CMF2012. 2. 23. 11:39

디자이너가 알아야 할 재료 중 기초적인 플라스틱에 대한 설명이 잘 나와있는 특허청 디자인맵_디자인테크놀로지


일상을 디자인하는 플라스틱
19세기 후반에 탄생한 플라스틱은 일상에서 가장 친숙한 소재다. 가볍고 튼튼한 데다 값도 싸고 가공이 쉬워 못 만들 게 없는 신의 소재다. 그런데 신은 플라스틱을 만들지 않았다. 플라스틱의 조물주는 인간이다. 때문에 플라스틱은 인간의 상상을 구현하는 데 가장 적합한 소재일지도 모른다. 우리 일상에는 수많은 플라스틱이 다양한 형태로 사용되고 있다. 너무나 많은 장점을 가진 플라스틱은 디자이너는 물론 제조업체와 사용자에게도 특별한 이점을 선사하는 착한 소재다. 플라스틱은 낮은 가격에 대량 생산된다. 그러나 플라스틱이라도 모두 다 싸구려는 아니다. 어떤 플라스틱은 금속을 능가하여 사용되기도 하며 실크, 가죽, 천연고무와 같은 느낌으로 생산되고 있기도 하다. 


환경을 생각하는 디자이너를 위한 플라스틱
환경오염의 주범으로 몰리는 플라스틱이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 많은 개인과 회사들이 숱한 노력을 기울이고 있다. 요즘엔 많은 제조사들이 바이오 플라스틱이나 생물활성첨가물을 혼합한 열가소성플라스틱을 사용하여 재활용이 가능한 제품을 생산하고 있다. 환경오염을 최소화하기 위해 플라스틱을 재활용되게 하는 것은 환경운동가 이전에 플라스틱제품을 직접적으로 생산하는 디자이너의 역할이자 의무다. 미래를 생각하는 디자이너라면 재활용이나 분해가 가능하도록 단일소재로 디자인하도록 하자. 




폴리올레핀 Polyolefins
특성 : 폴리올레핀은 낮은 마찰계수를 가진 가장 가벼운 플라스틱으로 내수성, 내열성, 내화학성이 뛰어나며 독이 없고 투명하다. 그러나 100℃이상의 온도로 가열하면 좋지 않다. 폴리에틸렌(PE, Polyethylene)은 가볍고 유연하며, 왁스 같은 느낌이 난다. 분자량 분포에 따라 고밀도폴리에틸렌(HDPE, High-density polyethylene), 초고밀도폴리에틸렌(UHDPE, Ultra high-density polyethylene), 저밀도폴리에틸렌(LDPE, Low-density polyethylene), 초저밀도폴리에틸렌(ULDPE, Ultra low-density polyethylene)와 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE, Linear low-density polyethylene)로 나뉜다. 폴리프로필렌(PP, Polypropylene)은 인장강도, 굽힘강도, 강성은 크지만 충격강도는 약하다. 투명성과 표면광택은 좋지만 접착가공이나 인쇄하는 것은 적합하지 않다. 폴리프로필렌을 연신하면 내굽힘피로성이 향상되어 갖가지 용기의 덮개와 본체를 연결하는 힌지에 알맞다. 에틸렌초산비닐수지(EVA, Ethylene vinyl acetate)는 중합도와 초산비닐의 함유량에 의해 결정된다. 초산비닐 함량이 적은 EVA는 저밀도폴리에틸렌(LDPE, Low-density polyethylene)과 같은 가공이 되며 인쇄 적성도 양호하므로 필름이나 라미네이트, 발포제품 등으로 이용된다. 초산비닐 함량이 증가하면 밀도와 고무탄성, 유연성이 증가한다. 아이노머수지(Ionomer resin)는 교차이온결합구조를 가진 열가고성 고분자 물질로 강인하고 탄성이 있으며 내마모성, 내한성, 투명성, 접착성능이 우수하다.
[이미지 ] LTT illuminated bathtub, sink / Jan Puylaert, GNR8/ 2005
GNR8사의 디자이너 Jan Puylaert가 만든 욕조와 세면대로 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 소재를 사용하여 가벼우면서 견고하다. LED조명 장치를 내부에 장착해 다채로운 색상으로 조명이 켜지도록 설정할 수 있으며, 사용자가 선호하는 한 가지 색상으로 고정시킬 수 있다. (이미지 출처: www.gnr8.biz)

적용사례 : 폴리올레핀은 공업 재료부터 일용 잡화까지, 일상 생활에 널리 사용되고 있다. 폴리에틸렌(PE, Polyethylene)은 쇼핑백, 우유병, 화장품, 약품 등 각종 용기와 포장용 필름 등에 사용되며 무독성으로 장난감이나 주방용 도마에도 사용된다. 초고밀도폴리에틸렌(UHDPE, Ultra high-density polyethylene)은 방탄복, 공업용 로프 등에 사용된다. 폴리프로필렌(PP, Polypropylene)은 가장 많은 용도로 사용되는 플라스틱 중 하나로 음식 용기나 가구, 조명 수도관으로 사용된다. 에틸렌초산비닐수지(EVA, Ethylene vinyl acetate)는 수혈봉투와 같은 의료포장에 사용되고 최근에는 고가제품의 포장제나 유리병, 과일포장에도 쓰인다. 아이노머수지(Ionomer resin)는 각종 식품용 필름, 골프공의 외피, 스키화, 축구화에 사용되며, 무색투명하고 유리와 비슷하여 고급화장품 용기에도 사용된다.
폴리올레핀의 가격 : PE, PP, EVA는 싼 편이며, 아이노머수지는 중간 정도이다.



스티렌 Styrenes

특성 : 플라스틱 중에서 가장 가공하기 쉽고 굴절률이 높다. 대표적으로 일반용폴리스티렌(GPPS, General purpose polystyrene), 발포폴리스티렌(EPS, Expanded polystyrene), 내충격성폴리스티렌(HIPS, High impact polystyrene)이 있다. 일반용폴리스티렌(GPPS, General purpose polystyrene)은 투명성을 가진 견고하고 강성이 있는 소재이다. 내충격성폴리스티렌(HIPS, High impact polystyrene)은 스티렌에 폴리부타디엔(고무류)을 중합시켜서 제조된 반강성 소재이고, 발포폴리스티렌(EPS, Expanded polystyrene)은 폴리스티렌을 발포제의 작용으로 팽창시킨 것으로 체적의 98%가 공기이고 2%가 수지인 자원 절약형 소재이다. ABS수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene)는 내충격성폴리스티렌(HIPS, High impact polystyrene)에 비해 뛰어난 내열성과 충격강도를 가지고 있으며 고도의 광택을 가지며 반투명, 불투명의 착색으로 이용된다. SAN수지(Styrene acrylonitrile)는 투명도, 열변형성, 내화학성, 광택성이 뛰어나다. SBS수지(Styrene butadiene styrene)와 SEBS수지(Styrene ethylene butylene styrene)는 합성고무를 중합시켜 제조된 것으로 내후성, 내열성이 우수하며 저온에서도 유연성이 우수하다.

[이미지 ] Air multiplier / Dyson / 2009
영국회사 다이슨의 팬 없는 선풍기. ABS수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 재질로 하단의 통에서 외부공기를 청소기처럼 흡입해서 외부로, 상단 부분에서는 공기가 빨려 들어오면서 밖으로 나가게 하는 원리로 제작되어 팬 때문에 생기는 소음과 위험 요소를 제거하였다. 바람의 세기가 일정해 체감 온도가 일반선풍기에 비해 낮고, 풍속이 15배나 빠르다. (이미지 출처: www.dyson.com)


적용사례 :
일반용 폴리스티렌(GPPS, General purpose polystyrene)은 주로 일회용 식품용기, 컵, 쥬얼CD케이스, 완구류 등에 사용된다. EPS는 헬멧, 장난감과 컵이나 그릇, 접시, 기타 포장용기 또한 부서지기 쉬운 물품의 운송용 포장재, 장식용 가구, 건축재료로 사용된다. ABS수지는 가정용 전기제품, 전화기, 컴퓨터와 의료기구, 귀보호개와 기타 안전장비, 장난감과 자동차부품에 사용된다. SAN수지는 높은 열 안정성과 투명도로 식기류, 정수기, 세제 디스펜서 등과 같은 가정용품에 널리 쓰인다. 또 자동차 부품, 의약품산업에도 사용된다. SBS, SEBS수지는 아기 우유병 젖꼭지, 마네킹, 얼음틀, 완구류 등에 널리 쓰인다.
스티렌의 가격 : 싼 편이다.

 

비닐 Vinyls
특성 : 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride)은 다방면에 사용되고 있으며, 전 세계 생산량의 반 이상이 건설업에 사용되고 있다. 투명성이 우수하고 색을 내기 쉽다. uPVC(Unplasticized PVC)는 가소제가 들어가지 않은 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride) 성형품으로 딱딱하고 60-95A강도의 견고한 플라스틱이다. 내연성, 자외선 차단이 우수하여 건설업에서 나무, 금속대신에 사용되고 있다. 하지만 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride)은 염소와 다이옥신을 포함하고 있어 인체에 유해하기 때문에 식품, 의료, 유아용 장난감 등에 사용되는 것은 적합하지 않다. 폴리비닐알코올(PVOH, Polyvinyl alcohol)은 폴리아세트산비닐(Polyvinyl acetate)을 가수분해하여 만든다. 물에 녹고 일반 유기용매에는 잘 녹지 않으며 도료, 접착제 등에 사용된다.


[이미지 ] Regina Regis Rain / Regina / 2006
이탈리아 회사 Regina의 PVC재질의 레인부츠(Rain Boots)로 다양한 컬러와 물의 높이를 잴 수 있는 독특한 디자인이 특징이다. (이미지출처:
www.rainlevel.com)

적용사례 : 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride)은 창문, 문틀 등 각종 건축자재나 신용카드, 의료포장, 배관, 전기테이프와 전열재 등 기타 부품에 사용된다. 비닐은 화학물질과 착색, 마모를 방지하기 위해 도료로 사용된다. 폴리비닐알코올(PVOH, Polyvinyl alcohol)은 병원의 세탁바구니, 수용성 포장재, 낚시용품에 사용된다.
비닐의 가격 : 매우 싼 편이다.


폴리카보네이트 Polycarbonate
특성 : 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate)는 비커와 안경렌즈와 같은 특정한 유리제품의 대용제로 사용된다. 내충격성, 내열성, 투명성 및 광학적 특성이 있지만 자외선과 화학물질에 약하다. 또 성형성이 나빠서 고압에 의한 스트레스 크랙킹이 발생하기 쉽다. 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate)는 동종의 여러 합성수지와 결합하여 ABS(Acrylonitrile butadiene styrene) 등과 혼합 사용되어 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate)를 더 강화시킨다.

[이미지 ] Macbook / apple / 2009
애플사의 맥북은 유니바디 디자인과 재활용도가 높은 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 재질을 사용하여 가볍고 견고하며 충격방지 효과도 있다. (이미지 출처:
www.apple.com)

적용사례 : 오토바이 헬멧, CD, DVD, 경찰진압 방패, 안전문, 일반 물병, 조명커버 등에 사용된다.
폴리카보네이트수지의 가격 : 중간 정도이다.





에폭시 합성 Epoxies and composites
특성: 에폭시(Epoxy)는 접착력이 뛰어나며 대부분 금속, 각종 플라스틱 등 접착에 적합하다. 경화제를 첨가하여 열경화성의 물질로 변화시켜 사용된다. 내수성, 내화학성과 전기적 특성이 우수하다. 200℃ 고온용에 적합하고 내피로성이 크다.

[이미지 ] 왼쪽) Lux table / Penny Forlano, Vujj / 2006
스웨덴Vujj사의 Penny Forlano가 디자인한 Lux table은 탄소섬유 강화에폭시(Carbon fibre reinforced epoxy) 소재를 사용하여 얇고 가볍다.
오른쪽) Carbon chair / Bertjan pot and Marcel wander, Mooi / 2004
Mooi사의 Bertjan pot와 Marcel wander가 디자인한 의자로 탄소강화수지와 에폭시수지로 제작되었다. (이미지 출처:
www.vujj.se / www.moooi.com)

적용사례 : 접착제, 주형, 보호용 코팅, 도료, 전기절연재료, 섬유강화복합재료, 자동차패널 등에 사용된다. 또 에폭시(Epoxy)는 내수성이 좋아 선박에도 적용되고 있다.
에폭시의 가격 : 중간 정도이다.


실리콘 Silicones
특성: 실리콘(Silicone)의 유기유도체가 중합되어 만들어진 열가소성 합성수지이다. 실리콘수지(Silicone)는 내수성, 내열성, 내화학성이 있다. 전열성과 윤활성이 좋다. 무독성이고 휘발성유기화합물(VOCs, Volatile organic compounds)의 수준이 낮아 식품, 의약품포장에 적합하다. 실리콘은 -110℃~315℃의 사용범위를 가진다.
사출성형, 압축성형, 캐스트성형, 압출성형으로 제품을 만든다. 무색, 금속성 색, 무지개 색, 형광색등 도료로도 사용된다.

[이미지 ] Skin Light / PD design / 2005
실리콘(Silicone) 소재의 스킨을 전구에 입혀 말랑말랑한 느낌에 가볍게 만질 수 있는 전구이다.
(이미지 출처:
http://ideo.cooperhewitt.org)

적용사례: 실리콘수지(Silicone)는 다소 비싼 소재이지만 우수한 특성으로 다양한 범위에서 사용되고 있다. 전형적으로 O-rings, 개스킷, 건축용 창, 문의 틈마개, 의료 수술용 장비, 얼음, 초콜릿 등의 틀에 사용된다. 인체에 무해하여 장난감, 우유병 젖꼭지와 의료용 임플란트 등과 같은 안전을 고려해야하는 제품에도 사용가능하다.
실리콘의 가격 : 비싼 편이다.


합성고무 Synthetic rubbers
특성: 합성고무(Synthetic rubbers)는 탄성, 내마모성, 내한성이 좋고 내화학성과 전형적으로 전열성이 우수하다. 아이소프렌고무(IR, Isoprene rubber)는 천연고무와 비슷한 합성고무로 품질이 더 균일하고 먼지 등의 이물질이 없다. 크로로프렌 고무(CR, Chloroprene rubber)는 1930년 듀퐁(Dupont)사가 처음 개발하여 Neoprene® 이라는 상표명이 크로로프렌 고무(CR, Chloroprene rubber)의 대명사처럼 쓰이고 있다. 내유성, 내열성, 난연성이 좋고, 기후변화에 잘 견딘다. 기체투과성이 작고 접착력이 강한 특성을 가지고 있다.
에틸렌 프로필렌 고무(EPM and EPDM, Ethylene propylene rubbers)는 내마모성, 내열성이 좋다. 부틸고무(IIR, Butyl rubber)는 기체투과성이 작고 기후변화에 잘 견디어 타이어 이너튜브로 사용된다.
아크릴로나이트릴 뷰타디엔 고무(ABR, Acrylonitrile butadiene rubber)는 내유성이 뛰어나며 스티렌 뷰타다이엔 고무(SBR, Styrene butadiene rubber)는 전체 합성고무의 80%를 차지하고 천여 천연고무에 비하여 가격이 싸고 품질이 고르다.

[이미지 7] Divisuma 18 portable calculator / Mario Bellini, Olivetti/ 1972
이탈리아 Olivetti에서 1972년에 출시한 전자계산기 Divisuma 18은 Mario Bellini가 디자인 하였고, 최초로 기계제품 표면에 부드러운 고무스킨을 사용한 제품이다. 디스플레이가 없는 대신 프린트 기능으로 결과를 확인하는 방식이다. (이미지 출처:
www.monsterdesign.co.kr)

적용사례: 합성고무는 천연고무를 대신해 다용도로 쓰이고 있다. 전형적으로 내유성 호스, 개스킷, 진공용 패킹, O-rings, 고무실링 등에 사용된다. Neoprene® 은 합성고무의 상품명으로 잠수복, 신발, 스포츠용품에 사용된다.
합성고무의 가격 : 저가에서 고가까지 다양하다.



천연 고무 Natural rubber
특성: 천연고무(NR, Natural rubber)는 유황을 반응시켜 가황하여 탄력이 강화된 고무이다. 보통 생고무에 다른 재료들을 배합하여 만든다. 굽힘정도가 좋고 내마모성이 있으며 합성고무보다 탄력성이 좋다. 천연고무(NR, Natural rubber)는 대부분 말레이시아, 인도네시아, 태국에서 생산된다. 천연고무(NR, Natural rubber)는 고무나무에서 고무성분을 가진 수액, 라텍스를 채취하여 얻으며 한 그루의 나무에서 30년까지 라텍스가 생산되고 그 이후에 다시 대체되기 때문에 천연고무는 재생에너지원으로 이용할 수 있다. 고무공장에서는 라텍스를 응고시키기 위해 0.2mm~0.3mm 정도의 일정한 두께로 펴고 열기로 건조시킨다.


[이미지 8] James the bookend / Black+Blum / 2002
영국과 스위스의 합작회사 Black+Blum에서 디자인한 James the bookend는 말랑말랑한 천연고무(NR, Natural rubber)로 만들어 졌다. 스테인레스 판이 밑에 끼워져 있고 발 부분은 톱니형태로 처리되어 미끄러짐을 방지했다. (이미지 출처:
www.black-blum.com)

적용사례: 천연고무(NR, Natural rubber)는 액체코팅, 발포제로 사용되며 대다수는 트럭이나 비행기타이어로 사용된다. 또 딥 성형 과정을 거쳐 장갑, 옷, 의료장비에 사용된다.
천연고무의 가격: 중간 정도이다.




환경과 미래를 생각하는 디자이너를 위한 소재, 플라스틱
박물관에 있는 수없이 많은 진귀한 유물들 가운데 플라스틱은 없다. 그러나 먼 훗날 플라스틱 제품도 박물관에 전시되는 날이 올 것이다. 그때 어떤 디자인의 플라스틱 제품이 문화 유물이 되어 후손들에게 전해질지 무척 궁금하지만 지금으로선 도저히 확인할 길이 없다. 그러나 분명한 건 플라스틱 제품 디자인도 언젠가는 앤티크 디자인이 될 것이라는 점이다.
잘 썩지 않는 치명적이 단점 때문에 지구가 온통 플라스틱으로 오염될 거라는 무시무시한 예측도 난무하지만 이는 그리 큰 걱정거리가 못된다. 왜냐하면 인공물인 플라스틱 역시 진화 중이기 때문이다. 플라스틱의 진화에 적극 개입해야 하는 사람은 과학자들보다는 디자이너다. 디자이너는 제품을 뛰어넘어 미래의 쾌적한 환경까지 내다보고 디자인할 줄 알아야 한다. 플라스틱을 도덕적으로 디자인하는 미래지향적 디자이너가 플라스틱처럼 오래오래 사랑받을 것이다.
플라스틱은 지금도 끊임없이 진화중이기에 먼 미래의 플라스틱은 지금과는 사뭇 다른 느낌과 성질을 가진 소재가 될 것이다. 그리고 당연히 디자이너의 감각과 아이디어는 그보다 더 빨리 진화해야 한다.



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Posted by Qandco