대부분의 "가황이란 무엇인가"에 대한 설명은 교과서적인 화학 지식에만 머물고, 생산 현장이나 단위 비용에 어떤 변화를 가져오는지에 대해서는 알려주지 않습니다. 바로 그 부분이 구매자들이 주목하는 부분입니다. 잘못된 경화 시스템을 선택하세요 그리고 나중에 악취 민원, 허용 오차 편차 또는 규정 준수 테스트 불합격으로 인해 비용을 지불하게 될 것입니다.
실리콘 가황(경화)은 경화제와 열, 습기 또는 자외선/전자빔에 의해 유발되어 실리콘 고분자 사슬 사이에 가교 결합을 형성함으로써 부드럽고 경화되지 않은 실리콘을 고정된 형태, 탄성 및 내열성(-40°C ~ 230°C)을 가진 안정적인 엘라스토머로 변환합니다. 선택하는 경화 시스템(백금 vs. 과산화물)은 기본 폴리머보다 냄새, 식품/의료 적합성 및 비용에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다.
세 가지 경화 방법과 각 방법의 사용 시기
가황은 가교 반응이 시작되는 방식에 따라 정의됩니다. 우리가 진행하는 거의 모든 공정에는 세 가지 방법이 적용됩니다.
| 방법 | 방아쇠 | 일반적인 사용 | 노트 |
|---|---|---|---|
| 열경화(압축/사출) | 금형 내에서 열과 압력을 가합니다. | HTV 성형 부품, LSR 사출 | 최고 수준의 처리량과 정밀도를 제공하지만, 전용 도구가 필요합니다. |
| RTV(상온 가황) | 수분(1부) 또는 촉매 혼합물(2부) | 실란트, 접착제, 소량 금형 | 가열 공구 미사용; 경화 시간 지연 |
| 방사선 치료 | 자외선 또는 전자빔 | 얇은 코팅, 필름 | 빠르고 저온으로 조리하며, 얇은 단면에만 적용 가능합니다. |
제조된 실리콘 제품의 경우, 열경화성 HTV 및 LSR 우리가 대량으로 사용하는 제품은 RTV입니다. RTV는 주로 실란트/접착제 및 프로토타입 제작에 사용되는 제품이며, 대량 생산 성형 방식은 아닙니다.
백금 vs. 과산화수소 치료법: 진정으로 중요한 결정
기본 실리콘 자체보다는 경화 시스템이 더 중요합니다. 이 선택이 냄새, 규정 준수 및 비용을 결정짓습니다.
| 플래티넘(첨가) 치료 | 과산화물 치료 | |
|---|---|---|
| 냄새/부산물 | 없음, 무취 | 미량의 냄새가 나며, 제거를 위해 후경화 과정이 필요합니다. |
| 투명도/황변 | 높은 투명도, 낮은 황변 현상 | 평균적인 선명도 |
| 규정 준수 적합성 | 식품 접촉 및 의료 (젖꼭지, 튜빙, 월경 컵) | 산업용 씰, 일반 가스켓 |
| 비용 | 더 높은 (백금 촉매) | 더 낮은 가격, 최고의 가성비 |
음식, 피부 또는 신체에 닿는 부품은 백금 경화 처리를 해야 하며, 절대 지름길은 없습니다. 민감한 부위에 사용될 과산화물 경화 부품은 반드시 추가 공정을 거쳐야 합니다. 후경화 (예: 200°C에서 약 4시간) 잔여물을 제거하기 위해 시간과 비용을 추가로 지출해야 합니다.
실리콘 가황 처리가 재료에 어떤 변화를 가져오나요?
가교 결합은 실리콘을 페이스트 형태가 아닌 제품 형태로 사용할 수 있게 해주는 핵심 요소입니다. 실제로 실리콘은 굳어집니다.
- 열 범위: 표준 등급은 -40°C ~ 230°C의 온도 범위에서 사용 가능하며, 고온 등급은 250~300°C에 단시간 노출되어도 견딜 수 있습니다.
- 경도: 조정 가능 쇼어 A 10~80A (공갈젖꼭지의 경우 약 20~30A, 단단한 손잡이의 경우 60~70A).
- 치수 안정성: 경화된 실리콘은 온도 범위 전체에 걸쳐 형태와 탄성을 유지하지만, 경화되지 않은 재료는 그렇지 않습니다.
HTV와 LSR: 열경화 방식의 두 가지
둘 다 열 경화 방식이지만, 공정 방식이 다르기 때문에 최소 주문 수량(MOQ)과 허용 오차가 결정됩니다.
| HTV(고체, 압축) | LSR(액상, 주사제) | |
|---|---|---|
| 용인 | 헐렁할수록 플래시가 더 잘 터질 가능성이 높습니다. | 정밀도 ±0.02mm까지 매우 정밀함 |
| 볼륨핏 | 낮은 볼륨에서 중간 볼륨 | 높은 용량, 높은 청결도 |
| 압형 | 곰팡이 비용 절감 | 더 높은 금형 비용(콜드 러너) |
| 가장 좋은 | 단순/대형 부품 | 의료용품, 유아용품, 정밀 부품 |
툴링 전에 확인해야 할 규정 준수 범위
경화 시스템만으로는 인증을 보장할 수 없습니다. 목표 표준에 조기에 맞춰야 합니다.
- FDA 21 CFR 177.2600 — 미국 식품 접촉 기준치.
- 한국어: — 더욱 엄격한 EU/독일 식품 등급 기준(전체 이행 테스트)을 충족하며, 재료비는 일반 FDA 등급보다 일반적으로 20~30% 더 높습니다.
- USP 6등급 / ISO 10993 — 의학적 생체 적합성. 참고: USP는 ISO 10993 위험 기반 생체 적합성 평가를 선호하여 독립적인 "Class VI" 지정을 단계적으로 폐지하고 있습니다(12월 1일부로 시행). 따라서 향후에는 ISO 10993을 주요 참조 기준으로 명시하십시오. Class 100,000(또는 그 이하) 클린룸에서의 생산이 필요합니다.
자주 묻는 질문
가황 실리콘은 식품에 안전한가요?
백금 경화 처리되었고 목표 표준(FDA 21 CFR 177.2600 또는 LFGB)에 따라 인증된 경우에만 가능합니다. "실리콘"이라는 라벨이 아니라 경화 방식이 결정적인 요소입니다.
RTV 실리콘은 열을 가해야 하나요?
아니요. RTV는 실온에서 수분(1액형) 또는 혼합 촉매(2액형)를 통해 경화되므로 실란트 및 소량 금형에 사용됩니다.
실리콘에서 냄새가 나는 이유는 무엇일까요?
과산화물 경화 실리콘은 미량의 부산물을 함유할 수 있습니다. 적절한 후경화 과정을 거치면 냄새가 제거되지만, 백금 경화 실리콘은 처음부터 무취입니다.
다음으로 결정해야 할 사항
견적을 내기 전에 비용과 납기를 좌우하는 세 가지 사양을 확인해야 합니다. 목표 준수 표준(FDA/LFGB/USP Class VI), 요구되는 경도(Shore A) 및 허용 오차, 그리고 생산량/최소 주문량(MOQ)입니다. 이 세 가지를 확정하면 경화 시스템, 공정(HTV 대 LSR), 그리고 툴링이 자연스럽게 결정됩니다.
참고자료
- 21 CFR 177.2600 — 반복 사용을 목적으로 하는 고무 제품 — 미국 연방 관보 사무국(eCFR) (최신본).
- 식품 안전에 관한 법적 규정(LFGB) — 독일 연방 문화부(BMUKN).
- ISO 10993-1 의료기기 생물학적 평가 활용 — 미국 식품의약국(FDA) 지침, 2023년 9월.
- ISO 10993-1 표준 기록 — ISO 카탈로그(최신 2025년판 참조).
- ASTM D2240 — 고무 특성, 경도계(쇼어 경도) — ASTM 인터내셔널.
