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폴리 우레탄 (PU)-코팅 된 직물 고급 폴리머 과학 및 섬유 공학의 교차로에 서서 자동차 및 항공 우주에서 의료 및 보호 의류에 이르기까지 다양한 산업 전반에 걸쳐 비교할 수없는 다양성을 제공합니다. 이 기사에서는 현대의 PU 코팅 섬유를 정의하는 정교한 재료 화학, 정밀 코팅 기술 및 성능 중심 응용 프로그램을 검토하면서 내구성, 지속 가능성 및 규제 준수에 대한 발전하는 과제를 해결합니다.
1. 분자 공학 및 PU 제형 전략
Pu- 코팅 된 직물의 기능적 특성은 폴리 우레탄의 세그먼트 화 된 블록 공중 합체의 맞춤형 설계에서 유래하며, 교류 하드 (예를 들어, 디 이소시아네이트 및 체인 익스텐더) 및 소프트 (예를 들어, 폴리올) 세그먼트를 포함한다. 고급 공식화는 이러한 단계를 최적화하여 특정 성능 메트릭을 달성합니다.
열가소성 PU (Thermoplastic PU) : 선형 폴리머 체인은 용융 처리 가능성 및 재활용 성을 가능하게하며, 고온 응용 (예 : 자동차 내부)에 이상적입니다.
습기 경화 PU : 야외 섬유에서 빠른 경화를 위해 주변 습도와 반응하는 1 성분 시스템.
UV-Stable 및 Flame-Retardant PU : EN 469 및 NFPA 2112 표준을 충족시키기 위해 할로겐이없는 첨가제 (예 : 인 기반 화합물)와 방향족 이소시시아네이트 (MDI/TDI)의 혼입.
하이브리드 시스템의 혁신에는 다음이 포함됩니다.
실란-변형 PU (SPU) : 실록산 가교를 통해 폴리 에스테르 및 나일론과 같은 기질에 대한 향상된 접착.
자가 치유 PU : 열에서 마이크로 크랙을 복구하는 미세 캡슐화 된 디소 시아 네이트는 마모가 발생하기 쉬운 환경에서 제품 수명을 연장합니다.
2. 코팅 기술 및 정밀 제조
PU 코팅의 적용에는 균일 한 두께, 접착력 및 기능적 성능을 보장하기위한 고급 증착 방법이 포함됩니다.
A. 직접 코팅 기술
나이프-오버 롤 코팅 : 타포 린 및 컨베이어 벨트에 널리 사용되는 ± 2% 두께 내성으로 20-500 μm 코팅을 달성합니다.
로타리 스크린 인쇄 : 통기성 의료 직물 (예 : 50–150 g/m² PU)을위한 패턴 코팅을 가능하게합니다 (예 : 부직포에 적용).
B. 전송 코팅
PU가 릴리스 용지에 캐스트되고, 경화되고, 직물에 적층되는 2 단계 공정. 이 방법은 완벽한 표면 마감 및 제어 된 다공성으로 인해 고급 응용 (예 : 고급 스러움 실내 장식 용 합성 가죽)을 지배합니다.
C. 폼 코팅
PU 분산의 기계적 거품은 방수 (> 10,000 mm 정수압 헤드)를 유지하면서 재료 사용량을 30-40% 감소시킵니다. 가벼운 텐트와 군사 장비에 사용됩니다.
중요한 프로세스 매개 변수
점도 제어 : 가벼운 직물의 스트라이크 스루를 방지하기위한 1,000–15,000 CP (Brookfield).
경화 역학 : 120-180 ° C의 적외선 또는 열기 오븐은 기질 분해없이 가교 효율을 보장합니다.
표면 전처리 : 혈장 또는 코로나 방전은 최적의 PU 접착력을 위해 직물 표면 에너지 (> 50 mn/m)를 수정합니다.
3. 성능 검증 및 산업 표준
PU 코팅 직물은 부문 별 요구 사항을 충족하기 위해 엄격한 테스트를 거칩니다.
기계적 내구성 :
ASTM D751 (트럭 덮개의 경우 인장 강도> 1,000 N/5 cm).
Martindale 마모 저항성 (좌석 직물의 경우> 50,000 사이클).
환경 저항 :
5 년간의 UV 노출을 시뮬레이션하기위한 Xenon-ARC 테스트 (ISO 4892-2).
열대 응용에 중요한 가수 분해 저항 (28 일 동안 85 ° C/85% RH).
기능적 특성 :
화학적 투과 저항에 대한 ASTM F739 (산업용 용매에 대한 획기적인 시간> 8 시간).
ASTM E96 수증기 투과 (통기성 빗물의 경우 500–2,000 g/m²/일).
4. 고성능 응용 및 사례 연구
A. 자동차 및 항공 우주
사례 연구 : Tier-1 공급 업체는 EV 배터리 랩을위한 TPU 코팅 된 아라미드 직물을 개발하여 UL 94 V-0 불꽃 저항을 달성하고 충돌 충돌을 견딜 수있는 200% 신장을 달성했습니다.
기술 에지 : PU 코팅 탄소 섬유 복합재는 FAA 가연성 표준을 충족하는 동안 항공기 내부 무게를 15% 줄입니다.
B. 건강 관리 및 보호 의류
항균 PU : 병원 커튼 및 수술 커튼에 대한 실버-이온 함침 코팅 (MRSA의 Log7 감소).
화학적 보호 슈트 : HAZMAT 응용에 대한 <0.1 μg/cm²/min 투과율을 가진 다층 PU/PVC 직물.
C. 건축 및 실외 장비
PTFE-LAMINATED PU : 25 년의 날씨 보증이있는 인장 구조 (예 : ETFE/PU 경기장 지붕).
친환경 풍선 : 임시 대피소 용 재활용 가능한 TPU 코팅 폴리 에스테르, PVC 기반 재료를 대체합니다.
5. 지속 가능성 및 순환 경제 솔루션
PU 코팅 산업은 생태 의식 관행을 향해 피벗되고 있습니다.
수성 PU 시스템 : 휘발성 유기 화합물 (VOC)을 제거하여 용매 기반 코팅에 비해 배출량을 90% 감소시킵니다.
바이오 기반 폴리올 : 가수 분해 저항성을 손상시키지 않고 피마자 오일 또는 대두 (최대 40% 바이오-컨텐츠)로부터 유래.
화학적 재활용 : 당분해 공정은 소비자 후 PU 섬유를 재사용 가능한 폴리올로 해체하여> 95% 단량체 회수를 달성합니다.
박막 혁신 : 나노 클레이 강화 PU 코팅은 재료 소비를 25% 감소시키면서 장벽 특성을 향상시킵니다.
6. 새로운 기술 및 시장 궤적
스마트 반응 형 코팅 :
온도에 민감한 군사 위장을위한 열색 PU.
웨어러블 건강 모니터를위한 전도성 PU/탄소 나노 튜브 복합재.
4D 프린팅 : 적응 형 아키텍처를위한 모양을 구성하는 섬유를 활성화하는 UV-Curable PU 수지.
디지털 트윈 통합 : 롤 투 롤 생산에서 폐기물을 최소화하기위한 AI 구동 코팅 두께 최적화.
Smithers (2023)에 따르면, Global Pu-Coated Fabric 시장은 5.2% CAGR로 성장하여 2030 년까지 237 억 달러에 이르렀으며, EV 채택 및 인프라 투자에 의해 연료를 공급받을 것으로 예상됩니다 .
