플라스틱 포장 재료와 보조 재료

플라스틱 포장 재료와 보조 재료

플라스틱 포장 재료와 보조 재료

사용한 플라스틱 포장재를 재활용하기 위해 분리배출할 때, 보통은 용기나 라벨에 적힌 내용을 보고 분류하실 텐데요. 폴리프로필렌(PP)나 폴리에틸렌(PE)으로 표기된 것을 제일 흔하게 보셨을 것입니다. 플라스틱 포장 재료는 각각의 특성에 따라 다양한 종류로 나뉩니다. 이번 시간에는 플라스틱 재료의 종류와 특성, 그리고 포장재의 모양에 따른 성형 가공법에 대해서 알려드리겠습니다.

대표적인 플라스틱 포장 재료

플라스틱 포장 재료로 널리 사용되는 대표적인 소재에는 폴리에틸렌 PE, 폴리프로필렌 PP, 폴리스티렌 PS, 폴리에틸렌 테리 프탈레이트 PET 등이 있습니다. 우선 폴리에틸렌 PE는 석유에 수소를 첨가할 때 얻어지는 에틸렌 가스의 중합체입니다. 수분 차단성이 좋고 내화학적 특성을 가지면서, 가격도 저렴합니다. 반면 다른 플라스틱 소재와 비교하여 상대적으로 기체 투과성은 크다고 볼 수 있습니다. 폴리에틸렌은 배열 구조 형태에 따라 LDPE와 HDPE로 다시 나눌 수 있는데요. 저밀도 폴리에틸렌 LDPE는 무색투명하고, 내한성이 좋은 편입니다. 그리고 전기절연성과 내약품성도 양호합니다. 고밀도 폴리에틸렌 HDPE는 LDPE와 거의 유사하지만 조금 더 단단한 성질을 가집니다. 유백색이며, 가공성이 좋아서, 필름이나 병을 만드는 데 많이 사용됩니다. 폴리프로필렌 PP는 연신 특성에 따라 이축 연신 폴리프로필렌 OPP와 무연 신 폴리프로필렌 CPP로 구분됩니다. 이축 연신 폴리프로필렌 OPP는 투명성과 표면광택도, 기계적 강도가 좋고, 내열성도 있어서 주로 레토르트 식품 포장이나 각종 유연 필름 포장 인쇄용으로 사용됩니다. 무연 신 폴리프로필렌 CPP 필름은 빵이나 과채류 같은 식품류의 소포장에 주로 사용되고요. 가공 식품에도 라미네이션용으로 많이 사용됩니다. 폴리프로필렌은 폴리에틸렌 PE와 함께 많이 쓰이고 있는데요. 전기절연성이 우수하고 인장강도와 반복 굽힘 성도 강합니다. 하지만 충격에는 약하다는 단점이 있습니다. 폴리스티렌 PS는 에틸렌에 벤젠기가 붙어있는 스티렌 단위체가 중합해서 만듭니다. 가볍고 투명한 무색의 소재이고요. 열안정성이 우수하고, 상온에서 단단한 성질이 있습니다. 수분이나 기체 차단성이 떨어진다는 단점이 있습니다. 주로 고투명 블리스터 포장이나, 투명 컵, 쿠키의 내 포장용 필름, 트레이 등에 많이 사용되고 있습니다. 발포폴리스티렌 EPS는 스틸렌 모노머 원료를 발포제에 혼합한 후에, 적당히 발포시켜서 세밀한 포상 구조를 만든 형태입니다. 여러분들은 주로 컵라면 용기나 계란 용기로 보셨을 거고요. 대형마트에서 육류와 생선류를 담아서 파는 트레이도 많이 보셨을 겁니다. 다음은 폴리염화비닐 PVC입니다. 염소와 에틸렌을 합성해서 만든 염화비닐 단량체를 원료로 하여, 이를 중합해서 만든 열가소성 수지입니다. 상온에서는 단단하고 무색투명한 성질을 가지고 있으며, 유연성이 좋고, 지방 성분을 차단하는 능력이 우수합니다. 그런데 수지 자체에 염소가 포함되어 있기 때문에, 지나친 열을 가했을 때는 염소 성분이 유출되면서 유해 물질이 생성될 수 있습니다. 폴리염화비닐 PVC는 다른 플라스틱과 비교할 때 가격이 저렴하기 때문에, 세계적으로 널리 보급되고 있는 소재입니다. 투광성과 강성이 좋아서 농업용 필름으로 쓰이고요. 유연성이 아주 뛰어나기 때문에 과채류를 포장하는 랩으로도 많이 사용됩니다. 폴리에틸렌 테리 프탈레이트 PET는 여러분들이 비교적 많이 알고 계실 것 같습니다. 각종 음료용 용기로 많이 사용되고 있고요. 유리병이나 캔 같은 소재 용기에 비해서 가볍고 투명하기 때문에, 특히 기체 차단성이 좋아서 탄산음료 용기로 많이 사용되고 있습니다. PET는 에틸렌글리콜과 디메틸 테레프탈레이트를 중합시켜서 제조합니다. 합성 섬유 원료의 섬유용 고분자나, 포장용 플라스틱 필름 및 시트로 많이 사용됩니다. 무색투명하고 기계적 강도가 높은 특징을 가지고 있고, 화학 물질에도 안전합니다. 그 외에도 무취이면서 투명하고 열안정성이 우수한 나일론은 기체 차단성이 높아서 진공포장이나 가공 제품 포장재로 많이 쓰이고 있습니다. 폴리카보네이트 PC 소재도 있는데요. 상대적으로 수분과 기체 투과도가 높지만, 기계적 강도가 아주 높아서 생수용 물통 등으로 많이 사용되고 있습니다.

플라스틱 포장재의 보조 재료

앞에서 알아본 것처럼, 플라스틱은 아주 다양한 제품들을 포장하는 데 사용됩니다. 제품의 특성에 따라 필요한 포장재의 기능들이 제각각인데요. 탄산음료의 경우는 기체 투과성이 낮아야 하고, 물을 담을 때는 외부 충격에 강해야 합니다. 과채류처럼 제품을 완전히 감쌀 수 있을 만큼 포장재의 유연성이 필요한 경우도 있겠죠. 이렇게 다양한 제품을 각각에 적합한 플라스틱 포장재를 만들기 위해서 보조재료를 활용하기도 하는데요. 플라스틱 원료에 여러 가지 보조 재료를 넣고 녹인 다음 형틀에 부어, 원하는 성질을 만들어 내는 겁니다. 가장 대표적인 보조 재료가 바로 유연성을 증가시키는 역할을 하는 가소제입니다. 단량체 사이로 결합된 합성수지의 물성을 부드럽게 하는 첨가제로, 플라스틱 재료를 부드럽고 유연하게 만들어 주기 때문에, 강도와 탄성을 조절할 수 있게 됩니다. 광범위하게 사용되는 가소제의 화학 물질로써는 프탈레이트가 있습니다. 두 번째로 열안정제입니다. 보통 플라스틱은 압출이나 사출성형, 캘린더 등의 가공 과정을 거치는 동안 열에 의해 분해되거나 변질되기가 쉽습니다. 그리고 사용이나 보관 중에 분해되어 착색 변질되는 경우도 있는데요. 이를 방지하기 위해서 거의 모든 플라스틱에는 열안정제를 첨가합니다. 열안정제는 대개 금속원소가 함유된 유기화합물 등이 있습니다. 스테아르산 납의 유기산의 중 금속염이거나, 알칼리토 금속염 등이 많이 사용됩니다. 성분상 유해 특성을 가지고 있어서, 재활용을 할 때 특히 주의가 요구됩니다. 셋째, 산화방지제인 항산화제입니다. 플라스틱 제품도 유기화합물이기 때문에, 공기 중의 산소와 반응하면 산화되어 분리됩니다. 고분자 중합체가 공기 중의 산소와 만나면 수소가 유리되며, 이 유리 라디칼이 다시 공기 중의 산소와 반응하면 과산화물 라디칼이 발생되고요. 이것이 다른 고분자에 작용하면 다시 유리 라디칼과 하이드로 퍼옥사이드 화합물을 생성하면서, 이 연쇄반응이 계속 반복됩니다. 바로 이런 산화반응을 막기 위해서 알킬 페닐류, 아민류, 퀴논류와 같은 항산화제를 사용합니다. 그 외에도 플라스틱 제품에 여러 가지 색을 부여하는 착색제, 인화 예방을 목적으로 하는 난연재, 자외선 차단 목적의 자외선 흡수제, 정전기 발생을 억제하는 대전 방지제 같은 보조 재료들이 있습니다. 이처럼, 원료나 제품의 품질을 유지하고 퇴화를 방지하기 위해서 플라스틱에 각종 유기 또는 무기성 첨가제를 사용합니다. 그런데, 일부 합성 첨가물들은 인체에 노출되었을 때 해를 입힐 수 있는 내분비계 교란물질들입니다. 특히 환경 호르몬이라 하죠. 이런 첨가물들이 들어간 플라스틱은 재활용하거나 소각 처리할 때 각별한 주의가 필요합니다.