아뇨, 솔직히 말해서 지루하지 않을 거예요. 특히 신축성 있는 고무 재질을 좋아하신다면요. 계속 읽으시면 1액형 실리콘 실란트에 대해 궁금했던 거의 모든 것을 알게 되실 거예요.
1) 그것들은 무엇인가
2) 만드는 방법
3) 어디에 사용하나요?
소개
1부형 실리콘 실란트란 무엇인가요?
화학적 경화형 실란트에는 여러 종류가 있는데, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리설파이드가 가장 잘 알려져 있습니다. 이 이름은 관련 분자의 골격에서 유래되었습니다.
실리콘 백본은 다음과 같습니다.
Si – O – Si – O – Si – O – Si
변성 실리콘은 (적어도 미국에서는) 새로운 기술이며, 실제로는 실란 화학으로 경화된 유기 골격을 의미합니다. 알콕시실란 말단 폴리프로필렌 옥사이드가 그 예입니다.
이 모든 화학 반응은 1액형 또는 2액형으로 구성될 수 있으며, 이는 경화에 필요한 부품 수와 관련이 있습니다. 따라서 1액형은 튜브, 카트리지 또는 통을 열면 재료가 경화된다는 것을 의미합니다. 일반적으로 이러한 1액형 시스템은 공기 중 수분과 반응하여 고무가 됩니다.
따라서 1부형 실리콘은 튜브 내에서 안정된 상태를 유지하다가 공기에 노출되면 경화되어 실리콘 고무를 생성하는 시스템입니다.
장점
1부 실리콘은 많은 독특한 장점을 가지고 있습니다.
- 올바르게 배합하면 매우 안정적이고 신뢰할 수 있으며, 뛰어난 접착력과 물리적 특성을 지닙니다. 유통기한(사용 전 튜브에 넣어둘 수 있는 기간)은 일반적으로 최소 1년이며, 일부 제품은 수년간 지속됩니다. 실리콘은 또한 의심할 여지 없이 최고의 장기 성능을 자랑합니다. 시간이 지나도 물리적 특성이 거의 변하지 않으며 자외선 노출에도 영향을 받지 않습니다. 또한, 다른 실란트보다 최소 50°C 이상 우수한 온도 안정성을 보입니다.
-1액형 실리콘은 비교적 빠르게 경화되어 일반적으로 5~10분 이내에 피막이 형성되고, 1시간 이내에 점착성이 없어지며, 하루도 채 되지 않아 약 0.6mm(1/10인치) 두께의 탄성 고무로 경화됩니다. 표면은 고무처럼 부드러운 감촉을 지닙니다.
-반투명하게 만들 수 있다는 점이 중요한 특징입니다(반투명색은 가장 많이 사용되는 색상입니다). 따라서 원하는 색상으로 착색하기가 비교적 쉽습니다.
제한 사항
실리콘에는 두 가지 주요 한계가 있습니다.
1) 수성 페인트로는 칠할 수 없습니다. 용제 기반 페인트로도 칠하기가 까다로울 수 있습니다.
2) 경화 후 실런트는 일부 실리콘 가소제를 방출할 수 있는데, 이를 건물 확장 조인트에 사용하면 조인트 가장자리에 보기 흉한 얼룩이 생길 수 있습니다.
물론, 일체형 시스템의 특성상 시스템이 공기와 반응하여 위에서 아래로 경화되기 때문에 깊은 단면까지 빠르게 경화시키는 것은 불가능합니다. 좀 더 구체적으로 설명하자면, 실리콘은 단열 유리창의 유일한 밀봉재로 사용할 수 없습니다. 실리콘은 대량의 액체 수분을 차단하는 데는 탁월하지만, 수증기가 경화된 실리콘 고무를 비교적 쉽게 통과하여 IG 유닛에 김 서림을 유발하기 때문입니다.
시장 영역 및 용도
1부형 실리콘은 거의 모든 곳에서 사용되고 있으며, 일부 건물 소유주들은 위에서 언급한 두 가지 제한 사항으로 인해 문제가 발생한다는 점에 실망하고 있습니다.
건설 및 DIY 시장이 가장 큰 비중을 차지하며, 자동차, 산업, 전자, 항공우주 분야가 그 뒤를 따릅니다. 모든 실란트와 마찬가지로, 1액형 실리콘의 주요 기능은 두 개의 유사하거나 상이한 기재 사이의 틈을 접착하고 메워 물이나 외풍이 스며드는 것을 방지하는 것입니다. 때로는 유동성을 높여 코팅이 되는 것 외에는 제형이 거의 변하지 않습니다. 코팅, 접착제, 실란트를 구분하는 가장 간단한 방법은 간단합니다. 실란트는 두 표면 사이를 밀봉하는 반면, 코팅은 한 면만 덮고 보호하는 반면, 접착제는 두 표면을 광범위하게 접착합니다. 실란트는 구조용 유리나 단열 유리에 사용될 때 접착제와 가장 유사하지만, 두 기재를 접착하는 것 외에도 밀봉하는 역할을 합니다.
기초 화학
경화되지 않은 상태의 실리콘 실란트는 일반적으로 걸쭉한 페이스트나 크림처럼 보입니다. 공기에 노출되면 실리콘 폴리머의 반응성 말단기가 가수분해(물과 반응)되어 서로 결합하여 물을 방출하고 긴 폴리머 사슬을 형성합니다. 이 사슬들은 계속해서 서로 반응하여 결국 페이스트가 인상적인 고무로 변합니다. 실리콘 폴리머 말단의 반응성기는 폴리머 자체를 제외하고 가장 중요한 부분인 가교제에서 비롯됩니다. 가교제는 실란트에 냄새, 경화 속도와 같은 직접적인 특성이나 색상, 접착력 등과 같은 간접적인 특성을 부여하는데, 이는 필러나 접착 촉진제와 같은 특정 가교제 시스템과 함께 사용될 수 있는 다른 원료 때문입니다. 적절한 가교제를 선택하는 것은 실란트의 최종 특성을 결정하는 데 중요합니다.
경화 유형
경화 시스템에는 여러 가지가 있습니다.
1) 아세톡시(산성 식초 냄새)
2) 옥심
3) 알콕시
4) 벤즈아미드
5) 아민
6) 아미노옥시
옥심, 알콕시, 그리고 벤즈아미드(유럽에서 더 널리 사용됨)는 소위 중성 또는 비산성 시스템입니다. 아민과 아미노옥시 시스템은 암모니아 냄새가 나며, 일반적으로 자동차 및 산업 분야 또는 특정 옥외 건설 분야에서 더 많이 사용됩니다.
원자재
제형은 여러 가지 다른 구성 요소로 이루어져 있으며, 그 중 일부는 의도된 최종 용도에 따라 선택 사항입니다.
절대적으로 필수적인 원료는 반응성 폴리머와 가교제뿐입니다. 그러나 충전제, 접착 촉진제, 비반응성(가소화) 폴리머, 촉매는 거의 항상 첨가됩니다. 이 외에도 색상 페이스트, 살균제, 난연제, 열 안정제 등 다양한 첨가제를 사용할 수 있습니다.
기본 공식
일반적인 옥심 구조 또는 DIY 실란트 제형은 다음과 같습니다.
| % | ||
| 폴리디메틸실록산, OH 말단 50,000cps | 65.9 | 중합체 |
| 폴리디메틸실록산, 트리메틸말단, 1000cps | 20 | 가소제 |
| 메틸트리옥시미노실란 | 5 | 가교제 |
| 아미노프로필트리에톡시실란 | 1 | 접착 촉진제 |
| 150 sq.m/g 표면적 훈증 실리카 | 8 | 필러 |
| 디부틸틴 디라우레이트 | 0.1 | 촉매 |
| 총 | 100 |
물리적 특성
일반적인 물리적 특성은 다음과 같습니다.
| 신장률(%) | 550 |
| 인장강도(MPa) | 1.9 |
| 100 신율에서의 탄성 계수(MPa) | 0.4 |
| 쇼어 A 경도 | 22 |
| 시간 경과에 따른 피부 변화(분) | 10 |
| 태크 프리 시간(분) | 60 |
| 스크래치 시간(분) | 120 |
| 경화를 통해(24시간 내 mm) | 2 |
다른 가교제를 사용하는 제형은 가교제 함량, 접착 촉진제 종류, 경화 촉매의 차이만 있을 뿐, 외관은 유사합니다. 사슬 연장제를 사용하지 않으면 물리적 특성이 약간씩 달라집니다. 일부 시스템은 다량의 분필 필러를 사용하지 않으면 쉽게 제작할 수 없습니다. 이러한 제형은 투명 또는 반투명 형태로 생산할 수 없습니다.
실런트 개발
새로운 실런트를 개발하는 데는 3단계가 있습니다.
1) 실험실에서의 개념화, 생산 및 테스트 - 매우 소량
실험실 화학자는 새로운 아이디어를 떠올리고, 보통 약 100g의 실란트를 손으로 직접 혼합하여 경화 과정과 고무의 종류를 확인합니다. 이제 FlackTek Inc.의 새로운 기계 "The Hauschild Speed Mix"가 출시되었습니다. 이 특수 기계는 100g 단위의 소량 혼합을 공기를 배출하면서 몇 초 만에 혼합하는 데 이상적입니다. 이는 개발자가 소량 혼합의 물리적 특성을 실제로 테스트할 수 있게 해 주므로 중요합니다. 흄드 실리카 또는 침전된 분필과 같은 다른 필러는 약 8초 안에 실리콘에 혼합할 수 있습니다. 탈기에는 약 20~25초가 소요됩니다. 이 기계는 입자 자체를 혼합기처럼 사용하는 이중 비대칭 원심분리 메커니즘을 사용합니다. 최대 혼합량은 100g이며, 일회용 컵을 포함하여 다양한 종류의 컵을 사용할 수 있어 세척이 전혀 필요하지 않습니다.
배합 과정에서 중요한 것은 성분의 종류뿐만 아니라 첨가 순서와 혼합 시간입니다. 공기 방울에는 수분이 포함되어 있어 실란트가 내부에서부터 경화되기 때문에, 제품의 유통기한을 확보하기 위해서는 공기를 제거하거나 배제하는 것이 중요합니다.
화학자가 특정 용도에 필요한 실란트를 확보하면 1쿼트 용량의 플래니터리 믹서로 확장하여 약 110ml(3온스) 용량의 소형 튜브 3~4개를 생산할 수 있습니다. 이는 초기 보관 수명 테스트 및 접착력 테스트는 물론, 기타 특수 요구 사항을 충족하는 데 충분한 재료입니다.
그런 다음 1갤런 또는 2갤런 용량의 기계로 가서 10온스 튜브 8~12개를 생산하여 심층 테스트와 고객 샘플링을 진행합니다. 실란트는 용기에서 금속 실린더를 통해 압출되어 포장 실린더 위에 놓이는 카트리지로 들어갑니다. 이러한 테스트를 마치면 규모 확장을 위한 준비가 완료됩니다.
2) 스케일업 및 미세조정 - 중간 볼륨
스케일업 단계에서는 실험실용 제제가 일반적으로 100~200kg(드럼 하나 정도) 정도의 더 큰 기계에서 생산됩니다. 이 단계에는 두 가지 주요 목적이 있습니다.
a) 혼합 및 분산 속도, 반응 속도 및 혼합물의 전단력 차이로 인해 발생할 수 있는 4파운드 크기와 이 더 큰 크기 사이에 유의미한 변화가 있는지 확인하고,
b) 잠재 고객을 샘플링하고 실제 현장 피드백을 받기 위해 충분한 자료를 생산합니다.
이 50갤런 기계는 소량이나 특수 색상이 필요하고 각 유형의 드럼을 한 번에 한 개만 생산하면 되는 산업 제품에도 매우 유용합니다.
혼합기에는 여러 종류가 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 두 가지는 플래너터리 믹서(위 그림 참조)와 고속 분산기입니다. 플래너터리 믹서는 고점도 혼합물에 적합하고, 분산기는 특히 저점도 유동성 시스템에서 더 나은 성능을 발휘합니다. 일반적인 건축용 실란트의 경우, 고속 분산기의 혼합 시간과 잠재적 발열량에 유의한다면 두 기계 모두 사용할 수 있습니다.
3) 본격 생산 수량
최종 생산은 배치 또는 연속 생산으로 이루어질 수 있으며, 스케일업 단계의 최종 제형을 그대로 재현하는 것이 바람직합니다. 일반적으로 비교적 소량(2~3배치 또는 1~2시간 연속 생산)의 재료가 생산 장비에서 먼저 생산되고, 정상적인 생산이 시작되기 전에 검사됩니다.
테스트 - 무엇을 어떻게 테스트할 것인가.
무엇
물리적 특성 - 신율, 인장 강도 및 탄성 계수
적절한 기질에 대한 접착력
유통기한 - 가속 및 실온 모두
경화 속도 - 시간 경과에 따른 피부, 끈적임 없는 시간, 긁힘 시간 및 경화 완료, 색상 온도 안정성 또는 오일과 같은 다양한 유체에서의 안정성
또한 일관성, 낮은 냄새, 부식성 및 전반적인 외관 등 다른 주요 특성도 검사하거나 관찰합니다.
어떻게
실란트 시트를 꺼내 일주일 동안 경화시킵니다. 그런 다음 특수 덤벨을 잘라 인장 시험기에 넣어 신율, 탄성 계수, 인장 강도와 같은 물리적 특성을 측정합니다. 또한, 특별히 준비된 샘플에 대한 접착력/응집력을 측정하는 데에도 사용됩니다. 해당 기판에 경화된 재료의 비드를 잡아당겨 접착력을 간단히 검증합니다.
쇼어-A 경도계는 고무의 경도를 측정합니다. 이 장치는 무게추와 게이지처럼 생겼으며, 경화된 샘플에 촉을 꽂아 경도를 측정합니다. 촉이 고무에 더 깊이 침투할수록 고무는 더 연해지고 경도는 낮아집니다. 일반적인 건축용 실란트의 경도는 15~35입니다.
피부 경과 시간, 끈적임 없는 시간 및 기타 특수 피부 측정은 손가락이나 무게추가 달린 비닐 시트를 사용하여 수행됩니다. 비닐 시트가 깨끗하게 벗겨질 때까지 걸리는 시간을 측정합니다.
유통기한을 확인하기 위해, 실란트 튜브를 실온(1년 유통기한을 입증하는 데 자연적으로 1년이 걸림) 또는 고온(일반적으로 50°C)에서 1주, 3주, 5주, 7주 등) 동안 숙성합니다. 숙성 과정(가속 케이스에서 튜브를 냉각) 후, 튜브에서 재료를 압출하여 시트 형태로 만들고 경화시킵니다. 이 시트에서 성형된 고무의 물리적 특성을 이전과 동일하게 시험합니다. 그런 다음, 이 특성을 새로 배합된 재료의 특성과 비교하여 적절한 유통기한을 결정합니다.
대부분의 필수 시험에 대한 구체적이고 자세한 설명은 ASTM 핸드북에서 확인할 수 있습니다.
몇 가지 마지막 팁
일액형 실리콘은 시중에서 판매되는 최고 품질의 실란트입니다. 하지만 한계가 있으며, 특정 요구 사항이 있는 경우 특수 개발될 수 있습니다.
모든 원료가 가능한 한 건조하고, 제형이 안정적이며, 생산 과정에서 공기가 제거되었는지 확인하는 것이 중요합니다.
모든 단일 부품 실런트의 개발 및 테스트 과정은 유형에 관계없이 기본적으로 동일합니다. 생산 수량을 시작하기 전에 가능한 모든 특성을 확인했는지 확인하고 응용 프로그램의 요구 사항을 명확하게 이해했는지 확인하세요.
적용 요건에 따라 적절한 경화 화학 물질을 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 실리콘을 선택하고 냄새, 부식, 접착력은 중요하지 않지만 저렴한 비용이 필요한 경우 아세톡시가 적합합니다. 그러나 부식될 수 있는 금속 부품이 있거나 플라스틱에 대한 특수 접착력과 독특한 광택 색상이 필요한 경우에는 옥심이 필요합니다.
[1] Dale Flackett. 실리콘 화합물: 실란과 실리콘 [M]. Gelest Inc: 433-439
* OLIVIA 실리콘 실란트 사진
게시 시간: 2024년 3월 31일
