플라스틱 재료의 책 15 내후성과 전기 절연성이 주역으로 용도 확대

[YDfamily]

15. 염화 비닐 수지(PVC)

에틸렌의 하나의 수소를 염소로 치환한 것이 염화 비닐 모노머이다. 이것을 중합하면 비결정성 homo polymer인 PVC로 된다. PVC는 1930년 전반부터 각국에서 다양한 grade가 공업화되었다. 염화 비닐 모노머는 carbide(탄소와 금속 원소의 화합물)를 원료로 하는 아세틸렌과 염화수소로부터 만들어지고 있는데 석유화학의 진보와 함께 석유로부터 에틸렌과 식염으로부터의 염소로 모노머가 만들어지게 되었다. 대두분의 PVC는 현탁(懸濁) 중합으로 생산되고 있는데, 깊은 성형이나 slash 성형에 사용되는 paste resin은 유화 중합되고 있다. 에틸렌의 2개의 수소를 염소로 치환한 것이 염화 비닐리덴이다. 이것을 중합하면 융점이 200~210℃의 차단성이 우수한 결정성 비닐리덴 수지로 된다. PVC에는 가소제의 첨가량에 의한 탄성률 분류로, 경질과 연질의 2종류가 있다. 경질 PVC는 열 안정제, 산화 방지제, 활제 등이 첨가되고 있는데, 가소제의 첨가량은 소량이다. 연질 PVC에는 기준적으로는 50부 정도의 다량의 가소제가 첨가되고 있는데, 대표적인 가조세는 DOP(2-ethylhexyl phthalate)로, 요구 성능에 의해 가소제의 종류가 변경된다. 예를 들어 내한성에는 dioctyl adipate, 내열성에는 에스테르계 trimellitic acid 등이다.

PVC의 분야 별 수요 구성에서는, 주택 건설, 토목 관련 용도가 가장 많고, 탄성률 구분에서는, 경질용과 연질용은 2대1 정도이다. 경질 PVC의 용도는, 압출 성형에 의한 파이프(하수도, 농업 관개용, 전선관 용 등)나 빗물 받이, 단프라, 창틀, 평판 및 사출 성형에 의한 파이프 이음, 배수구, 밸브 및 blow 성형에 의한 병 등이 있고, 전기 절연성을 활용하는 전기 기기 분야에도 많이 이용되고 있다. 연질 PVC에서는 바닥재, 벽지, 비닐하우스용 필름, 단독 주택의 외벽 사이딩, 전선 피복, leather, 물막이 시트, 호스 등이 있다.

요점 BOX
경질과 연질에 의한 용도의 다양화는 PVC의 특징
건설, 주택 분야에서 불가결한 플라스틱

* 현탁 중합: 물속에 단위체를 작은 물방울로 분산시키고, 단위체에 녹을 수 있는 촉매를 사용하는 중합방법. 중합열을 제거하기 쉽고 순도 높고 중합속도 큼. 염화비닐 수지 제조

* 유화 중합: 물에 잘 안 녹는 단량체를 유화제를 써서 물에 유화하여 중합

<염화비닐 수지의 종류와 분류> 

염화비닐 수지	Homo polymer	경질 염화비닐 수지
		연질 염화비닐 수지
		Paste상 염화비닐 수지
	Co-polymer	초산 비닐과의 co-polymer
	Polymer alloy	PVC / ABS
		PVC / MBS
	Elastomer
염화 비닐리덴 수지

<염화 비닐 수지의 특징> 

① 비중은 1.4로 범용 수지 내에서는 크다.
② 무색 투명한 비결정성 수지
③ 경질 PVC의 실용적 내열성은, 약 60~75℃ 정도
④ 저온 충격상도와 같은 내한성이 좋지 않기 때문에, 개질제가 첨가된다.
⑤ 비결정성이기 때문에 내 유기용제성이 좋지 않은데, 내산성, 내 알칼리성은 양호
⑥ 유전율이 크고, 고주파 절연성은 좋지 않다. 하지만 그렇기 때문에 고주파에 의한 융착이 가능하게 된다.
⑦ 내후성 양호
⑧ 120~150℃에서 가소성으로 되고, 170℃ 이상에서 용융한다. 190℃ 이상에서 염산을 방출하면서 열분해한다.
⑨ 산소지수가 45% 전후로 난연성