환경 보전을 위한 지식, 플라스틱의 종류와 장단점을 알아보자

환경 보전을 위한 지식, 플라스틱의 종류와 장단점을 알아보자

우리 생활 속에 녹아 있는 플라스틱

의식적으로 주위를 살펴보면 여러 곳에서 플라스틱이 사용되고 있습니다.

또, 근년에는 철의 대체품으로서 충분한 강도 성질을 가지는 플라스틱 소재를 채용하는 등, 

시대의 변화와 함께 플라스틱으로 할 수 있는 일의 폭이 넓어지고 있습니다.

 

 

플라스틱이란 뭐야?

플라스틱은 석유에서 나온 합성수지를 말한다.
그리스어 'plastos'(형성되다)에서 유래되었습니다.

플라스틱을 수지라고도 부르는데, 무엇이 다른 것일까요?
기본적으로 '수지'는 재료를 가리키고, '플라스틱'은 성형품을 말합니다.

 

왜 석유로 만들어졌는데 수지인가? 수지의 어원은 나무의 수액입니다.
송진이나 옻칠 등이 '천연수지'입니다.

공업적으로 수지를 사용하기 위해서는, 양이 필요하기 때문에, 

인공적으로 석유로부터 만들어 낸 것이, 「합성 수지」(플라스틱)이며,

총칭해서 수지라고 불리고 있습니다.

 

자동차 업계에서 특히 유용한 플라스틱의 장점은

가볍다
금속, 유리, 도자기에 비해 가볍다.

가공성이 뛰어나 대량생산 가능
복잡한 형태로도 효율적으로 대량생산을 할 수 있기 때문에, 코스트 다운을 도모할 수 있다.

위생적이고 가스 차단성이 높다
산소와 수분을 잘 통하지 않기 때문에 미생물 오염 등으로부터 식품을 보호한다

녹이나 부식에 강하다
산이나 알칼리, 기름에 강한 것이 많다

전기적 성질이 뛰어나다
절연성, 치수 안정성이 뛰어나 전기제품 및 전기부품에 적합함

 

자동차 업계에서는 연비 성능을 높이기 위한 경량화와 

양산 수량이 많기 때문에 많은 플라스틱 부품을 사용하고 있습니다.

그 밖에도, 식료·음료 업계나 의료 업계에서도 위생면, 양산성,

 경량등의 관점에서 용기등으로서 플라스틱을 채용하는 경우가 많습니다.

 

우주 로켓 등에도 특수 수지를 사용한 부품을 사용하는 등 

범용성이 높은 소재라고 할 수 있습니다.

 

환경오염의 요인이기도 한 플라스틱의 단점은

열에 약하다
기본적으로는 열에 따라 모양이 달라진다.혹은 탄다. (내열성이 높은 플라스틱도 있다.)

자외선에 약하다
옥외에서는 열화되기 쉽다

상처가 나기 쉽다
표면이 부드럽기 때문에 흠집이 생기기 쉽다.

자연으로 돌아오지 않다
부식되지 않기 때문에 폐기할 때 자연으로 돌아오지 않는다.

 

최근에는 환경오염의 한 원인으로 플라스틱 쓰레기가 문제로 거론됩니다.

플라스틱 업계에서도 식물 유래의 바이오 플라스틱이나, 

재활용이 용이한 상품 개발 등, 다양한 기술적 노력이 날마다 계속되고 있습니다.

많은 장점을 가지는 한편, 무엇이든 플라스틱을 사용하면 위와 같은 환경오염 문제도 발생합니다.
장점과 단점을 가려 플라스틱 상품을 개발하는 것이 앞으로 중요하다고 할 수 있습니다.

 

플라스틱 종류

일률적으로 플라스틱이라고 해도 사실 다양한 종류의 수지 재료가 존재합니다.

필름이나 병, 안경테나 프라모델 등 용도에 적합한 성질의 수지 재료가 존재하며 

현재 100여 종의 수지가 개발되고 있습니다.

수지마다 특성이 있습니다만, 이번에는 수지를 크게 분류해서 소개해 드리겠습니다. 

우선은 '열경화성 수지'와 '열가소성 수지'로 나눌 수 있습니다.

 

열경화성 수지
열로 녹이고, 더 가열함으로써 굳어지는 성질을 가집니다.성형 후 열을 가해도 변형되지 않습니다.
예를 들어 과자 쿠키와 같은 것으로 반죽을 틀에 넣어 구워 버리면 재가열해도 녹지 않습니다.

대표적인 제품
냄비 손잡이, 자동차 재떨이, 배터리, 차단기 등.
수지로는 PF, MF 등이 대표적입니다.

 

열가소성 수지

열로 녹여 식히고 굳어지는 성질을 갖는다.성형 후 일정 온도의 가열로 녹습니다.
예를 들면, 과자 초콜릿. 녹여서 틀에 넣어 차갑게 굳힌다.재가열하면 다시 녹아요.

대표적인 제품
비닐봉지, 도시락통, 계란팩, 페트병, 헬멧, 자동차 범퍼 등.
수지로는 PE, PP, PET, ABS, PC, PEEK 등이 대표적입니다.

 

사실 세상 제품의 90%가 '열가소성 수지'를 사용한 성형품입니다.

또 '열경화성 수지'를 3개로 나눌 수 있어 '범용성 수지' '엠프라' '슈퍼엠프라'로 나뉩니다.

※ 엠프라란 엔지니어 플라스틱의 약자 위의 세 가지는 기본적으로 열변형 온도로 분류됩니다.

 

열경화성 수지의 종별	열변형 온도
범용성 수지	100도 미만
엠프라	100도 이상
슈퍼 엠플러	150도 이상

 

 

범용성 수지
1930년부터 50년대에 걸쳐 개발된 수지. 비교적 저렴한 소재가 많아 양산에 적합합니다.
잡화 등의 일용품이나 건자재, 전자기기의 함체, 필름이나 완충재 등 지금도 많은 제품에 사용되고 있습니다. (PE, PP, PET, ABS, PVC 등)

그러나, 범용성 수지는 「깨지기 쉽고, 열에 약하다」라고 하는 결점이 있어, 그것을 개량해 만들어진 것이, 엔지니어 플라스틱이라고 하는 종류의 수지입니다.

 

엠프라
전술한 바와 같이 범용성 수지의 단점을 극복하고 강도가 있으며 내열성이 있는 수지 소재.
금속과 범용성 수지 사이 정도의 성질을 가지고 있다.단, 범용성 수지에 비해 소재비가 비싸고 재활용성이 낮은 단점도 있습니다.(POM, PA, PC 등)

 

슈퍼 엠플러
엠플러의 성능을 한층 더 높인 수지 소재.
금속에 가까운 강도를 가져 금속의 대체재로도 사용되고 있다.로켓의 부품 등에도 채용되어 있을 정도의 우수한 소재.

그러나 고성능인 만큼 소재비가 비싸고 성형도 특수한 설비가 필요하기 때문에 일반 제품에서는 많이 사용되지 않습니다. (PEEK, PPS 등)

 

정리
플라스틱에는 다양한 가능성이 있으며, 사용 방법에 따라 매우 편리한 소재입니다.
특히 경량화나 양산화 등의 관점에서 공법 전환을 하여 플라스틱 제품으로 바꾸는 경우가 많습니다.

환경 문제 등으로 플라스틱 쓰레기의 과제가 있습니다만, 자연으로 돌아가는 식물 유래의 바이오 플라스틱의 개발이나 재활용 소재의 수지의 개발등이 행해져, 날마다 진보를 계속하는 소재입니다.
앞으로도 플라스틱은 우리 생활에 필수적인 것이 될 것입니다.

 

그러나 플라스틱 제품 개발 중 곤란한 것은 어떤 성형 방법으로, 어떤 수지를 선택해야 하는가?
수지 소재만 100가지에 육박하고 성형방법도 사출성형, 블로우성형, 진공성형, 절삭, 3D프린터 등 공법도 많이 있습니다.역시 플라스틱 제품을 개발한다면 전문가와 상담을 통해 다양한 방법을 검토한 후 제품 개발을 진행해야 합니다.

 

 

 

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