쉽게 이해하는 화학용어 ③ 열가소성과 열경화성 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (223)

오늘 알아볼 화학용어는 바로 열가소성과 열경화성입니다. 두가지는 평소 잘 들어보기 힘든 용어지만, 우리가 사용하고 있는 플라스틱 소재 대부분의 특성을 의미하는 단어입니다. 중요한 것은 두단어 앞에 ‘열’이라는 접두어가 붙는다는 점입니다.

이 두가지 특성의 차이는 열을 가할 때 발생합니다. 열가소성을 가졌다면 녹으면서 부드러워지는 반면, 열경화성은 딱딱하게 굳는다는 것이 특징입니다. 플라스틱 특성을 구분하는 열가소성과 열경화성은 이밖에 어떤 특징을 지니고 있으며, 각각의 플라스틱 종류는 무엇이 있는지 알아보겠습니다.

◆열가소성이란?

열가소성 플라스틱 이미지. 출처=plasticsmolder.com

열가소성(熱可塑性·thermoplasticity)이란 말은 그리스어로 ‘열’을 의미하는 ‘thermos’와 ‘형성하다’, ‘만들다’라는 뜻인 ‘plasso’가 합쳐졌습니다.

실제로 열가소성 제품은 열에 의해 부드러워지고 쉽게 녹으며, 냉각 후 단단해집니다. 따라서 열가소성 플라스틱은 고온으로 가열하면 다른 형태의 제품으로 만들 수 있어 재활용할 수 있습니다.

◆열경화성이란?

열경화성 플라스틱 이미지. 출처= plasticsmolder.com

열경화성(熱硬化性·Thermoset)은 열을 가하면 경화하는 성질을 의미합니다.

열경화성 수지는 어떤 용매에도 녹지 않으며 가열해도 용융하지 않을 뿐만 아니라, 더욱 강하게 가열하면 열분해됩니다. 따라서 단순 압축 성형이나 와인딩과 같은 방식의 공정이 필요합니다.

◆열가소성과 열경화성 특징 비교

열가소성(왼쪽)과 열경화성 플라스틱. 출처=Science Struck

열가소성 플라스틱은 강도가 높고 유연하며 수축에도 강한 반면, 열경화성은 내열성과 내화학성이 뛰어나고 기계적으로 쉽게 변형되지 않는 특징을 지니고 있습니다.

가공방법에서도 열가소성 플라스틱은 열을 가한 상태에서 압출과 사출, 진공성형 등 다양한 방법을 쓸 수 있습니다. 열경화성 플라스틱도 열을 가한 상태에서 가공이 진행되지만, 액체 상태의 원료를 이용해 만들어집니다. 또한 열경화성 플라스틱을 원하는 모양으로 만들기 위해서는 경화제, 가소제나 촉매, 억제제 등이 필요합니다.

◆열가소성 플라스틱 종류

열가소성 플라스틱에는 대표적으로 비닐이나 각종 용기를 만드는 폴리에틸렌(PE)과 파이프, 비닐장판, 합성가죽, 창호에 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 자동차 부품과 전자기기, 용기를 만드는 폴리프로필렌(PP), 그리고 스티로폼으로 잘 알고 있는 폴리스티렌(PS), 엔지니어링 플라스틱으로 잘 알려진 폴리카보네이트(PC), 페트병으로 익숙한 페트(PET) 등이 있습니다.

◆열경화성 플라스틱 종류

폴리우레탄폼. 출처=Home Stratosphere

열경화성 플라스틱에는 대표적으로 바닥재나 접착제로 쓰이는 에폭시, 고무 탄성이 우수해 합성 피혁과 접착제, 자동차 부품 및 건축재로 쓰이는 폴리우레탄(PU), 내열성이 우수해 소켓, 플러그 등 전기전자 부품으로 이용되는 페놀 수지(Phenolic resin) 등이 있습니다.

화학용어로만 알고 있던 열가소성·열경화성 플라스틱이 우리 생활에서 어떻게 활용되는지 알고 나니 좀 더 친근하게 느껴지지 않는가요?

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