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화학이야기

주변에서 흔히 보이는 폴리에틸렌

by ^^____^^ 2022. 5. 16.
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우리는 주변에서 쉽게 폴리에틸렌을 볼 수 있습니다. 하지만 어떤 것이 폴리에틸렌으로 만든 것인지 정확히 알고 있지는 못합니다. 폴리에틸렌의 정확한 명칭은 폴리에틸렌테레프탈레이트로 약자로 PET라고 합니다. 이 열가소성 플라스틱은 축합중합으로 생성이 됩니다. 단위체는 테레프탈산과 에틸렌글리콜입니다. 이 두 단위체는 분자의 양쪽에 각각 하나의 작용기, 즉 2개씩의 작용기를 지니고 있습니다. 테레프탈산의 경우는 2개의 카복실기가 있고 에탄다이올의 경우에는 2개의 수산기가 있습니다. 이 두 작용기가 반응할 때 물이 빠져나가게 됩니다. 물 같은 저분자 물질의 축출은 축합중합의 본질인 것입니다. 이 반응은 단위체들 사이에서 반복적으로 진행됩니다. 이 때문에 중합반응이라고 하는 것입니다. 생기는 작용기는 에스터이며, 이러한 결합을 에스터결합이라고 합니다.

 

PET는 페트병, 포일, 섬유 등에 사용됩니다. 포일은 식품 포장재, 녹음테이프, 사진 인화지 등에 사용됩니다. 예를 들어 극장의 필름 복제는 PET 포일을 이용합니다. 완제품 PET 포일은 흔히 다른 포일이나 금속에 부착해 사용하기도 합니다. 자동차의 구급상자에 들어 있는 구조덮개는 PET 포일로 만들며, 이 덮개는 얇은 알루미늄 포일에 PET 포일을 부착한 것입니다. 알루미늄 포일로 만든 구조 덮개의 한 면은 은색이고 다른 면은 금색인데, 이 면에 PET 포일을 붙이기 때문에 금색으로 보이게 됩니다. 커피 포장지도 이와 같은 방법으로 PET 포일을 부착합니다.

 

오늘날에는 전 세계적으로 면화보다 화학섬유가 더 많이 생산되고 있습니다. 화학섬유는 흔히 인조섬유라 불리는 셀룰로오스 섬유와 화학섬유인 합성섬유로 구분할 수 있습니다. 이 둘의 공통점은 화학적인 방법으로 생산이 되며, 천연고분자 또는 합성고분자로 이루어진다는 것입니다. 천연물질로 생산되는 섬유는 주로 화학적으로 변환된 셀룰로오스 섬유입니다. 셀룰로오스는 대개 목재에서 얻는데, 드물기는 하지만 면화에서 얻는 경우도 있습니다. 셀룰로오스는 천연고분자에 속하고, 용매로 셀룰로오스를 용해하거나 가열 또는 용융시킨 액체에서 섬유를 뽑아내는 방법은 여러 가지가 있습니다. 셀룰로오스 섬유는 다시 화학적으로 가공되어 비스코스, 아세테이트, 큐프로, 모달 등과 같은 다양한 제품이 만들어집니다.

 

폴리아크릴, 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리우레탄 등과 같은 플라스틱은 합성섬유의 원료가 됩니다. 합성성유를 생산하는 방법은 아주 다양합니다. 건식 방적법은 용매로 용해한 액체 상태의 방사원액을 가열된 건조실로 방사하여 건조시키는 방법입니다. 이렇게 하면 고체 상태의 섬유가 만들어집니다. 습식 방적법은 원액을 방사하여 액체를 통과하며 굳혀서 섬유를 만드는 방법입니다. 용융 방적법은 가열하여 용융한 방사원액을 공기 중에 방사하여 냉각시키는 방법입니다. 그다음에는 섬유를 짜는 제직 공정이 중요합니다. 여기서는 화학섬유의 성질에 따라 다양한 정제방법이 동원됩니다. 이 때문에 섬유의 탄성, 신축성, 열을 막거나 습기를 흡수하는 재질 등이 향상됩니다.

 

폴리에스터섬유는 매우 다양한 성질을 지니고 있으며 합성섬유 중에서는 가장 많이 사용됩니다. 이 섬유는 순수한 화학섬유로 사용되거나 셀룰로오스 섬유나 양모와 혼합하여 쓰입니다. PES는 외투, 셔츠, 속옥, 가정용 천, 뜨개질용 실로 이용되는데, 내구성이 좋고 구김 회복성이나 잡아당겼을 때의 강도가 뛰어나며 마찰에 대한 저항력과 탄성이 강합니다. 폴리에스터로 만든 천은 내산성이 있고 날씨의 영향을 받지 않으며, 습기를 거의 흡수하지 않아 커튼, 가구, 장식, 장판 등에 이용됩니다.

 

PES섬유는 용융 방적법을 이용하여 가공합니다. PES섬유를 생산하는 회사는 잘게 부순 형태의 PES를 구입합니다. 이 플라스틱 원료를 용융해 방사구의 노즐을 통해 압출시키면 PES섬유가 생산됩니다. 방적기는 응고된 섬유를 모아 좀 더 굵은 실로 뽑아냅니다. PES섬유의 강도는 연신 처리에 의해 더욱 강화됩니다. 연신 처리란 아직 냉각되지 않아 유연성이 있는 섬유를 잡아당기는 과정을 말합니다. 이 때문에 중합체 사슬은 식으면서 아주 조밀하면서도 서로 평행하게 배치되고 상호작용을 하게 됩니다.

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