엘라스토머(Elastomer)란?

• Q

  고무를 엘라스토머라고 부르는 경우가 있습니다만, 고무와 엘라스토머는 같은 뜻입니까?

  고무와 엘라스토머(Elastomer)는 일반적으로 같은 의미이지만, 생고무(원료고무)와 엘라스토머(탄력고무)로 구별하는 것이 이해하기 쉽습니다. 일반적으로 고무는 원료상태에서는 점토형태로 되어있어 그 자체가 탄력이 있다고는 말하기 어렵지만, 경화시키면 탄력을 갖게 되며 이 탄력을 가진 상태를 엘라스토머라고 합니다. 상온에서 고체의 생고무를 당기면 늘어나고 다시 놓아도 대부분 원래대로 돌아오지 않는 것(소성변형)과는 반대로, 고무를 경화시켜 분자와 분자 사이를 다리를 놓듯이 연결하면(가교) 원래의 형태대로 돌아갑니다(탄성변형). 이것이 우리가 일상적으로 접하고 있는 엘라스토머라고 할 수 있습니다.
• Q

  엘라스토머는 왜 늘어나거나 줄어들거나 합니까?

  실리콘고무의 경우, 경화 전 실리콘 고무의 베이스가 되는 폴리머는 긴 사슬 모양으로 많이 모여 있는데, 하나하나 떨어져 있어서 이쪽 저쪽으로 이동을 하는 유동성을 가지고 있습니다. 이 상태로는 엘라스토머라고 할 수는 없습니다. 그러나 경화 후에는 각각의 폴리머가 군데군데 연결되기 때문에 폴리머가 유동하지 않고, 당기거나 비틀어도 원래의 형태로 되돌아오게 됩니다. 예를 들어 스프링은 당기면 늘어나고 구부러지기도 하지만, 힘을 빼면 원래의 모양으로 돌아가게 됩니다. 일반적으로 가교점이 많으면 딱딱해지고, 적으면 말랑말랑해지는 경향이 있습니다.
• Q

  가교 밀도에 따라 고무탄성의 정도가 다르다는 뜻입니까?

  맞습니다. 예를 들어 실리콘 겔은 가교 밀도가 굉장히 낮으며 매우 부드럽습니다.
• Q

  그런데 고무에는 여러 종류가 있는 것 같은데요?

  천연 고무와 합성 고무로 분류하는 방식도 있지만, 합성 수지 전체를 기준으로 보자면 크게 합성 수지는 열가소성 수지와 열경화성 수지로 나눌 수 있습니다. 열가소성 수지는 온도를 올리면 연화되며 최종적으로는 용융되지만, 온도를 내리면 원래의 고체상태로 돌아갑니다. 이때 분자의 구조는 변화하지 않기 때문에 반복해서 녹이거나 굳히거나 할 수 있지만, 성형 후의 물성은 온도에 영향을 받게 됩니다. 열경화성 수지의 경우는 가열을 하면 각각의 폴리머 주쇄간에 가교 반응이 일어나 분자 구조가 3차원의 그물망 구조로 바뀌며 경화되며, 한 번 경화된 재료를 다시 연화시킬 수는 없습니다. 수지의 종류에 따라 다르지만, 성형 후에는 안정된 물성을 유지합니다.
• Q

  실리콘 고무는 열가소성 입니까, 아니면 열경화성 입니까?

  실리콘 고무는 열경화성 수지 입니다. RTV(상온경화)고무처럼 상온에서 경화시키는 형태도 존재하며, 일반적으로 온도가 올라가면 경화 속도가 빨라집니다.
• Q

  실리콘 고무의 경화 구조는 어떻게 되어 있습니까?

  실리콘 고무는 베이스 폴리머에 가교제나 충전제 등이 배합되어 있으며, 여기에 가교반응을 촉진시키는 첨가제(촉매, 가황제)를 더해 가열하면 각각의 폴리머가 가교하게 되어 엘라스토머가 됩니다. 각각의 구조는 분자간 결합이나 반응하는 부분(관능기)의 종류에 따라 달라집니다.
• Q

  여러 가지의 가교 반응이 있다는 뜻이군요?

  그렇습니다. 대표적으로 가교, 즉 분자끼리 결합할 경우 부생되는 어떠한 분자를 방출하는 축합반응과, 분자끼리 결합할 뿐 아무것도 방출하지 않는 부가반응이 있습니다. 그 외에도, UV(자외선)나 EB(전자선)를 조사하여 가교시키는 복잡한 반응도 있습니다. 엘라스토머의 용도에 따라 재료의 성질이나 특징이 다른 것은 물론이지만, 고무의 성형 방법에 따라 가교 형식, 즉 경화 방법에도 다양한 종류가 있습니다. 예를 들어 UV경화는 가열을 하지 않고 성형하고 싶은 경우에 적합합니다. 또한 실란트처럼 경화하는데 시간이 걸리지만 상온에서 공기 중의 습기와 반응시켜 경화시킬 수 도 있습니다.
• Q

  실리콘과 같은 다른 종류의 고무가 있나요?

  다양한 특성의 차이가 있지만, 단지 경화 방식의 차이로만 설명 드리자면 상온의 액상을 3 차원 가교하는 열경화성 수지의 대표적인 수지로 에폭시, 우레탄 등이 있습니다.
• Q

  다른 종류의 고무와 실리콘의 차이점은 무엇입니까?

  근본적인 차이는 실리콘은 주쇄가 실록산결합(Si-O-Si)이기 때문에 내열, 내한 특성이 특히 우수하다는 점입니다.