 비용 효율적으로 만든다.
실리콘은 유기(탄소 기반) 물질보다 더 나은 수행이 가능한 조건 속에서 더 효과적이며, 어려운 문제에 고유한 해결책을 제공한다.
일반적으로 건축용 실리콘 코팅은 아크릴 코팅의 두 배 정도 오래가며, 건물용 실리콘 실란트는 일반적으로 우레탄 실란트의 세 배만큼 오래간다.

다른 보호 방법들은 매 18~36개월 마다 다시 대체해야 하지만, 고전압 절연체 실리콘 코팅은 10년 이상 수행이 가능하다. 실리콘의 장기 비용 절감을 상상해 보세요. 보통의 300 g 헤어 컨디셔닝 린스에 1.1센트와 같은 작은 가치의 실리콘을 추가하면 건식 빗질 혜택은 두 배로 윤택은 20%까지 증가시킨다.

단일 실리콘 페인트 첨가제는 다섯 가지 정도의 다른 성능적 이점을 제공할 수 있다.
실리콘은 30 년 이상 개인 미용 제품에서 안전하고 성공적으로 사용되어 왔다.

유기 실란트를 7 년마다 잘라내서 교체해야 하는 경우, 생산되는 쓰레기의 양과 사용된 용매의 양는 오래 지속되는 실리콘 실란트가 사용 된 경우보다 적어도 세 배 이상 될 것이다.

많은 실리콘 용액 및 탄성중합체는 재활용 할 수 있다.
실리콘은 제조업체가 물 낭비 공정 단계의 제거 및 공기 오염 용매 사용 감소 등을 할 수 있게 도와준다.
실리콘은 자동차업체가 환경 법규 및 규제(즉, RoHS, EPA, CARB LEV (저공해 차량), WEEE, Euro 4, Euro 5, EU 법규 1993/13/EC 등)의 전체 하나 하나를 준수하는데 도움이 된다.

실리콘 코팅 재활용

벨기에 재활용 전문업체 RecuLiner는 감압성 접착제 산업 (pressure sensitive adhesive industry, PSA)을 위한 핀란드의 박리지 제조업체, Munksjö 그룹과 제휴를 맺었다. 그들의 목표는 PSA 라벨 최종 사용자로부터 셀룰로오스 섬유 단열재로의 실리콘 코팅 박리 안감의 재활용을 위한 개발 및 촉진에 있다[3].

건물의 단열 및 방음에 사용되는 섬유는 일반적으로 오랜된 신문를 가지고 생산된다. 그러나 실리콘 코팅된 이형지(release paper) 폐기물은 이런 목적을 위한 ‘우수한’ 대체 물질임이 입증되었고 더 나은 기능을 가진 제품이 된다.

Munksjö와 제휴는 이 프로그램의 일환 및 종이 생산에 기존의 재활용 방법에 대한 보완 가능성 등으로 이런 새로운 재활용 선택을 촉진할 것이다. 이 프로그램은 설정되었고 이제 벨기에, 룩셈부르크, 네덜란드, 프랑스, 독일에 있는 많은 박리 안감 최종 사용자로부터 무료 수거를 보장한다.

RecuLiner와 협력은 유럽에서 종이 박리 안감에 대한 가능한 재활용 선택의 수를 증가시키는 중요한 기회를 제공한다. 이는, 재활용 프로그램의 지리적 보급 범위도 더욱 넓게 한다.

실리콘 에멀젼 재활용

자연 환경에서 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 액은 이미 지각에 존재하는 물, 이산화탄소 및 미네랄 등으로 분해된다. 실리콘 에멀젼은 기본적으로 실리콘 오일, 물 및 유화제이다. 실리콘 오일은 윤활제 작용을 하고, 물은 오일을 운반 그리고 오일을 쉽게 희석할 수 있게 하고, 유화제는 이 둘을 함께 결합시키는 역할을 한다. 그러나, 문제는 에멀젼에서 발생할 수 있으며, 분할 가능성의 큰 줄기가 아래 그림에 완벽하게 표시되어 있다:

에서 퍼옴: http://www.particlesciences.com/news/technical-briefs/2011/emulsion-stability-and-testing.html

많은 기술 용어가 있지만, 이런 모든 분할 종류의 기원은 동일하다. 덥고 습한 환경에서 방치하면 우유처럼, 실리콘 에멀젼도 ‘삭(go off)’을 수 있다. 우유에서처럼, 유화제를 먹으며 에멀젼의 분리를 야기하는 박테리아 및 곰팡이가 자라서 “엉성한(lumpy)” 일관성을 초래할 수 있다.

분할되지 않는 실리콘 에멀젼을 보장하기 위해 취할 수 있는 몇 가지 예방 조치가 있다:

• 서늘하고 건조한 곳에 용기를 보관한다
• 오랜 기간 동안 희석된 재료를 보관하지 않는다
• 세균 / 곰팡가 새 일군9(batch)으로 옮겨지는 것을 막기위해 정기적으로 희석 용기를 씻는다
• 실리콘 에멀젼의 수명을 증가시키는 올코실(Allcosil) 안정화기를 사용한다
• Allcock & Sons (주) 회사는 분해와 실리콘 에멀젼의 제거를 위해 맞춰 만든 다음과 같은 특별 제형 제품을 생산하고 있다[4].

참조:

1. Basic Silicone Chemistry, Anthony O’Lenick, Silicone Spectator, January 2009
2. www.dowcorning.com
3. www.reculiner.com and www.munksjo.com
4. www.allcocks.co.uk