플라스틱의 역사와 종류 2

우리의 일상생활에서 필요한 생활용품은 물론 자동차, 가전, 의료용품, 옷, 신발 등 생활 속 거의 모든 곳에 다양한 형태로 플라스틱이 사용됩니다. 플라스틱의 역사와 발전되어 온 과정을 이어서 알아보겠습니다.

베이클라이트

1907년 벨기에 태생 미국인 레오 핸드릭 베이클랜드(Leo Hendrik Bakeland)는 페놀과 포름알데히드를 혼합하고 가열하면, 끈적끈적한 덩어리가 형성되고 식으면, 그 덩어리가 극도로 단단해진다는 것을 발견했습니다.

그는 이 재료에 나무 가루나 석면, 슬레이트 먼지와 혼합하여 다양한 특성을 가진 "복합"재료를 만들 수 있다는 것을 발견했습니다.

이 조성물의 대부분은 강하고 내화성이 있었습니다.  다만, 합성 중에 물질에 거품이 나는 경향이 있었고, 제품의 품질이 허용할 수 없어서 기포를 밀어내고 부드럽고 균일한 제품을 제공하기 위해  압력 용기을 만들었습니다. 

그는 1912년에 그 재료의 이름을 베이클라이트(bakelite)라고 이름하여 발표했습니다.

원래는 전기 및 기계 부품에 사용되었으며, 1920년대에 널리 사용되었습니다. 

베이클라트는 자연에서 발견되는 어떠한 물질이나 분자에 기초하지 않은 순수 합성 물질이었습니다.

또한 최초의 열경화성 플라스틱이기도 합니다.

베이클라이트는 저렴하고 강하며 내구성이 뛰어나 라디오, 시계, 전화기, 당구공 등 다양한 형태로 주조되었습니다.

 

폴리스티렌과  폴리염화비닐

1914~1918년 1차 세계대전 이후 화학기술의 발전으로 새로운 형태의 플라스틱이 폭발적으로 발명되었습니다.  

새로운 플라스틱의 초기 사례 중 독일의 이게르 파르벤( IG Farben : 1920~1940년대 염색. 화학공업 기업) 이 개발한 폴리스티렌(Polystyrene, PS)과 폴리염화비닐( Polyvinyl chloride, PVC)이 있습니다. 

PVC생산에 사용하는 모노머인 염화비닐(Vinyl Chlroride)은 1835년 유스투스 폰 리비히(Justus von Liebig)와 그의 제자 앙리 빅토르 레뇨(Henri Regnault)에 의해 최초로 합성되었습니다. 

1838년 Regnault는 염화비닐이 담긴 용기에서 백색 분말을 발견했는데, 이것이 우리에게 알려진 최초의 PVC입니다. 

 

폴리스티렌(Polystyrene, PS)은 단단하고 부서지기 쉬우며, 플라스틱 모델키트 및 유사한 장신구를 만드는 데 사용했습니다.

스티렌폼 또는 스티로폼이라는 이름으로 "발포"플라스틱 중 하나의 기초가 되었습니다.

1950년대 후반에는 깨지지 않는 고충격스티렌이 도입되어 현재는 간판, 쟁반, 인형 등의 재료로 사용되고 있습니다.

 

폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC)은 단단하고 강하며 내열성과 내구성이 뛰어납니다.

현재는 배관, 홈통, 주택 사이딩, 컴퓨터 인클로저 및 기타 전자장비를 만드는 데 사용하고 있습니다.

 

폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene Chloride:PVDC 사란)

1933년 다우케미컬(Dow Chemical) 연구소에서 랄프 와일리(Ralph Wiley)에 의해 우연히 발견되었습니다.

그는 퍼클로로에틸렌(Percloroethylene)의 생산방법을 연구하던 중에, 자신이 실험에 사용하던 비커에 잔류물이 남아 씻어지지 않는 것을 발견했습니다. 이것이 PVDC입니다.

PVDC는 처음에 습기로 인한 부식을 예방하기 위한 코팅용도로 사용되었습니다.

 

그 후 랄프 와일리는 PVDC를 섬유 소재로도 만들 수 있다는 것을 알고 있었지만, 그의 상사인 존 라일리(John Reilly)가 필름으로 개발하기를 원해, 6년여 동안 특유의 녹색과 불쾌한 냄새 제거를 위해 연구하여 1942년에 고무 소재 보호필름이나 군용 장비에서 캔버스천으로 사용되었습니다. 

이후 Wilbur Stephenson이 박막 필름 제품새산에서 핵심적인 역할을 하는 사란 버블(Saran Bubble)을 개발하게 됩니다.

존 라일리의 아내 Sarah와 그의 딸 Ann의 이름을 합쳐 Saran이라는 이름을 덧붙여서, PVDC는 Saran이라고도 불렸습니다.

PVC와 PVDC는 화학적으로 매우 유사합니다. PVS는 염소 원자 1개의 반복 단위를 가지고 있고,  PVDC의 경우 반복 단위가 염소 원자 2개를 갖고 있기 때문에  내화학성, 난연성, 차단성이 더 뛰어납니다.

때문에 PVDC는 PVC보다 더 빨리 상용화되었습니다.

 

PVDC는 다른 플라스틱으로 만든 필름에 수성 코팅제로 사용되며, 인쇄물의 고광택 마감처리를 하여 긁힘 방지 기능을 합니다 또한 테이프, 샤워 커튼, 스크린, 필터, 인조잔디, 폐수처리재, 인형의 털, 직물, 어망, 폭죽, 신발 깔창, 특수 사진 필름에 사용됩니다. 

 

나일론 

듀퐁(Dupont)사에서 근무하는 미국의 화학자 월리스 흄 캐러더스(Wallace Hume Carothers, 1896~1937)는 순수한 연구를 수행하기 위해 고용되었습니다.

그는 신소재의 분자구조와 물리적 특성을 연구하였는데, 1929년 폴리에스테르를 개발하였고, 이듬해 고품질 합성 고무인 네오프렌(Neoprene)을 발명했습니다. 이후 산과 아민을 결합한 화합물에서 합성 섬유를 만들 수 있다는 사실을 발견하고, 1935년 벤젠을 사용하여  강하면서도 매우 유연한 합성 나일론(Nylon=폴리아미드) 섬유를 개발했습니다.  

 

첫 번째 응용분야는 칫솔용 강모였는데, 듀퐁사의 실제 목표는 실크, 특히 실크 스타킹이었습니다. 

캐러더스와 그의 팀은 다양한 폴리아미드와 폴리에스테르를 합성했습니다. 

1946년 2차 세계대전이 끝난 이후 나일론은 큰 열풍을 불러일으켰고, 

나일론은 직물에만 사용되는 것이 아니라 벌크 형태에서는 내마모성이 뛰어나며 특히 오일이 함침(화학 가스 상태나 액체로 된 물질을 물체 안에 침투하게 하여 그 물체의 특성을 사용 목적에 따라 개선함: Impregnation )된 경우 기어, 베어링, 부싱을 만드는 데 사용되며, 내열성이 우수하기 때문에 자동차 및 기타 기계의 후두 아래 응용분야에 많이 사용됩니다.

 

플라스틱의 역사와 종류 (3)로 이어집니다. 

 

(*한국민족문화백과사전, 위키피디아, 나무위키, 네이버 지식백과  등에서 자료를 조합하여 작성하였습니다.)