결정 VS 비결정 플라스틱

페트병에 사용되는 ‘플라스틱’은 손으로도 쉽게 찌그러지는 반면, TV 프레임이나 컴퓨터 모니터에 사용되는 ‘플라스틱’은 손으로는 도무지 변형이 되지 않죠. 이것은 ‘플라스틱’마다 특성이 다르기 때문인데요, 그 특성을 결정짓는 다양한 요소 중에 오늘은 결정과 비결정에 대해 소개해 드릴게요^^

결정 vs 비결정

아름다운 보석, 다이아몬드는 탄소로 이루어진 결정체(crystal)인데요, 모두 알다시피 다이아몬드는 망치로 두들겨도 절대 깨지지 않을 만큼 단단하죠. 반면, 고무의 경우 갓난 아이가 잡아당겨도 쉽게 늘어날 만큼 늘어나려는 성질이 강한데요, 다이아몬드와 고무의 가장 큰 차이는 바로 원자들의 ‘구조’입니다.

다이아몬드는 탄소 원자끼리 매우 규칙적으로 아주 강한 결합을 이루고 있는 반면, 고무는 다양한 원자들이 불규칙적으로 배열되어 있어 어떤 부분은 결합이 약하지만 또 다른 부분은 결합이 강한 특징이 있어요. 불규칙적인 결합력으로 인해 약한 결합이 끊어지더라도 강한 결합이 형태를 유지해주기 때문에 고무는 유연한 특성을 나타냅니다. 그리고 원자들이 규칙적으로 배열된 물질은 결정성 물질, 불규칙적으로 배열된 물질은 비결정성 물질이라고 구분 지어요.

다이아몬드와 고무의 예처럼 결정성 물질은 단단한 대신, 원하는 대로 모양을 변형하는 것이 어려운 반면, 비결정성 물질은 단단하진 않지만 유연성이 높고 다른 물질과 섞이기가 쉽답니다.

하지만 우리가 사용하고 있는 대다수의 물질들은 다이아몬드처럼 100% 결정이거나 고무처럼 100% 비결정이 아니라, 어느 부분은 결정을 띄고, 또 어느 부분은 비결정을 띄면서 원소의 배열이 혼합되어 있는 상태랍니다.

플라스틱도 결정과 비결정 플라스틱으로 구분할 수 있는데요, 대표적인 결정성 플라스틱으로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 나일론, PET가 있고, 비결정성 플라스틱으로는 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC) 등이 있어요. 그리고 앞서 말했듯이 결정성과 비결정성 플라스틱 모두 100% 결정이거나 비결정이 아니라, 2가지 상태가 혼재되어 있죠!

결정과 비결정의 콜라보레이션

결정과 비결정은 어느 것이 더 좋거나 나쁘다고 말할 수 없고, 물건의 용도에 따라 필요한 특성을 지니는 게 가장 중요하답니다.  일반적으로 결정성 플라스틱은 불투명하고, 매우 고온인 상태에서 액체처럼 녹지만, 비결정성 플라스틱은 투명하며, 고온이 되면 흐물흐물해지면서 점성을 띤 상태로 변하고, 유연성이 높아져 가공하기가 쉬운 상태가 되는 성질이 있죠.

만약 비결정성 플라스틱처럼 투명하지만 결정성 플라스틱처럼 강도가 높은 플라스틱을 원한다면, 제조 공정상에서 결정과 비결정의 비율을 조절하거나, 적당한 첨가제를 추가해 플라스틱의 물성을 변경할 수 있답니다.^^

삼성SDI에서는 스티렌계 합성수지 브랜드 스타렉스와 폴리카보네이트계열 합성수지 브랜드 인피노를 통해 플라스틱 소재를 제공하고 있는데요, 고객들이 원하는 제품별 특성에 따라 다양한 물성을 개발해 제공하고 있답니다.

대표 비결정성 플라스틱인 폴리카보네이트는 고내광 투명성, 열안정성, 고충격성을 지니도록 개발하여 청소기, 조명용 투명 커버 등에 사용되고 있고, 내화학성, 박막 성형, 유려한 광택 등의 물성이 필요한 냉장고용 소재에는 스티렌계 제품인 압출 ABS를 제공하고 있어요^^

알면 알수록 넓은 세계가 펼쳐지는 고분자의 세계! 다음 시간에는 또 어떤 이야기로 찾아올지 기대해 주세요^^

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