왜 플라스틱 분류를 알아야 할까요?
플라스틱 사출성형을 배우기 시작하면 가장 먼저 마주하게 되는 것이 바로 다양한 플라스틱 수지의 종류입니다. PE, PP, ABS, PC 등 수많은 약어들이 등장하는데, 이것들이 어떻게 구분되고 왜 다르게 사용되는지 이해하는 것이 사출성형의 첫걸음입니다.
이번 글에서는 플라스틱을 분류하는 두 가지 핵심 기준인 기계적 강도 및 내열성 그리고 결정의 유무에 대해 자세히 알아보겠습니다.
플라스틱의 분류 기준은 무엇인가요?
플라스틱을 체계적으로 이해하기 위해서는 분류 기준을 먼저 파악해야 합니다. 플라스틱은 크게 두 가지 기준으로 분류됩니다.
첫 번째 기준 – 기계적 강도 및 내열성
기계적 강도란 플라스틱이 외부 힘에 얼마나 잘 버티는지를 나타내는 지표입니다. 쉽게 말해 플라스틱이 얼마나 단단하고 튼튼한지를 의미합니다. 내열성은 플라스틱이 높은 온도에서 얼마나 형태를 유지하는지를 나타냅니다.
이 두 가지 특성은 플라스틱의 사용 용도를 결정하는 매우 중요한 요소입니다. 예를 들어, 뜨거운 음식을 담는 용기에는 내열성이 높은 플라스틱을 사용해야 하고, 자동차 부품처럼 힘을 많이 받는 곳에는 기계적 강도가 높은 플라스틱을 사용해야 합니다.
두 번째 기준 – 결정의 유무
결정의 유무는 플라스틱 내부 분자 구조가 규칙적으로 배열되어 있는지 아닌지를 의미합니다. 마치 책을 정리할 때 책장에 가지런히 정리한 것과 바닥에 아무렇게나 쌓아둔 것의 차이라고 생각하시면 됩니다.
결정성 플라스틱은 분자가 규칙적으로 배열되어 있고, 비결정성 플라스틱은 분자가 불규칙하게 배열되어 있습니다. 이 차이가 플라스틱의 물성과 가공 특성에 큰 영향을 미칩니다.
기계적 강도 및 내열성에 따른 분류
플라스틱은 내열성에 따라 세 가지 등급으로 나뉩니다. 내열 온도가 높아질수록 기계적 강도도 함께 증가하는 경향이 있습니다.
범용수지 – 100도 이하에서 사용
범용수지는 내열 온도가 섭씨 100도 이하인 플라스틱을 말합니다. 가장 널리 사용되는 플라스틱 종류로, 가격이 저렴하고 가공이 쉬운 것이 특징입니다.
범용수지에 해당하는 대표적인 플라스틱은 다음과 같습니다. PP는 폴리프로필렌으로 식품 용기나 포장재에 많이 사용됩니다. LDPE와 HDPE는 각각 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌으로, 비닐봉지나 플라스틱 병에 사용됩니다. PVC는 폴리염화비닐로 파이프나 창틀에 사용됩니다. PS는 폴리스티렌으로 일회용 컵이나 스티로폼에 사용됩니다. ABS는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌의 약자로 전자제품 외장재에 많이 사용됩니다. SAN은 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체입니다. PMMA는 폴리메틸메타크릴레이트로 아크릴이라고도 불리며 투명한 제품에 사용됩니다.
이러한 범용수지들은 5대 범용수지라고도 불리며, 전체 플라스틱 사용량의 대부분을 차지합니다.
EP수지 – 100도에서 150도 사이에서 사용
EP수지는 엔지니어링 플라스틱의 약자로, 내열 온도가 섭씨 100도에서 150도 사이인 플라스틱을 말합니다. 범용수지보다 기계적 강도와 내열성이 우수하여 산업용 부품에 많이 사용됩니다.
5대 EP수지에 해당하는 플라스틱은 다음과 같습니다. PA는 폴리아마이드로 나일론이라고도 불리며 기어나 베어링에 사용됩니다. POM은 폴리옥시메틸렌으로 아세탈이라고도 불리며 정밀 부품에 사용됩니다. Polyester는 폴리에스터로 PET와 PBT가 여기에 속합니다. PC는 폴리카보네이트로 안경 렌즈나 방탄 유리에 사용됩니다. m-PPO는 변성 폴리페닐렌옥사이드로 전자제품 부품에 사용됩니다.
Super-EP수지 – 150도 이상에서 사용
Super-EP수지는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 약자로, 내열 온도가 섭씨 150도 이상인 고성능 플라스틱을 말합니다. 가장 높은 기계적 강도와 내열성을 가지고 있어 극한 환경에서 사용됩니다.
Super-EP수지에 해당하는 플라스틱은 다음과 같습니다. PI는 폴리이미드로 우주항공 분야에 사용됩니다. PPS는 폴리페닐렌설파이드로 자동차 엔진 부품에 사용됩니다. LCP는 액정 폴리머로 전자부품 커넥터에 사용됩니다. PEEK는 폴리에테르에테르케톤으로 의료용 임플란트에 사용됩니다. PES는 폴리에테르설폰으로 고온 필터에 사용됩니다.
내열성에 따른 플라스틱 분류 정리표
| 분류 | 내열 온도 | 대표 수지 | 주요 용도 |
|---|---|---|---|
| 범용수지 | 100도 이하 | PP, LDPE, HDPE, PVC, PS, ABS, SAN, PMMA | 포장재, 생활용품, 일회용품 |
| EP수지 | 100도에서 150도 | PA, POM, Polyester, PC, m-PPO | 산업부품, 전자제품, 자동차 내장재 |
| Super-EP수지 | 150도 이상 | PI, PPS, LCP, PEEK, PES | 우주항공, 자동차 엔진, 의료기기 |
결정의 유무에 따른 분류
플라스틱은 내부 분자 구조의 배열 상태에 따라 결정성 플라스틱과 비결정성 플라스틱으로 나뉩니다. 이 분류는 사출성형 공정에서 매우 중요한 의미를 가집니다.
결정성 플라스틱이란?
결정성 플라스틱은 영어로 Crystalline이라고 합니다. 분자 사슬이 규칙적으로 배열되어 결정 구조를 형성하는 플라스틱입니다.
결정성 플라스틱의 대표적인 종류로는 PP, LDPE, HDPE, PA, POM, Polyester, PI, PPS, LCP, PEEK 등이 있습니다. 범용수지 중에서는 PE와 PP가, EP수지 중에서는 PA, POM, Polyester가, Super-EP수지 중에서는 PI, PPS, LCP, PEEK가 결정성에 해당합니다.
비결정성 플라스틱이란?
비결정성 플라스틱은 영어로 Amorphous라고 합니다. 분자 사슬이 불규칙하게 배열되어 있어 결정 구조를 형성하지 않는 플라스틱입니다.
비결정성 플라스틱의 대표적인 종류로는 PVC, PS, ABS, SAN, PMMA, PC, m-PPO, PES 등이 있습니다. 범용수지 중에서는 PVC, PS, ABS, SAN, PMMA가, EP수지 중에서는 PC, m-PPO가, Super-EP수지 중에서는 PES가 비결정성에 해당합니다.
사출 공정에서 비결정성 수지가 유리한 이유
비결정성 플라스틱은 사출성형 공정에서 유리한 특성을 가지고 있습니다. 그래서 비결정성 수지를 사출 유리라고 표현하기도 합니다.
비결정성 수지는 용융 상태에서 고체 상태로 변할 때 수축률이 상대적으로 작고 일정합니다. 반면 결정성 수지는 결정화 과정에서 수축이 크게 발생하여 성형품의 치수 관리가 더 어렵습니다. 이러한 이유로 정밀한 치수가 필요한 제품에는 비결정성 수지가 선호되는 경우가 많습니다.
이번 편에서 배운 내용 정리
이번 편에서는 플라스틱의 분류 기준에 대해 알아보았습니다. 플라스틱은 기계적 강도 및 내열성에 따라 범용수지, EP수지, Super-EP수지로 분류됩니다. 또한 결정의 유무에 따라 결정성 수지와 비결정성 수지로 분류됩니다.
내열 온도가 높아질수록 기계적 강도가 증가하며, 비결정성 수지는 사출성형 공정에서 상대적으로 유리한 특성을 가집니다. 이러한 분류 체계를 이해하면 제품의 사용 환경에 맞는 적절한 플라스틱을 선택할 수 있게 됩니다.
다음 편 예고
다음 편에서는 플라스틱 수지의 중요한 특성 중 하나인 수분흡수성에 대해 알아보겠습니다. 플라스틱이 왜 수분을 흡수하는지, 수지 종류에 따라 수분흡수율이 어떻게 다른지, 그리고 수분이 사출성형 공정에 어떤 영향을 미치는지 상세히 설명해 드리겠습니다.
