비닐 생산, 가공, 인쇄, 특수필름 개발 전문기업 폴리코

이번 다뤄볼 주제는 폴레스타이렌입니다.

앞선 여러개의 포스팅을 보셨다면 알겠지만 기본은 에틸렌 구조입니다. 에틸렌 구조에서 수소대신 무엇을 집어넣느냐가 비닐의 물성, 특성을 결정한다 볼 수 있습니다.

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아무튼 폴리스타이렌이라 하면 익숙하지 않을 수 있지만 사실 꽤나 흔하게 볼 수 있는 소재입니다. 요구르트병, 컵라면 용기, 플라스틱컵, 장난감 등 아주 많은 곳에 쓰일 뿐만아니라 폴리스타이렌을 만드는 과정 중 높은 온도에서 끈적끈적한 액체 반죽이 형성되는데 이는 우리가 자주 쓰는 스티로폼입니다.

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일반적으로 사용되는 폴리스타이렌은 사슬을 따라 벤젠고리가 불규칙하게 배치된 혼성배열 구조인데, 이런 불규칙성은 사슬과 사슬간의 배열을 방해하며 그로인해 폴리스타이렌은 비결정성을 띄게 됩니다.

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반대로 교대배열 폴리스타이렌의 경우 규칙적 구조에 따라 사슬간의 쌓임이 안정적이기 때문에 결정구조를 형성하여 그 결정구조의 녹는점은 250도로 매우 높습니다.

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폴레스타이렌의 경우 환경오염에 관한 기사가 많습니다.

https://www.joongang.co.kr/article/25024380

https://www.yna.co.kr/view/AKR20211116077400063?input=1195m

https://tk.newdaily.co.kr/site/data/html/2020/07/15/2020071500125.html

이런식으로 생분해를 연구하는 것도 많네요.

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저희 공장에서는 폴레스타이렌을 다루지 않기 때문에 이렇게까지만 소개하고 넘어가도록 하겠습니다.

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감사합니다.

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비닐 압출 및 가공, 인쇄 특수필름개발 모두 연락주세요 010-8899-3814

PVC는 열가소성 플라스틱의 하나이자 염화비닐을 주성분으로 하는 열가소성 중합체로, '폴리염화비닐', '염화비닐수지' 라고도 합니다.

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PVC의 발견은 우연한 기회로 과학자 두명에게 발견되게 되었는데, 이 때는 그 가치를 모르다 1926년이 되어서야 왈도 세몬이 가소제를 첨가하게 되면서 우리가 흔히 말하는 비닐 즉 가소화 PVC가 탄생하게 됩니다.

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그때까지만 해도 사람들은 PVC가 쓸모없는 물질이라 생각하여 휴지통에 버리기까지 하였다는데요, 이제는 수익성면에서 화학산업중 가장 가치있는 사업이 됐습니다.

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PVC는 강하고, 색을 내기 쉽고, 단단하거나 유연하고(가소제 첨가에 따라서), 잘 마모되지 않지만 열에 약한 특징을 지니고 있습니다.

폴리염화비닐의 분자사슬은 폴리에틸렌분자 사슬의 탄소 하나 건너에 염소가 붙은 구조를 하고 있는것을 위 그림을 통해 확인할 수 있습니다. 이 염소 원소가 커다란 원자이며, 또 전자를 끌어 붙여 두는 강한 원자이기 때문에 폴리염화비닐의 사슬은 자유로이 움직이기 어렵게 됩니다. 따라서 본래 염화비닐은 단단하고 부서지기 쉬운 물질입니다.

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PVC를 실제로 사용할 때는 이것과 잘 섞이는 기름, 예를 들면 DOP(dioxy phtalate), TCP(tricrazyl phosphate)와 같은 화합물을 혼합하여 가소성을 높입니다. 또한 분해를 방지하기 위하여 안정제나 충전제를 섞습니다. 특히 연질(물렁물렁한)의 폴리염화비닐 수지인 경우에는 DOP, TCP 등의 가소제를 염화비닐의 반량 정도 사용하게 됩니다. 이와 같이 다량으로 가소제가 들어간 폴리비닐은, 온도가 높아지면 너무 무르게 되기 쉽고 저온에서는 단단해지는 결점이 생깁니다. 수도관이나 물받이를 만드는 경질(단단한) 폴리염화비닐은 가소제의 양을 조금 사용하고, 충전제로 탄산칼슘 같은 각종 무기물질을 많이 섞은 것입니다. 이와 같이 그 성질은 다소 결점이 있으나 투명한 점, 착색하기 쉬운 점,가공하기 쉬운 점, 잘 타지 않고 또 값이 싼 점 등으로 보아 뛰어난 합성수지라는 점을 알 수 있습니다.

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그래서 현재 PVC 생산의 50%이상이 건설부분에서 사용되고 있으며 나무, 콘크리트 등의 전통적 건축자재를 대체하고 있습니다. 뿐만아니라 비닐사이딩, 축음기, 파이프, 배관 및 도관고정용 심지어는 전기케이블, 옷감까지도 쓰입니다.

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다음으로 PVC의 성형성과 조건들을 살펴보면,

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경질 PVC

연질 PVC

온도의 조건은 위의 표와 같고, 가소화 온도는 20~50rpm정도로 낮게, 실린더 온도가 190도 이상이 되면 염화수소가 발생하여 실리더 ,스크류 등을 부식시키므로 온도에도 유의해야 합니다.

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이렇게 가공하기도 편하고, 물성도 뛰어나지만 현재 PVC 사용량을 억제하자는 움직임이 일고있습니다. 국가 뿐만아니라 개인들도 사용을 억제하는 추세인데 이유는 왜일까요?

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이유는 PVC의 독성때문입니다. PVC의 경우 태우면 유독물질이 발생할 뿐만아니라 가소제인 프탈레이트 또한 내분비계 교란물질입니다. PVC의 원료인 염화비닐도 국제 암연구소에서 분류한 발암성 물질이기도 합니다.

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단순히 태우는것 뿐만아니라 EU 산하 독성, 생태독성,환경에 관한 과학위원회에서도 3세이하의 아이가 PVC로 만든 장난감 제품을 입속에 넣어 빨게되면 잠재적 유해화학물질인 DEHP와 DINP가 축적되는데 동물실험을 통해서 간과 콩팥에 심한 손상을 입힌다는 점 또한 확인되었습니다.

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이러한 인류의 건강상의 문제 뿐만아니라 PVC는 가소제 등 여러물질이 첨가되어 재활용이 불가능하기에 환경에도 나쁜 영향을 미친다 알려져 있습니다.

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때문에 PVC를 대체할 친환경적인 제품을 찾는 노력이 현재까지도 이어지고 있다고 할 수 있겠네요.

폴리코에서는 PVC를 대체할만한 필름으로 엑셀이라는 필름을 개발 중 입니다. 아직 시험생산중입니다. 

비닐관련해서 언제든지 문의주세요

감사합니다 폴리코였습니다. :) 비닐가공 및 기타 문의는 01088993814로 부탁드립니다.

최근 EVA가 각광을 받고 있습니다. 왜일까요? 뛰어난 기능성인 이유도 있지만, 무엇보다 독성이 없는 인체에 무해한 친환경 소재이기 때문입니다. 맨살에 닿아도 안전하기 때문에 신발, 매트, 폼롤러 등 몸에 직접 닿는 제품들은 대부분 고무가 아닌 EVA로 만들어집니다. 또한 재활용이 가능해 친환경적인 특징을 지니고 있습니다.

EVA는 에틸렌(Ethylene) 단량체와 초산비닐(Vinyl Acetate, VA) 단량체의 공중합체시켜 얻어지는 중합체로 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer) 라고 합니다.

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EVA의 물성은 초산비닐의 함량분도, 분기도, 분자량, 분자량 분포, 결정화도 등에 따라 좌우되며 공중합을 하면서 수지의 결정성의 저하 및 극성기가 부여되여 여러가지 특징을 발휘합니다.

에틸렌 초산비닐, EVA 라 하면 일반인들은 잘 모르는 경우가 있지만 생각보다 광범위한 분야에서 활용되거 있습니다. 욕실화, 낚시 찌, 진동방지패드, 부표, 비닐하우스 등 생각보다 많은 분야에서 활용되는데 그 이유를 알아보겠습니다.

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비닐 아세테이트의 중량비율은 일반적으로 3~40%정도이며 나머지는 에틸렌으로 구성되어있습니다. 위에 언급했듯이 보통 EVA는 LDPE(Low Density Polyethylene)에 VA(Vinyl Acetate)가 랜덤하게 섞여서 고분자 주사슬을 형성하고 있기에 기본적으로는 LDPE의 성질을 띄면서 VA의 함량에 따라 성질이 좌우됩니다.

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예를들어 VA의 함량이 증가된다면 강도, 결정화도, 녹는점, 화학적 내구성(산, 알칼리 및 유기/무기 약품에 대한 저항은 우수하나 할로겐 및 방향족 화합물, 염소화 탄화수소 화합물 및 동식물 유지류에 약합니다.)뿐만아니라 에틸렌 대비 부피가 큰 VA로 인한 결정감소로 가스차단성이 떨어지지만 충격강도 및 투명도, 흡습성,마찰계수는 증가하게 되는 특징을 지닙니다.

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따라서 특정한 강도와 투명도, 화학적 내구성을 원한다면 압출 이전에 상담을 받는 것이 좋습니다.

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일반적으로 압출되는 EVA는 밀도 0.920~0.940, MI(Melt Index) 7~9, VA 함량 7~12%정도를 사용하고 가공온도는 300~320도에서 열분해가 일어나고 분해가스가 발생하는 경향이 있어 보통은 200도 정도에서 가공을 합니다.

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EVA 특징을 간단히 요약한다면 투명성, 유연성, 저온취성, 내충격성, 자기 점착성, 내열성 등이 있겠습니다.

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EVA사용 용도로는 케이블, 신발밑창, 태양광시트, 핫멜트 접착제 등이 있습니다.

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마지막으로 EVA 필름 압출공장을 찾으신다면, 상담을 받고싶다면!

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폴리코 010-8899-3814 로 연락주시기 바랍니다.

PET 통칭 페트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate)의 약자입니다.

폴리에틸렌의 경우는 이 전전 포스팅에서 확인할 수 있었을텐데요, 테레프탈레이트는 테레프랄이란 이름을 가진 산성 물질입니다. 즉 여러 에틸렌과 테레프랄이라는 산이 결합한 것이 폴리에틸렌 테레프탈레이트라고 할 수 있습니다.

이 글들은 사용자를 위한, 그러니까 PET가 어디에 쓰이는지, 어떤 특성을 지니는지 정도만 설명하고 폴리코에든 다른 어디든 주문 시에 도움이 되기 위해 씌여진 글이기에 화학식과 화학반응 들에 대한 정보는 생략하도록 하겠습니다.

에틸렌글라이콜과 함께 PET의 원료를 만드는데 쓰이는 성분인 테레프탈 산은 PTA라고도 불리는데, 위와같은 순백색 분말형태로 제조됩니다. 보통 생산은 원유에서 정제된 파라자일렌을 주원료로 산화, 정제, 분리, 건조 공정을 거치며 원유가 자일렌, 파라자일렌을 거처 테레프탈산이 되는 모든 과정에서의 물질은 인체에 유해합니다.

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실제로 자료를 찾아보면 기니피그, 쥐 등을 사용한 실험에서 유해성을 검증한 과정은 많았지만 사람상대로 실험을 할 수 없기에 현재 그 위험성은 진행중이라고 할 수 있습니다.

어쨌든 화학적 공정을 거쳐 PET 수지 ( 위와같은 알갱이들)이 완성되고, 완성된 수지를 잘게부순 팔렛형태로 다른 첨가물과 함께 녹입니다. 고온액체상태의 수지를 고압으로 틀에 쏘아내고 식히는 방법으로 형태를 잡는데 이를 '프리폼' 이라 하고 계속해서 같은 과정을 거치며 우리가 쓰는 최종 형태로 만들어집니다.

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PET 제품의 제조과정에서는 재활용된 PET소재도 같이 사용되는데, 일반 비닐과 마찬가지로 재활용 소재가 보통 10%, 20%, 30%까지도 들어가는데 높아지면 높아질수록 물성이 안좋아집니다.

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PET 소재의 경우 사용량이 많고 재활용이 잘되기에 플라스틱과 PET를 따로 분류해서 버리는 법안이 2020년 9월 8일에 만들어졌습니다.

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PET의 특징을 살펴보겠습니다. 장점같은 경우 앞선 포스팅에서 언급했다시피 PP는 산소투과도가 높은 반면 PET는 산소차단성이 좋습니다. 그렇기에 탄산이 함유된 콜라나 사이다 같은 제품에 쓰입니다. 또한 투명도가 높아 내용물은 잘보이지만 맥주병같은 경우 빛을 받으면 안되기에 색이 있는 막을 넣은 PET병을 사용합니다. PET는 세균에 취약해 병에 입을 직접 대고 마셨다면 5시간 내로 다먹는 것이 권고될 정도로 세균에 취약합니다. 재사용을 하려면 대장균류가 사멸하는 온도인 70도 이상의 온도로 열소독해야하지만 PET는 열에 약하기에 이정도 온도의 물을 넣게되면 형태변화가 일어나 사용할 수 없습니다.

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위에선 음료수의 경우만 언급했지만 음료 이외에도 종이코팅, 입간판 등 여러분야에서 쓰입니다. 그러나 PET의 사출을 위해 만드는 금형은 다른 플라스틱 제품 금형에 비해 비싸고, 수분에 민감해 품질관리가 어려워 다양한 제품에 쓰이진 않습니다.

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하지만 위의 단점으로 인해 단일소재의 단일품목이 많아 재활용에 강점을 지닙니다.

현재는 PET를 분해하는 미생물에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 연구는 활발하게 이루어지고 있지만 그래도 남용하는 것은 안될 것 같습니다.

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기본적인 소재의 이해를 돕는 포스팅 이후에는 시장 전망, 물성 등 좀 더 상세한 내용으로 포스팅할 예정입니다.

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감사합니다 :)

PP는 크게 세 가지 종류로 나눌 수 있습니다.

그림을 보면 비슷한 구조가 반복되는 것을 확인할 수 있는데, 각 반복단위의 메틸 작용기의 상대적인 위치에 따라 다른 물성을 가집니다.

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메틸 작용기의 위치가 불규칙한 어택틱(atactic) 폴리프로필렌, 메틸이 고분자 주 사슬에 대해 한쪽 방향으로 배열된 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌, 메틸이 주 사슬에 대해 앞뒤로 교대 배열을 가지는 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌으로 구분됩니다.

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아이소탁틱 및 신디오택틱 폴리프로필렌의 사슬은 규칙적 나선구조를 형성하여 쉽게 결정상을 이루는데 반해 어택틱 폴리프로필렌은 불규칙한 배열로 인해 결정을 형성하기 어렵습니다.

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위와 같은 결정구조가 중요한 이유는 물성이 달라지기 때문인데, 신디오택틱 폴리프로필렌은 고무와 같은 물성, 에이택틱 폴리프로필렌은 결정화가 잘 되지 않아 끈적끈적한 성질, 아이소택택 폴리프로펜은 열에 강하고 기계적인 강도가 좋은 특성을 지닙니다. 그렇기에 보통 일반적으로 사용되는 것은 아이소택틱 폴리프로필렌입니다.

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폴리프로필렌의 분자형태는 한쪽면으로 균일하게 이루어졌기 때문에 접혔다 폈다 하는 특성이 좋습니다.

이 것은 경첩의 영어표현인 힌지(hinge)를 이용해서 힌지효과라고 소개가 되는데요, 얇게 가공된 폴리프로필렌은 접었다 폈다하는 상황을 100만회 이상 버틴다고 알려져 있습니다. 또한 열에도 강한데 녹는점이 160도 정도로 끓는물도 버텨내며 성분자체에 독성이 없기에 식품용 용기로 쓰입니다. 전자렌지에 사용이 가능하며 플라스틱, 산, 알칼리, 알코올, 오일, 소금기에도 강합니다.

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위와 같이 장점도 있지만 단점도 존재합니다만 상대적입니다. 극성이 없는 구조라 물을 끌어들이지 못하니 물과 극이 관계되는 접착, 인쇄, 염색이 힘들지만 물을 흡수하지 않다보니 세균 번식이 쉽게 일어나지 않는 장점 또한 지닙니다.

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이런 특성으로 인해 국가에서도 지폐의 소재로 쓰입니다. 물을 흡수하지 않고, 내구성이 좋고, 여러번 접었다 펴도 강도가 유지되기 때문입니다. (우리나라는 면 소재로 되어있습니다.)

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또 하나의 단점은 투명하지 못하다는 것, 그리고 기체투과율이 페트보다 높고 자외선에 약하기에 탄산음료 등을 보관하기에는 적합하지 않습니다.

플라스틱은 열과 자외선 등으로 고유특성을 잃는데 이를 열화현상이라 합니다. 이전 포스팅에서 서술했던 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 플라스틱 소재 중 가장 간단한 구조의 형태를 가지기에 화학적 열화현상에 취약합니다. 폴리프로필렌이 폴리에틸렌보다 열화현상에 더욱 취약한데, 이유는 폴리프로필렌의 곁가지와도 같은 구성 때문입니다.

열화현상은 자외선 뿐만아니라 금속과의 접촉으로도 생깁니다.

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마지막으로 사용처 들을 간단히 정리해 보면 포장재(일회용 커피 컵의 뚜껑, 담배 포장지 등), 자동차 소재(범퍼, 휀다, 배터리, 외장재, 계기판 패널 등), 섬유(기저귀, 와이퍼, 흡수제용 부직포, 테이프 등), 의료용(일회용 주사기 및 수술용 봉합사, 의료용 병 및 수액팩 제조), 일상용품(의자, 테이블 등 가구, 자전거 헬멧 등)에 다양하게 사용됩니다.

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여기까지 폴리프로필렌에 대한 설명이였구요, 폴리프로필렌은 폴리프로펜으로 IUPAC(국제 순수 및 응용화학연맹)에 의해 명칭이 변경되었으나 이 글에서는 이해를 돕기 위해 폴리로필렌으로 작성하였습니다.

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저희 폴리코에서는 PP 필름도 압출하기 때문에 필요하시다면 언제든 010-8899-3814로 문의 바랍니다.

감사합니다 :)