페트

폴리에틸렌 테레프탈레이트

페트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 축합중합하여 얻을 수 있는 포화 폴리에스터이다. 정식 명칭은 폴리에틸렌 테레프탈레이트이지만, 흔히 PET(페트)라고 한다. 페트는 결정성 플라스틱으로서 내열성, 강성, 전기적 성질, 내유성 등이 뛰어나지만 결정화가 늦어 사출성형에는 부적합하다.

PET를 얻으려면 테레프탈산다이메틸과 에틸렌글리콜을 150∼230℃에서 가열하여 에스터교환반응으로 Bis(β-하이드록시에틸)테레프탈레이트를 얻는다. Bis(β-하이드록시에틸)테레프탈레이트를 1토르(torr) 이하에서 270∼300℃로 가열하면 중축합이 이루어지면서 에틸렌글리콜을 내보내며 PET가 얻어진다. Bis(β-히드록시에틸)테레프탈레이트를 얻는 다른 방법은 고순도 테레프탈산과 에틸렌글리콜에 압력을 가하면서 약 230℃에서 반응시키는 것이다.

내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간만 줄어든다. 결정성 플라스틱에 속하기 때문에 디젤유와 같은 기름에 대한 내성이 좋다. 그러나 분자사슬에 에스터결합이 있어 성형 제품이 높은 온도와 긴 시간에 걸쳐 산 또는 알카리에 잠기면 변화되기 쉬운 성질이 있다. 결정화가 늦으므로 사출성형에는 적합하지 않다. 그래서 조핵제를 첨가하거나 결정을 미결정으로 하는 등의 방법을 사용한다. 엔지니어링 플라스틱으로 이용하기 위해서는 유리섬유강화 PET를 사용하면 기계적 강도, 치수안정성 등이 좋아진다. 강화 PET는 열가소성수지 중에서 내열성이 매우 우수하고 피로강도, 전기적 특성 등도 우수하며 온도와 습도의 영향을 덜 받는다. 합성섬유와 필름의 원료로 많이 사용된다.

개요

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.

패트는 투명도가 높고 단열성이 좋다. 열가소성 . 가벼우며 맛과 냄새가 없다. 전선 피복·생활 용품·장난감·전기절연체·라디오와 텔레비전 케이스, 포장재에 사용한다. 시중에 유통되는 플라스틱 음료수병의 대부분을 차지하고 있어, 흔히 말하는 페트병은 이 원료로 만든 병을 말한다. 화학식은 (C₁₀H₈O₄)n이다.

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.

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.

참고자료

• 〈폴리에틸렌 테레프탈레이트〉, 《위키백과》
• 〈폴리에틸렌테레프탈레이트〉, 《두산백과》
• 이정재, 〈페트(PET)의 특성과 성형성〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-21

같이 보기

• 폴리에틸렌
• 폴리에스터
• 에틸렌 글라이콜
• 테레프탈산

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