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실리콘은 무엇으로부터 만들어졌나?
일반적인 유기고분자의 주쇄는 탄소(C)의 반복결합구조인 것에 반해, 실리콘은 규소(Si)와 산소(O)의 반복나열실록산 결합을 주쇄로 하는 무기고분자입니다. *1 *2
또한 실리콘은 분자구조상 측쇄에 유기기가 있어, 그 종류에 따라 다양한 특성을 부여하는 것이 가능한 하이브리드재료 입니다.
실리콘의 주원료는 천연유래규소(SiO2)와 물, 천연가스에서 유래한 메탄올으로써, 복잡한 화학반응을 더하여 합성됩니다.
가장 많이 생산되고 있는 폴리디메틸실록산을 예로 들면, 구성 성분의 약 60%가 규소와 물에서 유래됩니다.
■ 지각중 원소 중량비 (상위5원소)
| 순위 | 원소 | 클라크수※ |
|---|---|---|
| 1 | 탄소 | 49.5 |
| 2 | 규소 | 25.8 |
| 3 | 알루미늄 | 7.56 |
| 4 | 철 | 4.7 |
| 5 | 칼슘 | 3.39 |
※ 클라크수는 지구상의 지표 부근에 존재하는 원소의 비율을 중량비로 나타낸 것이다.
*1
화학정보에 관해 세계적 권위가 있는 Chemical Abstracts Service (CAS) 에서는, 실리콘폴리머류를Polysiloxanes이나 Siloxanes and Silicones등을 통제어로 색인하여, 무기폴리머로 분류하고 있습니다.
*2
국제순수∙응용화학연합 (IUPAC；International Union of Pure and Applied Chemistry) 에서는, 2007년에 무기폴리머는 주쇄에 탄소원자를 포함하지 않는 고분자화합물로 정의하였습니다.
실록산 결합에 의한 특징
실리콘은 무기와 유기의 양쪽 특성을 가지는 고기능 소재로, 실리콘의 뛰어난 특성을 만들어 내는 것이 실록산 결합과 분자구조입니다.
실리콘은 무기질의 실록산 결합(Si-O-Si)인 주쇄이고 측쇄에는 유기기가 연결된 구조를 하고 있습니다.
실록산 결합은 유리나 석영 등의 무기물과 같은 구조로 유기 폴리머의 주쇄인 C-C결합이나 C-O결합보다 결합에너지가 매우 큽니다. 그래서 200℃라는 고온이 되더라도 그 결합이 깨지는 일이 없고 화학적으로 안정되고 내열성, 내후성이 높습니다.
나선구조의 특징
디메틸실리콘의 분자 구조는 Si-O결합이 6개에서 1회전하는 ‘나선구조’를 하고 있어 유연성이 풍부합니다. 실리콘폴리머의 표면은 물에 융해되기 어려운 메틸기(유기질)로 덮여있고, 표면 에너지가 낮습니다. 이러한 분자 구조에서 유래하는 것이 내한성, 발수성, 이형성, 낮은 온도의존성 등이 실리콘만의 독특한 특징입니다.
실리콘 고무 시험을 왜 실시하나요?
실리콘 고무는 합성 고무의 한 종류입니다. 크게 고온에서 가황하는 밀러블형(Millable) 실리콘 고무와, 실온 또는 비교적 저온에서 가황하는 액상 실리콘 고무로 나눌 수 있습니다. 밑에 설명드릴 각종실리콘 고무 시험은 실리콘 고무 콤파운드(혼합물)가 설계대로 제조되고 있는지를 확인하기 위해 실시하고 있습니다.
‘밀러블(Millable)형 실리콘 고무’ 와 '액상 실리콘 고무'에 대해서 설명해 주세요.
밀러블(Millable)형 실리콘 고무란 경화되기 전의 상태가 천연 고무나 통상의 합성고무인 미가황 배합 고무와 유사한 형태로, 배합Roll이나 밀폐식혼합기 등으로 가소&혼합할 수 있는 상태인 고무의 총칭입니다. 액상 실리콘 고무란 경화되기 전의 상태가 액상 또는 페이스트 상태인 고무의 총칭입니다. 액상 실리콘 고무는 실온에서 공기 중의 습기로 인해 경화되는 타입도 있습니다.
실리콘 고무로 성형품을 만들기 위해서는 고무를 혼합&반죽하는 전공정이 꼭 필요한가요?
그렇습니다. 튜브나 카트리지에 들어있는 액상 실리콘 고무 제품 이외에는 고무를 혼합하거나 반죽하는 사전작업이 필요합니다.
경화되기 전 상태의 실리콘 고무 시험 방법은 어떤 것이 있습니까?
경화 전 상태의 실리콘 고무의 시험은 제품이 설계대로 제조되고 있는지를 확인함과 동시에 고객의 사용편의를 조사할 목적으로 실시하고 있습니다. 시험 항목은 크게 (1) 점도 시험, (2) 가소도 시험, (3) 경화성 시험, (4) Tack-Free 시험, (5) 선수축률 시험의 5종입니다.
경화된 후의 실리콘 고무 시험 방법은 어떤 것이 있습니까?
경화된 후의 실리콘 고무 물성을 평가하는 시험 항목으로 JIS(일본산업규격)에서는 (1) 비중, (2) 경도, (3) 침입도, (4) 인장강도, (5) 절단신율 (6) 인열강도, (7) 영구줄음, (8) 내열성, (9) 액체침적, (10) 인장전단접착강도, (11) 체적저항률, (12) 절연파괴강도, (13) 유전정접, (14) 비유전율의 14종이 규정되어 있습니다. 경화형 실리콘 고무는 제품의 종류가 많기 때문에 각각의 특징과 용도가 다양하며 다양한 사용 조건이 있습니다. 따라서 기능이나 성능을 정확하게 평가하기 위해 다양한 시험 항목이 지정되어 있습니다. 대략적으로 경도, 침입도, 인장강도, 절단신율, 인열강도, 영구줄음, 인장전단접착강도는 기계적 응력에 대한 물성시험이며 체적저항률, 절연파괴강도, 유전정접, 비유전율은 전기특성에 대한 평가시험이라고 할 수 있습니다.
신에츠실리콘에는 5,000종이 넘는 제품이 있습니다만, 품번(품명)에는 의미가 있습니까?
신에츠실리콘의 많은 제품에는 알파벳 K가 품명 앞에 붙어 있습니다. K다음에 붙는 알파벳은 제품 구분을 나타내며, 두번째 문자 이후의 알파벳은 실리콘의 성상이 이미지 되도록 되어 있습니다. 예를 들어 KF의 F는 Fluid의 첫 글자로 액상 오일을, KE의 E는 Elastomer의 첫 글자로 탄성체의 고무를 연상 가능하도록 나눠져 있습니다.
KF나 KE이외에는 어떤 제품이 있습니까?
아래 예의 제품이 있습니다.
∙ KS : Solvent의 S(용제희석형)
∙ KNS: Non Solvent의 NS(무용제형)
∙ KM: Emulsion의 M(에멀젼) ※Elastomer와 구분하기 위해 M을 붙임
∙ KP: Paint의 P(도료용)
∙ KR: Resin의 R(레진)
∙ KMP: Powder의 MP(에멀젼 파우더) ※Emulsion, Paint와 구분하기 위해 MP를 붙임
그리고 K를 첫 글자로 하지 않는 제품도 있습니다.
∙ G: Grease의 G(그리스)
∙ TC: Thermal Conductivity의 TC(열전도)
∙ ST: Shrink Tube의 ST(수축 튜브)
제품번호 뒤의 알파벳에도 의미가 있습니까?
제품번호 뒤의 알파벳에도 의미가 있습니다. 아래에 몇 가지 예를 참고해주세요.
∙ KF-96-OOcs
Cs는, Centi Stokes의 첫 글자로 운동점도의 단위 입니다. 1센티스톡은 10-2 스톡크입니다.
숫자가 작을수록 점도가 낮습니다. 신에츠실리콘의 대표적인 디메칠실리콘 오일은
0.65cs ~ 1,000,000cs까지 27종의 표준점도 제품이 있습니다.
∙ KE-OOO-U
고무 컴파운드로 가류제을 포함하지 않는 다는 의미로 U타입이라고 하고 있습니다.
몰드나 가류(가교) 방법 등에 따라 적절한 가류제를 선택할 필요가 있습니다.
신에츠화학에서는 각 제품에 적합한 가류제도 준비되어 있습니다.
∙ KE-OOO-T
RTV고무로 T외에도 W, G, B등의 알파벳이 사용되고 있는 제품은 색상을 나타내고 있습니다.
T는 Translucent(투명, 반투명), W는 White(백색), G는 Gray(회색), B는 Black(흑색) 입니다.
복수의 색상을 가진 제품도 있습니다만, 색상의 차이만 있을 뿐 기본특성은 동일합니다.
제품명이 무의미하지는 않군요?
알파벳과 숫자만으로 되어있는 제품명에 감추어져 있는 의미가 있습니다.
그것을 알게 된다면 제품에 대한 친밀도가 높아 지지 않을까요
LIMS란 무엇을 의미하나요?
LIMS는 Liquid Injection Molding System의 머리글자를 딴 용어로 액상실리콘고무 사출성형시스템이라는 뜻 입니다. 이는 뛰어난 특성을 가진 액상 실리콘 고무와 이 재료를 정밀하고 안정적으로 사출하는 성형기를 조합하여, A/B 2액의 재료를 장치에 세팅하는 것만으로도 재료의 혼합에서 성형까지 모두 자동화할 수 있는 성형 시스템입니다.
LIMS의 특징은 무엇입니까?
크게 다음과 같은 5가지 특징이 있습니다.
1. 재료자체의 뛰어난 특성
내열성, 전기 절연성, 고강도, 난연성, 도전성 등의 특징을 가지고 있으며, 투명한 제품뿐만 아니라 착색도 용이하게 할 수 있어 다양한 용도에 사용할 수 있습니다.
2. 공정 단축
액상 실리콘 고무를 부가반응으로 경화시켜 경화속도가 빠르기 때문에 성형시간을 단축시킬 수 있습니다.
3. 생산성 향상
재료가 액상이기 때문에 낮은 사출압력으로도 성형이 가능하여 정밀한 부품 성형에도 대응이 가능합니다. A/B 두 액의 혼합이 정확하게 이루어지며, 성형 중에 이물이 유입될 가능성도 적어 고품질의 효율적인 성형이 가능합니다.
4. 성형자동화
Flashless, Runnerless 성형에도 대응 가능하며, 경화 후에도 이형성이 뛰어나 성형 공정을 자동화 할 수 있습니다. 성형 사이클 타임이 짧기 때문에 연속 자동 성형도 가능합니다.
5. 친환경적인 성형 가능
부가반응을 통해 경화 중 부생성물이 없고 Flashless, Runnerless 성형으로 폐자재 처리가 필요 없어 친환경적인 제조가 가능합니다.
어떤 성형장치를 사용합니까?
LIMS용 액상 실리콘 고무의 점도는 실온에서 약 50~3,000Pa·s 정도이며, 해당 점도범위에 대응할 수 있는 성형기가 이용됩니다. 기본적으로는 정량사출 펌프유닛과 다이나믹 믹서 또는 스태틱 믹서 등의 혼합 장치를 갖춘 사출유닛을 조합한 LIMS 전용 사출성형기가 사용됩니다. LIMS용 성형기의 기본 구성은 하기 그림과 같습니다.
