공정에 대한 이해 뒷받침돼야 … 나일론‧폴리에스터는 건조과정 중요
화학뉴스 2014.12.17
고분자재료는 고객 요구에 적절하게 대응하기 위해서 공정에 대한 충분한 이해가 뒷받침돼야 할 것으로 판단된다.
12월17일 화학경제연구원(원장 박종우) 주최로 열린 <폴리머 공정 및 가공 교육>에서 한국생산기술연구원 김정철 수석연구원은 <고분자재료의 섬유 및 필름 가공과 분석기술> 발표를 통해 “고분자제품은 특히 수요 고객이 경도, 강신도 등 문제를 제기했을 때 무턱대고 손해 보지 않기 위해서는 공정에 대해 충분히 이해하고 있어야 한다”고 조언했다. ![]() 고분자란 일종의 플래스틱 화학물질로 분자량이 만개 이상의 긴 구조를 가지고 있다. 고분자재료는 대표적으로 섬유 및 필름으로 가공돼 실생활에 활용되고 있다. 합성섬유는 DuPont의 나일론(Nylon)이 실질적 효시로 1938년 세계 최초로 개발에 성공하면서 의류, 산업용 로프(Rope) 등 기존 천연섬유를 대체하기 시작했다. 최근 주목을 받고 있는 고기능성 섬유로는 대표적으로 아라미드(Aramid) 섬유, 탄소섬유, UHMWPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene) 섬유 등이 있다. 고기능성 섬유 가격은 아라미드가 kg당 약 100달러로 가장 높고, 고강력 PE(Polyethylene)는 60-70달러, 탄소섬유는 30달러 수준을 형성하고 있다. 김정철 수석연구원은 “어떤 조건이든 간에 섬유의 강도가 높으려면 고분자들이 나란히 서있어야 한다”며 “체인은 가능한 완전히 펼쳐져 있어야 하고 분자간의 분리가 적어야 한다”고 설명했다. 합성 고분자의 효시로 꼽히는 셀룰로이드(Celuloid)는 초기에는 당구공용 플래스틱 용도로 사용되다가 상자, 단추, 자, 필름 등으로 적용범위가 확대됐다. 필름의 압출을 위해 사용하는 압출기(Extruder)는 일반적으로 열가소성 수지를 연속적으로 용융시키는 장치로, 스크루(Screw) 형태에 따라 싱글 스크루 압출기, 트윈 스크루 압출기로 구분한다. 김정철 수석연구원은 “스크루는 직경에 따라 토출량이 결정된다”며 “토출량을 공식으로 계산하면 스크루 지름의 3승에 비례하는 것으로 알려져 있지만 실질적인 양은 공식으로 도출되는 양의 80% 수준”이라고 말했다. 이어 “여름과 겨울에 온도가 급격히 변하게 되면 점도가 달라지면서 산출량뿐만이 아니라 물성에 문제가 생기기도 하기 때문에 주의해야 한다”며 “또 PE나 PP(Polypropylene)는 건조를 시키지 않아도 큰 영향을 받지 않지만 폴리에스터(Polyester)나 나일론은 반드시 건조과정을 거쳐야 수분이 폴리머를 용해해 체인을 분리하고 점도를 낮추는 것을 막을 수 있다”고 강조했다. 압출기를 사용해 고분자를 성형하는 공정은 압출과 사출으로 나누어지며 일반적으로 압출은 필름, 섬유 등 연속물을 제조할 때, 사출은 플래스틱 부품처럼 별개제품을 제조할 때 사용하는 공정이다. <김원지 기자> <화학저널 2014/12/17> |
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