최근 몇몇 고객님들께서 물어보시는 내용이 있었습니다. 그리고 고객님들께서 가지고 계신 이 궁금증을 조금이나마 시원하게 풀어드리고 싶었습니다. 오늘의 컨텐츠는 메모리폼 침대 매트리스 만들 때 사용되는 물질 TDI와 MDI에 대한 이야기입니다. 메모리폼 침대를 어떤 물질을 토대로 제조하는지? 그리고 마스슬립은 어떤 소재와 제조공정을 거치는지에 대한 이야기를 시작해보도록 하겠습니다.

폴리우레탄은 화합물 내에서 우레탄 결합(RNH - COOR)을 가지는 고분자 화합물로 디이소시아네이트 화합물과 히드록시 화합물인 폴리올과의 반응으로 만들어지게 됩니다.

특징으로는, 탄성이 우수하며 내마모성이 뛰어나 접착제, 섬유와 합성피혁은 물론 신발, 건자재, 자동차용품, 가구에 이르기까지 매우 광범위하게 사용되고 있습니다.

전 세계적으로 소비되는 폴리우레탄의 75% 이상이 폴리우레탄 폼 형태이며, 원료물질의 특성에 따라서 연질/경질우레탄 폼으로 분류되는데 가구제품(소파/매트리스)에 들어가는 폼은 연질우레탄 폼으로 쿠션성이 양호하고 강도가 뛰어나며 통기성이 좋은 특징을 가집니다. 원료물질의 배합 비율에 따라 다양한 물성을 조절할 수 있기에 침구류에 국한되지 않고 자동차 등에도 널리 사용되고 있습니다.

1. TDI :Toluene diisocyanate(톨루엔)

TDI(Toluene diisocyanate) 톨루엔은 폴리우레탄을 만들 때 사용되는 원료입니다. 폴리올과 반응하여 폴리우레탄을 형성하기 위해 사용되고 있는 화학물질입니다. 주로 스펀지, 폼외에도 다양한 소재들을 만드는데 사용되고 있습니다. 

TDI는 휘발성이기에 금방 냄새가 날라가는 성질, 점탄성, 인력(찢어짐)이 강합니다.

2. MDI : Methylene diisocyanate(메틸렌)

MDI(Methylene diisocyanate) 메틸렌은 가구(매트리스/소파)등에 들어가는 폴리우레탄 폼을 만드는데 사용되는 원료일뿐만 아니라 우리가 신고 다니는 운동화 밑창, 의류에 들어가는 스판덱스 등에 사용되어지는 화학물질입니다.

MDI폼은 작업과정에서 유해물질에서 더 자유로울 수 있으며 물성을 조절하여 점탄성을 조절할 수 있습니다.

메모리폼 제조방식 중 가장 대표적인 방식은 주형(일정한 틀 Mold)을 이용하는 몰드 폼과 폼 블록을 대량으로 연속 생산할 때 적용하는 슬랩스톡(Slabstock) 방식이 있습니다.

몰드 폼 제조방식의 경우, 주형(폼을 만드는 틀)에 먼저 예열하고 예열된 주형 내에 이형제를 도포합니다. 이 후 주입기를 통해 발포액이 주형으로 주입되며 발포가 되어지는 방식으로 발포가 완료되고 나면, 폼을 주형(틀)으로부터 떼 내는 방식으로 제품을 생산하는 방식입니다. (마스슬립이 제작하는 방식)

발포시스템에 따라 다양한 방식이 사용되기는 하지만 주요한 특징으로는 컨베이어 벨트에 연속적으로 발포액을 주입하면서 발포가 이루어지도록 하는 과정을 거치며 이에 따라 폼이 연속적으로 대량 생산되는 것이 특징인 방식입니다.

폼이란 특정한 액체에 일정 반응을 일으켜 만들어진 거품을 일정한 형태로 만드는 것을 말합니다. 이 때 폼을 만들기 위해서는 주 재료인 폴리올와 발포제(디소시아네이트MDI, TDI , 반응작용제)를 혼합하여 거품을 발생 시키고 가열한 후 굳히게 됩니다. 발포된 폼을 일정한 형태로 잘라 조립하여 메모리폼 매트리스를 생산하게 됩니다.

위 도표는 몰드 제조방식과 MDI(메틸렌)를 사용하였을 때 ppb치수(대기오염물질 농도), 슬랩스톡 제조방식과 TDI를 사용하여 폼을 만드는 과정에서 나오는 ppb의치수를 볼 수 있는 도표입니다.

보시면, 디소시아네이트 노출수준의 차이를 한 눈에 볼 수 있었습니다.

몰드 제조방식 + MDI(메틸렌)

노출된 ppb 지수 : 0.004ppb

슬랩스톡 제조방식 + TDI(툴리엔)

노출된 ppb 지수 : 6.291 ppb

이 결과값(폴리우레탄폼을 만드는 9개 업체 제조과정을 테스트 한 결과 기반합니다.)을 보았을 때는 몰드 제조방식에서 MDI를 활용하여 폼을 제조하였을 때 낮은 ppb 지수를 확인할 수 있었습니다.

위의 내용을 보시듯이 몰드 폼 제조방식과 슬랩스톡 폼 제조방식으로 우레탄 폼을 생산하는데 있어 디소시아네이트의 발생과 노출도를 확연하게 볼 수 있었고 작업과정에서 안정성을 가지고 갈 수 있는 안전한 폼을 만들기 위해서 어떤 방식을 취해야하는지를 알 수 있었습니다.

위의 그래프는 20년 전 해외 MDI/TDI의 사용량에 따른 수입량 비교표입니다. 이미 해외에서는 작업과정에서의 안정성 확보를 위해 MDI 사용이 TDI에 비해 훨씬 많은 것으로 보여지고 현재는 더 많은 격차를 보이고 있을 것으로 예상되어집니다. 하지만 각각의 화학물질로 만들어진 제품의 특징 등을 고려하였을 때 양은 줄어들지 않고 우상향했을 것으로 예상되었습니다.

위는 TDI(툴리엔)폼이고 밑은 마스슬립의 MDI(메틸렌)폼입니다. 안정성↑, 유해물질↓ = 가격↑ 등에서 작업과정 및 폼 유해물질 검출에 대해 우위를 보이고 있는 MDI폼을 비교하실 때 한 눈에 볼 수 있는 팁을 간단히 알려드리고자 합니다.

제조회사의 기술이나 제작장비에 따라서 차이가 있을 수 있지만, TDI폼보다 MDI폼이 기포,입자가 크다는 점입니다. 또한 MDI폼은 경질(경도)의 조절이 가능하여 부드러움->단단함을 조절할 수 있습니다. 이렇게 확연한 차이가 있기 때문에 저가 메모리폼업체에서는 커버를 벗길 수 없게 만들고 메모리폼을 직접 눈으로 볼 수 없게 하기도 합니다. 사용하는 동안 안정성이 기반이 되는 폼매트리스를 사용하고 싶으시다면, 참고해주시면 좋을 것 같습니다.

먼저 마스슬립는 메모리폼 침대 매트리스 제조공정 모습입니다. 공정과정을 보시면 몰드방식(Mold Foam)방식으로 제작을 진행하고 있습니다. 메모리폼을 만들 때 들어가는 발포촉진제는 MDI(메틸린)을 사용하여서 폼매트리스를 만들고 있습니다. 작업의 안정성 측면에서 뿐만 아니라 점탄성을 조절할 수 있어 메모리폼의 밀도, 경도 등을 조절할 수 있는 이점이 있습니다.

폼을 만드는 과정에서 몸에 해로운 물질을 최소한으로 사용하는 것도 중요하지만, 수면제품으로 하루의 3/1시간을 함께 하는 매트리스임에 더욱 꼼꼼히 테스트하고 검증을 해나가기 시작하였습니다. 그리하여 마스슬립은 국제 인증기관에서 제품완전성,폼,커버 등 안정성 테스트를 모두 안전하게 통과하였고 라돈이나 인체에 무해하여 사용하는데 전혀 문제가 없다는 것을 확인할 수 있었습니다.

여러 제조방식과 조금 더 안전한 MDI(메틸렌) 발포촉진제를 사용하지만 그럼에도 남아있을 수 있는 유해물질과 냄새제거를 위해 마스슬립은 다시 한번 디소시아네이트(메틸린)발포로 나는 퀘퀘한 냄새 빼는 작업/라돈 테스트를 진행하고 있습니다.

1. 고온으로 각종 유해물질을 제품 밖으로 빼내는 작업

2. 자외선으로 살균,소독과 동시에 강한 바람으로 유해물질을 날리는 작업

3. 다시 한번 고온에서 압축,살균 과정을 거치는 과정

↓

* VOCs, 라돈, 포름알데히드, 유해원소, 중금속 등

고온과 자외선 살균을 통해 일상 생활에 위협을 줄 수 있는 각종 유해물질을 제거

* 고온 처리와 강한 바람의 반복 작용을 통해 발포 후 생기는 메모리폼의 고유한 냄새를 제거

정말 많은 분들께서 TDI/MDI에 대해 물어보시는 경우가 많았습니다. 단순히 TDI로 만들면 "안좋다", MDI로 만들면 "좋다" 는 옳지 않습니다. 물론 폼을 만드는 작업과정에서 나오는 대기오염물질 농도(ppb) 외에 다양한 부분에서 문제들이 있기에 MDI를 활용하여 폼을 만들고 있습니다.

하지만 작업공정 후 어떤 과정을 거쳐서 폼에 있는 유해물질을 날려주고 안정성 테스트를 통해 검증을 받아가는지가 정말 중요합니다. TDI폼, MDI폼은 각각의 장단점이 있습니다. 또한 각각 사용용도에 따라 달라질 수 있기에 무엇이 더 "안좋다","좋다"이야기하는 것보다 어떤 용도로 사용하고 어떻게 작업하여 유해물질을 잘 날려서 좋은 제품을 만들 수 있느냐가 내용의 포인트가 될 것 같습니다.