폴리우레탄 연질 폼으로도 알려진 PU 스펀지는 두 가지 주요 액체 원료인 -폴리올과 이소시아네이트-와 물 및 촉매와 같은 다양한 화학 첨가제를 사용하는 화학 반응 및 발포 공정을 통해 생산됩니다.
상세한 화학 성분 분석:
1. 주요원료
- 폴리올: 일반적으로 폴리에테르 폴리올은 스펀지의 유연한 장쇄 분자 구조를 형성하여 부드러움, 탄력성 및 대부분의 물리적 특성을 결정합니다.
- 이소시아네이트: 가장 일반적으로 TDI(톨루엔 디이소시아네이트)입니다. 반응성이 매우 높으며 폴리올 및 물과 상호 작용합니다. 폴리우레탄의 고분자 골격을 형성하는 핵심 성분입니다.
2. 발포제
- 물: 가장 중요한 발포제입니다. 물과 이소시아네이트 사이의 반응으로 다량의 이산화탄소 가스가 생성되고, 이는 형성되는 폴리우레탄 겔 구조 내에 갇혀 수많은 기포 구멍을 생성합니다.
- 물리적 발포제: 때때로 낮은-비등점-용매(예: 사이클로펜탄)가 추가됩니다. 이는 가열 시 기화되어 발포 공정에서 물을 돕고 더 낮은-밀도의 부드러운 폼을 생성할 수 있습니다.
3. 촉매
- 아민 촉매: 주로 물과 이소시아네이트 사이의 발포 반응(가스 생성)을 가속화합니다.
- 주석 촉매: 주로 폴리올과 이소시아네이트 사이의 겔화 반응(고체 중합체 형성)을 가속화합니다.
- 두 촉매의 비율을 정밀하게 조절하면 발포 속도와 경화 속도가 조절되어 다양한 기공 크기와 경도 수준을 갖는 스폰지를 생산할 수 있습니다.
4. 계면활성제
실리콘 계면활성제: 이들의 역할은 액체 혼합물의 표면 장력을 감소시켜 균일하고 안정적인 기포 형성을 보장하고 발포 중 기포 유착이나 붕괴를 방지하는 것입니다. 스펀지 기공이 미세하고 균일한지 직접적으로 판단합니다.
5. 보조첨가제
- 난연제: 화재 안전을 향상시키기 위해 많은 스폰지에 첨가됩니다.
- 안료: 다양한 색상의 스펀지를 만드는 데 사용됩니다.
- 노화방지제/산화방지제: 산화로 인한 스펀지의 황변 및 노화를 방지합니다.
- 충전재: 탄산칼슘과 같이 비용을 절감하거나 특정 특성을 수정하는 데 사용됩니다.
생산 과정 -스폰지 발포 기계
- 정밀한 계량 및 혼합: 모든 액체 원료는 정밀 계량 펌프를 통해 고속 회전 혼합 헤드에 공급되어 즉각적인 집중 혼합이 가능합니다.
- 붓고 거품내기: 혼합된 액체를 연속적으로 움직이는 컨베이어 종이나 밀봉된 금형에 빠르게 붓습니다. 혼합물이 크림-같은 농도로 변하고 빠르게 팽창하면서 화학 반응이 즉시 시작됩니다.
- 경화 및 응고: 팽창 후에도 스폰지 몸체는 "뜨거운" 상태로 유지되며 내부 반응이 계속됩니다. 최종 물리적 특성을 완전히 굳히고 달성하려면 일정 기간의 방치(경화)가 필요합니다.
- 후가공-: 필요에 따라 대형 스폰지 블록을 특수 스폰지 절단기를 사용하여 다양한 두께와 모양의 시트나 부품으로 절단합니다.
따라서 일상생활에서 접하는 부드럽고 탄력 있는 PU 스펀지는 본질적으로 정밀한 화학 배합과 특수 PU 발포 장비를 통해 반응 혼합물을 "블로잉"하여 생성된 3차원 폴리머 폼 네트워크이며 궁극적으로 생활의 다양한 측면에서 널리 사용되는 산업적으로 제조된 제품이 됩니다.