3. 고분자 소개 - 폴리 프로필렌 (Polypropylene)

 

폴리프로필렌(Polypropylene)

 

① 폴리 프로필렌(Polypropylene) 이란? 

 

 폴리 프로필렌(Polypropylene)은 탄소와 수소 원자로 이루어진 고분자 폴리머입니다. 이는 프로필렌(Propylene)이라는 단량체로부터 중합되어 만들어집니다.

 폴리프로필렌은 탄소 원자가 두 개씩 연결된 선형 구조를 가지고 있으며, 이는 다른 종류의 폴리머와는 구조적으로 구별됩니다. 프로필렌은 석유의 분획 중 하나인 경질화유(Hardening oil)에서 추출되며, 이 추출물은 이성체 혼합물로 구성되어 있습니다. 그러나 폴리프로필렌은 이성체 혼합물이 아닌 순수한 단일 중합체로 제조됩니다.

 

 폴리 프로필렌은 유연성과 강도를 갖고 있으며, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)보다 강하고 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)보다는 낮은 밀도를 가지고 있습니다. 이는 폴리프로필렌이 다양한 응용 분야에서 유용하게 사용될 수 있는 이유 중 하나입니다.

 또한 폴리프로필렌은 화학적으로 안정성이 뛰어나며, 내열성, 내마모성, 내부식성 등의 우수한 물리적 특성을 가지고 있습니다. 이로 인해 폴리프로필렌은 자동차 부품, 가정용품, 의료용품, 패키지, 섬유 등 다양한 산업 분야에서 사용되는 폭넓은 응용 가능성을 갖추고 있습니다. 

 폴리프로필렌은 재활용이 가능한 소재로 알려져 있습니다. 이는 폴리프로필렌 제품이 소비자 사용 후 재활용되어 새로운 제품으로 가공될 수 있다는 것을 의미합니다. 이러한 재활용 기능은 환경 측면에서도 폴리프로필렌을 지속 가능한 선택으로 만듭니다

 

 

② 폴리 프로필렌의 특성

 

경량성

 폴리프로필렌은 가볍고 밀도가 낮아서 부피에 비해 무게가 적습니다. 이는 제품 운반, 가공 및 사용 시 편리성을 제공하며, 자동차, 항공기, 가방 등 경량화가 요구되는 분야에서 많이 사용됩니다.

 

내구성

 폴리프로필렌은 내구성이 뛰어나며, 물과 다른 화학 물질에 대한 내성이 있습니다. 이로 인해 긴 수명과 우수한 내마모성을 가지고 있어 다양한 환경에서 사용될 수 있습니다.

 

내열성

 폴리프로필렌은 높은 열에 대한 내성이 있습니다. 이는 고온에서도 안정성을 유지하며, 녹지 않고 변형되지 않는 장점을 제공합니다. 따라서 열 가공 및 제품의 내열성이 요구되는 분야에서 많이 사용됩니다.

 

저온 특성

 폴리프로필렌은 저온에서도 우수한 기계적 특성을 유지합니다. 이는 저온 환경에서도 유연성과 충격 흡수 능력을 유지할 수 있음을 의미합니다.

 

전기 절연성

 폴리프로필렌은 전기 절연 물질로 우수한 특성을 가지고 있습니다. 전기적인 절연 장벽을 형성하여 전기 제품, 케이블, 배선 등의 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

 

우수한 화학 저항성

 폴리프로필렌은 많은 화학 물질에 대한 내성을 가지고 있습니다. 이는 산, 염기, 용매 등의 화학 물질에 대해 저항력을 제공하여 다양한 환경에서 안정성을 유지할 수 있습니다.

 

투명도 및 색상 안정성

 폴리프로필렌은 투명도가 높고, 색상 안정성이 우수합니다. 따라서 투명한 제품이 필요한 응용 분야나 색상의 변화가 적합하지 않은 제품에 사용됩니다.

저자극성

 폴리프로필렌은 피부에 자극을 줄 가능성이 낮습니다. 이는 의료용품이나 피부 접촉이 필요한 제품에서 안전성을 보장하는 데 도움이 됩니다.

 

저수성

 폴리프로필렌은 물에 대한 흡수율이 낮고 수분 흡착이 적습니다. 이는 제품이 습기에 노출되어도 변형이나 손상을 줄여줍니다.

 

우수한 가공성

 폴리프로필렌은 가공이 용이하고 다양한 형태로 가공할 수 있습니다. 주사형 성형, 압출성형, 발포성형 등 다양한 가공 공정에 적용할 수 있으며, 다른 재료와의 혼합도 용이합니다.

 

저가성

 폴리프로필렌은 원료비용이 저렴하고 생산이 비교적 간편합니다. 이로 인해 경제적인 제품 생산에 적합하며, 대량 생산에도 효율적입니다.

 

자외선 내성

 폴리프로필렌은 자외선에 대한 내성이 있어야 하는 야외 응용 분야에서 유용합니다. 자외선에 노출되어도 변색이나 피해를 최소화하여 제품의 수명을 연장시킬 수 있습니다.

 

냉동성

 폴리프로필렌은 저온에서도 탁월한 특성을 유지합니다. 이는 냉동식품 저장용기, 차량 부품 등 저온 환경에서 사용되는 제품에 적합합니다.

 

환경 친화적

 폴리프로필렌은 생산과 가공 과정에서 에너지 소비가 적으며, 재활용이 가능하다는 점에서 환경 친화적인 소재입니다. 또한 연소 시에는 유해 가스를 방출하지 않고, CO2와 H2O만을 생성하여 대기 오염을 최소화할 수 있습니다. 폴리프로필렌(Polypropylene)은 다양한 가공 방법을 통해 형태를 만들고 가공할 수 있습니다.

 

 

③ 폴리프로필렌의 가공 방법

 

주사형 성형 (Injection Molding)

 주사형 성형은 가장 일반적으로 사용되는 폴리프로필렌 가공 방법 중 하나입니다. 열 소프트닝된 폴리프로필렌을 주사기를 통해 고압으로 금형 내에 주입하여 형태를 만들어냅니다. 이 방법은 복잡한 형상의 부품을 대량으로 생산하기에 적합하며, 자동차 부품, 가전제품, 패키지 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

 

압출성형 (Extrusion Molding)

 압출성형은 연속적인 공정으로 폴리프로필렌을 가공하는 방법입니다. 열 소프트닝된 폴리프로필렌을 압출기에서 압력을 가하여 길쭉한 형태로 내출한 후, 다양한 형태로 가공할 수 있습니다. 압출성형은 필름, 시트, 관, 파이프, 섬유 등을 생산하는 데에 많이 사용됩니다.

 

발포성형 (Foam Molding)

 폴리프로필렌은 발포성형을 통해 경량화된 폼 제품으로 가공될 수 있습니다. 발포제를 혼합하여 폴리프로필렌을 발포시키고, 그 후 압력을 가하여 원하는 형태로 성형합니다. 이 방법은 단열재, 충격 흡수재, 패키지 등에 활용됩니다.

 

열 접합 (Heat Welding)

 폴리프로필렌은 열 접합을 통해 부품을 결합할 수 있습니다. 열을 가하여 폴리프로필렌을 부분적으로 녹여 접합하는 방식으로, 파이프, 용기, 패키지 등에서 사용됩니다.

 

기타 가공 방법

 폴리프로필렌은 블로우 몰딩(Blow Molding), 찌르기 성형(Thermoforming), 3D 프린팅 등의 다양한 가공 방법으로도 가공될 수 있습니다. 각각의 방법은 제품 형태와 용도에 맞게 선택되어 사용됩니다.