[스크랩] PET의 가공방법

PET의 가공방법에 관해 자세히 알고싶습니다.

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폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 중축합하여 얻을 수 있는 포화폴리에스테르이다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 폴리부틸렌테레프탈레이트보다 분자쇄의 길이가 짧고 잘 휘어지지 않는 구조이므로 강성,내열성등이 좋으나 결정화속도를 촉진시키기 때문에 110°C 이상으로 할 필요가 있다. 그렇지 않으면 100°C이하에서는 카르본산나트륨염이나 칼륨염을 첨가하는 방법이 있고, 가소제로서 지방족유기에스테르 등을 첨가하여 결정화를 촉진하는 방법등이 있다.
비강화 PET는 성형성, 내충격성, 내열화성에 문제가 있어 glass섬유 강화물로 주로 사용된다. 그러나 최근 연신흡입기술의 개발로 인해 비강화 PET의 소비가 급격히 늘어나고 있다.
PET는 PBT와 달라서 그대로 결정화가 어려우므로 성형재료로서의 내츄럴 그레이드는 없다. 유리 함유율 30%가 기본이지만 고강성, 저수축용에는 더욱 고함유인 것도 있다. 또 낮은 휨용, 폴리머의 유동 방향에 의한 물성의 차이를 최소로 억제하기 위한 마이카 등이 무기질 병용 그레이드가 있다.

1. 제조방법
PET의 제조법은 크게 두 가지가 있다. 하나는 Terephthal산 Dimethyl법이고 다른 하나는 직접 중합법에 의한 것이다.
Terephthal산 Dimethyl법은 Terephthal산 Dimethyl과 Ethylene glycol을 150~230°C에서 가열하여 Ester교환 반응으로 Bis(β-Hydroxy Ethly)Terephthalate를 얻는다. 다음 Bis(β-Hydroxy Ethly)Terephthalate를 1Torr이하로 하여 270~300°C로 가열하면 중축합이 진행되고 Ethylene glycol을 유출하여 PET가 얻어진다.
직접 중합법은 고순도 Terephthal산과 Ethylene glycol을 가압, 230°C쯤에서 반응시켜 Bis(β-Hydroxy Ethyl)Terephthalate를 얻었다. 중축합 반응은 전술의 Terephthal산 Dimethyl법과 같은 형태이다.

2. 성질과 특성
폴리에틸렌테레프탈레이트는 강성, 전기적 성질, 내후성, 내열성이 좋고, 고온하에서 장기폭로해도 인장강도의 저하는 상당히 적다. 또, 결정성플라스틱에 속하기 때문에 디젤유화 같은 기름에 대한 내성이 좋다. 그러나 폴리에틸렌테레프탈레이트는 분자쇄속에 에스테르 결합이 있어 성형된 제품은 높은 온도 및 기시간의 걸쳐 산,알카리에 잠기면 변화되기 쉬운 경향이 있다.
결정화 특성 수지의 결정화 특성은 물성에 크게 영향한다. 기계적 강도의 높은 성형품을 위해서는 결정화도가 높은 것이 좋다. 그러나 PET의 결정화는 늦은편이어서 사출성형에는 적합하지 않다. 그래서 통상 조핵제를 첨가하거나 결정을 미결정으로 하는 등의 개량을 행하는 수도 있다. 그러나 이것도 결정성이 높은 제품을 얻기 위해서는 120~140°C의 금형온도가 필요하다. 무정형의 투명 성형품을 얻는다는 관점에서는 금형온도를 glass 전이점이하로 성형품을 급냉하면 좋다. 이것을 이용해 투명한 흡입성형 병이 만들어진다.
기계적 특성 비강화 PET는 Engineering plastic으로의 이용이 어렵지만 glass 섬유강화 PET는 기계적강도, 치수안정성이 향상되어 좋은 Engineering plastic으로 쓰인다. PET의 이축연신 film은 투명성, 가소성, 인열, 충격, 굴곡강도가 우수하고 Plastic film중에서 최고의 위치에 속한다.
열적특성 열변형온도는 PET가 PBT보다 높은데 PBT도 glass섬유강화에 의해 현저히 상승한다. 또 비강화 Polyarylate의 열변형온도는 175°C로 높다.
강화 PET의 특징
ㆍ열가소성 수지 가운데 최고의 내열성을 갖고 있다.
ㆍ피로강도가 우수하다.
ㆍ전기적 특성이 우수하다.
ㆍ온도, 습도의 영향을 적게 받는다.
ㆍ유기용제, 유류에 대한 저항성이 크다.
ㆍ흡수성이 적고, 칫수 안정성이 우수하다.
ㆍ응력 크랙의 염려가 없다.
사용상 주의 사항
ㆍ유리섬유의 배향 방향에 따라 여러 가지로 물성이 변하다.
ㆍ웰드부의 강도가 저하된다.
ㆍ알카리, 비수(沸水), 수중기하에서는 가수분해에 주의 한다.
ㆍ외관을 좋게 하기 위해서는 금형온도를 약 130°C로 성형한다.
ㆍ금형온도가 70°C이하에서의 성형품은 고온 하중에 의해 변형이 일어날 수 있다.

3. 성형가공
3.1 사출성형
우수한 특성(특히 내구성)을 낼려면 충분히 결정화시킬 필요가 있다. 충분한 결정화를 위한 방법에는 고온금형(약 130°C)에서 성형하는 방법과 저온금형(약 60°C)으로 성형하고 성형후 열처리(약 130°C)하는 두가지 방법이 있다.
(1) 50~70°C : 성형품 표면에 유리섬유가 유출되어 윤기가 없고 두께가 얇은 경우에는 어느 정도의 윤기는 있지만, 이 성형품을 열처리(120°C)하면 윤기가 없어진다.
(2) 70~120°C : 전체적으로 윤기가 없어져 곳곳에 곰보자국으로 된다. 또 이 온도에서는 이형성도 좋지 않기 때문에 꼭 피할 것.
(3) 120~140°C : 적정온도, 표면의 윤기가 좋다.
(4) 140°C~ : 표면의 광택은 좋지만, 가스얼룩이 생기거나 이형성이 나빠질 수도 있다.
PET의 비강화 grade에는 결정형과 비결형이 있고 주로 Europe에서 사용되고 있다. 결정형은 조핵제를 첨가하여 결정화를 촉진시키는데 통상 Cylnder의 온도는 250~290°C, 금형온도 120~140°C로 사용되는데 성형 cycle의 점에서 불리하다. 한편 비결정형에서는 성형품의 두께가 2mm까지는 금형온도를 40°C, 5mm에서는 20°C로 보존하면 투명성 성형품이 나온다. 이 성형품은 80°C이상의 높은 온도에서는 수축이 일어나기 때문에 그보다 낮은 온도에서 사용해야 한다.
Polyarylate를 사출성형 할 때에는 실린더온도 280~350°C, 금형온도 120~140°C로 한다. glass 섬유강화수지는 비강화수지의 장점을 잃지 않고 기계적 강도, 열변형 온도를 크게 향상시킬 수 있다. 이때 성형기는 Type나 분산 Type도 Serew식 사출성형기에서 성형하는 것이 좋다. 표면 광택을 좋게 하려면 고온에서 성형하고 그 중간에서는 양호한 성형품이 얻어질 수 없다. 한편 강화, 비강화를 불문하고 포화 polyester의 성형에는 충분한 예비건조가 필요하며 함유수분에 의한 분해를 방지하지 않으면 안된다.
폴리에틸렌테레프탈레이트의 사출성형재료에는 유리섬유를 혼합한 것이 사용된다. 기계적강도나 강성이 우수하며 치수안전성이 양호하고, 가솔린이나 중유등에 침범되지 않으며, 복잡한 형상의 성형품이라도 쉽게 만들 수 있다.
3.2 압출성형
현재 가장 많이 사용되는 PET의 연신 Film은 다음과 같이 만든다. 예비건조한 수지를 270~320°C로 용해하여 T-다이 또는 Ling다이에 의해 압출하여 얇은 film은 수냉 Roll로서 또한 두꺼워지면 수중에서 급냉하여 무정형으로 한다. 계속 일축일 대 4~7배로 또 이축인 경우는 1.5~4배로 연신시켜 180~210°C로 가열하여 결정화 시키면 강인한 film이 얻어진다.
흡입성형 저점도 흡입성형기술은 기술적,성능적으로 충분히 성형할 수 없으므로 중점도 또는 고점도 Type의 PET를 사용할 필요가 있다. 그러나 최근의 연신흡입성형기술에 의해 지점도의 PET에서도 그 특성을 최대한으로 발휘시킨 용기가 성형가능하게 되었다.

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출처 : 섹x각선미

글쓴이 : 이혜영 원글보기

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