강화유리보다 150배 강하다! 방탄 플라스틱 ‘폴리카보네이트’

 

안녕하세요, 한화토탈 블로그지기입니다. 최근 출시된 갤럭시 노트20의 후면이 강화 폴리카보네이트 소재가 사용되어 주목을 받았는데요. 폴리카보네이트는 가볍지만 강화유리보다 150배 높은 충격도를 지니고 있어 강화유리 대신 많이 사용되고 있는 소재입니다.

 

다른 일상 속에서도 유리 인줄 알았는데, 알고 보니 플라스틱 소재라면 폴리카보네이트일 가능성이 높은데요. 오늘은 잘 깨지지 않아 더욱 잘 알려진 폴리카보네이트에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

01

깨지지 않는 유리, 폴리카보네이트

 

 

폴리카보네이트(polycarbonate, PC)는 철보다 가볍지만 일반 유리보다 250배, 강화유리의 약 150배 정도의 강도와 내구성을 지니고 있는 엔지니어링 플라스틱입니다. 잘 깨지기 쉬운 유리나 아크릴을 대신하여 사용되는데요. 유리보다 무게가 가볍고 가공성이 뛰어나 유리로 구현하기 어려운 건축물 자재로 많이 시공되고 있습니다. 또한 파손되더라도 파편이 흩어지지 않아 안전성이 요구되는 곳에 사용되고 있습니다. 

 

특히 내열성(135℃)과 내한성(-135℃)이 뛰어나 온도변화에 영향을 받지 않으며, 자기 소화성, 투명성, 가공성이 우수해 전자제품 뿐만 아니라 식품용기, 안경, 여행용 캐리어, TV, 자동차 외장재 및 건축자재 등 우리 일상 속 다양한 곳에 사용되고 있습니다. 

 

 

02

엔지니어링 플라스틱이란? 

 

 

앞에서 폴리카보네이트는 엔지니어링 플라스틱이라고 언급했는데요. 엔지니어링 플라스틱은 금속을 대체할 수 있는 고기능성 플라스틱으로, 강도와 탄성이 좋고 100℃ 이상에서도 견딜 수 있는 뛰어난 내열성을 지니고 있습니다. 때문에 산업 전반 다양한 곳에서 활용되고 있기도 합니다.

 

5대 범용 엔지니어링 플라스틱으로는 PA(폴리아미드), POM(폴리아세탈), PC(폴리카보네이트), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), M-PPO(변성 폴리페닐렌옥사이드)가 있습니다. 

 

 

03

폴리카보네이트의 탄생

 

 

초기 폴리카보네이트가 개발된 것은 1890년대로 *히드로퀴논(hydroquinone)이나 *레조르시놀(resorcinol)과 *포스젠(phosgene)과의 반응에 의해 개발됐지만 가공성에 어려움이 있어 더 이상 진행되지 못했는데요. 1940년대 *알리파틱(aliphatic) 폴리카보네이트가 개발되면서 현재 안경렌즈 소재로 많이 사용되고 있는 CR-39 소재가 개발됐습니다. 

 

하지만 내열성이 취약해 상업화는 되지 못했는데요. 1953년 독일 바이엘(Bayer)사가 폴리카보네이트의 상업적 생산을 시작하면서 현재 전 세계적으로 생산이 이뤄지고 있습니다. 

 

*히드로퀴논: 방향족 유기화합물       *레조르시놀: 합성수지 및 염료 원료

*포스젠: 염소 화합물      *알리파틱: 지방족 화합물

 

 

04

폴리카보네이트 특징

 

 

 

폴리카보네이트는 일반유리 250배, 강화유리 150배, 아크릴의 30배 정도의 높은 내충격성을 지니고 있는데요. 강도는 높은 반면 무게는 가벼워 전자제품과 자동차, 건축자재로 각광받고 있습니다. 특히 단열성 및 전기절연성이 우수하여 건축자재로 사용 시 열효율이 높아 냉난방 비용을 절감해줍니다. 

 

또한 빛의 확산성이 크고 가시광선 투과율이 높아 일반 유리와 같은 맑은 표면광택이 있으며 다양한 색상이 가능한데요. 내후성, 내열, 내한성이 뛰어나 심한 온도변화에도 성능을 유지하며, 자기소화성으로 유독가스를 발생하지 않는다는 장점이 있습니다.

 

 

05

폴리카보네이트 단점

 

높은 강도, 뛰어난 내구성과 내열성을 지닌 폴리카보네이트도 단점이 있는데요. 긁힘과 마모에 취약해 하드코팅을 하여 스크래치를 방지해야 합니다. 또한 알칼리성 세제, 아세톤, 벤젠 등의 유기용제에 민감해 내화학성이 취약하다는 단점이 있습니다. 

 

위와 같은 단점에도 폴리카보네이트는 잘 깨지고 변형되기 쉬운 일반 유리와 아크릴을 대체하는 소재로 사용되고 있는데요. 항공기, 자동차, 건축자재, 스마트폰, 전자제품, 생활용품까지, 고기능성으로 다양한 분야로 뻗어 나가고 있는 플라스틱의 활약을 지켜봐 주시기 바랍니다. 

 

 

 

---

 

종합 케미칼 & 에너지 리더,

한화토탈에 대해 더 알고 싶다면?