폴리에틸렌 테레프탈레이트는 페트병의 재료로도 매우 잘 알려져 있습니다. 일상을 포함하여 공업 분야에서도 매우 많이 사용되는 범용적인 수지 소재 중 하나입니다. 이 기사에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 용도나 특징, 유사 소재에 대해 해설합니다.
목차
폴리에틸렌 테레프탈레이트 란
폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate)는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 결합시켜 만들어진 수지입니다. 영어표기를 줄여서 PET(페트)이라고도 합니다. 세계에서 가장 많이 사용되는 수지로 알려져 있으며, 페트병이나 의류를 비롯해 식품용 트레이나 공업용 필름, 자기 테이프 등에도 사용되고 있습니다.
1941년에 영국의 캘리코 프린터스사에서 J.R. 윈필드와 J.T. 딕슨에 의해 제조법이 발명되어 1948년에 폴리에스테르로서 판매되기 시작했습니다. 나라에 따라 상표가 나뉘어 있고, 미국에서는 듀폰사의 상표인 ‘다크론’이라고 불리고 있습니다만, 일본에서는 테이토와 도레이의 공동 상표인 ‘테트론’, 영국에서는 ‘테릴렌’이라고도 불립니다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 원재료
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 원재료는 다른 많은 플라스틱과 마찬가지로 석유입니다. 석유를 정제하여 생기는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 고온, 고진공 하에서 화학 반응시킵니다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 주요 용도
특히 식품용 용도도 많아 일본에서도 1977년 페트병 생산이 시작된 이래 음료 용기로 대량으로 유통되어 왔습니다.이전까지 주류였던 유리병에 비해 가볍고 잘 깨지지 않는 등 많은 장점이 있었기 때문입니다. 페트병의 「페트」는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 「PET」에서 유래한 것입니다.
용도에 따라 다양한 등급이 있습니다만, 재료 메이커에 따라 명칭이나 취급 등급이 다르기 때문에, 메이커의 카탈로그 등에서 확인합시다.
합성 섬유
폴리에틸렌 테레프탈레이트는 합성 섬유로서의 사용량도 매우 많은 소재입니다.섬유로는 폴리에스테르라고 불리며, 합성 섬유 중 약 30%를 차지하고 있습니다. 폴리에스테르는 촉감이 좋고 보온성이 뛰어나기 때문에 후리스나 스웨터, 셔츠 등 많은 의류에 사용됩니다. 섬유로 사용한 경우에는 내구성과 속건성이 뛰어나기 때문에 의류 이외에도 커튼이나 카펫, 끈이나 로프, 텐트 소재, 아웃도어 시트 등 다양한 용도가 있습니다. 합성 섬유로 사용되는 것에는 촉매나 중합 등에 따라 다양한 등급이 있습니다.
엔프라
산업용으로 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 고기능 플라스틱인 엠 프라 로 분류됩니다. 필름이나 자기 테이프 등에도 사용되는 것 외에 전자기기 부품이나 전자제품 하우징, 파테이션, 디스플레이 등에도 사용됩니다. 또한 유리 섬유를 혼합하여 섬유 강화 플라스틱(FRP:Fiber Reinforced Plastics)으로도 사용되는 경우도 많으며, 유리 섬유 강화 폴리에틸렌 테레프탈레이트(GF-PET)는 가볍고 튼튼한 소재로 자동차 부품 등에 이용되고 있습니다 . 또, 기계 재료, 절삭 재량으로서 플레이트의 상태에서도 판매되고 있습니다. 엔프라로서는 정전 그레이드, 대전 방지 그레이드등이 취급되고 있습니다.
식품 용기
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 주요 용도 중 하나가 페트병과 접시, 계란 팩 등의 식품 용기입니다.식품 용기에 이용되기 쉬운 이유에는 높은 투명성과 성형의 용이성, 가벼움 등이 있습니다.또한 식품 용기는 섬유 등으로 재활용하기 쉽고, 일본에서는 많은 곳에서 재활용 회수가 이루어지고 있습니다.식품 용기로 사용하는 것에는 식품 위생 등급에 적합한 재료를 사용합니다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 특징
여기에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 물성과 장점, 단점 등에 대해 해설해 나갑니다.
성질
물리적, 기계적 성질은 다음과 같습니다.
| 단위 | 수치 | |
|---|---|---|
| 비중 | – | 1.29-1.4 |
| 인장 강도 | Mpa | 48-73 |
| 파단 신장 | % | 30-300 |
| 굽힘 강도 | Mpa | 96-131 |
| 인장 탄성률 | Mpa | 2800-4200 |
| 압축 강도 | Mpa | 76-103 |
| 충격 강도 | j/m | 14-37 |
| 로크웰 경도 | – | M94-101 |
| 하중 변형 온도(1.82Mpa) | ℃ | 210-227 |
엔프라로 분류되어 있기도 하며, 인장 강도와 굽힘 강도 등 뛰어난 성질을 많이 가지고 있습니다.한편 충격 강도는 그다지 높지 않으며, 범용 수지인 ABS의 충격 강도(75-640)와 비교해도 뒤떨어집니다.
장점
폴리에틸렌 테레프탈레이트의 장점으로는 다음과 같은 것들을 들 수 있습니다.
내한성
-60℃ 정도까지 견딜 수 있는 내한성이 높습니다.
투명성
투명성이 높고 내용물의 상태를 알기 쉽기 때문에 식품 용기나 공업용 필름 등에도 사용됩니다.
내수성
수분에 의한 변형 등이 없는 것도 액체 용기에 사용되는 이유 중 하나입니다.
전기 절연성
내아크성 90~120sec로 범용 플라스틱에 비해 높은 전기 절연성을 갖습니다.
환경 부하
특히 PTE 병은 재활용의 구조가 갖추어져 있어 환경에 대한 부하가 비교적 낮은 소재입니다.
단점
단독으로 약하다
성질에서도 말했 듯이 충격 강도는 떨어집니다. 따라서 엔프라로 사용할 때는 유리 섬유 등으로 강화한 것을 사용하는 경우가 많습니다.
고온이나 알칼리 상태에서 가수분해를 일으킨다
산에 매우 약하다
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 PE, PVC, PP의 차이
폴리에틸렌(PE)
폴리에틸렌은 내약품성 및 전기 절연성이 뛰어난 소재입니다. 용기로도 사용이 되지만 비닐 봉지로 이용되는 경우도 많습니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트에비해부드러운 재질이기 때문에 상처가 나기 쉽습니다. PET와 비교하면 투명성이 낮고, 두께에 따라서는 얇은 유백색으로 보이는 경우도 있습니다.
폴리염화비닐(PVC)
폴리염화비닐은 내약품성, 전기 절연성, 난연성, 내후성 등 밸런스가 뛰어난 소재입니다. 그러나 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 비하면 내열성에는 뒤떨어집니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 150℃ 정도까지 견딜 수 있는 반면, 약 70~80℃에서 연화되어 버립니다. 또 투명성도 떨어집니다.
폴리프로필렌(PP)
폴리에틸렌 테레프탈레이트보다 저렴하지만 내열성과 내약품성도 뛰어나 비슷한 용도로 사용되고 있습니다. 그러나 특히 저온 아래에서는 충격에 약하기 때문에 주의를 요합니다. 또한 자외선에 의해 백화되는 것도 단점입니다.
마무리하며
폴리에틸렌 테레프탈레이트는 페트병과 폴리에스테르로 우리의 일상 생활에서도 매우 많이 사용되는 엔프라입니다. 공업 용도에서는 필름이나 자기 테이프, 전자 기기 부품 등에도 이용됩니다. 내열성, 내한성, 전기 절연성 등 우수한 성질을 가지며 일반적인 수지재 중에서는 내약품성도 뛰어납니다. 그래서 공업용도로 사용되는 경우에는 유리섬유를 섞어서 강화한 FRP로 사용되는 경우도 많습니다. 또한 기본적으로는 내열성이 높은 소재이지만, 페트병으로 사용되는 경우에는 50℃ 정도에서 변형해 버리기 때문에 주의가 필요합니다.
비슷한 소재로는 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등을 들 수 있습니다.
