플라스틱 (Plastic), 플라스틱에 대한 모든 것

플라스틱 (Plastic), 플라스틱에 대한 모든 것

 

 

안녕하세요.

오늘은 여러 가지 소재 중 하나인 '플라스틱(Plastic)'에 대해 포스팅을 해보려 합니다.

플라스틱은 다른 소재에 비해 값이 싸고, 성형이 쉬워 여러 가지 분야에 적용이 되고 있으며,

우리들 역시 쉽게 접할 수가 있습니다.

지금 이 글을 읽으면서도 노트북, 핸드폰의 부품 역시 플라스틱이죠

그렇다면 정확히 플라스틱이 무엇이고 어떤 것들이 있는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

(1) 플라스틱의 정의

간혹 고분자(Polymer)와 플라스틱은 혼동하는 경우가 있습니다.

하지만 고분자와 플라스틱은 철저하게 구분이 됩니다. (고분자 관련 포스팅은 아래 링크 참고)

https://fantasticfuture.tistory.com/entry/%EA%B3%A0%EB%B6%84%EC%9E%90-%ED%8F%B4%EB%A6%AC%EB%A8%B8-Polymer-%EA%B3%A0%EB%B6%84%EC%9E%90%EB%9E%80-%EB%AC%B4%EC%97%87%EC%9D%B8%EA%B0%80

고분자 (폴리머, Polymer), 고분자란 무엇인가?

플라스틱은 주성분인 고분자 재료에 강화제, 내열제, 이형제, 가소제 등 각종 첨가제를 첨가하여 만들어진 것입니다.

비유를 하자면 주식인 쌀이 고분자라고 하고 무, 고구마 등을 첨가제라고 한다면 무밥, 고구마밥이 플라스틱인 셈이죠

또 다른 정의를 해보도록 하겠습니다.

그전에 고분자의 분류부터 해보자면 고분자는 크게 5가지의 용도로 나뉩니다.

1. 섬유 용도 - 나일론, 폴리에스터 등을 사용하여 의류 또는 신발의 원단으로 사용됨
2. 필름 용도 - 나일론, PP, PET, PI 등을 사용하여 액정 보호 필름 같은 각종 필름류에 사용됨
3. 성형 용도 - 다양한 성형 공정을 통해 여러 가지의 모양으로 된 제품이 만들어짐
4. 용액 용도 - 페인트, 잉크, 접착제, 방수제의 원료로 사용됨
5. 기타 - 고무, 첨가제 등

플라스틱은 5가지의 용도 중 성형용으로만 한정해서 정의를 내릴 수가 있습니다.

따라서 플라스틱의 가장 큰 장점 중 하나가 바로 '성형성'이며 다양한 제품을 만들어 낼 수가 있죠

 

그러면 플라스틱 제품이 어떻게 만들어지는 알아보겠습니다.

 

 

(2) 플라스틱의 제조 방법

플라스틱 제품이 만들어지는 제조 단계는 세부적으로 나뉘느냐 아니냐에 따라 여러 단계로 나뉠 수가 있지만,

크게 3단계로 나뉜다고 보면 됩니다.

 

'1단계 : 고분자 중합(Polymerization) → 2단계 : Compound → 3단계 : 제품 성형'

 

1단계인 고분자 중합 단계는 플라스틱의 주성분인 고분자 재료를 만드는 단계입니다.

고분자 종류에 따라 사용되는 원부 원료, 중합 방식에는 차이가 있습니다.

사용되는 원부 원료는 단분자 상태인 핵심 원료가 있고 그밖에 촉매, 내열제, 안정제가 추가로 사용되죠

중합 방식은 크게 3가지 방식으로 배치식, 연속식, 반연속식 방식이 있습니다.

(중합에 대한 자세한 내용은 따로 포스팅 예정)

단분자 → Oligomer(중간체) → Polymer(고분자) 순서를 거쳐 플라스틱의 주성분을 만듭니다.

 

2단계는 만들어진 고분자 재료와 각종 첨가제를 결합해주는 Compound 단계를 거칩니다.

Compound 단계는 다양한 성능을 부여할 수 있고, 물성을 향상할 수 있는 단계로

최종 제품의 필요한 성능을 갖추기 위한 꼭 필요한 단계이죠

압출기(Extruder)를 통해 주 재료와 첨가제를 섞어 최종적으로 Pellet 모양의 제품을 얻게 됩니다.

 

마지막인 3단계는 2단계를 통해 만들어진 Pellet을 제품의 모양 맞게 성형을 해주는 단계입니다.

성형 방식으로는 사출 성형(Injection molding)과 블로우 몰딩 성형(Blow molding)이 있으며,

사출 성형은 제품 모양에 맞게 파여있는 금형의 Pellet을 넣고 제품을 찍어주는 방식으로

붕어빵을 만드는 과정을 생각하면 이해가 쉬울 겁니다.

블로우 몰딩 성형은 성형 과정 중에 Air를 제품의 내부에 불어넣어 모양을 잡아주는 방식입니다.

흔히 보는 음료수 PET병, 케이블 같은 것들이 블로우 몰딩 방식으로 만들어진 것이죠

 

 

(3) 플라스틱의 구분

플라스틱은 발현되는 성능에 따라 크게 3가지로 구분이 됩니다.

 

'(1) 범용 플라스틱 (2) 엔지니어링 플라스틱 (3) 슈퍼엔지니어링 플라스틱'

 

범용 플라스틱은 비교적 강도가 낮고 가격이 저렴하여 사용량이 많은 플라스틱을 칭합니다.

PE(PolyEthylene), PP(PolyPropylene), PVC(PolyVinylChloride), PS(PolyStyrene) 등이 있습니다.

가격은 보통 1,000~2,000원/kg 수준이며, 150℃ 이하에서 대부분 성형이 가능합니다.

주로 일회용 용기, 완구, 주방 기구, 포장용지 등에 사용이 되고 있죠

 

엔플라(ENPLA)라고 하는 엔지니어링 플라스틱은 범용 플라스틱보다 내열성, 강도 등이 우수하며,

200℃ 이상의 가공 온도를 갖습니다.

PA(PolyAmide, Nylon), Polyester(PBT, PET 등), POM (PolyOxyMethylene) 등이 있고

우수한 물성으로 인해 반복적인 힘을 받고 높은 내열 특성을 요구하는 산업재에 사용이 되고 있습니다.

 

슈퍼엔지니어링 플라스틱은 엔플라보다 한 단계 높고 철강 소재와 견줄 정도의 내열 특성과 강도를 갖고 있습니다.

높은 내열성을 가진 만큼 열에 의한 가공이 정말 어렵다는 단점이 있습니다.

 

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The End

 

To be continue..