비밀을 밝힙니다: TPU 필름이 왜 공기보트, 수상 연, 방수 재킷에 널리 사용되는가?

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이 게시물은 마지막으로 ljtjbx에 의해 2016-5-12 16:24에 수정되었습니다. 2014년 전 세계의 폴리우레탄 총 생산 및 판매량은 2,150만 톤에 달했으며, 그중 엘라스토머는 약 200만 톤으로, 전체의 9.3%를 차지했습니다.2014년 중국의 폴리우레탄 총 소비량은 960만 톤이었으며, 그중 엘라스토머의 소비량은 82만 톤으로 전체 소비량의 8.6%를 차지했습니다. 반면 TPU의 소비량은 28만 톤이었습니다.중국의 TPU 13차 5개년 계획의 주요 목표는 의료, 자동차, 필름 분야의 고급 TPU 제품입니다. 왜 TPU는 필름용 고급 TPU 제품과 함께 점차 사람들에게 선호되고 있을까요?먼저 TPU에 대해 알아보는 것부터 시작할까요? 1. TPU의 구조와 성능
TPU는 분자 사슬에 카르보네이트 기(-NHCOO-)를 포함하는 폴리머로, 하드 섹션과 소프트 섹션이 공존하는 블록 공중합체입니다. 플라스틱과 같은 가소성과 기계적 강도를 가지면서도, 고무와 같은 탄성도 함께 갖추고 있습니다.이러한 독특한 구조 덕분에 TPU는 신발 소재, 방수·투습성 필름, 코팅 필름, 압출 관재, 내가수분해성 코팅 필름, 자동차, 난연 케이블 등 다양한 분야에 널리 활용될 수 있습니다. 둘, TPU 소재만의 독보적인 장점: 다른 소재들과 비교했을 때, TPU는 기계적 특성이 조절 가능하다는 장점이 있습니다. 쇼어 경도는 30A-80D 사이이며, 내마모성, 인장 강도, 파단 신장률이 높으며, 굽힘에 강하고, 오일과 습기에 저항력이 있으며, 노화 및 기후 변화에도 견디며, 방수성과 투습성이 우수하고, 가수분해에도 강합니다；또한 환경 오염이 없으며, 생체 적합성이 뛰어나고 무독성이며 발암성도 없는 특징을 가지고 있습니다. 따라서 현재로서는 TPU가 PVC를 대체할 수 있는 최고의 선택입니다.이는 주로 인장 강도가 PVC보다 우수할 뿐만 아니라, 저온 내성도 PVC와는 비교할 수 없을 정도입니다；또한, 생분해성, 항균성, 가소제 불포함 등의 특성도 PVC보다 우수합니다.고급 제품의 경우, TPU가 PVC를 대체하는 것은 좋은 선택입니다. 현재 TPU 소재는 신발, 의류, 의료용품, 산업용품, 유아용품 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, 특히 의료 분야에서 그 활용이 두드러집니다.표 TPU의 응용 분야 및 용도
신발류: 스포츠화, 등산화, 스노우슈즈, 골프화, 야전화, 스케이트화의 소재 및 안감 재료
의류류: 스노우코트, 레인코트, 코트, 방한조끼, 야전복, 기저귀, 생리대, 안감, 티셔츠 및 스포츠웨어의 소재 및 안감 재료
의료용품류: 수술복(모자, 신발), 의료용 매트, 아이스팩, 붕대, 혈장주머니 등의 소재 및 안감 재료
국방용품류: 무기 보관용 필름, 야전텐트, 전투용 아이스팩.구명조끼.공기보트 등의 외피 및 내부 소재, 스포츠용품인 에어백, 공기주머니, 다이빙복, 수영복, 에어백, 스웨트셔츠, 다이어트 의류 등의 외피 및 내부 소재. 산업용품으로는 방화재, 단열판, 방음판, 방수 접착제, 절연판, 오일 주머니, 파이프, 하수도 청소용 의류 등의 외피 및 내부 소재. 아기용품으로는 장난감 등의 외피 및 내부 소재. 세 번째로, 고급 TPU 필름의 특징과 제조 공정에 대해 말하자면, TPU 필름은 저온에 강하고, 탄성이 뛰어나며, 강도가 높으며, 환경 친화적이고 분해 가능하며 “호흡이 가능한” 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성들 덕분에 TPU 필름은 여러 분야에서 PVC, EVA, 인조가죽과 같은 재료들을 대체하고 있으며, 중국에서의 소비량도 계속 증가하고 있습니다.전 사회의 환경 보호 의식이 점점 높아지고, 기술도 더욱 발전함에 따라 TPU의 활용 범위도 계속 넓어지고 있습니다.2010년부터 2014년까지 전체 시장의 성장률은 연평균 15%였습니다.1. TPU 필름의 특징
TPU 필름은 TPU 원료 입자를 용융하여 압출 성형한 것으로, 저온에 강하고 탄성이 뛰어나며 강도가 높으며 환경 친화적이고 분해 가능하고 “호흡성”이 있다는 장점이 있습니다. 현재 PVC, EVA, 인조 가죽과 같은 소재를 점차 대체하고 있으며, 특히 필름 분야에서 그러합니다.예를 들어, 신발의 경우 사용되는 TPU 필름의 두께가 비교적 두꺼워(0.5~2mm), 다양한 스포츠화나 아웃도어 등산화가 대량으로 사용되면서 가장 많은 양이 소비됩니다；운동 기구는 주로 수상 스피드보트, 에어보트, 수상 연에 집중되어 있으며, 폴리에터계 TPU 필름이 주로 사용됩니다；가정용 섬유, 아웃도어 의류, 야외용품, 의료용품(수술복)에 사용되는 방수 투습 TPU 필름. 그림 TPU의 아웃도어 의류 적용 2. TPU 필름의 가공 공정 및 특징 TPU는 블로우 성형, 캐스팅 등의 방법을 통해 TPU 필름을 생산할 수 있다.블로우 성형법: 원료는 열압출기를 통해 용융되어 성형된 뒤, 기계의 노즐을 통해 금형으로 들어갑니다. 그 후 압축 공기에 의해 부풀려지고 잡아당겨지며, 마지막으로 꼬이고 절단됩니다；캐스팅법: 원료는 열압출기를 통해 용융·가소화된 후, 노즐을 통해 좁은 구멍 모양의 금형으로 압출되어 냉각 롤러 위에 붓아져 원료가 급격히 냉각됩니다. 그 다음 잡아당기고, 절단한 뒤 감아냅니다.표 TPU 압출 공정: 블로우 성형, 캐스팅 비교
블로우 성형법 | 캐스팅법
두께 범위: 10~100μm | 50~2000μm
기계적 특성: 종방향 및 횡방향 강도의 차이가 적음 | 종방향 및 횡방향 강도의 차이가 큼
불용성 물질 제어: 불용성 물질 함량이 낮음 | 불용성 물질 함량이 높음
생산량: 적음 | 많음
표면 특성: 양면이 매끄럽거나 양면이 흐릿할 수 있음. 단면만 매끄럽거나 흐릿하게 할 수도 있음.
결정성: 적절한 결정 구조는 필름의 외관을 개선시키고 기계적 특성도 우수하게 만든다. 그림에서 보듯, TPU 필름의 결정성은 적당한 수준입니다. 만약 결정성이 너무 높으면 용융물이 파열되어 압출 시 덩어리가 생기게 됩니다. 그 결과, 필름에는 덩어리가 많이 생기고, 외관도 거칠어지며, 기계적 성능도 떨어집니다. 그림 TPU 필름의 결정성이 지나치게 높음 3. 필름 압출 속도가 TPU 필름에 미치는 영향 TPU 필름의 압출 속도가 임계 속도에 도달하면, 모든 샘플에서 압출 변형이 발생한다.왜곡의 주요 형태는 표면 왜곡과 전체적인 왜곡으로 나눌 수 있습니다.따라서, 박막의 외관 품질을 유지하는 조건 하에서 적절한 압출 속도를 선택하면 생산성 향상에 도움이 된다. 4. 높은 투습성을 가진 TPU 필름의 특징: 미세한 구멍이 있는 필름으로, 일반적으로 폴리테트라플루오로에틸렌을 원료로 사용하여 팽창시키고 잡아당기는 과정을 거쳐 만들어집니다. 이 필름은 다공성 구조를 가지고 있으며, 구멍의 크기는 0.2~10um입니다. 따라서 수증기만이 통과할 수 있어, 인체에서 발생하는 수증기가 효과적으로 밖으로 배출될 수 있습니다. 반면, 물방울은 침투할 수 없어 방수 및 투명 효과를 얻을 수 있습니다；친수성 무공막: 폴리우레탄(TPU)을 주요 재료로 하여 친수성 기능을 부여한 구조로, 표면과 내부가 균일하고 밀도가 높습니다. 표면에는 일정량의 친수성 기능단이 존재하여 수소결합 형태로 인체에서 방출되는 수증기 분자를 “잡아둡니다”. 그 후 분자 사슬과 막의 내외부 압력 차이를 통해 수증기가 “전달”되어 우수한 방수 및 투습 성능을 발휘합니다. 분자 투습막과 미세공 투습막의 비교
TPU 분자 투습막은 전통적인 미세공 막에 비해, 계면활성제에 대한 내성이 뛰어나고, 높은 수분 투과압을 가지며, 선택적으로 수분을 통과시킬 수 있습니다. 또한 찢어짐에 대한 저항력이 강하고, 박테리아와 냄새를 완전히 차단할 수 있습니다. 게다가 비용도 저렴합니다.

분자 투습막과 미세공 투습막의 비교
분자 투습막 vs 미세공 투습막
분자 투습막: 계면활성제에 대한 내성이 있음; 높은 수분 투과압; 선택적 투습 가능; 찢어짐에 대한 저항력이 강함; 박테리아와 냄새를 완전히 차단함; 비용이 저렴함
미세공 투습막: 계면활성제가 새어나옴; 수분 투과압이 낮음; 선택적 투습이 불가능함; 수분 팽창이 적음; 찢어짐에 대한 저항력이 약함; 박테리아와 냄새를 완전히 차단하지 못함; 비용이 높음

TPU 방수투습막은 현재 주로 레이싱복, 오토바이 용품, 골프웨어, 방수복, 등산화, 샤워 커튼, 식탁보, 우비, 아기용 턱받이, 선원용 의류, 낚시 바지, 스노우코트, 트렌치코트, 방한 재킷, 스키복, 스키 장갑, 등산복, 사냥복, 서핑복, 말용 의류, 방탄복, 전투복, 조명 부품, 휴대폰 방수 부품 등에 사용되고 있습니다.