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Aug 30, 2023

연구원들은 단열재, 매트리스, 신발에 널리 사용되는 폼을 업사이클하는 방법을 개발했습니다.

건축용으로 자주 사용되는 폴리우레탄 폼은 재활용이 어렵습니다. ... [+] 노스웨스턴 대학과 미네소타 대학의 연구원들은 폴리우레탄을 재활용하는 방법을 개발했습니다.

건축용으로 자주 사용되는 폴리우레탄 폼은 재활용이 어렵습니다. ... [+] 노스웨스턴 대학과 미네소타 대학의 연구원들은 폴리우레탄을 고품질 플라스틱과 고무로 업사이클하는 방법을 개발했습니다.

폴리우레탄 폼은 가구, 신발, 건축물의 단열재로 널리 사용되는 반면, 폴리우레탄 폼은 시급한 재활용 문제를 안고 있습니다. 재활용이 쉽지 않은 소재이며, 지속 가능성에 대한 우려가 계속 높아지면서 기업과 소비자 모두에서 재활용 가능한 제품에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 스펀지 같은 소재의 대부분은 결국 매립되거나 다운사이클링됩니다. 이는 재활용된 제품이 원래 제품보다 품질이 낮은 경우를 특징으로 하는 용어입니다. 따라서 폴리우레탄을 더 나은 소재로 업사이클링하는 방법이 과학자들 사이에서 모색되고 있습니다.

미국화학회(American Chemical Society) 저널인 ACS Central Science에 발표된 새로운 연구가 이에 대한 해결책을 제시합니다. 연구원들은 폴리우레탄을 단단한 플라스틱과 고무로 변환하는 기술을 시연했습니다.

폴리우레탄의 용도를 변경하는 것이 까다로운 이유는 폼이 열경화성, 즉 제조 시 화학적 경화 과정에서 비가역적으로 경화되기 때문입니다. 생성된 폼의 화학적 결합은 녹을 수 없으므로 더 이상 사용하기에 좋지 않으면 쓰레기통에 버리는 것 외에는 선택의 여지가 없습니다. 이는 종종 카펫으로 다시 접착되거나, 새로운 폼으로 분쇄되거나, 석유나 가스와 같은 제품으로 화학적으로 재활용될 수 있습니다. 폴리우레탄은 열경화성 재료 시장의 거의 3분의 1을 차지하기 때문에 엄청난 양의 폐기물을 발생시킬 수 있습니다.

노스웨스턴 대학과 미네소타 대학의 과학자들은 폴리우레탄 재료를 재가공할 수 있도록 "이중 나사 압출"을 사용하는 방법을 개발했습니다. 첫째, 그들은 폴리우레탄을 촉매에 도입하여 재료를 보다 가단성 있게 만들었습니다. 즉, 파손되지 않고 모양을 만들 수 있다는 의미입니다. 촉매화된 폼은 압축 성형으로 알려진 공정인 금형 캐비티에서 가열 및 성형되는 것에 더 잘 반응하지만 연구원들은 폼 내에 여전히 갇혀 있는 공기가 있어 재료의 불균일성을 유발하여 균열이 발생한다고 판단했습니다.

그들은 압축 성형 이외의 방법을 모색하기로 결정했습니다. 폴리우레탄을 보다 효과적으로 균질화하기 위해 과학자들은 마이크로 컴파운딩을 사용했습니다. 마이크로 컴파운딩에는 두 개의 회전 스크류가 가열된 배럴에서 재료를 혼합하는 기계인 트윈 스크류 압출기를 사용하여 고온에서 폴리머 제형을 혼합하는 작업이 포함됩니다.

압출기로 처리함으로써 과학자들은 재료가 깨지거나 부서지지 않고 폼에서 과도한 공기를 제거했습니다. 대신에 생성된 부드러운 필름 제품은 신발 쿠션, 스케이트보드나 쇼핑 카트용 바퀴, 자동차 범퍼 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 내구성 있는 플라스틱으로 만들어질 수 있습니다.

앞으로 연구원들은 그들의 공정이 상업적으로 사용되는 다른 열경화성 재료를 업사이클링하는 데 사용될 수 있기를 바라고 있습니다.