폴리염화비닐(PVC, 염화비닐)은 내약품성, 난연성, 내구성이 높고 비교적 저렴한 플라스틱의 일종입니다.높은 범용성을 가진 수지 소재로, 약품을 이용하는 장치등의 공업 분야 뿐만이 아니라, 일상적인 상황에서도 많이 사용되고 있습니다. 이 기사에서는 염화 비닐의 용도나 특징, 유사 소재에 대해 해설합니다.
목차
폴리염화비닐이란
폴리염화비닐(polyvinyl chloride)은 열가소성 플라스틱의 일종으로 PVC라고도 불립니다. 염화 비닐이나 비닐이라고 불리기도 하며, 소프트 비닐이라고 불리는 것은 연화 폴리염화 비닐입니다. 석유에서 얻은 에틸렌과 염소를 반응시켜 만들어진 염화 비닐의 단량체를 부가 중합 시킴으로써 폴리염화비닐이 됩니다.
일반적으로 수지는 석유를 주원료로 하지만 폴리염화비닐은 에틸렌과 가성소다를 생산할 때 발생한 부생물 염소를 이용하고 있습니다.가성소다를 생산할 때 식염수를 전기분해하고 그 때 발생한 염소를 이용하고 있는 것입니다.그래서 폴리염화비닐은 식염과 석유를 가지고 만들어졌다고도 합니다.
높은 난연성을 갖기 위해 완전 연소시키기 위해서는 일정 이상의 고온이 필요합니다.염화비닐은 불완전 연소 시 환경물질인 다이옥신을 발생시키기 때문에 소각 시에는 조건을 두고 있습니다.
그러나 현재는, 재료에 석유 뿐만이 아니라 식염을 사용하고 있는 것이나, 제품으로 했을 때의 긴 수명, 게다가 리사이클성이 뛰어난 것으로부터, 자원 절약의 플라스틱으로서 주목을 모으고 있습니다.
폴리 염화 비닐의 특징
여기서는 폴리염화비닐의 장점, 단점 등에 대해서 해설해 드리도록 하겠습니다.
물성
| 경질 | 연질 | ||
| 비중 | – | 1.30-1.58 | 1.16-1.35 |
| 인장 강도 | MPa | 41-52 | 11-25 |
| 인장 탄성률 | MPa | 2400-4100 | – |
| 압축 강도 | MPa | 55-89 | 6-12 |
| 굽힘 강도 | MPa | 69-110 | – |
장점
폴리염화비닐의 장점으로는 다음과 같습니다.
- 난연성이 높다
인화 온도는 391℃, 착화 온도는 455℃입니다.종이와 목재, 폴리에틸렌 등에 비해, 인화나 착화가 어렵고 난연성이 높은 소재입니다.
- 내구성이 뛰어나다
공기 중의 산소에 의한 산화 반응을 일으키기 어렵고, 내구성이 뛰어납니다
- 내약품성이 높다
산이나 알칼리를 비롯한 대부분의 무기약품에 대해 높은 내약품성을 나타냅니다
- 전기 절연성이 높다
내아크성 60~800sec로 전기 절연성이 높습니다. 염화 비닐보다 높은 절연성을 가진 수지도 있습니다만, 염화 비닐은 난연성이 높기 때문에 전선의 피막 등에 사용됩니다. - 가공성이 뛰어나다
캘린더 성형 및 열성형, 딥핑 가공, 사출 성형, 절삭 가공 등 다양한 가공이 가능합니다
단점
- 내열성・내한성이 낮음
열가소성 수지이므로 열을 가하면 쉽게 변형됩니다.또한 내한성도 낮고 저온 취성이 있습니다.
- 유기 용제에 약하다
무기 약품에는 강하지만 유기 용제에는 약한 것이 단점입니다
폴리염화비닐의 주요 용도
폴리염화비닐은 경질염화비닐과 연질염화비닐의 두 종류로 나눌 수 있습니다. 가소제를 포함하지 않는 것은 경질 염화 비닐이라고 불리며, 단단하고 강도가 뛰어납니다.한편 가소제를 포함한 것은 연질염화비닐이라고 불리며, 사람의 손으로도 간단하게 변형할 수 있을 정도의 유연성을 가집니다. 따라서 폴리 염화비닐의 용도는 연질과 경질로 크게 나누어져 있습니다.
경질 폴리 염화비닐은 다음과 같은 용도로 사용됩니다.
비닐 시트
얇게 연장된 폴리 염화비닐은 비닐하우스로 대표되는 농업용 필름이나 비닐봉지에 사용됩니다. 재료를 가열된 롤로 압연하고 그것을 식히고 말아서 달력 성형이라는 방법으로 시트 모양의 염화 비닐을 성형합니다.
피막
전기 코드나 철망의 피막에 사용됩니다.시트 모양의 재료를 가열된 금형으로 성형하는 열 성형이나 염화 비닐 수지 용액에 가공물을 담가 열 건조시키는 디핑 가공을 합니다.
섬유, 합성피혁
섬유 형태로 연장하여 합성 섬유로 의류에도 사용됩니다.또한 천에 폴리염화비닐을 도포하여 합피로 사용할 수도 있습니다.
경질 폴리 염화비닐의 용도는 다음과 같은 것들이 있습니다.
염화 비닐파이프
경질 폴리 염화비닐의 대표적인 용도 중 하나가 바로 파이프입니다.수도관을 비롯하여 주택 자재 및 설비 등 많은 경우에 활용됩니다.내구성과 난연성이 높은 한편, -20℃ 이하의 저온 영역에서는 취화되므로 주의가 필요합니다.
카드
신용카드나 은행 카드의 재료가 되기도 합니다. 절연성이 높고 내구성도 높아 튼튼한 재료로 활용되고 있습니다.
기계 부품
경질 염화 비닐은 사출 성형 및 열성형뿐만 아니라 절삭 가공도 가능합니다. 그래서 기계 부품이나 자동차 부품으로도 많이 쓰이고 있습니다.
폴리 염화 비닐 가공
폴리 염화비닐은 다양한 가공이 가능합니다.
연질 염화비닐에서는 다음과 같은 가공이 가능합니다.
캘린더 가공
가열된 여러 롤 사이에 재료를 넣어 압연하고 마지막으로 냉각 롤을 통해 두께를 조정하는 가공 방법입니다.시트나 필름 형태의 것을 성형할 때 사용되며, 비닐 시트나 봉투 등의 재료를 만들기 위해 행해지는 가공입니다.
디핑 가공
염화 비닐 수지를 용액으로 만든 것에 가공물을 담가 건조시키는 방법입니다.공구의 손잡이 부분 등 주로 피막을 만들 때 사용되는 가공입니다.
코팅 가공
점도가 높은 염화 비닐 수지 용액을 천 등에 도포하는 방법입니다.합성피혁이나 벽지 등을 만들 때 사용됩니다.
연질 염화 비닐에서는 다음과 같은 가공이 가능합니다.
압출 성형
달구어 녹인 재료를 꼭지쇠에서 밀어내고 꼭지쇠와 같은 모양의 단면을 가진 제품을 만드는 방법입니다.파이프나 판 등의 성형에 적합한 방법입니다.
연질염화비닐에서도 연질염화비닐에서도 실시할 수 있는 가공 방법에는 다음과 같은 것들이 있습니다
사출 성형
금속 틀에 가열하여 녹인 재료를 사출하여 차갑게 굳히는 방법입니다.파이프의 이음매나 밸브를 만들 때 사용됩니다.
열 성형
열 성형은 압출 성형이나 캘린더 성형으로 만든 판상의 소재를 가열된 형태로 끼워 가공하는 방법입니다.트레이나 건자재용 골함석 성형을 실시합니다.
폴리 염화 비닐과 PE, PET, PP의 차이
폴리에틸렌(PE)
폴리에틸렌도 시트형태로 사용되는 경우가 많은 소재입니다. 폴리 염화 비닐로 만들어진 봉투는 비닐 봉투, 폴리에틸렌으로 만들어진 봉투는 폴리 봉투라고 합니다. 폴리에틸렌도 내약품성과 전기 절연성이 뛰어난 소재입니다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)
폴리에틸렌 테레프탈레이트는 폴리 염화비닐보다 높은 전기 절연성을 가집니다. 그러나 난연성에서는 폴리 염화비닐 보다 뒤떨어집니다.
폴리프로필렌(PP)
폴리프로필렌은 내열성 및 내약품성 측면에서 폴리 염화비닐보다 우수합니다.그러나 자외선에 의해 쉽게 백화되고 내구성에서는 떨어집니다.
마무리하며
폴리염화비닐은 열가소성 플라스틱의 일종으로 에틸렌과 염소를 반응시켜 얻습니다. 가소제를 첨가하지 않으면 경질 폴리염화비닐이 되어 파이프나 카드의 재료가 됩니다. 가소제를 첨가하면 연질 폴리염화비닐이 되어 농업용 필름이나 피막, 합성 섬유, 합피 등에 사용됩니다. 난연성, 내구성, 전기 절연성이 우수한 반면 내열성이 낮고 저온 취성이 있습니다.
