PVC에 대한 이해

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PVC의 구조 및 특성.

 

1.1 PVC(Poly Vinyl Chloride)의 구조

      CH2 = CHCl             ―CH2-CHCl―n

       VinylChloride              Poly Vinylchloride

     ① P(중합도)값의 증가에 따라 물성향상, 가공성이 저하됨.

1.2 PVC의 특성.

  1) PVC의 비중은 1.31∼1.45임.

  2) PVC의 연화온도는 섭씨 65∼85℃임 (Compounding에 따라 120∼160℃에서도

       연화하기도 함)

  3) 섭씨 160∼180℃에서 HCI을 방출하며 분해함 ⇒ 기포 발생함.

  4) 내산, 내알칼리성이 우수하며, 내수성도 양호함.

  5) 노화성, 내유성이 우수하며, 불연성(난연성)도 양호함.

  6) 투명성, 착색성이 양호함.

  7) 성형 가공성이 뛰어나며, PVC는 열가소성 재료임.

 

<참 고>

  열가소성(Thermoplastic) : 외부조건(온도, 전자선등)에 의해서 연화되어 유동성을 나타

  내고 냉각이   되면 굳어져 고체가 되지만, 또다시 조건을 가하였을 때 연화되어 유동성을

  나타내는 성질, 즉  외부조건에 의해 변형이 가능한 특성.

 

1-3 PVC의 성질과 특성

   수지는 비중 약 1.4의 백색분말이며 내수성, 내산성, 내알칼리성, 무독, 난연성,  양전기절연성과 그밖에 많은 용제류에도 

   견디는 성질이 있다. 용제에 대한 용해성의 개략을 나타내면 다음 표와 같은데 일반적으로 중합도가 낮고 코모노머 성분이

   많은 공중합체일수록 용해하기 쉽다

 

     Table 1 염화비닐수지의 용해성(단독 중합체의 경우)

용해하지 않는 것	메탄올, 에탄올, n-부탄올, 에틸렌글리콜, 아세트산, 에테르, 물
팽윤하는 것	가솔린, 윤활유, 2황화탄소, 벤젠, 톨루엔
약간 용해하는 것	클로로포름, 트리클로로에틸렌, 아세톤
용해하는 것	시클로헥사논, 니트로벤젠, 디옥산, 초산부틸, 디클로로에탄, 테트라히드로푸란  메틸이소부틸케톤

 

수지는 65∼85℃에서 연화하고, 120∼150℃에서 완전히 가소성으로 된다. 170℃이상에서는 용융하고 190℃이상이 되면 격렬하게 염산을 방출하면서 분해를 시작한다. 따라서 가공적정 온도는 150∼180℃의 범위라고 할 수 있다.

 그러나 수지의 성질은 중합체 조성, 중합도 및 제조방법도 커다란 차이를 갖고 있으므로 용도, 목적에 따라서 적당한 수지를 선택한다. PVC는 Tg가 약 80℃인 단단한 열가소성 PLASTIC이며, 비결정성(amorphous)고분자 물질이다.

PVC는 상당히 큰길이의 대칭구조(Syndiotactic Structure)를 가지고 있기 때문에 부분적인 결정구조를 가지고 있으며 이 결정부분의 melting point는 225℃근처이다. 그러나 실제로는 이 온도에 도달하기 전에 열분해가 일어나기 때문에 융점을 관찰하기 매우 어렵다.

 

 열분해가 시작되면서 PVC 구조 중에서 염산이 이탈하게 되는데 순수한 PVC는 실제 가공온도보다 낮은 100℃가 넘기 시작하면 상당한 양의 염산 gas가 발생하는 것을 관찰할 수 있다.

 

따라서 적절한 열안정제의 선정과 사용이 PVC가공에는 매우 중요하다. PVC에 결정부분이 존재하는 점과 매우 높은 용융점을 갖는다는 것이 특별한 용융 유변상태(melt rheology)를 나타냄을 뜻한다. 즉 다른 열가소성 플라스틱과는 달리 용융물 상태를 얻을 수 없다는 점이다

 

따라서 PVC유동물은 분자의 흐름이 아니고 아주 작은 입자(중합과정에서 형성되는 domain 혹은 microdomain state 해당됨)의 흐름으로 해석해야 한다..

 

2. PVC Resin 종류

PVC Resin의 종류는 Straight Resin과 Paste Resin이 있다. PVC에는 현탁중합 및 괴상 중합에 의해 생산되는 Straight PVC Resin과 유화 중합에 의해 생산 되는 Paste PVC Resin이 있다.

 Straight PVC Resin에는 주로 파이프, 압출제품, 고투명 필름, 경질시트 등의 생산에 사용되는 일반용과 특수한 효과(무광 또는 점도 조절용)를 내기 위해 사용 하는 특수용이 있다. Paste PVC Resin 은 주로 인조가죽, 벽지, 상재(바닥재), Tarpaulin 등의 생산에 사용된다

 

2-1 제법

 현탁중합(Straight Resin)

현탁 중합에 의해 얻어지는 200∼300μ의 입상분말로서 열안정성이 양호하고전기적 성질도 좋다. 캘린더가공, 압출가공에는 전적으로 이 중합체가 사용된다 겔화가 빠르고 투명성이 좋은 것일수록 품질이 좋다.

 유화중합(Paste Resin)

유화중합에 의해서 만들어지는 1∼10μ의 분말로서 현탁 중합체에 비하면 비산하기 쉬워서 취급하기 까다롭다. 유탁액, 페이스트 레진, 페이스트 증점용 레진으로서 지극히 소량이 사용된다.

중합도가 높은 중합체는 기계적 성질은 강하지만 가공온도가 높고 가공적 온도의 범위가 좁다. 한편 중합도가 낮은 중합체는 기계적 강도에 약하지만 가공온도가 낮고 가공할 때의 흐름이 좋다. 또한 열 안전성에는 뒤지지만 접착력이 좋다. 중합도는 800이상 높아져도 강도에 대해서 향상은 볼 수 없고, 오히려 가공하기 힘들게 된다.

  그러므로 일반용으로는 800∼1200정도의 것을 표준으로 하고 있다.

 

2.2 PASTE RESIN과 STRAIGHT RESIN의 비교

PASTE RESIN	항목	STRAIGHT RESIN
Micro suspension, Emulsion	중합방법	Suspension
0.1~ 수십 ㎛	입자크기	수십~수백 ㎛(150㎛)
공극없는 미세한 구	입자형태	공극있는 거칠은 표면
高	생산비용	低
KH-10, KL-31, EH, EM, EL Grade	종류	P-1000, CP Grade

 

2.3 PASTE RESIN 종류 (한화종합화학 제품기준)

◆ Micro-Suspension

제품명	용도
KL-10	타포린, 섬유코팅
KL-31	상재 (바닥재)
KM-30	지우개, SOL
KM-31	상재, 장갑
KH-10	상재, 완구, 라벨
KH-31	인조가죽, 타포린, 완구, 라벨
KH-31S	인조가죽, 자동차용 실란트

 

◆ Emulsion  

제품명	용도
EL-103	벽지, 상재, 완구
EM2070	벽지, 타포린
EM2080	벽지
EM3090	벽지, 섬유코팅, 인조가죽, 실란트
EH2075	벽지

 

◆ Copolymer

제품명	용도
KCM-12	카펫타일, 섬유코팅, 접착졸
KCH-12	카펫타일, 섬유코팅, 접착졸, 자동차용 실란트
KCH-15	카펫타일, 섬유코팅, 접착졸, 자동차용 실란트

 

2.4 Straight RESIN 종류

Homo Polymer	특   성	용   도
P-450	① 내열성 및 유동성 우수함.② 사출, 성형 및 Blown성형에 적합.	사무용기기 본체
P-700	① 저온용융 및 유동성이 양호하며 가공성이 용이함. ② 유동성이 우수하여 사출제품에 적합.	일반경질 Sheet, 레코드 음반, Bottle.
P-800	① 내열성이 우수하며 가공이 용이함. ② 유동성이 우수하며 사출제품에 적합.	경질 Sheet, 발포 Pipe, 경질판
P-800XF	① 압출전용 Grade로서 가공생산성 우수함.	골판, 평판, Sash.
P-1000	① Gel화 속도가 빠르며 작업안정성이 우수함. ② 일반연질, 경질제품에 적합한 범용 품종임.	Film, Sheet, Pipe, 골판, 평판, Sash.
P-1000TF	① 가소제 흡수속도가 빠르며 가공성이 우수함. ② 고급연질 및 경질 투명 제품에 적합.	경질투명Film, 연질Film, Sheet.
P-1000HB	① 고B.D 제품으로서 압출가공시 생산성 향상. ② 열안정성이 우수하며 연질, 경질 제품에 적합.	Pipe, 골판, Sheet
P-1000SB	① 고B.D 제품으로서 압출가공시 생산성 향상. ② 경질제품에 적합하며 내열성, 인장강도, 신장율이 양호함.	Pipe, 골판, Sash
P-1300	① 내열성이 우수하며, 물성강화 Blend 수지로 사용가능함. ② 고중합도 수지로 고강도 연질제품에 적합.	농업용 Film, 전선피복, Hose, 레자
P-1700	① 내열성이 우수하며, 물성강화 Blend 수지로 사용가능함. ② 고중합도 수지로 고강도 연질제품에 적합.	농영업 Film, 내열전선 피복, Hose, 레자
P-2500	① 내열성, 내후성, 내한성 및 기계적 강도가 우수함. ② 다량의 가소제 첨가로 고무상의 탄력성 부여함.	특수내열 전선피복, 구두창, Flexible Hose, 고강도 레자.

[출처] PVC에 대한 이해|작성자 yhkim0512