일본의 도레이(Toray)주식회사는 일본 야마가타(Yamagata) 대학의 이노우에(Inoue) 교수 그룹과 공동으로 평상시에는 고기능 플라스틱으로서의 특성을 나타내고, 급격하게 충격을 가했을 때 고무와 같이 변형하여 충격을 흡수하는 세계 최초 충격 흡수 플라스틱 개발에 성공했다.

이번 개발은 2종류 이상의 플라스틱을 나노미터 단위로 최적으로 혼합물화(혼합) 하는 ‘나노 혼합물 기술’의 심화에 의해 실현된 것으로, 종래 플라스틱의 상식을 뒤집는 혁신 재료의 창출에 의해 완전히 새로운 용도, 분야로의 재료 전개가 가능하게 된다. 본 프로젝트에 따르면, 2008년까지 실용화를 위한 기본 기술을 확립하여 프로젝트를 종료한 후, 도레이는 2010년까지의 제품화를 목표로 한다.

플라스틱은 일반적인 특성으로서 통상 높은 강도나 강성을 가지지만 급격하게 충격을 가하면 부러지는 결점이 있다. 한편 고무 재료는 강도, 강성은 낮지만 급격하게 충격을 가해도 부러지지 않는 인성을 가지고 있다.

지금까지 플라스틱의 내충격성을 개량하기 위해, 충격을 흡수하는 고무 성분을 혼합물화하는 시도가 시행되고 있지만, 종래 폴리머 혼합물 기술은 미크론 미터 단위로 이종 폴리머를 분산하고 있기 때문에, 조합하는 폴리머 각각의 특징을 충분히 반영하지 못하고, 오히려 플라스틱의 강도나 강성을 저하시키기 때문에 한정적인 전개에 머무르고 있었다.

이번 개발 프로젝트에서는 2종류 이상의 폴리머를 혼합하는 제조 장치의 설계를 재검토하여 스크루 길이와 지름의 비를 종래 약 3배 이상으로 한 2축 압출기를 새롭게 개발하였다.

이로 인해 플라스틱과 고무를 용해 상태로 강한 전단력(폴리머를 변형시키는 힘)을 부여하면서 혼련하는 것이 가능하게 되어 각각의 재료 특성을 겸비한 수십 나노미터 단위의 입자 ‘나노미셀’을 다수 포함한 나노 혼합물 구조‘나노미셀 혼합물’을 형성하는 것이 성공하였다. 이 특이한 나노 혼합물 구조가 세계 최초의 재료 특성을 창출할 수 있던 키포인트이다.

홍순우 기자/ kip@packnet.co.kr