PET 저장용기 제조에 적용되는 블로우 몰딩 신기술 (1999/07/07) |
성형기술의 괄목할 만한 진보로 인하여 저온 저장용기 제조 블로우 몰딩 분야의 응용성을 한층 강화 시켜 주고 있다. 플라스틱 솔루션 몰딩 사는 크리오팍 이라고하는 상품명을 가진 저온용기 2단 블로우 몰딩 공정을 소개하고 이 신 공정이 식품 및 채소류 포장에 이용되는 피이티(PET) 단층 저장용기 제품의 제조에 있어서 적용되는 고온 충진 및 고온 살균 과정 (섭씨 100도 또는 그 이상의 온도)을 잘 견뎌 낼 수 있도록 개선된 성능을 보여 준다고 한다. 저온 블로우 몰딩에 대한 상업적 가치가 확인 된다면 현재 다층 재질로 할 수 밖에 없는 PET/PEN 혼합 다층 공압출 제품과 다양한 저장용기 코팅 제품에 대하여 상당한 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 전망된다는 것이다. 이 방법은 매우 경쟁력이 있는 것으로서 상당한 이익을 창출할 수 있는 차세대 피이티 저장용기 제조 시스템이며 이의 응용분야는 고온 충진 방법을 이용하는 식품, 수프 및 소스 그리고 우유 및 맥주 저장 용기 분야가 될 것이라고 한다. 이 신기술의 상당 부분은 플라스틱 솔루션사에 의해 엄중히 보호되고 있으며 이를 이용한 제품 생산에 피치를 올리고 있고 이 기술의 타 회사로의 라이센싱에 비중을 두고 있다고 한다. 이 기술을 지난해 특허화한 커트 루프만은 이 회사의 사장 이며 동시에 수석 관리 감독자로서 저온 공정에 대한 상세 사항을 소개하고 있다. 이 기술의 핵심은 액체 질소를 이용하는 것으로서 PET 초기 성형 과정의 블로우 몰딩 공정이 진행되는 동안 액체 질소를 주입하는 방법이라고 한다. 또한 이 공정은 150도 이상에 달하는 고온 성형틀을 통하여 PET 용기에 대한 극한의 온도 설정 과정을 포함하고 있다고 한다. 일반적인 표준 가열 온도가 PET 용기의 경우 120도에서 130도 정도의 범위에 든다는 사실과는 대조적인 것이다. 이렇게 성형 온도를 높여 주는 것은 저장 용기 재질 내의 결정성을 부여하는 것으로서 이렇게 하면 고온 충진 과정에 대한 안정성을 증대 시킬 수 있다고 한다. 이러한 결정성 증대는 용기 재질의 침투 방지 효과를 증대 시키며 저장 용기의 성질 중 가장 중요한 강도의 증진을 도모 할 수 있다고 소개하고 있다. 참고로 일반적인 PET 저장 용기의 두께는 약 0.4 ~ 0.5 mm이다. 이 공정 기술이 갖는 비밀은 극 저온의 액체 질소와 고온 설정 단계를 병행하여 비용적 측면에서 효율적인 저장 용기를 생산 할 수 있다는 것이다. 루프만은 이 속임수와도 같은 기술에 대한 설명을 거절 했다. 그러나 익명을 요구하는 한 산업계 관계자의 말에 따르면 용기 제조시 액체질소가 저장 용기 내부로 주입되어 저장 용기 내벽을 냉각 시키고 피이티 재질의 일반적인 결정성 형태를 유지 시켜 준다는 것이다. 반면 고온에 해당하는 외벽은 높은 결정성을 갖게 된다. 이러한 형태는 결정성 차이로 구분되는 전이 영역이 생성된다는 것이며 그 형태는 저장 용기에서 요구되는 기계적 강도와 침투 방지 성능을 주게 된다는 것이다. 또 다른 정보에 의하면 분자 전이 영역을 형성하는 고온 설정 공정이 있기는 하지만 이 회사의 공정으로 제작되는 저장 용기에 버금가는 공정은 없다고 한다. 루프만의 주장에 따르면 이 액체질소를 이용하는 고온 블로우 몰딩 공정은 불량률이 현저히 낮아서 기존 고온 설정 기술에서 약 30 ~ 50%의 불량률이 나타나는 것과는 대조적이라는 것이다. 더우기 액체 질소 냉각을 이용하기 때문에 제품 생산시 가열과 냉각 과정에 의해서 설정되는 생산 회전 시간을 감소 시켜 줄 수 있다고 한다. 그리고 이 공정에는 비교적 저가 원료로서 주로 섬유 제조에 이용되는 5.18 IV PET 수지를 이용할 수 있기 때문에 비용적 이점이 있다고 한다. 액체질소 주입 장치는 MVE 사로부터 제공되었으며 이 회사는 플라스틱 솔루션 사와 이 공정의 개발에 함께 참여 했다고 한다. MVE사 응용기술 분과 프로젝트 책임자인 롤프 휠랜드는 블로우 몰딩 분야의 냉각 수단으로서 액체 질소의 이용 방법이 정립되어 가고 있으며 저장 드럼이나 쓰레기 수거통 같은 제품 제작에 이용되고 있다고 언급하였다. '크리오팍' 공정과 매우 유사하게 산업 응용분야에서 액체 질소는 블로우 몰딩 제품의 생산시 회전율을 높이기 위한 냉각제로서 이용되고 있다. 냉각 기능 외에도 액체질소는 용기 제조 시 제품 내벽에 생성되는 뒤틀림 현상 및 세로무늬 발생 현상을 방지 하고 고온 충진 후 위쪽 공간에 생성되는 진공 현상을 방지하는 기능을 수행한다. 북미 지역에서 이 크리오팍 공정을 적용하고 있는 두 업체는 이 공정을 이용하면 고온 충진 식품 포장 시 요구되는 고 결정성을 얻을 수 있다고 설명한다. 그러나 차단 효과 면에서는 플라스틱 솔루션사의 주장에는 과장된 점이 있어서 실제로는 다층 공압출 공정으로 제조되는 PET 용기 제품의 기체 침투 차단 성능에는 미치지 못하는 것으로 보인다고 언급했다. 맥주 용기 같이 차단 특성이 중요시되는 분야에 있어서 요구되는 차단 효과가 12주 동안의 시험 시 산소투과율이 1ppm이하이어야 하며 최소한 이산화탄소 농도 유지율이 85% 이상이 되어야 한다. 이러한 기준은 현재 공압출로 제조되는 3 내지 5층 구조의 다층 PET 저장용기 조차도 만족 시킬 수 없는 수준인 것이다. 이점에 대하여 루프만이 자신의 공정이 갖는 특정 가스차단 성능을 밝히지는 않았다. 그러나 이 공정이 항구적인 자외선 차단 효과 및 맥주용기 또는 탄산음료 용기에 해당하는 침투방지 기준에 만족하는 성능을 보여 준다고 지적했다. 크리오팍 제조 공정의 주요 목표는 입구가 넓은 용기 제조분야에 있다고 한다. 산업 전문가의 추산에 따르면 이 분야의 시장은 북미지역에서만 년간 약 40억개 정도에 달하며 현재는 거의 모든 제품이 유리용기로 제작되고 있다는 것이다. 크리오팍 공정의 첫 상업적 적용은 16온스 우유 용기로서 달라스의 쉐브스 다이어리사의 생산 라인에 적용 된다고 한다. 올해 말 경 플라스틱 솔루션사는 입구가 넓은 26온스용 토마토 파스타 소스 저장용기를 마마 리조스 식품 회사에 납품을 목적으로 생산할 계획이라고 한다. |