PE

PE(Poly Ethylene)

 

1. '폴리에틸렌수지'

Polyethylene의 역사는 1933년 영국의 ICI사의 연구실에서 고압실험 때에 우연히 발견된 수지로 고압법에의해 사실상 시작되었다고 할 수 있다. 그후 고압 중합에 따르는 공업화 기술의 확립에는 시간이 걸렸는데 1940년의 초두에 미국에서 본격적인 공업생산이 개시되어 석유화학공업의 花形으로 또한 범용 plastics의 대표적인 존재로서 각광을 받게 되었다.

저압ethylene 중합법,ziegler법의 발표는 고압법에서 20년이 지난 1953년으로 Phillips사와 Standard Oil 사의 중압법이 발표되었다. 이 ziegler법의 발견에 뒤를 이어 Natta에 의해 입체 규칙성 polymer 의 발견과 발전이 시작되었다.

2. 종류와 제법

Polyethylene은 제조방법과 성능에서 고압법 polyethylene(저밀도 polyethylene또는 연질(polyethylene) 과 경저압법 polyethylene(고밀도polyethylene 또는 경질 polyethylene)으로 대별된다. 그러나 현대에는 제조기술의 현저한 혁신에 의해 중저압에 의한 저밀도 olyethylene의 제조도 가능하게 되고 고압법 polyethylene, 중저압법 polyethylene의 개념은 명확치 않게 되었다. 또한 polyethylene은 polypropylene 기타의 Olefine계 polymer와 함께 poly olefine으로 총괄하여 불리어 지고 있다.

 

3. 성질

polyethylene 은 포화 지방산 탄화수소계 polymer로 화학적으로는 고분자량의 paraffine이라고 간주된다. 그러므로 각종의 성질이 paraffine과 유사하다.

예를 들면 점화하면 용융하면서 잘 타고 paraffine이 녹을 때와 같은 악취가 나고 수중에 던져버리면 떠오르는데, 이들의 성질은 polyethylene제품의 감별에 이용할 수가 있다.

4. 특수, 개질 Polyethylene

polyethylene은 물성, 성형 가공성이 우수한 것에서 광범위한 분야에 사용되고 있는데 사용이 쉬운 것, 높은 성능을 갖는 것, 새로운 용도에 대응할 수 있는 특수한 성능을 갖는 것 등의 요망이 있다.

 

이들의 요망에 대응하는 방법으로는 제조 기술의 개량, 공중합에 의한 개량, graft化, 가교와 같은 화학적 개량, 異種polymer충진재 등의 blend에 의한 개량 등이 열거 되고 있다. 여기에서는 공업적으로 중요한 것을 우선으로하여 소개하는 것으로 한다. 또한 초산 vinyl의 공중합에 의한 개질 polymer는 EVA수지로도 불리우고 생산량도 많다.

 

5. 성형가공법

PE는 성형가공성이 우수하고 압축성형, 사출성형, 압출성형, 흡입성형, 진공성형 등 많은 성
형법을 적용할 수 있다. 압축성형은 극단에 유동성이 나쁜 초고분자량 PE의 성형이외에는 거의 이용되지 않는데 사출성형에서는 꽤 복잡한 형상의 제품도 용이하게 얻어진다. 그러나 PEL(특히 고밀도의 것)의 성형수축율은 다른 재료보다 크므로 금형의 설계나 성형조건의 선택등에 특별한 고려가 필요하다.

 

흡입성형을 행하는데는 PE는 특히 적당한 성상을 갖고 있으므로 각종 밀도의 PE가 이 방법으로 병 등에 가공되고 능률이 좋은 자동흡입성형기기가 개발되고 있다. 최근 엔젤법, 하이슬라드, 회전성형법등의 분말PE를 이용하는 성형법이 행하여지고 있다.

 

어느 것도 사출성형 기타의 성형법에는 얻어질 수 없는 대형 혹은 특이한 형상의 제품을 경제적으로 성형할 수 있는 특징이 있고 또한 이들의 분말 성형법은 값이 싼 금형을 이용하여 잔류 왜곡이 적은 Stress-cracking에 잘 견디는 제품이 얻어지는 것, 성형품의 두께를 자유롭게 조절할 수 있는 등의 이점을 갖고 있다. 현재 이들의 방법에서 성형되고 있는 것에는 대형용기, 드럼 라이너, 운반상자, pot, 후로트, 완구 등이다.

 

6. 용도

PE는 상당히 저온에서도 유연성을 잃지 않고 충격에 강하고 파괴되지 않고 각종의 화학 약품에도 잘 견디고 여러 가지 성형법으로 복잡한 형상의 제품으로 만들 수 있으므로 용도는 대단히 광범위하다.

 

이를테면 사출 성형품에서는 각종용기, 식기, 완구, 일용잡화 등 모든 제품에 저밀도에서 고밀도의 PE까지 이용되고 있는데 열탕소독에도 견디는 고밀도 제품은 식기 등의 호적이다. 완구, 물통, 쓰레받기, 오토바이 후런트카바와 펜다 등의 대형 성형품에도 고밀도 제품이 진출하고 있다. 최근은 맥주와 주스와 같은 병의 운반용기로서 HDPE제품이 다량으로 사용되고 있다.

 

PE제품에서 다른 plastics의 추적을 불허하는 것은 흡입 성형품으로 식료품이나 화장품, 화학약품 등의 보존이나 수송에 깨지지않는 병으로 많이 이용되고 있다. 병 재료로서는 LDPE가 많이 이용되고 있는데 HDPE는 강성이 크고 두께를 얇게해도 강도를 유지할 수 있으므로, 가정용의 등유통 등으로 대표되는 소형드럼통이나 석유통의 대체품이 각 분야에서 이용되고 있다.

 

또한 흡입 성형품으로 최근 급속히 늘고 있는 것에 내장 통이 있다. 이것은 금속통이나 종이 용기 중에 집어 넣어 액체 수송용에 사용하는 얇은 두께의 용기로 저밀도 원료가 많이 사용되고 있다.

 

LDPE pipe는 유연하고 질은 상태 그대로 말아서 운반할 수 있으므로 배관작 없이 간단히 할 수 있는 이점이 있다. 산이나 알카리에 강하고 위생적으로 무독한 것으로 광공업, 釀造(양조)공업등에 이용되고 있는 외에 농업에서도 약제살포, 관계용수 관에도 이용되고 간이 수도배수관의 수도 많다. 다만 열에 약하고 꼭 알맞은 배관이 안되는 것이 결점인데 이점은 HDPE의 사용에 의해 보충할 수가 있다.

 

중밀도 PE의pipe는 저밀도 제품과 같이 긴 이로 감아 말을 수 있고 한편 내열성이나 강도가 크므로 두께를 얇게 할 수 있는 등의 이점이 있어 pipe재료로서 최근 잘 이용되고 있다. PE는 넓은 주파수 영역에서의 전기특성이 우수하므로 내수성이 우수하므로 각종의 방면에 절연재료로서 사용되고 있다.

 

우리 생활에 관계 있는 분야에서는 TV의 feeder선, 전화선의 피복제 등이다. PE는 film으로 가공하기 쉽고 투습성이 적은 것과 간단히 heat seal에 의해 밀봉할 수 있으므로 종이 등의 라미네이트와 함께 식료품, 의약품, 비료, 잡화, 기계공구 등의 포장재료로서 수요가 많다.

농업용으로의 진출도 현저하여 야채나 과실, 화류 등의 온상, 온실, 턴넬재배등에 넓게 이용되고 있다. 그밖에 토목건축의 분야서도 PE가 진출하고 있다. 이를 테면 가옥의 빌딩 등의 기초에 밑 바닥에 film을 깔아 마루 아래로부터의 습기 침입을 막기도 하고 광산이나 턴넬공사 등의 때 콘크리트 방호벽의 외부에 film을 놓고 누수를 막기도 하는 예도 볼 수 있다.

 

압출기에 의해 만들어지는 monofilament(단섬유)는 HDPE제품의 강도가 nylon을 상회하고 비중도 작고 물에 젖어도 강도가 변하지 않는 등의 특징을 살려 어망, rope등 외에 샤워 카텐, 방충망등에 이용되고 있다. 압출성형에서 한번에 네트상의 제품으로 한 것이 있는데 가느다란 실의 제품은 액체나 과실등의 포장자재에 두꺼운 실의 제품은 坦根(탄근), 정원의 칸막이, 쓰레기통 등에 이용되고 있다.

 

또한 HDPE film을 연신하여 가늘게 가른 것은 荷造用(하조용)의 끈으로서 그 수요가 급증하고 있는데 이것을 짜서 종래의 麻袋(마대)의 대신으로 곡물의 수송에 이용되기도 하고 카펫트나 수예재료등에도 이용되고 있다. 또한 최근 무공해 포장재료로서 개발되고 있는 것에, 탄산칼슘이나 유산칼슘과 같은 값비싼 무기질의 충진재를 다량으로 배합한 sheet가 있다. 이것은 열성형성에 의해서 꽤 복잡한 형상으로 가공할 수 있고 연소 시켜도 발열량이 적고 용융물이 흐름이 없고 흑연이나 유독 gas를 발생하지 않는 특성이 있어 폐기물처리의 용이함의 점에서 주목되고 있는 것으로 통조림 등의 포장재로서 많은 수요가 있는 것으로 기대되고 있다.