실리콘 실란트는 어떻게 오랜 시간 동안 지속되는 밀봉 성능을 보장하나요?

경화 화학 반응 및 화학 구조: 실리콘 실란트가 오래 지속되는 이유

실리콘 폴리머: 열 안정성, 자외선 저항성, 소수성

실록산(siloxane)은 실리콘과 산소가 교대로 배열된 구조를 가지며, 이 내부 구조가 내구성을 부여하고 -50°C에서 200°C 범위 내에서 열적 안정성과 유연성을 제공한다. 실록산 구조 내의 모든 결합은 실리콘과 산소로 이루어져 있으며, 탄소와 달리 자외선(UV)에 저항성이 높은 산소 결합이 구조에 사용된다. 이러한 결합은 수십 년간 자외선에 노출되어도 취성화되지 않는다. 구조 내에는 메틸기와 결합된 실리콘 원자가 사용되므로 표면은 소수성(hydrophobic)을 띠어 물을 반발하고 습기를 흡수하지 않는다. 일반적으로 밀봉재(sealants)는 물에 민감하여 가수분해(hydrolysis), 즉 물에 의한 결합 절단 현상이 발생할 수 있다. 그러나 실리콘 밀봉재는 훨씬 더 내구성이 뛰어나며, 독립적으로 수행된 가속 노후화 시험(accelerated weathering tests)에서 폴리우레탄(polyurethanes)을 포함한 다른 모든 밀봉재보다 우수한 성능을 보였다. 가속 노후화 시험을 거친 밀봉재 중 실리콘 밀봉재만이 초기 탄성의 90% 이상을 유지하였다.

산경화 실리콘과 중성경화 실리콘을 비교할 때는 접착력, 부식 가능성, 장기적인 접합 강도를 고려해야 한다.

두 시스템의 특성은 다음과 같다.

특성 | 산경화 | 중성경화 시스템
 
경화 속도 | 빠름(24–48시간) | 느림(3–7일)

산경화 시스템은 빠른 접착력을 제공하며, 유리, 알루미늄, 세라믹 기재에 매우 우수하지만 다공성 기재에는 접착력을 제공하지 않습니다. 또한 산경화 시스템은 금속, 콘크리트 또는 내장형 전자 부품과 함께 사용하기에 적합하지 않으며, 아세트산의 방출로 인해 장기적인 부식을 유발할 수 있습니다. 중성경화 시스템은 이러한 문제를 겪지 않으며, 모든 금속 구조물, 외벽(파사드), 그리고 고신뢰성 요구 조건이 적용되는 용도에 적합합니다. 중성경화 시스템은 경화 속도가 느리지만, 다공성 기재 및 이질 재료 간 접착에 더 우수합니다. 해안 지역에서 노출된 건설 현장의 실측 자료에 따르면, 15년 후 중성경화 시스템의 접착 강도는 초기 강도의 95% 이상을 유지하는 반면, 산경화 시스템은 초기 강도의 70%에 불과합니다. 이는 중성경화 시스템이 염분, 습도 및 움직임에 대해 더 높은 저항성을 갖는다는 것을 보여줍니다.

실리콘 실란트 및 내구성 방수 처리: 내구성과 환경 적응력의 관계

방수성: 소수성 분자 및 화학적 특성에 기인한 결과로, 가수분해나 동결-융해 반복에 의한 손상이 전혀 발생하지 않음

실리콘의 분자 및 화학 구조는 그 친수성과 내수성 특성을 결정짓는 원인으로, 이로 인해 노화, 세척 또는 시간 경과로 인한 성능 저하가 발생하지 않는다. 물과 습기의 반발 작용은 무한정 지속되며, 극심한 수압 하 또는 완전 침수 조건에서도 여전히 효과를 발휘한다. 실록산 분자 구조의 결합은 물에 의해 파괴되지 않으므로, 실리콘의 기능 저하는 이 결합 파괴로 인한 것이 아니다. 분자 결합 구조의 파괴는 일어나지 않으므로 접착력 및 응집력의 손실도 없다. 실리콘 구조의 유연성은 -50°C까지 유지되어, 높은 수준의 수분 및 온도 변화 조건에서도 실리콘이 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 한다. 실리콘을 가장 극한의 환경에서 현장 측정한 결과, 실리콘은 기능 상실이나 방수 성능 저하 없이 연간 300회 이상의 열/비활성 사이클을 견딜 수 있음이 입증되었다.

제품 내구성에 대한 현장 증거: 20년 이상의 현장 연구에서 도출된 UV 안정성 및 온도 성능 데이터

20년 이상에 걸친 현장 연구 결과는 실리콘의 뛰어난 내구성을 입증합니다. 2000년대 초반에 시공된 건물의 실리콘 밀봉재에 대한 종단적 연구에 따르면, 20년 이상 지속된 UV 노출 후에도 실리콘 접합부는 원래 탄성의 90% 이상을 유지하는 반면, 동일한 조건에서 시공된 폴리아스토머 계열 밀봉재는 15년 이내에 40~60%의 성능 저하를 보입니다. -60°C에서 200°C까지의 열 시험 결과, 극한 온도 조건에서도 취성화, 연화 또는 접착력 상실이 관찰되지 않았습니다. 따라서 실리콘은 밀봉 대상 재료보다 더 오랜 기간 사용될 수 있습니다. 플로리다 주의 해안 환경과 애리조나 주의 사막 환경에서 설치된 실리콘 밀봉재는 30년이 지난 현재까지도 교체가 필요하지 않았습니다. 이러한 장기 내구성은 단순히 재료의 강건함을 넘어, 실리콘의 고분자 구조, 경화 화학, 그리고 환경 내 화학적 안정성까지 입증합니다.

자주 묻는 질문

왜 실리콘 고분자 골격이 이렇게 내구성이 뛰어날까요?

실리콘 폴리머의 주쇄는 강한 Si-O 결합을 가지며, 이로 인해 주쇄가 매우 내구성 있고 결합 강도가 뛰어납니다. 이 특성은 실리콘에 뛰어난 열 안정성, 우수한 자외선(UV) 저항성 및 뛰어난 내수성을 부여합니다.

산 경화형 실리콘 밀봉제와 중성 경화형 실리콘 밀봉제의 주요 차이점은 무엇인가요?

산 경화형 실리콘은 부식될 수 있는 재료와는 호환성이 낮지만, 중성 경화형 실리콘은 모든 재료와 호환성이 뛰어납니다. 산 경화형 실리콘은 경화 과정에서 아세트산을 방출하므로 비흡수성 기재와는 탁월하게 접착되지만, 부식될 수 있는 기재와는 호환되지 않습니다. 반면 중성 경화형 실리콘은 경화 과정에서 산성 물질이 아닌 물질을 방출하므로 흡수성 기재와도 잘 호환됩니다.

실리콘은 극한의 기상 조건을 어떻게 견디나요?

극한 기상 조건은 온도의 급격한 변화로 인해 발생합니다. 온도 변화 범위는 -50°C에서 200°C까지이며, 실리콘은 뛰어난 신축성과 유연성을 지녀 모든 작동 온도 범위에서 극한 기상 조건에 강하고 유연합니다. 실리콘의 분자 구조는 내구성 있는 소수성, 자외선(UV) 및 가수분해 저항성을 갖추고 있어 극한 기상 조건에도 견딜 수 있습니다.

왜 실리콘은 폴리우레탄과 같은 다른 실란트보다 수명이 길까요?

실리콘은 열적으로 안정적이며, 극심한 고온, 습기 또는 기후 조건(오존 포함)의 변화로 인한 화학 반응을 일으키지 않습니다. 실리콘은 수십 년 동안 탄력성을 유지하며 접착 성능을 지속하지만, 폴리우레탄은 약 15년 후에는 열화되어 사용 불가능해집니다.

실리콘 실란트는 동결-해빙 사이클을 견딜 수 있나요?

네, 실리콘 실란트는 유연성이 뛰어나 동결-해빙 사이클 동안 방수 성능을 유지하며, 균열 및 이음부 파손을 방지할 수 있습니다.