플라스틱 성형을 할 때, 사전에 원료 건조를 필요로 하는 일이 많은데, 완전히 건조하지 않아도 별 문제가 생기지 않을때도 있다.

 

이 차이는 어디에 있을까?

 

아시는 바와 같이 물론 H₂O이며, H-OH로 표시할 수도 된다. 이 -OH가 폴리머의 친수기(親水基)와 하나가 되어 존재하기 쉽기 때문에, 플라스틱 속에 수분이 안정된 형으로 남는 결과가 된다.

 

폴리머를 구성하는 우너자와 원자 그룹의 종류에 따라 친수성이 다르다. 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene)과 같이 탄소와 수소만으로 되어 있는 것은 친수성이 없기 때문에, 다른 흡수성이 있는 모노머와의 코폴리머가 된다. 흡수성의 첨가제, 착색제 등을 포함하지 않는 한, 특히 성형전의 건조를 필요로 하지 않는다.

 

폴리카보네이트·폴리메틸메타크릴레이트·폴리아세탈처럼 다소 친수성이 있는 기(基)를 가진 것은 흡수성이 생기고, 나일론과 같이 강한 친수기(親水基)를 가진 경우에는 더욱 흡수성이 강해지낟. 섬유소계 폴리머나 폴리비닐 알코올은 OH 기를 가지기 때문에, 대단히 친수성이 강한 폴리머로 되어있다.

 

종이기저귀용으로 쓰이는 자체무게의 수백배 가량의 물을 빨아들이는 고흡수성 폴리머나, 수십배 가량의 물을 포함할 수 있는 소프트 콘택트렌즈용 팽윤 겔상의 폴리머는 강한 친수기(親水基)를 가짐과 동시에 폴리머의 그물코 구조내에 물을 흡수하기 쉽도록, 일부러 이것저것 가교하여 공간을 확보할 수 있도록 하고 있다.

 

폴리머 표면에 흡착한 수분, 또는 온도차에 따라 응축한 수분은 저분자이므로, 표면에만 그치지 않고 폴리머 분자간의 빈틈에 자유롭게 들어가서, 내부에 친수기(親水基)가 있으면 그것들과 사이좋게 공존하게 된다.

 

성형 전에 이 수분을 될 수 있는 한, 제거 - 허용 수분은 통상 0.1% 이하이지만, 폴리카보네이트에서는 0.01% 정도로까지 - 하지 않으면 성형시에 외관불량이 생기거나, 가수분해를 일으켜 색조와 물성 악화를 초래하기도 한다. 수지의 성형전 건조는 폴리머의 종류에 따라 다르다. 그러나 여러가지 자료에 필요한 건조온도와 시간이 나타나 있기 때문에, 또한 그것을 따라 하면 별 문제가 없지만 건조기의 종류, 상태에 따라서는 반드시 적정히 이루어진다고 할 수는 없다.

 

건조 후, 수분이 얼마만큼으로 되어 있느냐를 알기 위해서는, 번거로운 컬 피셔법에 의한 측정이 있지만, 성형 공정관리용은 아니다. 최근에 와서 0.1~0.001%라는 수분까지 비교적 간단히 측정할 수 있는 장치가 개발되었지만, 널리 사용되지 않는다. 일률적으로 건조 조건만 보이고, 과연 허용수분까지 감소할지는 성형을 하여 보지 않으면 모른다는 말은 우스운 이야기이다.

 

고체로부터 수분 감소는, 처움에는 시간에 비례한 항률건조(恒率乾操) 상태에서 진행하지만, 점차 수분이 비신하기 어려운 감율(感率) 건조가 되어, 친수성이 강한 폴리머 만큼 수분이 제거되지 않는다. 폴리머 중의 수분은 성형시에 실린더 온도 구배나 배압(背壓) 조정에 의해서 어느 정도는 백플로우시켜 제거할 수 있지만, 가수분해하기 쉬운 나일론이나 폴리카보네이트에서는, 특히 사전건조로 충분히 제거할 필요가 있다.

<저작권자ⓒ '플라스틱사이언스' 무단전재-재배포 금지.>