플라스틱 포장의 제조 과정과 특징

플라스틱 포장의 제조 과정과 특징

플라스틱 포장의 제조 과정과 특징

우선 플라스틱이라는 소재 자체에 대한 기본적인 이해가 필요합니다. 첫 번째로, 플라스틱이 만들어지는 과정을 알아보겠습니다. 이어서, 플라스틱의 특성을 기반으로 한 포장재로써, 플라스틱이 가지는 장점에는 어떤 것들이 있는지 살펴보도록 하겠습니다.

플라스틱은 어떻게 만들어지나?

다양한 제품에 널리 쓰이고 있는 포장 재료인 석유계 플라스틱은 석유나 천연가스에서 추출한 나프타 화학 원료가 기본이 되는데요. 이 화학 원료를 분해하거나 화학 반응 공정을 거쳐서 만듭니다. 여기서 만들어진 작은 화학적 단위를 '단량체', 또는 모노머라고 부르고요. 하나의 기본 합성 단위체 구조가 결합하는 것을 '중합'이라고 합니다. 일정한 단량체 단위가 반복적으로 결합된 고분자 중합체 물질의 형태를 '합성고분자 화합물'이라고도 부릅니다. 다시 말하면, 합성고분자 화합물은, 저분자 화합물인 단량체가 공유 결합에 의해 반복 연결되면서 만들어지는 사슬구조의 거대 분자를 뜻합니다. 이 고분자 중합체가 바로 플라스틱 포장재의 주원료입니다. 이는 단량체의 중합 반응에 의해서 만들어지는데요. 크게 부가와 축합의 두 가지 방법으로 만들어집니다. 먼저, 부가 중합 반응은, 단량체의 단위 분자들이 자유 라디컬을 형성함으로써 만들어진 라디컬 연쇄 중합이라고도 합니다. 단량체 단위 분자들이 사슬처럼 한 번에 하나씩 첨가 연결되면서 선형의 거대 분자를 형성시키는 방식인데요. 이 과정에서는 부가적인 생성물이 나오지 않습니다. 가장 많이 생산되고 있는, 대표적인 부가 중합 반응 고분자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등이 있습니다. 다음으로, 축합 중합 반응은 두 개 이상의 기능 그룹을 가지는 단량체들이 결합하면서 생기는 화학반응을 통해 만들어집니다. 이 결합 과정에서 물과 같은 작은 분자가 부산물로 나옵니다. 대표적인 축합 중합 반응 고분자는 페트(PET)라고 부르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론이라고 불리는 폴리아미드, 그리고 폴리카보네이트, 페놀 수지 등을 만들 때 사용됩니다. 이 외에도, 공중합체라는 고분자가 있는데요. 두 종류 이상의 단량체가 서로 혼합되어서 형성된 고분자입니다. 두 개의 다른 반복 단위로 연결되어, 단당체로 구성을 이루고 있습니다. 공중합체는 그 모양이나 구조가 다양하고 복잡하긴 하지만, 특징적인 물성을 가지기 때문에 단일 중합체 결점을 보완하기 위해서 사용되고 있습니다. 각각의 합성 고분자들은 기계적 강도나 성형성, 그리고 고무적 탄성 등을 구성하는 단량체의 종류에 따라서 다양한 성질을 가지고 있습니다. 이렇게 만들어진 각각 다른 종류의 고분자 중합체는 다시 일정한 과정을 거쳐서 플라스틱 포장재료로 만들어지는데요. 열을 가해 녹인 상태에서, 필요한 첨가제를 넣고, 필름이나 용기 등 제품에 원하는 형태로 가공하게 됩니다.

열가소성/열경화성 플라스틱

합성수지로 만들어진 플라스틱은, 화합물의 분자 구조에 따라, 열을 가했을 때 고분자가 유동해서, 액화가 되는 것이 있고, 그렇지 않은 것이 있습니다. 액화가 되는 것을 '열가소성 플라스틱이라고 하고, 액화가 되지 않는 것을 '열경화성 플라스틱'이라고 합니다. 열가소성 플라스틱은 분자 구조가 주로 선 모양으로 결합되어 있습니다. 열을 가하면 부드럽고 유연하게 되거나 녹는데요. 온도가 낮아지면 다시 단단하게 굳어지는 성질을 반복적으로 가지는 형태의 소재를 말합니다. 대부분의 포장 소재로 쓰이는 대표적인 열가소성 플라스틱 소재에는 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 있습니다. 유연한 분자구조를 가지면서, 열에 녹아서 액화되기 때문에, 용융 후 성형 가공이 가능합니다. 열경화성 플라스틱은 분자의 구조가 사다리 모양처럼 복잡하게 이루어져 있습니다. 한 번 가열해서 굳어지면 다시 열을 가해도 부드러워지거나 녹지 않습니다. 높은 온도에서는 녹아서 액화되는 것이 아니라, 분해되어 버리는 비가역적인 형태의 소재를 말합니다. 열에 강하고 단단하기 때문에, 내열 및 내화학 제품에 주로 사용됩니다. 열경화성 플라스틱은 주로 포장재료 보다는 전자제품이나 자동차 내외장재 등에 쓰이고요. 대표적인 열경화성 플라스틱 소재에는 폴리에스테르, 에폭시, 폴리우레탄 등이 있습니다.

플라스틱 포장의 일반적인 특징

포장재로 사용되는 플라스틱은 일반적으로 기계적 성질이 좋고, 무게가 가볍고, 보관과 운송이 편리합니다. 사용하기도 쉬운 편이고, 높은 투명도를 가지는 특성이 있어서, 외관이 매력적인 제품을 포장하기에도 좋습니다. 실제로 여러분들이 흔히 접하는 플라스틱 포장 제품을 떠올려보면, 위생적이고, 먼지와 습기로부터 제품을 잘 보호하고 있죠. 그리고 플라스틱 포장은 외부로부터의 충격을 견디는 '내충격성'이 크기 때문에, 제품을 보호하는 기능이 우수합니다. 게다가 플라스틱 포장은 비교적 저렴하기 때문에, 포장비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 포장 선호도에 따라 다양한 종류의 포장 소재를 대체하는 데에도 사용할 수 있습니다. 앞에서 제가 플라스틱 포장에는 단단하고 투명한 용기만 있는 게 아니라고 말씀드렸었는데요. 병이나 커버, 필름, 백처럼 종류가 다양하고, 크기도 여러 가지로 만들 수 있습니다. 이것은 플라스틱이 복합 포장재를 생산할 수 있는 우수한 가공 특성을 가지고 있기 때문입니다. 포장의 주요 기능으로 정보전달이 있다는 것도 잘 기억하고 계신가요? 플라스틱은 우수한 착색 특성과 인쇄 성능을 가지고 있어서 플라스틱 재질에 직접 인쇄를 할 수도 있습니다. 플라스틱 포장 종류는 두께에 따라서 0.25mm 미만의 얇은 포장 필름 형태와, 두께가 0.25mm 이상 되는 두꺼운 시트 형태로 구별할 수 있구요. 용기병의 형태 및 성형 형태 등 가공 형태에 따라 다양한 제품을 만들 수 있습니다.