아크릴 이란 무엇인가

[보라매]

아크릴에 대한 궁금증을 풀어 드립니다

Q. 아크릴의 원료는 무엇인가요?
Q. 아크릴은 햇볕에 변색이 안 되나요?
Q. 아크릴은 열가소성 수지에 해당되나요?
Q. 아크릴도 수축 팽창을 하나요?
Q. 아크릴의 특성은 무엇입니까?
Q. 아크릴의 강도를 알려주세요.
Q. 아크릴은 몇 도까지 견딜 수 있습니까?

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Q. 아크릴의 원료는 무엇인가요?

A. 아크릴은 천연가스로부터 만들어지며 고형화된 아크릴 판의 최종원료는 Methyl Methacrylate(MMA)라고 불려지는 맑고 투명한 단 분자의 액체입니다.
여기에 적당량의 고형화 촉매를 첨가해 가열하면 MMA가 고분자로 결합하면서 고형화됩니다. 이 과정을 거쳐 판재 형태로 성형한 것이 지금 대부분 사용되고 있는 아크릴 판 입니다.
아크릴의 개략적인 제조과정은 아래와 같습니다.

(Natural Gas)-->>  (Propane) -->>  (Propylene)-->>
(Isopropyl Alcohol)-->> (Acetone) + hydrogen cyanide -->> (Acetone Cyanohydrin) + sulfuric acid-->>
(Methacrylamide) + methanol-->>(Methyl Methacrylate)-->>
(Acrylic Plastic)

Q. 아크릴은 햇볕에 변색이 안 되나요?

A. 모든 플라스틱은 석유 또는 천연가스를 원료로 하고 있습니다. 대개의 플라스틱류는 햇빛에 노출시 자외선에 의해 변색이 됩니다. 특히 폴리에틸렌 같은 것은 자외선에 아주약해서 몇 개월 이내에 변색이 되기도 합니다. 그러나 천연가스에서 얻어지는 아크릴은 그 분자결합이 극히 안정적이기 때문에 햇빛에 노출되어도 변색되지 않습니다.
아직까지 그 기간이 완전히 검증되지는 않았지만, 2차 세계대전에서 사용되던 폭격기의 앞 유리창 -참고로, 헬기나 항공기의 앞 유리창(캐노피/canopy)은 거의 대부분 아크릴로 만들어지고 있습니다- 이 아직도 햇빛 속에서 투명하게 반짝이고 있다는 사실을 보면 아크릴의 보존력을 짐작할 수 있으실 것입니다.  
간혹 폴리카보네이트(PC)나 스티렌(Styrene) 또는PETG 등의 플라스틱들을 아크릴과 혼동하여 아크릴이 변색되는 것으로 잘못 알고계신 분들도 있습니다. 물론, 아크릴도 제조과정에서 불순물이 섞이거나 열처리를 완전히 해주지 않을 경우 변색될 수 있습니다만, 제대로 만들어진 아크릴은 절대 변색하지 않습니다.

Q. 아크릴은 열가소성 수지에 해당되나요?

A. 플라스틱은 크게 나누어서 열 경화성 수지(Thermosetting Resins)와 열 가소성 수지(Thermoplastic Resins)로 나누어집니다.
열 경화성 수지는 한번 고형화 된 후에는 열을 가해도 다시 액체상태로 돌아가지않는 말하자면 재 성형이 불가능한 플라스틱을 가리키며, 열 가소성 수지는 이와는 반대로 열에 의해 재 성형이 가능한 플라스틱을 말합니다.
아크릴은 대표적인 열 가소성 수지로서, 적당한 가열에 의해 성형이 쉽게 이루어지며 충격흡수 및 보온효과가 매우 높고 화학적으로도 안정적일 뿐더러 빛의 투과성이 좋아 그 적용범위가 점점 광범위 해지고 있는 소재입니다

Q. 아크릴도 수축 팽창을 하나요?

A. 이 세상의 모든 물질은 온도와 습도에 따라 수축 팽창을 합니다. 그래서 철근 콘크리트로 만들어진 교량이나 건축물들도 익스팬션 조인트(Expansion Joint)라고 불려지는 이음매를 두어 구조물의 수축 팽창에 대비하고 있습니다.
아크릴의 경우는 다른 건축재보다 그 변화가 좀 더 큰 편입니다. 실내용일 경우에는 큰 문제가 없으나 만일 건축의 외장재로 아크릴을 사용한다면 그 수축 팽창을 감안하여 시공해야만 합니다.

*열팽창계수 비교표(단위: Inches/Inch/F)
    아크릴판 ---  .0000410
    알루미늄 ---  .0000129
    판유리    ---  .0000050

 (아크릴의 온도에 따른 팽창률은 대략 매 10°C 변화에 1M 길이 당 0.015 Cm 정도이므로 온도 편차가 적은 실내 시공일 경우에는 특별히 고려하지 않아도 됩니다.)

Q. 아크릴의 특성은 무엇입니까?

A. 아크릴은 그 원료배합에 따라 약간씩 다른 물성을 갖게 할 수도 있습니다만 일반적으로는 아래와 같은 특성을 갖고 있습니다.
* 투명성 : 아크릴의 가장 큰 특성중의 하나는 역시 그 투명성에 있다고 할 수 있습니다. 아크릴의 빛(자연광선) 투과율은 무려 92%에 달하는, 모든 플라스틱 중에서 가장높은 수준입니다.
* 파괴강도 : 아크릴은 같은 두께의 경우, 3~6mm 두께의 유리에 비해 6배에서 17배까지 강한 강도를 가지면서도 무게는 유리의 1/2 밖에 되지않습니다.
* 내후성 : 아크릴의 기후에 대한 내구성은 타 플라스틱 중에서 가장 우수합니다. 이런 이유 때문에 건축용 재료로도 많이 쓰이고 있습니다.
* 내화학성 : 아크릴은 암모니아나 같은 무기 알칼리 용액이나 황산 등과 같은 산 용액은 물론 헥산(Hexane), 옥탄(Octane), VM&P 나프타 등의 강한 지방족 탄수화물에도 강한 내구성을 갖습니다.
그러나 아래와 같은 화학약품에는 영향을 받게 됩니다.
  - Gasoline,
  - 염화 탄수화물 - Methylene chloride, Carbon tetrachloride
  - 방향족 용액 - Turpentine, Benzene, and Toluene
  - 에틸알코올, 메틸알코올
  - 유기산 - 초산, 페놀, Lysol
  - 시너(Racker thiner) 등의 Ester, Ketone, 기타 에테르 용액 등
* 중량 : 아크릴의 무게는 같은 크기의 유리에 비해 50%에 불과하며, 알루미늄의 47%, 그리고 마그네슘에 대해서는 70% 정도입니다.
* 변형율 : 아크릴은 오랫동안 수축이나 뒤틀림 등의 변형이 없는 재질로 검증되어 왔습니다. 실례로 제도기 등의 정밀성이 많이 요구되는 장치에도 아크릴이 사용되고 있습니다.
* 가연성 : 아크릴은 454°C ~ 465°C 사이에서 불꽃 없이도 자연발화되며 주위에 불꽃이 있을 때에는 287°C ~ 298°C에서 점화됩니다. 이 발화점은 나무에 비해서도 높은 수치입니다.그러나 일단 한번 발화되면 아크릴은 걷잡을 수 없이 타 들어갑니다.
 발화에는 일산화탄소나 이산화탄소가 존재해야 하며 발화시에는, 일반 상식과는 달리 보통의 나무나 종이가 탈 때 이상의 독성물질이나 연기를 발생시키지는 않습니다. 따라서 내연에 대한 관리도 나무나 종이재료 정도의 수준이면 충분합니다.
* 내열성 : 아크릴의 최대 내열 온도는 82°C ~ 93°C 입니다. 이 이상의 온도에서는 형태와 물성이 변하게 됩니다. 약 125°C부터 물러지기 시작해서 150°C 정도가 되면 열 성형이 가능해집니다. 그러나 아크릴은 고온에는 약한 것과는 반대로 저온에는 아주 강해 극도로 추운 날씨에도 깨지거나 부서지지 않습니다.
* 절연율 : 아크릴의 표면은 기후와 습도에 거의 영향받지 않기 때문에 대부분의 타 물질에 비해 아주 높은 절연 저항치를 갖습니다. 따라서 아크릴은 절연 소재로도 이상적입니다.
* 열전도율 : 아크릴은 약 5mm 두께를 기준으로 같은 두께의 유리에 비해 열전도율이 20% 정도 낮습니다. 따라서 창문이나 농작물 하우스 등의 보온 재료로도 많이 사용되고 있습니다. 아크릴의 열전도율을 BTU단위로 환산하면 아래와 같습니다.
    - 5mm 아크릴 : 1.09 BTU/hr./sq.ft./°F   
    - 5mm 판유리 : 1.23 BTU/hr./sq.ft./°F
* 측정조건 : 외측면에는 0°F(-17.7°C)의 공기를 15MPH 속도로 공급하고, 내측면에는 70°F(21°C)의 공기를 고정 공급함.
* 가공성 : 아크릴의 가공성은 널리 알려진 대로 매우 우수합니다. 톱질을 하거나 드릴작업등 마치 나무나 경금속의 가공과 거의 비슷한 가공성을 갖고 있습니다.

Q. 아크릴의 강도를 알려주세요.

A. 아래 표에서 보시는 것처럼 아크릴의 각종 강도는 아주 강한 편에 속합니다. 그러나 아크릴의 표면에 눌린 자국이 생기거나 크랙이 생기지 않도록 하려면 하중을 105 Kg/Cm²  이내로 제한해야 합니다. 기타의 강도는 아래 표를 참조하십시오.

     -  인장강도 : 735 Kg/Cm²
     -  휨 강도 : 1120 Kg/Cm²  
     -  압축강도 : 1260 Kg/Cm²
     -  탄성계수율 : 31600 Kg/Cm2  (탄성율이란 그 물체의 형태변화를          가져오는 한계점을 가리키며 이 수치가 높을수록 단단한 구조를          가지게 됩니다.)

Q. 아크릴은 몇 도까지 견딜 수 있습니까?

A. 모든 Plastic류는 각각의 한계온도(Working Temperature)를 갖고 있습니다. 한계온도라는 것은 온도에 따라 그 물성이 변하지 않고 유지될 수 있는 최대 및 최저 온도를 말합니다.  플라스틱류는 일반적으로  -40°C에서 +90°C 내외의 한계온도를 갖습니다. 아크릴은 대개 -30°C에서 +82°C 정도의 한계온도를 갖고 있습니다. 그러나 특수한 목적으로 제조된 아크릴 제품은 훨씬 더 큰 한계온도를 가질 수 있습니다. 아래의 표는 대표적인 플라스틱들의 최대 한계온도를 나타내고 있습니다.

제품명	온도 °C	제품명	온도 °C	제품명	온도 °C
Acrylic	82	Polycarbonate	115	Styrene	65
ABS	80	Nylon	105	Acetal	105
PEEK	250	Teflon	260	Phenolic	120