PETG에서 폴리설폰으로 — 열변형온도 64°C의 한계
투명 용기 · 디스플레이 부품 · 의료 소모품 · 생활용품
PETG의 열변형온도는 64°C(1.8 MPa), 유리전이온도는 80°C입니다. 투명 소재 중 내열이 가장 낮은 계열이라 온수·식기세척기·살균 환경에서는 변형과 크랙을 피하기 어렵습니다. 고온 노출이 상시적이라면 설폰 계열로 올라가야 하며, 식품·음료 접촉이면 PPSU가 대응 소재입니다.
PETG는 성형성이 좋고 투명하며 비스페놀을 쓰지 않아 투명 용기와 소모품에 널리 쓰입니다. 그러나 내열이 낮습니다. 열변형온도가 1.8 MPa에서 64°C, 0.455 MPa에서도 70°C이고 유리전이온도는 80°C입니다. 식기세척기 내부는 70°C를 넘고, 온수·커피 추출 온도는 그보다 높습니다. 즉 PETG는 고온 노출이 예상되는 용도에서는 애초에 여유가 없는 소재입니다.
이런 현상이 나타납니까
원인을 특정하지 못하셔도 됩니다. 현장에서 보이는 현상을 고르시면 원인과 대응 소재를 보여드립니다.
반복 사용하다 금이 가고 갈라집니다
손잡이·나사부·게이트 주변처럼 응력이 몰리는 곳에서 시작해, 사용 횟수가 늘면 균열이 자라 결국 파단됩니다. 처음 몇 번은 멀쩡했다가 수십·수백 사이클 뒤에 나타나는 것이 특징입니다.
사용 온도가 소재의 열변형온도에 가까워지면 성형 잔류응력이 풀리면서 변형이 누적됩니다. 여기에 세제·식품 성분이 닿으면 환경응력균열(ESC)이 일어나, 단기 시험에서는 문제가 없던 부품이 반복 사용에서 깨집니다. 상온 충격강도가 높은 소재라도 이 현상은 막지 못합니다 — 온도와 화학 환경의 문제이기 때문입니다.
Tritan™ HDT 85°C · PETG HDT 64°C · PC HDT 125°C (1.8 MPa)
식품·음료 접촉이면 PPSU. 의료·비식품이면 PSU 또는 PPSU.
솔직하게 짚어둘 점
PETG의 문제는 단순합니다 — 화학적 열화나 규제가 아니라 온도입니다. 상온에서는 충분히 쓸 수 있는 소재이므로, 사용 환경이 상온에 머문다면 굳이 바꿀 이유가 없습니다. 전환은 고온 노출이 상시적일 때만 의미가 있습니다. 참고로 PETG의 Izod 노치 충격강도는 6.2 kJ/m²(ISO 180)로 높지 않아, 인성 자체는 설폰 PSU(Charpy 5.5 kJ/m²)와 유사한 등급대입니다.
내열 위치 비교
물성 대조
제조사 공개 TDS 값이며 시험규격을 함께 표기했습니다.
| 물성 · 시험규격 | PETGEastman Eastar™ 6763 | PSUBASF Ultrason® S 2010 | PPSUBASF Ultrason® P 3010 |
|---|---|---|---|
| 원료 비스페놀 | 비스페놀 미사용 | BPA 기반 | BPA·BPS 미사용 |
| 열변형온도 HDT/A | 64 °CASTM D648 · 1.82 MPa | 175 °CISO 75-1/-2 · HDT/A · 1.8 MPa | 197 °CISO 75-1/-2 · HDT/A · 1.8 MPa |
| 열변형온도 HDT/B | 70 °CASTM D648 · 0.455 MPa | — | — |
| 유리전이온도 Tg | 80 °CDSC | 187 °CISO 11357-1/-2 · DSC · 10°C/min | 220 °CISO 11357-1/-2 · DSC · 10°C/min |
| 노치 충격강도 (Izod) | 6.2 kJ/m²ISO 180 · 23°C · Type A notch | — | 58 kJ/m²ISO 180/A · 23°C · notched |
| 노치 충격강도 (Charpy) | — | 5.5 kJ/m²ISO 179/1eA · 23°C · notched | 70 kJ/m²ISO 179/1eA · 23°C · notched |
| 인장강도 | 50 MPaISO 527 · 항복 | 75 MPaISO 527-1/-2 · 항복 · 50 mm/min | 74 MPaISO 527-1/-2 · 항복 · 50 mm/min |
| 인장탄성률 | 2100 MPaISO 527 | 2550 MPaISO 527-1/-2 | — |
| 광 투과율 | 91 %ASTM D1003 modified · 필름 250 µm | 89 %DIN 5036-3 · 2 mm | — |
| 밀도 · 비중 | 1.27 g/cm³ISO 1183 | 1.23 g/cm³ISO 1183 | — |
| 흡수율 (포화) | — | 0.8 %ISO 62 · 수중 포화 · 23°C | — |
| 난연 UL 94 | — | HB (1.5 mm) · V-2 (3.2 mm) | V-01.5 mm |
| 가공 용융온도 | 249–271 °C가공 용융온도 | — | — |
| 금형온도 | 16–38 °C금형온도 | — | — |
PETG — 사출 성형품 기준 광학 데이터는 TDS에 없습니다. 위 투과율은 250 µm 필름 값이므로 두께가 다른 사출품과 직접 비교할 수 없습니다.
PSU — 노치 충격강도가 설폰 3종 중 가장 낮습니다(5.5 kJ/m²). PC를 인성 때문에 쓰던 부품이라면 PSU는 대체가 아니라 후퇴입니다 — 그 경우는 PPSU를 보십시오.
PPSU — 설폰 중 유일하게 BPA·BPS를 원료로 쓰지 않아, EU 식품접촉 규제에 대응되는 계열입니다. 노치 충격강도 70 kJ/m²로 PC(75)와 사실상 동급입니다.
대응 소재
식품·음료 접촉이면 PPSU. 비식품 용도라면 PSU 또는 PESU도 검토 가능하며, 내열 여유를 더 원하면 PESU(HDT 205°C)입니다.
PPSU · 폴리페닐설폰
BPA·BPS 미사용BASF Ultrason® P 3010
설폰 중 유일하게 BPA·BPS를 원료로 쓰지 않아, EU 식품접촉 규제에 대응되는 계열입니다. 노치 충격강도 70 kJ/m²로 PC(75)와 사실상 동급입니다.
BASF Ultrason® P 3010 물성 상세 →현재 카탈로그에는 PPSU가 Ultrason® P 3010 기준으로 등재되어 있습니다. 용도에 따라 다른 PPSU 그레이드가 필요하시면 그레이드 확대 문의를 주시면 확인해 드립니다.
전환 절차
- 1
최고 노출 온도와 지속 시간을 확인합니다
순간 노출인지 상시 노출인지에 따라 결론이 달라집니다. 상온 용도라면 전환이 불필요할 수 있습니다.
- 2
식품접촉 여부를 확인합니다
식품·음료 접촉이면 PPSU 전용, 비식품이면 PSU·PESU까지 선택지가 넓어집니다.
- 3
가공 조건 차이를 검토합니다
PETG는 249–271°C에서 가공하지만 설폰은 통상 340°C 이상입니다. 설비 온도 상한과 건조 설비 보유 여부를 확인해야 합니다.
- 4
평가 샘플로 시사출합니다
샘플을 제공하고 가공 조건 설정을 지원합니다.
- 5
실사용 온도로 반복 검증합니다
실제 사용 온도·사이클로 변형과 치수 변화를 확인합니다.
전환 전 확인 사항
상온 충격강도만 보면 Tritan™이 더 높습니다
Izod 노치 충격강도(ISO 180, 23°C)는 Tritan™ TX1001이 93 kJ/m², PPSU P 3010이 58 kJ/m²입니다. 상온에서 떨어뜨리는 충격만 놓고 보면 Tritan™이 우수합니다. 전환 이유는 상온 인성이 아니라, 열변형온도 85°C라는 천장과 반복 고온·세제 환경에서의 환경응력균열입니다. 상온 시험만으로 선정하면 현장에서 다시 실패합니다.
PSU는 PC보다 노치 충격이 크게 낮습니다
Charpy 노치 충격강도(ISO 179, 23°C)는 PC가 75 kJ/m², PSU S 2010이 5.5 kJ/m²로 약 1/13입니다. PC를 인성 때문에 선택했던 부품을 PSU로 바꾸면 내열은 올라가지만 충격에서 후퇴합니다. PC와 동급의 인성이 필요하면 PPSU(70 kJ/m²)가 유일한 답입니다.
설폰은 투명하지만 무색은 아닙니다
광투과율 수치는 PSU 89%·PESU 88%(DIN 5036-3, 2 mm)로 PC·Tritan™과 비슷한 수준이지만, 설폰은 옅은 호박색(honey tint)을 띱니다. BASF 자체 소재 비교 자료도 PESU·PPSU의 광학 특성을 'slight honey tint'로 기술합니다. 완전한 무색 투명이 절대 요건인 제품이라면 설폰은 적합하지 않습니다.
가공 조건이 완전히 다릅니다
Tritan™의 가공 용융온도는 260–282°C, PETG는 249–271°C이지만 설폰은 통상 340°C 이상에서 가공하고 금형온도도 훨씬 높게 갑니다. 흡습에도 민감해 가공 전 건조가 필수입니다. 기존 조건을 그대로 쓰면 미성형·은줄·열분해가 발생합니다. 전환 시 가공 조건 재설정을 반드시 함께 검토하십시오.
단가가 올라갑니다
설폰은 PC·코폴리에스터보다 원료 단가가 높은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱입니다. 다만 비교 기준은 kg당 단가가 아니라 불량·클레임·재제작 비용과 제품 수명입니다. 반복 사용 제품에서 크랙으로 회수가 발생하고 있다면 총비용 관점에서 검토하시는 편이 정확합니다.
자주 묻는 질문
사용 조건을 알려주시면 그레이드를 좁혀 드립니다
최고 접촉 온도, 사이클 수, 세척·살균 방식, 접촉 매체 — 이 네 가지면 후보를 특정할 수 있습니다. 평가용 샘플을 제공합니다.
다른 소재에서 전환
Tritan™·Eastar™은 Eastman Chemical Company, INFINO®는 롯데케미칼, Ultrason®은 BASF SE의 상표입니다. 경쟁 제품명은 사실적 비교를 위한 식별 목적으로만 사용하며, 제휴나 승인 관계를 의미하지 않습니다.