실리콘 제품은 일상생활과 산업 현장 곳곳에 사용됩니다. 실리콘 제조 시스템에서 장비는 결정적인 역할을 합니다. 이 글에서는 실리콘 생산의 각 단계에 사용되는 주요 기계를 소개하고, 그 기능과 공정 핵심 요소를 설명하여 실리콘 제조의 핵심을 처음부터 끝까지 이해할 수 있도록 돕습니다.
원자재 준비: 혼입 및 합성 장비
실리콘 생산의 첫 단계는 재료 가공입니다. 고품질 혼합은 균일한 물리적 특성을 보장하고 일관된 성형 결과를 위한 기반을 마련합니다. 주요 기계로는 니더, 2롤 밀, 냉각 저장 시스템 등이 있습니다.
반죽기 / 밴버리 믹서
- 니더는 실리콘 원료를 가공하는 핵심 기계입니다. 기본 고무, 필러, 안료, 첨가제를 높은 전단력으로 혼합합니다. 밀폐된 챔버 내부에서 두 개의 로터가 마찰과 압축을 발생시켜 재료를 가열하고 고르게 분산시킵니다.
- 최신 니더에는 조기 경화를 방지하기 위한 온도 조절 시스템이 장착되어 있습니다. 투명 또는 의료용 실리콘의 경우, 투명도와 순도를 유지하기 위해 정밀한 온도 및 시간 조절이 필수적입니다.
2롤 밀
- 반죽 후, 화합물은 두 개의 롤로 구성된 밀에서 정제됩니다. 두 개의 강철 롤러가 반대 방향으로 회전하여 재료를 압착하고 평평하게 만들어 안료와 첨가제의 분산을 향상시킵니다. 이 단계에서 작업자는 두께를 조절하거나, 색상을 추가하거나, 다른 재료를 결합할 수 있습니다.
- 온도와 롤러 간격을 잘 조절해야 합니다. 온도가 너무 높으면 눌어붙거나 조기 가황이 발생할 수 있으며, 온도가 너무 낮으면 혼합이 불균일해지고 작업성이 저하됩니다.
냉각 및 저장 시스템
- 밀링 후 실리콘 화합물은 고온 상태를 유지하므로 분자 구조를 안정화하기 위해 냉각이 필요합니다. 일반적인 장비로는 냉각 컨베이어, 자동 절단기, 저장 랙 등이 있습니다. 일부 시스템은 진공 저장 탱크를 사용하여 갇힌 공기를 제거하여 이후 성형 시 높은 밀도와 균일성을 보장합니다.
성형 단계: 제품 형성의 핵심
성형은 실리콘이 최종 형태를 갖추는 핵심 단계입니다. 소재와 제품 유형에 따라 압축 성형 프레스, 사출 성형기, 압출 성형기 등이 일반적으로 사용됩니다.
압축 성형 기계
- 압축 성형은 씰, 개스킷, 키패드, 주방용품 등 고체 실리콘 제품에 사용됩니다. 가열된 금형과 가해지는 압력은 실리콘을 경화시켜 최종 형태를 형성합니다.
- 최신 프레스는 조밀하고 기포 없는 제품을 보장하기 위해 자동 배기 및 온도 조절 시스템을 갖추고 있습니다. 사이클 시간은 부품 두께와 경화 시스템에 따라 달라집니다. 더 크거나 다중 캐비티 금형의 경우, 외관과 투명도 향상을 위해 진공 프레스가 선호됩니다.
액체 사출 성형 기계(LIM)
- LIM 기계는 액상 실리콘 고무(LSR)를 가공하는 기계로, 아기용품, 전자 부품, 의료 부품 등 고정밀, 청정 용도에 적합합니다.
- 이 시스템은 공급 장치, 계량-혼합 장치, 사출 시스템, 그리고 금형 조립 장치로 구성됩니다. 두 가지 액상 성분을 정밀한 비율로 혼합하고 고압으로 사출하여 자동 성형 및 경화를 진행합니다.
- LIM은 높은 효율성, 최소한의 폐기물, 그리고 탁월한 균일성을 제공합니다. 정밀하고 위생이 중요한 제품에 널리 사용됩니다.
압출 기계
- 압출기는 튜브, 씰, 케이블 슬리브와 같은 연속적인 실리콘 프로파일을 만드는 데 사용됩니다. 스크류가 회전하면서 가소화되고, 다이 헤드를 통해 컴파운드를 밀어내 연속적인 형상을 형성합니다.
- 압출된 실리콘은 열풍 가황(HAV) 오븐에서 경화됩니다. 온도 분포, 스크류 속도, 다이 설계 등의 변수가 표면 평활도와 치수 정확도를 결정합니다. 고급 기계에는 제품 밀도와 안정성을 높이기 위해 진공 배기 장치가 포함되는 경우가 많습니다.
가황 및 경화: 안정적인 성능의 핵심
가황은 실리콘을 가소성 상태에서 탄성 고체로 변형시킵니다. 열이나 화학 반응은 실리콘에 유연성과 내구성을 부여하는 3차원 망상 구조를 형성합니다.
열풍 가황 오븐
- HAV 오븐은 압출 실리콘 제품에 널리 사용됩니다. 균일한 고온 공기 흐름으로 완벽한 가교가 보장됩니다.
- 온도는 일반적으로 200°C 정도이며, 컨베이어 속도는 제품 두께에 따라 조절됩니다. 원활한 공기 순환은 황변이나 기포 발생을 방지하여 일관된 색상과 마감을 보장합니다.
터널 가황 라인
- 터널 라인은 튜빙이나 케이블 재킷과 같은 긴 제품의 연속 생산을 위해 설계되었습니다. 다중 구역 온도 제어를 통해 정밀한 가열, 경화 및 냉각이 가능합니다.
- 자동 공급, 하역 및 냉각 기능을 갖춘 이 시스템은 완전 자동화된 생산을 실현하여 효율성과 일관성을 향상시킵니다. 대량 생산 또는 표준화된 제품의 경우, 터널 라인을 통해 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
후처리 및 표면 처리 장비
많은 실리콘 제품은 성형 후 외관, 질감 또는 기능을 개선하기 위해 2차 가공이 필요합니다.
트리밍/디버링 머신
- 성형품의 가장자리에는 플래시가 과도하게 발생하는 경우가 많습니다. 자동 디버링 기계는 저온 동결을 통해 플래시를 취성으로 만든 후, 텀블링이나 고속 블레이드를 통해 제거합니다.
- 수동 트리밍과 비교했을 때, 자동 시스템은 더 빠르고, 더 깔끔하며, 외관이 더 일관적입니다.
실크스크린 인쇄/패드 인쇄기
- 이 기계는 실리콘 표면에 로고, 텍스트 또는 장식 패턴을 인쇄합니다. 스크린 인쇄는 평평한 제품에 적합하고, 패드 인쇄는 곡선이나 복잡한 형상에 적합합니다.
- 인쇄 전, 잉크 접착력을 향상시키기 위해 표면 처리를 할 수 있습니다. 일부 고급 인쇄기에는 건조 속도를 높이고 생산 효율을 높이기 위해 UV 경화 시스템이 장착되어 있습니다.
분무/코팅 장비
- 스프레이 또는 코팅은 부드러운 촉감, 방진성, 마모 방지 등 특수 표면 효과를 더합니다. 의료용 및 식품 등급 제품은 불순물을 제거하고 접착력을 높이기 위해 코팅 전 플라즈마 또는 코로나 처리를 거치는 경우가 많습니다.
- 최신 코팅 라인에서는 깨끗한 환경에서 로봇 팔을 사용하여 매끄럽고 균일하며 친환경적인 마감을 구현합니다.
테스트 및 품질 관리 장비
일관된 성능과 외관을 보장하기 위해 모든 실리콘 제품은 엄격한 품질 검사를 통과해야 합니다. 일반적인 테스트 장비는 다음과 같습니다.
| 테스트 항목 | 장비 | 목적 |
| 경도 시험 | 쇼어 경도 시험기 | 경도 일관성을 측정합니다 |
| 인장 시험 | 인장 기계 | 강도, 신장률, 파단성능을 테스트합니다. |
| 밀도 테스트 | 밀도계 | 재료 균일성을 확인합니다 |
| 노화 테스트 | 열풍 노화 오븐 | 내열성 및 내노화성을 평가합니다. |
| 황변 테스트 | UV 노화 테스터 | 투명 또는 밝은 색상의 실리콘의 색상 안정성을 평가합니다. |
고급 생산 라인에는 크기와 결함을 실시간으로 모니터링하여 균일한 품질을 보장하는 시각 검사 시스템도 포함될 수 있습니다.
결론
고품질 실리콘 제품은 적절한 기계 조합과 정밀한 공정 제어에 달려 있습니다. 원료 혼합부터 성형, 가황, 테스트까지 각 단계에는 필수 장비가 있습니다. 이러한 장비들이 결합되어 모든 실리콘 제품이 안정적인 성능, 뛰어난 외관, 그리고 신뢰할 수 있는 품질을 보장합니다.
