엔지니어링 플라스틱

엔지니어링 플라스틱(EP, engineering plastics)이란 공업재료, 구조재료로 사용할 수 있는 내열성, 강도와 탄성이 우수한 플라스틱을 말한다. 엔지니어링 플라스틱은 금속 및 세라믹 소재에 비하여 가벼워 제품의 경량화에 유리하다. 엔지니어링 플라스틱은 전기, 전자 분야와 기계 분야 등 넓은 범위에 이용되고 있으며 자동차용 부품 중심으로의 시장 수요가 늘어나고 있다.

플라스틱의 구분

사용 가능 온도에 따른 플라스틱의 구분

플라스틱을 구분하는 방법은 여러 가지가 있지만, 사용 가능 온도에 따라 구분하기도 한다. 사용 가능 온도가 높은 소재일 수록 높은 강도, 내마모성 등 금속, 세라믹에 대응하는 물성도 동시에 향상되어 구분이 용이하다.

사용 온도 100°C를 기준으로 그보다 낮은 제품을 범용 플라스틱(commodity plastics), 높은 제품을 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 구분한다. 그 중에서 150°C 이상의 조건에서 사용할 수 있는 소재는 특수 엔지니어링 플라스틱 또는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(super engineering plastic)으로 따로 분류한다.

엔지니어링 플라스틱 역사

엔지니어링 플라스틱은 1930년대 후반 DuPont이 섬유용 재료인 폴리아마이드(PA66)을 생산하면서 등장하였다. 1970년대 현재의 엔지니어링 플라스틱이 시장에 판매되기 시작하였다. 미국과 유럽의 화학 소재 업체의 시장 점유율이 전체의 약 50%를 기록하며 선진국 중심 생산 및 공급 구조를 나타내고 있고 최근에는 일본 업체들이 비중을 확대해 가고 있다.

5대 엔지니어링 플라스틱

엔지니어링 플라스틱 주요특성 및 적용분야

일반 엔지니어링 플라스틱에 속하는 폴리카보네이트, 나일론, 폴리아세탈, 변성 폴리페닐렌옥사이드, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트는 생산량이 많고, 범용 수지 대비 가격이 높지만 아주 고가의 재료는 아니다. 그리하여 다양한 용도에 널리 쓰이며 이를 5대 엔지니어링 플라스틱이라 한다.

폴리카보네이트(PC): 5대 엔지니어링 플라스틱 중에 유일한 투명성 수지이다. 광학 투명성, 치수 안정성, 우수한 강도 및 내충격성의 장점이 있다. 단독으로 방탄 및 방호 소재, 건축 투명 자재, 광학 디스크, 보관 용기로 사용하며, 타 수지와 혼합하여 가전 제품과 모바일 기기의 외장 소재로 널리 사용된다.

폴리아마이드(PA)/나일론(Nylon): 나일론은 합성 섬유로 개발되어 사용되지만, 높은 내열성, 내마모성, 내약품성, 우수한 기계적 강도로 인하여 자동차 부품, 산업용 밸브 등 다양한 분야에서 금속 대체 소재로 사용되고 있다. 특히 높은 가공성은 다양한 소재와 복합 재료화가 가능하여, 새로운 물성 도입이 쉽다. 섬유로 쓰이는 나일론 6,6 또는 나일론 6를 가장 많이 사용한다.

폴리아세탈(POM): 강도, 치수안정성, 내마모성이 뛰어난 소재로서 전기 부품, 볼트, 너트, 배관, 기어, 베어링등 마모가 심한 부분에 사용이 된다. 하지만 강산, 강염기에 대한 내화학성은 약하다.

변성 폴리페닐렌옥사이드(mPPO): 강도, 치수안정성, 내열성이 뛰어난 수지이지만, 단독으로는 제품 가공이 어려워 타 플라스틱과 혼합하여 사용한다. 그리하여 변성(modified)이라는 단어를 사용한다. 전기 전자, 자동차 부품 중심으로 수요가 많다.

폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT): 기계적 강성, 내열성, 성형성, 내후성, 내화학성이 우수한 플라스틱이다. 다양한 타 플라스틱과 상용성이 뛰어나 혼합 재료로서 주로 사용한다. 자동차 부품의 경량화, 전기 전자 부품에 많이 사용한다.

환경문제 및 해결

새로운 엔지니어링 플라스틱 개발에 앞서서 재활용의 문제 해결이 필요하다. 플라스틱 사용 후 쓰레기는 매립 혹은 소각 처리가 일반적이었지만 그 과정에서 독성 물질이 발생함으로 환경오염을 일으킨다. 2021년 5월 삼양사는 특정 온도, 수분 등 퇴비화 조건에서 미생물에 의해 분해되는 폴리카보네이트(PC) 개발과 부품 상용화 추진 계획을 발표 하였다.

참고자료

• 〈엔지니어링 플라스틱〉, 《위키백과》
• 〈엔지니어링 플라스틱〉, 《화학백과》

같이 보기

• 플라스틱

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