변색의 진실: 투명 실리콘이 옥외 환경에서 제 기능을 못하는 이유는 무엇일까요?

이 군더더기 없는 현장 중심 가이드에서는 변색되지 않는 투명 실리콘이 캘리포니아의 강렬한 햇볕 아래 6~12개월 만에 옅은 레몬색으로 변하는 정확한 이유와, CMF 엔지니어, 제품 디자이너, 그리고 브랜드가 자외선이 강한 해안가 및 도심 환경에서도 수년간 견딜 수 있는 광학 등급 LSR을 지정하는 방법을 마침내 공개합니다.

CMF 리뷰를 여전히 지배하는 값비싼 오해

수년간 공급업체들은 변색되지 않는 실리콘을 투명한 부품을 필요로 하는 디자이너들에게 최고의 소재로 홍보해 왔습니다. 샌프란시스코, 보스턴, 시애틀 등지에서 열리는 CMF(색상, 질감, 질감) 심사에 참석해 보면 똑같은 이야기를 듣게 될 것입니다.“백금 경화, 광학 등급 LSR 소재로 제작되어 영구적으로 투명함을 보장합니다.”

하지만 자외선이 강한 캘리포니아, 특히 로스앤젤레스에서 샌프란시스코 만 지역까지 300일 넘게 강렬한 햇빛이 쏟아지는 환경에서는 투명한 스마트워치 밴드, 조경 조명 확산기, 야외용 이어폰 하우징 등이 6~12개월 안에 투명한 색에서 옅은 레몬색으로 변하는 것이 일반적입니다. 투명 실리콘의 황변은 단순히 미관상의 문제만이 아닙니다. 이는 더 심각한 열화, 즉 취성 증가, 탄력성 저하, 그리고 광 투과율의 현저한 감소로 이어져 제품 성능을 저하시킵니다.

북미 브랜드의 대량 LSR 생산을 15년 이상 운영하면서 중국, 베트남, 미국 등 여러 공장에서 동일한 문제점이 반복되는 것을 목격했습니다. 이는 이론이 아니라 마케팅 브로셔에서는 절대 언급하지 않는 생산 현장의 현실입니다.

화학 심층 분석: 첨가 경화 vs. 축합 경화

광학 응용 분야에서 첨가 경화(플래티넘) 방식이 선호되는 이유는 무엇일까요?

실리콘의 주 골격인 Si-O-Si 사슬은 실제로 고분자 화학에서 가장 자외선에 안정적인 결합 중 하나입니다. 바로 그 때문에 잘못된 속설이 계속 퍼지는 것입니다. 진짜 문제는 측쇄와 제조 과정에서 첨가되는 다른 물질들에 있습니다.

백금 촉매 수소실릴화 반응을 이용한 첨가 경화법은 광학 등급 LSR(액상 실란트 환원)에 있어 최고의 선택입니다. 산성 부산물이 생성되지 않고, 휘발성 물질이 최소화되며, 모든 조건이 완벽할 경우 가장 깨끗한 초기 색상을 얻을 수 있습니다. 하지만 완벽한 조건은 드뭅니다.

백금 촉매의 순도는 모든 것을 좌우합니다. 저희는 99.9% %부터 99.99% % Pt까지 다양한 순도의 촉매를 테스트했습니다. 그 차이는 금형에서 꺼낸 직후 미세한 짚색으로 나타나는데, D65 주광 아래에서만 겨우 보일 정도이며, 이 차이만으로도 황변 현상이 시작될 수 있습니다. 미량의 억제제나 과량의 메틸히드로실록산(Si-H 가교제)조차도 자외선 조사 시 라디칼 부반응을 통해 발색단을 생성합니다. 한 프리미엄 웨어러블 브랜드의 2024년 생산 과정에서 50:1 A/B 혼합물에 2 % 가교제가 과다하게 첨가된 경우, QUV 조사 800시간 만에 부품이 눈에 띄게 황변되는 현상이 발생했습니다. 이는 12개월 옥외 보증 기간 내에 발생한 현상입니다.

결로 방지제의 치명적인 결함이 드러나다

응축 경화 방식(과산화물 또는 주석 촉매 방식)은 비용 절감을 목적으로 하는 옥외 부품에 여전히 널리 사용되고 있습니다. 하지만 현실은 다음과 같습니다.

2022년 애리조나의 조경 조명 프로젝트에서 해당 제품의 일부가 4개월도 채 안 되어 변색되고 균열이 발생한 이후, 당사는 모든 옥외용 제품에 과산화물 경화 투명 등급 제품 제공을 중단했습니다.

모든 것을 바꾼 제작 팁

최상위 플래티넘 시스템을 사용하더라도, 후경화 협상 불가 조건입니다. 진공 상태에서 200°C에서 4시간 동안 처리하면 표면으로 이동하여 산화되어 노란색 퀴논 유사 구조로 변하는 D4-D10 고리형 실록산이 제거됩니다.

마이그레이션 문제: 실리콘 자체의 문제만은 아닙니다

안료 이동 vs. 실제 실리콘 황변 현상

때로는 실리콘 자체가 무해한 경우도 있습니다. 브랜드들이 고급스러운 따뜻한 색감을 내기 위해 아주 미세한 색조를 첨가하려고 할 때, 색소 번짐 현상이 매우 흔하게 발생합니다.

환경 흡수 및 피부 접촉

실리콘의 가스 투과성은 매우 뛰어납니다(대부분의 고무보다 최대 100배 높음). 로스앤젤레스 도심이나 시애틀 항만 지역에서는 오존, 질소산화물(NOx), 다환방향족탄화수소(PAH)가 그대로 흡수됩니다. 실제 사례로, 한 유명 오디오 브랜드의 투명 이어 쿠션은 오른쪽 이어피스가 가장 빨리 누렇게 변색되었는데, 질량분석기(GC-MS) 분석 결과 피지 지질과 땀의 염분이 국소적으로 산성 미세 환경을 조성한 것으로 밝혀졌습니다.

자외선 안정제 함정: 투명도 vs. 내구성

모든 CMF 엔지니어는 똑같은 스프레드시트 문제에 직면합니다. "느낌과 강도를 망치지 않고 안정제를 얼마나 첨가해야 할까?"“

한 고객은 "유리보다 뛰어난 광학적 투명도"와 "5년간 황변 현상 없음"을 원했습니다. 저희는 0.7 %의 맞춤형 HALS 혼합물을 제공하여 4000시간 QUV 시험에서 ΔE < 1.5를 통과했지만, 신장률은 9 % 감소했습니다. 일반적으로 전체 기계적 사양을 재검증하지 않는 한 총 안정제 함량은 1.2 %를 초과해서는 안 됩니다.

제조 논리: 실제로 중요한 공정 제어

곰팡이 온도 – 조용한 살인자

180~190°C에서 가동하여 사이클 시간을 단축하면 백금 촉매의 열 산화로부터 +0.8 YI 단위가 추가됩니다.

이형제 및 툴링 규율

이제 당사는 용매가 없는 백금 호환 이형 시스템 사용과 500회 사출마다 금형 전체 세척을 의무화하고 있습니다.

후경화 표준

당사의 절대 양보 불가능한 프로토콜은 질소 퍼지 하에서 200°C에서 4시간, 150°C에서 2시간입니다. 이 공정을 생략한 부품은 일반적으로 1000시간 QUV 테스트에서 불합격됩니다.

실제 환경 테스트 프로토콜(ASTM G154 이상)

우리는 모든 옥외용 투명 유리 제품 사양을 이 복합 스트레스 프로토콜을 통해 테스트합니다.

결과는 Konica Minolta CM-700d 분광광도계를 사용하여 D65/10° 조건에서 측정하였으며, 전체 스펙트럼 곡선과 ΔYI 대 시간 그래프를 제시합니다.

다음 프로젝트에 적합한 실리콘을 선택하는 방법

공급업체와 대화할 때 이 체크리스트를 그대로 활용하세요.

1. 광학 등급 LSR만 요구하십시오. 의료용 또는 식품 접촉용으로 인증된 순도 기준입니다.
2. UV 안정제 패키지 %에 대한 서면 자료와 전체 기계적 충격 보고서(인장, 인열, 신장률)를 제출해야 합니다.
3. 후경화 성능은 용광로 기록과 D4–D10 < 50 ppm을 통해 검증하십시오.
4. 일반적인 브로셔가 아닌, 사용하시는 경도계와 색상에 맞는 1000시간 QUV 데이터를 요청하십시오.
5. 공급업체가 목표 환경(자외선 노출이 심한 해안 지역, 사막, 도시 오염 지역)에서 경험이 있는지 확인하십시오.