우레탄 소재는 폼과 비폼으로 크게 구분됩니다. 발포시키지 않은 비폼 우레탄은 마모성과 충격 흡수성이 뛰어나 완충재와 패킹, 스프링과 롤러 등 다양한 용도로 사용됩니다. 이 글에서는 우레탄의 종류에 대해 소개하고, 특히 비폼 우레탄의 특징, 용도 등에 대해 상세하게 해설합니다.
목차
우레탄이란
우레탄(urethane)이란 우레탄 결합을 가진 중합물을 말하며 정식 명칭은 폴리우레탄(polyurethane)입니다. 플라스틱의 일종으로 신축성이 높은 것이 특징입니다. 또한 재료의 배합에 의해 폭넓은 경도의 우레탄을 만들 수 있는 성질도 가지고 있습니다.
우레탄은 먼저 폼과 비폼 두 종류로 크게 구분됩니다.
폼
폼은 거품으로, 재료에 발포제나 촉매 등을 섞어 발포시킨 것입니다. 스펀지처럼 균일한 발포체나 스티로폼처럼 작은 거품의 집합체 등이 됩니다. 폼의 우레탄은 재료의 경도에 따라 경질 폼과 반경질 폼, 연질 폼으로 분류됩니다. 쿠션이나 단열재 등 다양한 형태로 이용되고 있습니다.
비 폼
비폼이란 발포시키지 않은 우레탄입니다. 비폼 우레탄의 일부는 엘라스토머(Elastomer)나 우레탄 엘라스토머라고 합니다. 엘라스토머는 고무의 일종이기도 하며, 단력과 강도를 겸비한 소재입니다. 그래서 우레탄 고무라고 표기가 되기도 합니다. 우레탄 고무는 열에 의해 부드러워지고 가공이 가능한 열가소성 엘라스토머와 가공 시 열을 가해 경화시키는 열경화성 엘라스토머의 2종류로 분류됩니다.
비폼으로 분류되는 우레탄에는 도료나 접착제로 사용되는 것이나 폴리우레탄이라는 명칭으로 섬유로 사용되는 것도 있습니다.
우레탄 폼의 종류・특징
여기에서는 우레탄 폼의 종류와 장점과 단점에 대해 해설합니다.
경질 폼
● 장점
독립적인 기포가 많기 때문에 단열성이 높고 물에 강한 것이 특징입니다. 따라서 주택의 단열재 등에도 사용됩니다. 또한 자기 접착성이 있기 때문에 대상물의 표면에서 직접 발포시킴으로써 대상물에 접착시킬 수 있습니다.
● 단점
자외선에 약해서 자외선이 닿으면 열화하기 쉬워집니다. 명확한 녹는점은 없지만, 불이나 열에도 그다지 강하지 않습니다. 100℃ 정도까지의 환경에서 사용하는 것이 적절합니다.
반 경질 폼
경질 폼과 연질 폼의 중간적인 소재입니다. 밀도는 50kg/m³ 전후인 것이 많습니다.
● 장점
고반발, 고탄성으로 완충재 및 충격 흡수재 등에 사용됩니다. 단열성이나 흡음성, 방음성도 높습니다.
● 단점
경질 폼과 마찬가지로 자외선이나 열에 약합니다.
연질 폼
밀도는 16kg/m³ 전후의 것이 많습니다.
● 장점
부드럽고 쿠션성이 뛰어납니다. 주방용 스펀지 등에 사용되는 경우도 많습니다.
● 단점
연속된 기포가 많고 단열성은 그리 높지 않습니다.
엘라스토머
비중은 1.15 전후의 것이 많고, 경도나 당김 강도 등의 물성치에는 변형이 있습니다.
● 장점
탄성이 풍부하고 기계적 강도가 높은 것이 특징입니다. 내마찰성이나 내후성도 있습니다.
● 단점
엘라스토머의 종류에 따라 내유성이 낮을 수 있습니다. 또한 내열성도 그다지 높지 않습니다.
우레탄 폼의 주요 용도
여기에서는 우레탄 중에서도 특히 폼 형태의 것에 대해 그 성질별 용도를 소개합니다.
우레탄 폼의 경질 폼
주택용 단열재, 건축 부재, 냉장고 단열재, 포장용 쿠션 등에 사용됩니다.
반 경질 형태
단열재, 방음재, 포장용 쿠션 등에 사용됩니다.
연질 형태
쿠션이나 스펀지, 가구, 공조용 필터 등에 사용됩니다.
엘라스토머
신발 밑창이나 호스, 공업용 벨트, 자동차 타이어, 패킹 등에 사용됩니다
우레탄 고무의 종류・특징
여기에서는 우레탄 고무의 특징과 장점과 단점에 대해 해설합니다.
우레탄 고무의 특징
우레탄 고무의 물성이나 특징, 화합물의 배합은 금속 재료 등과는 달리 JIS 등에 의해 명확하게 정의되어 있는 것은 아닙니다. 그 때문에, 메이커에 따라서 다양한 배합이나 명칭, 컬러 바리에이션이 존재합니다. 그 중에는 특수한 재료를 추가하거나 가공 공정을 고안함으로써 내마모성을 높인 것이나 제전성을 높인 것도 존재합니다. 각각의 재질의 물성이나 특징에 대해서는, 각 메이커의 카탈로그등에서 확인할 필요가 있습니다.
우레탄 고무에는 열가소성 것과 열경화성 것이 있습니다만, 그 이외에도 에테르계와 에스테르계의 2종류로 분류하는 방법도 있습니다. 에테르계에서도, 에스테르계에서도, 열가소성과 열경화성의 양쪽의 재질이 존재하기 때문에, 총 4종류라고 생각해도 좋을 것입니다.
우레탄 고무의 장점과 단점
우레탄 고무의 장점과 단점을 종류별로 해설합니다.
열가소성 우레탄 고무
내후성, 내유성, 내마모성이 뛰어난 경향이 있습니다. 또한 기계적 강도도 높고 굴곡성이 있는 것이 장점입니다.
열경화성 우레탄 고무
내구성이나 탄성이 요구되는 부위에 사용되는 경우가 많습니다. 열가소성 것에 비해 재료의 배합에 의한 물성의 자유도가 높은 것이 장점입니다.
에테르계 우레탄 고무
탄성이 뛰어나고 내한성과 내수성도 높은 것이 장점입니다. 에스테르계에 비하면 기계적 강도가 낮은 경향이 있습니다.
에스테르계 우레탄 고무
기계적 강도가 높고 내유성도 있는 것이 장점입니다. 에테르계에 비하면 내수성이 떨어지고, 사용 환경에 따라서는 가수 분해를 일으킬 가능성이 있는 것이 단점입니다.
우레탄 고무의 주요 용도
우레탄 고무는 그 성질에 따라 다양한 용도가 있습니다.
열가소성 우레탄 고무
전선이나 케이블의 피막, 호스, 튜브, 필름, 타이어, 방진재, 방음재, 씰재, 패킹, 공업용 벨트 등
열경화성 우레탄 고무
공업용 롤러, 타이어, 오일 씰 등 외에 환봉이나 각기둥, 판이나 시트 형태로 가공하여 2차 가공용 소재로도 사용됩니다.
우레탄 고무 가공
2차 가공용 소재의 우레탄 고무는 워터 제트나 절삭 등의 제거 가공이 이루어질 수도 있습니다.
정리
우레탄은 발포시킨 폼과 발포시키지 않은 비폼으로 크게 구분됩니다. 우레탄폼에는 경질, 반경질, 연질의 3 종류가 있으며 단열재나 쿠션에 사용됩니다. 비폼은 우레탄 엘라스토머나 도료 등이 있습니다. 우레탄 엘라스토머는 고무의 일종으로 탄성이 뛰어나 타이어와 벨트, 패킹 등에 사용됩니다.
