플라스틱: PETG

Apr 19, 2024

플라스틱으로 만들어진 제품을 만나지 않고는 현대식 식품점의 거의 모든 통로를 걸어가기 어려울 것입니다. 땅콩 버터 병부터 탄산음료 병까지, 쿠키가 깨지는 것을 방지하기 위해 제자리에 단단히 고정하거나 식사를 냉동고에서 전자레인지로 바로 옮기는 트레이와 함께 식품은 종종 특수 설계된 플라스틱과 매우 밀접하게 접촉합니다. 직업: 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 PET.

비식품 품목 제조업체의 경우 PET와 더 중요하게는 그 파생물인 PETG도 일부 응용 분야의 3D 프린팅 필라멘트에 탁월한 선택이 되는 우수한 특성을 가지고 있습니다. 다음은 폴리에스테르 수지의 화학적 성질과 단 한 번의 작은 변화로 합성 섬유가 어떻게 유용한 3D 프린팅 필라멘트로 변할 수 있는지 살펴보겠습니다.

실용적인 용도의 많은 플라스틱과 마찬가지로 PETG는 공중 합체입니다. 이를 구성하는 단일 중합체는 PET 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트입니다. 폴리에스터 계열의 고분자 중에서 PET는 1941년 영국의 화학자 John Whinfield와 James Dickson에 의해 처음으로 특허를 받았습니다. 다른 많은 사람들과 마찬가지로 그들은 몇 년 전 DuPont이 출시했을 때 큰 인기를 끌었던 나일론과 같은 합성 섬유를 찾고 있었습니다.

Whinfield와 Dickson은 테레빈유에서 원래 분리된 화합물인 유기산인 테레프탈산과 자동차 부동액의 주성분인 디올 에틸렌 글리콜 사이의 축합 반응을 발견했습니다. 그들은 단량체가 긴 사슬로 서로 연결되어 미세한 섬유로 그려져 실로 만들어질 수 있는 물질을 생성한다는 것을 발견했습니다. 전시 비밀법에 따라 테릴렌(Terylene)이라고 불리는 그들의 발명품은 1946년까지 비밀로 유지되었습니다.

오늘날 PET는 다른 공정을 통해 생산됩니다. DMT 방법은 2개의 메틸기가 부착된 테레프탈산인 디메틸 테레프탈산을 사용합니다. 에틸렌 글리콜이 고온 및 염기성 조건에서 DMT와 반응하면 에스테르 교환 반응이 일어나 DMT의 긴 사슬이 에틸렌 글리콜의 작은 조각과 연결됩니다. 이 반응은 메탄올을 생성하는데, 이는 중합 반응이 지속되기 위해 제거되어야 합니다.

PET만큼 다재다능하지만 약점이 없는 것은 아닙니다. 합성 섬유 제조에는 매우 적합하지만 압출이나 사출 성형과 같이 다른 열가소성 수지가 뛰어난 응용 분야에서는 제대로 작동하지 않습니다. 이것이 바로 PETG가 등장하는 곳입니다. "G"는 "글리콜 변형"을 의미하는데, 이는 다소 혼란스러운 명명법입니다. 많은 출처에서는 이것이 글리콜이 중합 반응에 추가된다는 의미라고 생각하는 것 같습니다. 그러나 우리가 본 것처럼 에틸렌 글리콜은 이미 중합 반응의 일부입니다. 글리콜 변형은 성장하는 사슬의 에틸렌 글리콜 중 일부가 다른 단량체로 대체되어 단독중합체와 다른 특성을 갖는 공중합체가 생성된다는 사실을 의미합니다.

PETG의 경우, 공단량체는 또 다른 디올인 사이클로헥산 디메탄올(CHDM)입니다. 이 분자는 소형 에틸렌 글리콜보다 훨씬 크지만 더 작은 분자와 거의 동일한 방식으로 에스테르 교환 반응을 겪습니다. CHDM을 첨가하는 효과는 테레프탈산 잔기 사이의 거리가 증가하여 인접한 폴리머 사슬이 함께 자리잡기가 더 어려워진다는 것입니다. 그 결과 성형 및 압출이 가능한 PET보다 용융 온도가 낮은 무색의 플라스틱이 생성됩니다.

이러한 특성으로 인해 PETG 및 기타 PET 공중합체는 상업용 제품에 매우 유용합니다. 홈 게이머의 경우 PETG는 3D 프린팅 필라멘트의 일반적인 선택이며 기본적으로 ABS와 PLA의 최고의 특성을 작업하기 쉬운 필라멘트에 결합합니다. PLA보다 강도와 유연성이 뛰어나고 수축률이 낮고 레이어 접착력이 뛰어나며 베드 접착력이 강해 인쇄 시 뒤틀림이나 박리 현상이 적습니다. PLA와 ABS에 비해 한 가지 좋은 특징은 PETG가 인쇄하는 동안 실제로 냄새가 많이 나지 않는다는 것입니다. 따라서 상점에서 유기 화학 실험실 냄새를 풍기는 연기에 지쳤다면 PETG를 사용해 볼 가치가 있습니다.