뱅글뱅글 풍향계

20    년    월    일     요일   시간 :                날 씨 :            장   소 :

학 교   학년   반    번   이  름 :

[실험목표]  나의 탄생별자리를 알아보고, 별자리의 좌표를 찾아 액자를 완성해 봅시다.

[생각해보기]

1) 내 생일과 탄생 별자리를 알고 있나요?

2) 탄생 별자리는 12개입니다. 탄생별자리가 생겨난 유래는 무엇인가요?

[ 준비물 ] 열쇠고리, 에폭시수지, 경화제, 색소, 계량컵, 스포이트, 스틱, 꾸미기 재료

사진 등 열쇠고리에 넣고 싶은 것

[ 실험방법 ]

1. 열쇠고리의 홈에 열쇠고리를 꾸밀 장식물들을 넣어 자리를 잡습니다.

2. 계량컵에 에폭시수지 5ml와 경화제 3ml를 정확히 넣어줍니다.

3. 수지가 들어있는 계량컵에 색소를 2~3방울 떨어뜨린 후 스틱으로 저어줍니다.

에폭시수지는 액체상태의 플라스틱 입니다. 관찰해볼까요? 어떤 느낌인가요?

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4. 골고루 섞은 용액을 열쇠고리 위에 스포이트를 이용하여 부어줍니다.(약 3ml 필요)

용액이 열쇠고리의 홈 밖으로 흘러넘치지 않도록 주의하고, 빠진 곳 없이 채워주세요.

5. 굳을 때 까지 기다려줍니다.

굳는 데는 약 1시간~2시간 정도 걸립니다.

*실험 시 주의 사항*

1. 에폭시수지나 경화제가 손에 묻지 않도록 주의하세요. 끈적이는 것이 잘 닦아지지 않습니다.

2. 굳을 때 까지 손대지 말고 기다리세요. 예쁘게 완성되지 않습니다.

3. 에폭시수지와 경화제의 비율을 정확히 지켜주세요.

[ 확인 학습 ]

1. 에폭시수지를 굳게 하는 데는 무엇이 사용되었나요?

2. 완전히 굳은 후 만져 보면 느낌이 어떤가요? 무엇과 같은가요?

[ 원리 학습 ]

플라스틱이라는 인조재료는 대부분이 석유이고, 다음이 천연가스, 그리고 일부는 석탄을 원료로 사용합니다.

1868년 미국 J. W.하이엇이 상아로 된 당구공의 대용품으로 발명한 셀룰로이드가 세계 최초의 플라스틱입니다. 그 후 만들어진 플라스틱의 원료가 외관상 송진(resin)과 비슷했기 때문에 일반적으로 합성수지라고 하였고, 이런 연유로 그 후 인조재료를 합성수지라고 하게 되었습니다.

실험에 사용한 에폭시수지는 플라스틱의 재료라고 생각하면 됩니다. 액체상태의 에폭시수지에 경화제라는 물질을 넣어주면 단단하게 굳어 플라스틱이 됩니다.

수지에 넣는 경화제의 종류에 따라 여러 가지 상태가 될 수 있습니다.

에폭시수지는 굳고 나면 잘 휘어지거나, 매우 단단하거나 하는 여러 가지 성질을 가지고 있어 생활에 다양하게 활용하고 있습니다. 하지만 열에 약한 단점이 있어 높은 열에는 조심하여야 합니다.

생활에 편리한 플라스틱이 증가하면서 플라스틱으로 된 쓰레기들이 기하급수적으로 늘어나 심각한 환경오염의 주범이 되고 있습니다. 플라스틱은 태우면 아주 잘 녹아 없어지지만 너무 높은 열이 발생해 소각기계가 망가지게 됩니다. 또한 타면서 사람이나 동식물의 몸에 해로운 가스가 배출되어 대기를 오염시키게 됩니다. 땅에 묻어도 썩는데 50년~80년이라는 긴 시간이 걸려 큰 문제가 되고 있습니다.

여러 가지 기능으로 편리한 점이 많은 플라스틱도 꼭 필요한 만큼 쓰고, 다 쓴 후에는 분리수거하여 재활용하는 것이 우리의 미래를 위해 좋겠지요.

[ 느낀점 ]

■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	투명열쇠고리			실험 원리	플라스틱의 이해
실험 시간	30분+2시간	실험 분야	화학	실험 방법	개별 실험
세트구성물	열쇠고리, 에폭시수지, 경화제, 색소, 계량컵, 스포이트, 스틱, 꾸미기 재료
교사준비물				학생준비물	사진 등 열쇠고리에 넣고 싶은 것
실험 결과	투명열쇠고리 2개를 가져갈 수 있습니다.
실험팁	TIP 1. 에폭시수지와 경화제는 피부에 닿으면 좋지 않을뿐더러, 끈적임이 잘지지 않습니다. 묻지 않도록 지도하시고, 묻은 경우 알코올로 닦아주세요. TIP 2. 에폭시수지와 경화제는 비율이 정확해야 합니다. TIP 3. 완전히 굳을 때 까지 만지지 말고 기다리도록 하시고, 완전히 굳을 때 까지는 약 2시간 정도 걸립니다.

에폭시수지 [epoxy resin]

분자내에 에폭시기(基) 2개 이상을 갖는 수지상 물질 및 에폭시기의 중합에 의해서 생긴 열경화성(熱硬化性) 수지.

에폭시수지를 생성하는 반응에 관해서는 이미 19세기 말에 알려져 있었으나, 실용화를 위한 연구는 1930년경 미국에서 착수되어 46년경부터 제품이 시판(市販)되었다. 비스페놀 A[2,2-비스(4'-옥시페놀)프로판]와 에피클로르히드린을 수산화나트륨의 존재하에서 작용시키면 분자량 300~4,000의 제1차 수지(프레폴리머)가 생긴다. 제1차 수지는 원료의 배합조건에 따라 기름 모양의 것에서 연화점(軟化點) 160 ℃ 가까운 고체 모양의 것까지 얻을 수 있기 때문에 후일의 용도에 따라 반응조건을 선택한다. 제1차 수지에 m-페닐렌디아민 등 아민, 프탈산 무수물 등 산(이들을 경화제라고 한다)을 첨가하면 에폭시기의 고리열림[開環] 및 히드록시기와의 반응이 일어나 다리결합이 이루어져 경화제의 종류나 반응조건에 따라 각각 성질이 다른 수지가 생긴다.

에폭시수지는 비중 1.230~1.189이며, 굽힘강도 ·굳기[硬度] 등 기계적 성질이 우수하다. 경화시에 휘발성 물질의 발생 및 부피의 수축이 없고, 경화할 때는 재료면에 큰 접착력을 가진다. 가연성(可燃性) ·내약품성이 크지만 강한 산과 강한 염기에는 약간 침식된다. 안료(顔料)를 첨가함으로써 마음대로 착색할 수 있고, 또 내일광성(耐日光性)도 크다. 제품의 최고 사용온도는 80 ℃ 정도로 낮다. 주형(注型) ·매입(埋?) ·봉입(封入) 등 뛰어난 가공성을 보인다. 이상과 같은 성능을 이용하여 접착제(금속과 금속의 접합에 가장 알맞다) ·도료 ·라이닝 재료 ·주형품 재료 ·적층판(積層板) ·염화비닐수지의 안정제 등 그 용도가 다양하다. 최근에는 종래의 제품이 내열성(耐熱性)에서 미흡한 점을 보완하여 고리모양 디에폭시수지를 개발하고, 내열성을 180 ℃ 전후까지 높이는 데 성공하였다.

플라스틱 [plastic]

가열·가압 또는 이 두 가지에 의해서 성형(成型)이 가능한 재료, 또는 이런 재료를 사용한 수지제품(樹脂製品).

가소성(可塑性:plasticity) 물질 또는 플라스틱스라고도 한다. 천연수지와 합성수지(synthetic resin)로 크게 구별되며, 보통 플라스틱이라고 하면 합성수지를 가리킨다. 플라스틱은 최종적인 고형(固形)이며 분자량이 많은 것이 되지만, 거기에 이르는 제조공정의 어떤 단계에서 유동성을 가지며, 이 때 성형이 이루어지는 것이라야 한다.

또 원칙적으로는 유기화합물로서 고분자화합물이 될 수 있는 것이지만, 이러한 것을 본질적 성분으로 하는 재료 전반을 포함해서 플라스틱이라고 한다. 1868년 미국 J.W.하이엇이 상아로 된 당구공의 대용품으로 발명한 셀룰로이드가 세계 최초의 플라스틱이다. 그 후 L.H.베이클랜드가 1909년 발명한 페놀포르말린 수지(베이클라이트)가 이를 대체하였으며, 이것이 외관상 송진(resin)과 비슷했기 때문에 일반적으로 합성수지라고 하였고, 이런 연유로 그 후 인조재료를 합성수지라고 하게 되었다.

그러나 천연수지와 다른 인조재료가 많이 출현함에 따라 점차 그리스어인 플라스티코스(plastikos:성형하기 알맞다는 뜻)에서 유래하는 플라스틱이라는 이름으로 불렸다. 플라스틱은 일반적으로 두 그룹으로 크게 구별된다. 하나는 고분자로서 가열에 의해서 유동성을 가지게 되어 성형이 되는 열가소성 플라스틱(열가소성수지)이고, 또 하나는 저분자이지만 형(型) 속에서 가열·가압되는 동안에 유동성을 가지고 화학반응에 의해서 고분자화되어 그 후 가열해도 유동성을 가지지 않는 열경화성 플라스틱(열경화성수지)이다. 플라스틱은 고분자 형태에 따라 대별할 수도 있다. 합성고분자 화합물로 사용되는 것에 합성섬유를 포함하는 화학섬유 및 고무가 있으며 선상고분자(線狀高分子)는 섬유·플라스틱·고무로 된다. 또 분자와 분자가 서로 끌어당기는 힘은 고무가 가장 약하고 섬유가 가장 강하다.

플라스틱공해

플라스틱 폐기물이 증가하면서 생겨난 인위적인 공해.

플라스틱 물품의 생산과 소비가 빠르게 증가함으로써 빚어진 부산물로 대기오염 ·수질오염과 함께 제3의 산업공해(산업오염)라고 한다. 합성고분자는 폐기된 후에도 형상이 거의 변하지 않기 때문에 인공적인 처리방법을 강구하지 않으면, 수년 후에는 플라스틱 물품의 쓰레기더미에 파묻히게 될 위험마저 있다. 플라스틱 폐기물의 처리방법에는 소각이 간단하나 발열량이 높기 때문에, 도시오물 가운데 10 %를 차지하게 되면 용해로가 망가져 소각할 수 없게 된다. 그 중에서도 염화비닐은 부식성이 강한 염소가스를 내뿜기 때문에 소각처리가 힘들다. 그 외에 땅 속에 묻는 방법과 재활용하는 방법이 있으나, 만족할 만한 효과를 얻지 못하고 있다.