플라스틱 개질 기술의 응용 분야는 무엇인가요?

플라스틱 개질 기술의 적용 범위는 매우 넓습니다. 플라스틱 제품의 비용 절감, 성능 향상, 기능 개선은 모두 플라스틱 개질 기술과 불가분한 관계에 있습니다. 플라스틱의 외관, 투명도, 밀도, 정밀도, 가공성, 기계적 특성, 화학적 특성, 전자기적 특성, 내식성, 내노화성, 내마모성, 경도, 열적 특성, 난연성, 차단성 등 거의 모든 플라스틱 특성을 개질 방법을 통해 개선할 수 있습니다.

화학적으로 변형된 제품 중 가장 성공적인 제품은 다음과 같이 알려져 있습니다.ABS, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체물리적 개질 방법을 통해 강화 복합재료라는 새로운 재료 범주가 형성되었습니다. 충전 및 혼합과 같은 물리적 개질 방법은 간단하고 적용성이 뛰어나 중국에서 널리 사용되고 있습니다.

1. 농업용 비닐 필름

농업 생산에서 작물 피복 및 관개에 플라스틱 제품을 사용하는 것은 작물 수확량 증대에 효과적인 방법 중 하나로 인정받고 있습니다. 중국의 농업용 플라스틱 산업은 플라스틱 필름으로 작물을 덮어 재배하는 방식에서 발전해 왔습니다. 현재 중국의 농업용 멀칭 필름은 생산량과 재배 면적 면에서 세계 1위를 차지하고 있을 뿐만 아니라 품질 또한 크게 향상되었습니다. 사용되는 필름 또한 일반 투명 필름에서 충전재를 첨가하여 개량 생산된 단열 기능성 필름과 같이 다양한 종류와 기능을 갖춘 필름으로 발전했으며, 단열 효과가 매우 뛰어납니다.

우리가 알고 있듯이, 농업용 비닐 필름의 역할은 작물에 좋은 온도 환경을 제공하는 것이며, 특히 밤에는 외부 온도가 낮아 작물 생장에 불리하기 때문에, 야간에 필름의 온도를 높이기 위해 밤에 토양에서 흡수되는 원적외선(μm, 11~13μm)이 필름을 통과하는 것을 방지해야 합니다.

적외선 스펙트럼 분석에 따르면, SiO2를 비롯한 무기 재료는 이 대역에서 원적외선을 잘 흡수합니다. 따라서 저렴하고 가공이 용이한 카올린, 운모 등의 충전재를 필름에 첨가하여 단열 농업용 필름을 생산하면 비닐하우스 내부 온도를 밤에 1~2℃ 정도 높일 수 있습니다.

생분해성 플라스틱 필름의 개발은 충전재 개량 기술의 또 다른 예입니다. 플라스틱 필름의 보급과 적용은 농업 생산에 큰 이점을 가져다주었지만, 토양에 장기간 잔류하는 플라스틱 필름으로 인한 백색 오염 가능성에 대한 큰 우려를 불러일으켰습니다.

2. 포장용 플라스틱 제품

1970년대에 등장한 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 분자 구조 덕분에 인장 강도 및 인열 강도 등 우수한 기계적 특성을 지니고 있다. 그러나 용융 점도가 매우 높아 가공에 어려움이 있다. 본 연구에서는 장비 설정을 변경하지 않고 LLDPE와 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 10%~50%의 질량비로 혼합함으로써, 장비 토크 증가 없이 LDPE보다 우수한 기계적 특성을 가진 포장 필름을 생산할 수 있음을 제시한다.

예를 들어, 탄산칼슘(CaCO3)을 최대 30%까지 함유한 HDPE 필름은 쓰레기 봉투를 만드는 데 성공적으로 사용되어 왔습니다.

3. 일상생활용 플라스틱 제품

일상생활에서 플라스틱 소재를 활용한 제품은 신발, 가방, 가구 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 특히 주목할 만한 것은 첨단 기술로 생산되는 혼합 인조 가죽입니다. 이 소재는 뛰어난 부드러움과 통기성을 자랑하며, 성능, 디자인, 색상 면에서 천연 가죽과 견줄 ​​만합니다. 신발, 가방 등의 제품 수요를 충족시키는 것은 물론, 앞서 언급한 시장의 발전을 촉진하고 있습니다.

PVC 인조 가죽 생산 시 탄산칼슘(CaCO3)은 흔히 충전재로 사용되며, 첨가량은 최대 50%까지 될 수 있습니다. 탄산칼슘 외에도 고령토, 미분탄회, 유리구슬 등을 충전재로 사용할 수 있습니다. 충전재를 첨가하면 비용 절감은 물론 PVC 인조 가죽의 경도를 향상시키고 표면 광택을 조절할 수 있습니다.

4. 건설용 플라스틱 제품

상하부 배관, 가스관, 문과 창문을 비롯한 각종 건축용 플라스틱 장식재는 이미 널리 사용되고 있으며, 잠재 시장은 매우 큽니다. 건축용 플라스틱 제품은 대부분 PVC로 만들어지는데, 플라스틱 문과 창문 제품의 내충격성 및 내노화성을 향상시키기 위해 일반적으로 6%의 개질제(메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체, MBS), 염소화 폴리에틸렌(CPE) 및 4%의 이산화티타늄(TiO2)을 첨가합니다.

한편으로, 이산화티타늄(TiO2)은 안료로 사용될 수 있으며, 다른 한편으로는 자외선 저항성을 향상시키고 수명을 연장할 수 있습니다. PVC 파이프 생산 시 탄산칼슘(CaCO3)을 약 5% 첨가하면 더 나은 기계적 특성을 얻을 수 있습니다.

5. 산업용 플라스틱 제품 지원

플라스틱은 낮은 밀도, 내마찰성, 내식성, 절연성 및 단열성 등의 우수한 특성으로 인해 가전제품, 전자제품, 자동차, 우편 및 통신, 기계, 운송 및 기타 산업 지원 제품에 널리 사용됩니다.

개질 기술은 일반 플라스틱의 성능을 산업용 플라스틱의 요구 조건에 맞게 향상시킬 뿐만 아니라, 엔지니어링 플라스틱의 일부 단점을 극복하여 사용상의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 실제로 산업용 플라스틱은 플라스틱 개질 분야에서 가장 큰 비중을 차지합니다. PE와 PP 개질 플라스틱은 산업용 부품에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 통신 케이블과 광케이블에 개질 PE를 적용하는 것이 효과적인 사례입니다.

통신 케이블 및 광케이블 소재는 소재 자체의 성능이나 가공 성능에 대한 요구 조건이 매우 높기 때문에 해외에서는 이러한 소재를 특수 소재 형태로 판매하고 있습니다. 중국에서는 특수 소재가 없어 혼합 개질 기술을 기반으로 통신 케이블 절연재, 외피재, 케이블 외피재를 생산하고 있습니다.

이러한 소재들은 기본 수지와 개질 수지를 선택하고 필요한 첨가제와 가공 보조제를 선정한 후 혼합 및 용융 압출 공정을 통해 제조됩니다. 이렇게 얻어진 HDPE 통신 케이블 절연재, LLDPE 통신 케이블 외피재, MDPE 통신 케이블 절연재, LDPE 통신 케이블 절연재, LDPE 통신 케이블 외피재는 케이블 소재에 요구되는 절연성, 저온 저항성, 산화 저항성, 내열성 등의 성능 요건을 완벽하게 충족합니다. 특히 HDPE 케이블 외피재는 광케이블 소재의 내마모성 및 환경 응력 균열 저항성 요건을 충족합니다.

케이블 압출 생산에서, 이 장비는 1200m/min의 저속 및 중속 압출과 2400m/min의 고속 압출에 모두 적용할 수 있습니다. PP는 저밀도, 무독성, 내식성 등의 장점을 가진 중요한 범용 플라스틱 중 하나로, PVC, PE 다음으로 많이 사용됩니다.

그러나 PP는 저온 취성, 높은 수축률 등의 단점으로 인해 산업 제품으로서의 활용이 제한적입니다. 따라서 PP의 다양한 특성, 특히 인성을 향상시키기 위해 개질 기술이 널리 사용됩니다. PP의 개질은 주로 공중합 개질과 블렌딩 개질을 포함합니다. 개질된 PP는 경차 및 승용차의 범퍼, 가전제품 하우징, 차량용 팬 등에 사용될 수 있습니다.

범퍼는 우수한 인성과 저온 저항성을 갖춰야 하는데, PP는 에틸렌-프로필렌 디엔(EPDM)과 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 강화할 수 있다. PP-POE-탈크 강화 시스템에서 POE 함량이 10%일 때 충격 강도는 300J/m에 도달할 수 있다. POE 함량이 15%~25%일 때는 충격 강도가 550J/m에 이르러 범퍼의 요구 조건을 충족한다.

활석을 첨가하면 시스템의 충격 특성은 저하되지만 인장 강도, 인장 탄성 계수 및 열 변형 온도는 크게 증가합니다. 이러한 개량 기술은 일반 플라스틱뿐만 아니라 특수 특성을 가진 엔지니어링 플라스틱에도 적용 가능하며, 재료의 특성을 향상시키는 좋은 방법입니다.

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 강산 및 강알칼리 부식 저항성, 마찰 및 환경 응력 균열 저항성 등 우수한 특성을 가지고 있지만, 크리프, 크기 불안정성, 마모, 그리고 높은 용융 점도로 인해 일반적인 압출 및 사출 가공에는 사용할 수 없습니다.
액정 폴리머(LCP)를 첨가하거나 흑연을 개질하여, 예를 들어 순수 PTFE에 10%(질량 분율)의 LCP PTFE-LCP 합금을 첨가하면 내마모성이 거의 100배 향상되어 내마모성 부품으로 사용할 수 있습니다.

또한, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMMPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)에 LCP를 첨가하면 용융 점도를 크게 낮출 수 있으므로 압출 공정을 사용하여 UHMMPE 파이프를 생산할 수 있습니다.