① 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC)
② 폴리염화비닐 (Polyvinyl Chloride, PVC)
③ 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE)
④ 폴리프로필렌 (Polypropylene, PP)
⑤ 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE, 테플론)
⑥ 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)
⑦ 나일론 (폴리아미드, Polyamide, PA)
현대사회에서 어디서나 볼 수 있는 것이 플라스틱이고 누구나 무엇인지 알고 있습니다.
정확한 의미로는 고분자의 일종으로 열이나 고압 의해서 원하는 방향으로 변형할 수 있는 합성소재를 의미합니다.
재가공 여부에 따라 열가소성 플라스틱가 열 경화성 플라스틱으로 나누기도 합니다.
역사적으로는 고무나 송진같은 자연물을 흉내내는데 시작하였습니다.
합성물에 대한 기술이 발전한 지금은 인간이 필요한 다양한 성질의 플라스틱이 개발되어 있습니다.
출처 : SK 에코플랜트
보통은 자연물 대비하여 열에 약한것이 흠이며 100~140 ℃ 사이에서 녹거나 타거나 형상이 변형되는 것이 대부분입니다.
산업에서도 굉장히 많이 사용되는데 금속과 비교해서 선택이 결정됩니다.
제가 산업에서 사용했던 플라스틱과 그 특성에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
같은 플라스틱이라도 제조업체마다 성능이 크게 다른 경우도 있어 물성치는 참고만 해주세요.
(신기술이 계속 발달하여 더 좋은 제품이 있기도 합니다. 일반적인 경우로 알아주세요.)
| 특성 |
금속 |
플라스틱 |
| 무게 |
무거움 |
가벼움 |
| 강도 |
매우 높음 |
중간~낮음 |
| 내식성 |
부식 가능 (예: 철) |
부식 없음 (대부분) |
| 열 안정성 |
매우 우수 |
제한적 (고온에 약함) |
| 열 전도성 |
우수 |
열세 |
| 가공성 |
복잡한 형상 제작 어려움 |
복잡한 형상 제작 용이 |
| 전기 특성 |
전기 전도성 (대부분) |
절연성 (대부분) |
| 비용 |
상대적으로 비쌈 |
상대적으로 저렴 |
| 재활용성 |
우수 |
제한적 (소재에 따라 다름) |
※ 하기 제가 아는 생산회사를 정리해 두기는 했지만 같은 계열 플라스틱을 만들어도 회사마다 전혀 성능이 다른 경우가 많습니다. 소개하는 의미로만 알아두세요.
① 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC)
탄산염을 중합하여 만들어진 열가소성 플라스틱입니다.
플라스틱 치고는 단단하고 충격성도 좋은데다가 투명하게만들어지기 까지 합니다.
강도 내구성 특성이 우수한 앤지리어닝 플라스텍에 포함되어 산업용으로 적합하여 많이 사용하고 있습니다.
강도/가공성이 우수하여 정밀성이 요구되는 지그, 자동차용 부품에 이르기까지 다양성을 이루 말할 수 없이 사용됩니다.
특히 유리를 대체하는 용도로 많이 사용되는데, 비구면의 자유형상을 대량으로 만들 수 있습니다.
이런 렌즈는 소형으로 강력한 성능이 나와서 휴대폰등 일반 렌즈에서 지배적으로 사용됩니다.
출처 : SABIC사 홈페이지
특징 : 높은 투명성, 충격 강도, 내열성
용도 : 자동차 창, 전기전자 부품, 방탄 유리
< 주요 생산회사 >
LG Chem(한국), 한화솔루션(한국), 삼양사(한국),
Covestro (독일), SABIC (사우디아라비아), Mitsubishi Chemical (일본)
<주요 물성>
밀도: 1.2 g/ ㎤
인장 강도: 60 ~ 70 ㎫
열변형 온도: 135 ~ 150 ℃
② 폴리염화비닐 (Polyvinyl Chloride, PVC)
파이프를 만드는 용도로 잘 알려지고 실제로도 공사현장 같은 곳에서 많이 볼 수 있는 플라스틱입니다.
단단하고, 마모되지 않는 특성이 있으면서도 유연한 장점이 있어 제품에 많이 들어갑니다.
열에 약한것이 좀 흠이라서 사용처가 제한되기도 하지만 튼튼하고 오래가는 장점 때문에 많이 사용합니다.
많이 사용하다보니 가격역시 큰 장점이 되고 큰 정밀도가 요구되지 않는 많은 플라스틱 제품에 사용됩니다.
출처 : 한화 솔루션 홈페이지
특징 : 내화학성, 내후성, 저비용
용도 : 건축 자재(파이프, 창틀), 바닥재, 의료 튜브, 전기절연용 튜브
< 주요 생산회사 >
LG Chem(한국), 한화솔루션(한국),
Shin-Etsu Chemical(일본), Formosa Plastics (대만), Westlake Chemical (미국)
< 주요 물성 >
밀도 : 1.3~1.45 g/㎤
인장 강도 : 30 ~ 50 ㎫
열변형 온도 : 60 ~ 85 ℃
③ 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE)
열가소성 플라스틱입니다. 일회용품과 포장재에 많이 사용되는 플라스틱입니다.
따라서 일상에서 가장 많이 마주치게 되며 플라스틱 = 폴리에틸렌인 경우가 많습니다.
밀도에 따른 다양한 분류가 있지만 전체적으로 일회용품에 사용됩니다.
플라스틱 같은 경우 공기가 완전히 차폐되지 않는 것들이 많은데 폴리에틸렌은 두께가 얇아도 기밀성이 우수합니다.
이런 기밀성과 우수한 내 화학성 때문에 고밀도의 폴리에틸렌은 의료용으로도 채용이 가능합니다.
출처 : Chevron Phillips 홈페이지
특징 : 우수한 유연성, 내수성, 낮은 밀도
용도 : 비닐봉투, 포장재(필름, 병), 파이프, 전선 피복
< 주요 생산회사 >
LG Chem(한국), 롯데케미칼(한국), 한화토탈에너지스(한국), SK GEO centric(한국)
Dow Chemical (미국), Chevron Phillips (미국), SABIC (사우디아라비아)
< 주요 물성 >
밀도 : LDPE(0.91 ~ 0.94 g/㎤ ), HDPE(0.94 ~ 0.97 g/㎤ )
인장 강도 : 10~50 ㎫
열변형 온도 : 50~80 ℃
내화학성 우수
④ 폴리프로필렌 (Polypropylene, PP)
석유에서 얻어진 프로필렌을 중합해서 만들어지는 것으로 상당히 초기부터 만들어진 플라스틱입니다.
밀도도 가볍고 융점이 높아 내화학성이 높아서 다용도로 사용되지만 착색이 어려운등 완제품에서는 외면받기 쉽습니다.
융점이 약 130 ~ 170 ℃ 는 사막의 매우 더운 날에 극단적인 조건에 있는 차량 내부의 순환이 안되는 곳이,
110 ℃까지 올라간다는 연구데이터가 있으니 거의 지상에서는 무리없이 사용가능합니다.
포장재나 디자인에 자유로운 내부부품에 많이 사용되며 특히 접힘 구조등에서 자유로운 점은 큰 장점입니다.
해당 구조가 꼭 필요한 산업체에서 일한다면 자주 접할 수 밖에 없는 플라스틱입니다.
출처 : SK 지오센트리
특징 : 가벼움, 내화학성, 내충격성, 높은 열변형 온도
용도 : 자동차 부품, 포장재, 가전제품, 의료기기
< 주요 생산회사 >
LG Chem(한국), 롯데케미칼(한국), 한화토탈에너지스(한국), SK 지오센트릭(한국)
ExxonMobil (미국), SABIC (사우디아라비아), LyondellBasell (네덜란드)
< 주요 물성 >
밀도: 0.89 ~ 0.91 g/㎤
인장강도 : 20 ~ 40 ㎫
(유리섬유 강화재질) : 50 ~ 100 ㎫
열변형 온도: 110 ~ 120 ℃
높은 피로 저항성
⑤ 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE, 테플론)
비가역성의 많은 분자들이 사슬형태로 묶여있는 제질의 플라스틱입니다.
청결하고 플라스틱이라고는 생각되지 않을 정도로 신뢰성이 높아 식품 포장등에 사용됩니다.
프라이팬이나 우산에 코팅을 할 정도로 유용한 재질입니다.
테플론으로 만든 소재는 잘 변하지 않아서 산업현장에서 지그나 기준자로 사용되기도 합니다.
제조가 어려워 비싼 문제로 아직 많은 곳에서 사용되지 않지만 그만큼 가능성이 높은 소자입니다.
출처 : Chemours
특징 : 우수한 내열성, 낮은 마찰 계수, 내화학성
용도 : 코팅, 개스킷, 화학 장비
< 주요 생산회사 >
한국화학연구원(한국), 일진머티리얼즈(한국 - 코팅제 개발)
Chemours (Teflon, 미국), Daikin (일본), 3M(미국)
< 주요 물성 >
밀도 : 2.2 g/㎤
인장강도 : 21 ~ 28 ㎫
사용 온도 범위 : - 200 ~ 260 ℃ - 형상 변화온도를 정확하게 모르겠어요.
마찰 계수 : 매우 낮음 (0.05~0.1)
⑥ 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)
스타이렌(styrene), 아크릴로나이트릴(acrylonitrile), 뷰타다이엔(1,3-butadiene)의 세 성분을 중합한 중합체입니다.
중합비율에 따라서 그 물성이 조금씩 달라지지만 가장 큰 특성은 뛰어난 강도입니다.
높은 내충격성 함께 접착제와 궁합이 뛰어나 자동차 내장재로 많이 사용됩니다.
다만 시간이 지나면 혹은 태양에 노출되면 색상이 변하는 문제로 외장재로 사용할 때는 도색이 필요합니다.
출처 : LG 화학
특징 : 우수한 충격 강도, 가공성, 표면 마감 품질
용도 : 전자제품 외관, 자동차 내외장재, 장난감
< 주요 생산회사 >
LG Chem(한국), 롯데케미칼(한국), 삼양사(한국)
INEOS Styrolution (독일), Chi Mei Corporation (대만), Trinseo (미국)
< 주요 물성 >
밀도 : 1.04 ~ 1.06 g/㎤
인장 강도 : 40 ~ 60 ㎫
열변형 온도 : 80 ~ 100 ℃
⑦ 나일론 (폴리아미드, Polyamide, PA)
폴리아미드는 아마이드 결합인 -CONH-로 연결된 중합체의 총칭입니다.
가장 대표적인 나일론은 의복의 일종이 기모를 만드는 용도로 사용하는 소재라는 것이 널리 알려져 있습니다.
마찰에 강하고 탄력이 있으며 마찰이 적으면서 강도는 높은 의복으로서 이상적인 재질을 가지고 있습니다.
크게 상용화는 안되었지만 일부 제작된 제품중 금속보다 끊기 힘든 재질도 있다고하니 오래된 소재지만,
아직 발전 가능성이 높다고 할 수 있습니다.
출처 : DuPont
특징 : 높은 기계적 강도, 내열성, 내마모성
용도 : 기어, 베어링, 자동차 엔진 부품
< 주요 생산회사 >
효성첨단소재(한국), 도레이첨단소재(한국)
BASF (독일), DuPont (미국), DSM (네덜란드)
< 주요 물성 >
밀도 : 1.14~1.15 g/cm³
인장강도 : 75~100 MPa
내열성 : 200°C 이상
