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2012.01.11 01:06

페트(PET)의 특성과 성형성

  • 편집국 | 235호 | 2012-01-11 | 조회수 6,244 Copy Link 인기
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플라스틱 A to Z
사인의 입체화, LED조명 수요의 증가 등 트렌드의 변화와 더불어 아크릴을 비롯한 플라스틱 소재에 대한 관심이 대두되고 있다. 갈수록 입체적인 사인의 표현, LED조명의 접목 등에 대한 소비자의 니즈도 높아지고 있다. 이에 따라 사인 및 인테리어 분야에서는 새로운 트렌드에 적합한 소재를 찾는 시도들을 이어가고 있다. 이에 본지는 아크릴을 비롯한 플라스틱 기반의 소재의 이해를 돕기위한 지면을 마련했다. 이번호에는 연재의 세번째로, 페트(PET)의 특성을 소개한다.


페트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)하면 바로 떠오르는 것은 페트병이다. 페트는 일상에서 사용되는 가장 흔한 소재로서 열을 가하면 부드러워지는 열가소성 수지로 주로 합성섬유를 충전해 음료수병이나 식품 용기 등으로 사용하며, 글라스섬유와 결합해 엔지니어링 플라스틱과 같은 사출성형 제품에 이용된다.

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페트하면 가장 먼저 페트병을 떠올릴 정도로, 각종 포장용기로서의 활용도가 높은 편이다.

이러한 성질을 이용해서 원하는 형상의 물건을 만들 수가 있는데 이를 성형(成形)이라 하며, 이 수지는 고분자 소재를 융점 이하 또는 유리 전이점 온도 이상으로 2축연신함으로써 역학적 강도, 내용물 보존성(가스바리아성), 투명성 등의 물리적 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
페트는 비결정성 혹은 반결정성 상태로 존재한다. 반결정성 물질의 경우 투명하게 나타나거나 미립자일 때 불투명하게 보인다.
주로 이용되는 분야는 포장 산업이다. 또한 폴리에스터 산업이 세계 폴리머 생산의 18%를 차지하는 가운데, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 다음으로 많이 사용되는 소재로 손꼽힌다.  

제조방법
페트수지는 일반적으로 PET melt-phase resin, reactor-grade polyester 칩으로 불리는 고분자이다. 즉 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 혼합하여 액체형태인 PET 레진(resin)이 만들어지고 이 레진을 고체화시킨 것이 PET 칩(chip)이다. 또 이러한 일련의 과정을 중합과정이라 한다.
이 중합과정에서 고체 형태의 칩을 녹여 실을 뽑거나, 액체인 레진 상태에서 칩 형태를 거치지 않고 연속적으로 실을 뽑는 두가지 방법을 통해 페트 섬유를 생산할 수 있다.
두 방법은 제조설비의 차이에서 결정되는데, 전자는 방사설비에 비해 중합설비가 부족한 경우 택하거나 혹은 다양한 형태의 원사 생산을 위해 이용된다.
이와 달리 레진에서 연속적으로 실을 뽑는 방법은 중합설비의 능력과 방사 능력이 동일한 경우에 주로 사용되며, 칩 형태를 거치지 않기 때문에 상대적으로 생산원가가 저렴하다.
섬유용도가 아닌 페트병용, 필름용, 엔플라용 페트를 생산하기 위해서는 PET칩에서 고상 중합과정을 거친 후 액체형태인 고상레진과 고체형태인 고상칩을 거쳐 각기 용도에 맞는 제품을 생산하다. 국내 PET 생산업체들의 경우 동일한 방사설비능력과 중합설비 능력을 확보하고 있는 경우가 대부분이다. 하지만 일부 방사설비 능력에 비해 중합설비 능력이 큰 업체들의 경우 자체 방사능력 초과 부분을 PET 섬유용 칩이나 고상칩의 형태로 제조, 중합설비가 부족한 업체에 판매하기도 한다.

종류 및 용도 
페트는 우수한 배리어재이기 때문에 소프트 드링크의 플라스틱 병으로 많이 사용된다. 페트 복층 패널은 추가의 폴리비닐 알코올이 첨가된 산소 투과성을 감소시킨다. 
또한 2축 연신법으로 만들어진 필름은 금속 재질의 얇은 필름을 증발시킴으로써 알루미늄 도금처리를 하는데, 이는 투과성을 감소시키고, 반사적이고 불투명한 상태로 변화시킨다.  이같은 특성을 이용, 식품 포장을 비롯해 소위 ‘스페이스 블랭킷(space blanket)’이라 하는 알루미늄 코팅 플라스틱 시트와 같은 단열재를 만들 수 있다. 자기(磁氣)테이프, 사진 필름을 비롯하여 포장재료, 전기절연재료 등도 이같은 방법으로 만들어진다.
2축 연신법에 기초하지 않은 페트 시트는 상자, 투명 플라스틱 포장 용기 등으로 만들어질 수 있다. 결정형 페트는 냉•온에서 잘 견디므로 전자렌지 등을 이용하는 냉동조리식품 용기에도 많이 활용된다.
국내 시장의 경우 페트 산업이 아크릴이나 나일론 등에 비해 뒤늦게 시작됐으나, 최근에는 페트병, 필름, 엔플라 등 산업자재용으로 그 사용범위가 확대되고 있다.
페트는 사용 용도에 따라 생산형태가 달라지는데, 이에 따라 ▲페트 섬유 ▲페트 칩 ▲페트 필름 ▲페트병 ▲페트시트 등 여러 가지 종류로 나뉜다.

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 화섬산업에 이용되는 페트 섬유.

페트섬유는 보통 의류로 많이 활용되는데 일반적으로 폴리에스터 원사라고 하는 것이 페트섬유에 해당한다. 섬유는 장섬유와 단섬유로 나뉘는데 장섬유는 여성용 블라우스, 스웨터, 양말, 레저복, 작업복 등에 사용되고 단섬유는 천연섬유(면, 울) 등과 혼합해 사용된다.

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페트 칩. 주로 페트병을 비롯한 포장용기 생산에 이용된다.

TPA 및 DMT와 EG의 중합으로 생산되는 페트 칩은 주로 페트병 등 용기를 만드는데 이용된다.

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 산업에 광범위하게 활용되고 있는 범용성이 우수한 페트 필름.

페트 필름은 코팅, 라미네이트, 인쇄, 증착, 물리, 접착 등 각종 가공처리가 가능하다. 페트 필름은 어느 분야에나 다양하게 적용할 수 있을 정도로 범용성이 강하다. 마그네틱(오디오, 비디오테잎, 플로피 디스크), 포장재(스낵포장, 냉과, 냉장포장, 인스턴트 식품, 약포장, 부품포장), 그래픽(마이크로 필름, 인쇄제판, OHP 필름, 사진), 전기(모터, 케이블), 인쇄(디자인 포일, 스탬핑 포일), 텍스타일 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 국내에서는 SKC가 처음으로 제조하기 시작했다.  
이밖에 페트는 일반에 잘 알려져 있는 페트병, 성형사인 및 각종 성형 소재로 이용되는 페트 시트 등으로 만들어진다.

성형성
페트의 성형성은 우수한 편으로 기계 커버까지 제작이 가능할 정도다.
성형온도는 페트의 종류에 따라 달라지는데 금형 온도는 60~70℃ 정도로 낮게 해도 되는 경우가 있으나 130℃에서 처리해야 하는 종류도 있다. 또한 글라스 섬유 충진 페트의 경우 실린터, 스크루의 마모 대책으로 열처리 또는 질화 처리를 하며, 재료의 유동 점도가 높기 때문에 사출압을 높게 해 사출을 한다. 성형 수축률은 0.1~0.6% 정도로 비충진 재료보다 낮은 편이다.   




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