폴리우레탄 합성실험

목차

1. 서 론
1. 1 폴리우레탄(polyurethane)의 정의
1. 2 폴리우레탄(polyurethane)수지
1. 3 polyurethane 수지의 용도

2. 이론적 배경
2. 1 폴리우레탄 반응
2. 2 플라스틱 foam의 종류와 특징
2. 2. 1 열가소성foam
2. 2. 2 열경화성 foam
2. 3 polyurethane foam의 원재료
2. 4 주요 Polyurethane foam용 원재료의 합성
2. 4. 1 polyol의 합성반응
2. 4. 2 isocyanate의 합성반응
2. 5 polyurethane foam의 종류와 특징
2. 6 연질 polyurethane foam의 제조법
2. 6. 1 slab발포방식
2. 6. 2 mold 방식
2. 7 실험기구
2. 7. 1 HMZ(Homogenizer)-20N/20DN
2. 7. 2 TOOLS
2. 7. 3 UTM (Universal Testing Machine)

3. 발포실험
3. 1 H2O를 사용한 발포
3. 1. 1 MDI 용량 정하기
3. 1. 2 실험방법
3. 2 Cyclopentan을 이용한 발포
3. 2. 1 MDI 용량 정하기
3. 2. 2 실험방법
3. 3 실험시 유의 사항

4. 물성 측정실험
4. 1 압축실험
4. 1. 1 실험 방법
4. 2 인장실험
4. 2. 1 실험방법

5. 실험결과 및 고찰
5. 1 H2O를 사용한 발포
5. 2 Cyclopentan을 이용한 발포
5. 3 압축실험
5. 3. 1 시편의 부피 측정
5. 3. 2 시편의 질량측정에 의한 밀도계산
5. 3. 3 UTM (Universal Testing Machine)을 사용한 압축강도
5. 4 인장실험
5. 4. 1 시펀의 단면적 측정
5. 4. 2 시편의 인장력 측정
5. 5 고찰

6. 결론
6. 1 Polyurethane의 다양한 용도

Nomenclatures

본문내용

- 1
3.979
28.195
0.1411
H2O - 2
4.197
29.366
0.1429
H2O - 3
4.101
29.047
0.1412
Cyclopentan - 1
7.352
30.245
0.2431
Cyclopentan - 2
7.907
28.980
0.2728
Cyclopentan - 3
7.812
30.166
0.2590
5. 3. 3 UTM (Universal Testing Machine)을 사용한 압축강도
Table 5. 3 시편의 압축강도
시편
압축강도(㎫)
H2O - 1
1.980
H2O - 2
1.929
H2O - 3
1.853
Cyclopentan - 1
5.417
Cyclopentan - 2
5.883
Cyclopentan - 3
5.157
5. 4 인장실험
5. 4. 1 시펀의 단면적 측정
Table 5. 4 시편의 단면적
시편
두께(㎜)
폭(㎜)
단면적(㎡)×10-6
H2O - 1
5.13
21.57
110.65
H2O - 2
5.27
21.59
113.78
H2O - 3
5.28
21.60
114.05
Cyclopentan - 1
5.71
20.92
119.45
Cyclopentan - 2
5.66
21.02
118.97
Cyclopentan - 3
5.70
21.01
119.76
5. 4. 2 시편의 인장력 측정
우리는 인장압력을 측정하였으므로 수식에 의해 인장강도를 알 수 있다.
또한 압력과 인장력은 비례하므로 따로 힘의 단위로 고치지 않겠다.
Table 5. 5 시편의 인장강도
시편
인장강도(㎫)
H2O - 1
1.819
H2O - 2
1.840
H2O - 3
1.942
Cyclopentan - 1
4.598
Cyclopentan - 2
4.495
Cyclopentan - 3
4.398
5. 5 고찰
H2O를 발포제로 사용했을 때 보다나은 물성값이 기대되었으나, 압축강도와 인장강도 측정결과 Cyclopentan에 의한 발포가 H2O의한 발포보다 물성치가 더 좋게 나왔다. 이는 발포과정 시 Cyclopentan이 충분히 발포하지 못했기 때문이다.
발포과정에서의 방해요인을 찾는다면 충분히 발포되지 않은 용기에 시편 이름을 적는 과정에서 용기가 뒤집어 지면서 발포에 영향을 미쳤으리라 생각되며, 반응이 발열과정일 때 주위의 온도가 낮으면 반응속도가 빨라짐을 감안할 때, 실험실의 온도가 낮았으므로 반응이 빨리 일어나면서 시편의 냉각속도도 빨랐다고 볼 수 있다.
충분히 발포하지 못한 Polyurethane이 실제 공장에서 생산되었다면, 막대한 비용 낭비와 함께 환경오염이 우려된다.
충분한 발포를 원한다면, 공정 설계 시 내부온도를 발포온도보다 조금 낮게 하여 발포가 충분히 되도록 반응시간을 늘려준다.
6. 결론
우리는 원재가 다른 합성으로 다양한 Polyurethane이 만들어짐을 알았다. 또한 실험을 통해 발포제를 달리함으로써 각각의 urethane의 물성값이 달라짐은 우리 실생활에서 urethane의 용도를 다양하게 사용할 수 있음을 고찰할 수 있게 해준다.
6. 1 Polyurethane의 다양한 용도
1) 충격흡수폼(Protect Foam)
Slow Recovery 성질을 가지며 온도에 민감하게 반응하여 폼의 강도가 다양하며 외부 하중 및 충격에 대한 흡수가 양호하여 완충재로서 그 사용범위가 광범위하며, 각종 보호장구 및 자동차, 전자제품 Sealing 소재, 산업용 소재, 스포츠 의류 등에 사용된다.
2) 변색지연폼(Delayed Yellowing Foam)
변색지연폼은 외부에 노출 시 열 및 빛에 의한 변색을 지연시키는 특성을 가지며 대기중의 산화방지 효과가 있어 우레탄폼의 필연적인 황변화 현상을 지연시키는 장점이 있다.
의류 Pad, 신발, 브래지어컵 등에 사용된다.
3) 초연질폼(Super Soft Foam)
초연질폼은 연성이 가장 뛰어나며 복원력과 신율 및 통기성이 우수하여 쿠션재로서 적합하게 사용될 수 있으며, 일반폼에 비하여 친수성이 우수한 성질을 갖고 있는 것이 특징이며 부드러운 감촉의 Cushoin 소재, 고급 가구류 등에 쓰인다.
4) 고기능성폼(High Functional Foam)
일반 우레탄폼에 특수한 기능성을 부여한 폼으로서 일반 세균 및 곰팡이균에 대한 항균효과를 갖는 항균폼과 정전기에 대한 정전 방지 효과를 나타내는 대전 방지폼 등이 있다.
항균수세미, 자동차, 전자제품, 정전기 방지용 Packing 소재 등에 많이 쓰인다.
5) 열융착폼(Flame Lamination Foam)
열융착 폼은 Flame 용융시 우수한 접착성을 가지며 의류 및 섬유 등의 Laminate 접착에 적합하게 사용할 수 있고, 저발연성이 특징이여서 난연이 요구되는 Laminate 접착품 및 고경도 폼 생산이 가능한 것이 특징이다.
자동차 Seat cover, 의류, 가방, 장갑, 신발, 잠수복, 모자 등에 사용된다.
Table 6. 1 여러 폼의 물성치
용도
밀도
(kg/㎥)
25%경도
(kg/314㎠)
신장율
(%)
인장강도
(kg/㎠)
인열강도
(kg/㎝)
영구압출
줄음율
(%)
난연성
충격흡수폼
70±2
-
70이상
1.5이상
0.5이상
10이하
변색지연폼
30±2
12±2
100이상
0.6이상
0.2이상
10이하
초연질폼
25±2
5±2
200이상
0.6이상
0.2이상
10이하
고기능성폼
32±2
11±2
150이상
1.0이상
0.35이상
8이하
FMVSS
302
열융착폼
40±3
32±4
100이상
1.5이상
0.5이상
10이하
FMVSS
302
Nomenclature
밀도(Density) [ g/cm3, kg/m3 ]
열전도율(Thermal Conductivity) [ 入 = Kal/m.hr.℃ k-factor=BTU.in/ft2hr.℉ ]
압축강도(Compressive Strength) [ kgf/cm2 ]
ILD (Indentation Load Deflection) [ kgf/314cm2 ]
인장강도(Tensile Strength) [ kgf/cm2 ]
신장율(Elongation) [ % ]
인열강도(Tear Strength) [ kgf/cm2 ]
압축영구변형율(Compression Set) [ % ]

키워드

폴리우레탄,   우레탄합성,   합성실험