2. 고분자 소개 - 폴리 에틸렌 (Poly ethylene)

 

 

 

Polyethylene(폴리에틸렌)

 

① Polyethylene(폴리에틸렌)이란?

 

Polyethylene(폴리에틸렌)는 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나로, 유연하고 내구성이 뛰어나며 화학적으로 안정된 소재입니다. 폴리에틸렌은 탄소와 수소로 구성된 중합체로, 에틸렌(ethylene)이라고도 불리는 모노머 단위가 반복적으로 결합하여 형성됩니다. 폴리에틸렌은 다양한 형태로 제조되며, 주로 가방, 비닐 필름, 용기 및 관, 파이프, 플라스틱 병, 배수관 등 다양한 용도에 사용됩니다. 이는 폴리에틸렌이 경제적이고 다용도로 사용되는 이유입니다. 폴리에틸렌은 여러 가지 이유로 인기 있는 소재입니다. 첫째, 경제적이고 가벼우며 비용 효율적으로 제조할 수 있습니다. 둘째, 내부 응력이 낮고 내마모성이 좋으며, 우수한 충격 흡수 능력을 가지고 있습니다. 또한 물과 다른 화학 물질에 대한 내성이 있어 다양한 환경에서 사용하기에 적합합니다. 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, Low-Density Polyethylene), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High-Density Polyethylene), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low-Density Polyethylene) 등 여러 가지 형태로 분류됩니다. 각각의 형태는 다른 물성을 가지며, 다양한 용도에 맞게 선택됩니다. 폴리에틸렌은 재활용이 가능하며, 생분해가 잘 되지 않는 플라스틱입니다. 따라서 폐기물 관리에 대한 고려가 필요합니다. 최근에는 환경 친화적인 대안과 재활용 가능한 폴리에틸렌 제품의 개발에 관심이 증가하고 있습니다.

 

 

② 폴리에틸렌의 특성 

 

폴리에틸렌(Polyethylene)의 기본 물성은 다음과 같습니다

밀도: 폴리에틸렌은 밀도에 따라 저밀도(LDPE), 고밀도(HDPE), 선형 저밀도(LLDPE) 폴리에틸렌으로 분류됩니다. LDPE는 약 0.91 g/cm³, HDPE는 약 0.94-0.96 g/cm³, LLDPE는 약 0.915-0.925 g/cm³의 밀도를 가집니다. 이러한 차이는 분자 구조와 결정도의 차이로 인해 발생합니다.

내구성: 폴리에틸렌은 매우 내구성이 뛰어나며 고온, 저온, 화학 물질에 대한 내성이 있습니다. 이로 인해 다양한 환경에서 안정적으로 사용할 수 있습니다.

유연성: 폴리에틸렌은 매우 유연한 소재로, 우수한 꺾임과 변형 특성을 가지고 있습니다. 이는 제품의 형태 유연성과 가볍고 부드러운 특성을 제공합니다.

절연성: 폴리에틸렌은 전기 및 열 절연 물질로 효과적입니다. 전기 절연 물질로 사용되며, 전자 제품, 케이블, 배선 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다.

투명성: 폴리에틸렌은 투명한 또는 반투명한 소재로 제조될 수 있습니다. 특히 LDPE는 투명성이 높아 비닐 필름 등의 용도로 많이 사용됩니다.

화학적 안정성: 폴리에틸렌은 다양한 화학 물질에 대한 안정성이 높습니다. 대부분의 용매와 산, 알칼리에 대해 내성을 보이며, 부식이나 용출물 형성이 적습니다.

저온 특성: 폴리에틸렌은 저온에서도 우수한 기계적 특성을 유지합니다. 이는 극한의 낮은 온도에서도 유연성과 충격 흡수 능력을 유지할 수 있음을 의미합니다

 

 

③ 폴리에틸렌의 가공 방법

 

폴리에틸렌은 다양한 가공법을 통해 다양한 형태로 제조될 수 있습니다. 가공법은 폴리에틸렌의 종류, 용도 및 원하는 최종 제품에 따라 다를 수 있습니다. 다음은 폴리에틸렌의 주요 가공법 몇 가지입니다.

주사금형 사출성형: 주사금형 사출성형은 가장 일반적인 폴리에틸렌 가공 방법 중 하나입니다. 열 소프트닝 된 폴리에틸렌을 사출기에 넣고, 고압으로 주사하여 금형 내에 원하는 형태로 성형됩니다. 이 방법은 복잡한 형상의 제품을 대량으로 생산할 수 있으며, 플라스틱 병, 용기, 부품 등 다양한 제품에 사용됩니다.

압출성형: 압출성형은 폴리에틸렌을 열 소프트닝하여 원하는 형태의 틀(다이)로 푸시하는 과정입니다. 플라스틱 필름, 시트, 튜브, 파이프 등 긴 형태의 제품을 생산하는 데에 사용됩니다. 실리더(스크류)를 사용하여 연속적으로 폴리에틸렌을 압출하여 형성합니다.

압출 성형 필름 제조: 폴리에틸렌 필름은 폴리에틸렌 수지를 열 소프트닝하여 필름으로 형성하는 과정입니다. 열 소프트닝 된 폴리에틸렌을 압출기의 슬라이스 다이에 통과시켜 필름 형태로 압출합니다. 이후 필름은 식힘, 가공, 인쇄 등의 후가공 단계를 거쳐 다양한 용도로 사용될 수 있습니다.

발포성형: 발포 폴리에틸렌은 열 소프트닝된 폴리에틸렌에 발포제를 혼합한 후 열과 압력을 가하여 발포시키는 과정입니다. 발포 폴리에틸렌은 가벼우면서도 내구성이 있으며, 절연성과 충격 흡수 능력이 우수합니다. 주로 포장재, 절연재, 패딩 등에 사용됩니다.