엘라스토머와 고무는 모두 외부 힘에 의해 상당한 변형이 가능하고 힘이 제거되면 원래 모양으로 돌아갈 수 있는 고탄성 재료입니다. 그러나 구조, 성능 및 응용 프로그램 측면에서 상당히 다릅니다. 아래는 정의, 유형, 속성 및 응용 분야를 포함한 여러 관점에서의 자세한 분석입니다.
정의 및 기본 개념
- 엘라스토머: 엘라스토머는 높은 탄성을 보이는 폴리머 그룹으로, 외부 힘에 의해 상당히 늘어나고 힘이 제거되면 원래 모양으로 돌아갈 수 있습니다. 길고 유연한 분자 사슬을 가지고 있어 쉽게 늘어나고 이완될 수 있습니다. 엘라스토머에는 천연 고무, 합성 고무, 열가소성 엘라스토머(TPE) 등이 있습니다.
- 고무: 고무는 탄성중합체의 한 종류로, 일반적으로 천연 고무(NR) 또는 합성 고무를 말합니다. 고무의 특징은 외부 힘을 받았을 때 가역적 변형을 겪고 힘이 제거되면 원래 모양으로 돌아갈 수 있는 능력입니다. 고무의 기본은 분자 사슬 구조이며, 일반적으로 가황(가교)을 통해 강화됩니다.
분자 구조와 탄성
- 엘라스토머: 엘라스토머는 일반적으로 길고 유연한 분자 사슬을 가지고 있습니다. 힘이 가해지면 상당히 늘어나고 변형될 수 있으며, 힘이 제거되면 원래 모양으로 돌아갑니다. 열가소성 엘라스토머(TPE)는 또한 재가공이 가능하다는 추가 이점이 있습니다. 즉, 여러 번 가열하고 재성형할 수 있습니다. TPE는 일반적으로 인장 강도 범위가 10-40MPa이고 최대 500%-700%까지 늘어날 수 있습니다.
- 고무: 천연 고무는 cis 구조를 가지고 있어 상당히 늘어날 수 있습니다. 가황되면 고무 분자는 안정적인 가교 네트워크를 형성하여 우수한 탄성을 제공합니다. 25°C에서 천연 고무의 인장 강도는 20-30MPa이며 신장률은 500% 이상입니다.
유형 및 응용 프로그램
엘라스토머: 다음을 포함하여 다양한 유형의 엘라스토머가 있습니다.
- 열가소성 엘라스토머(TPE): TPE는 플라스틱과 고무의 특성을 결합하여 뛰어난 유연성과 가공성을 제공합니다. 자동차, 전자 제품 및 의료 기기에 널리 사용됩니다. TPE 경도는 10 Shore A에서 70 Shore D까지이며 뛰어난 UV 저항성, 고온 및 저온 내성 및 내화학성을 가지고 있습니다.
- 열경화성 엘라스토머: 이러한 엘라스토머는 일반적으로 경화 중에 가교되어 내구성이 뛰어나고 고온에 강합니다. 산업 기계 및 항공우주와 같은 고강도 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
- 폴리우레탄 엘라스토머(PU): 폴리우레탄 엘라스토머는 뛰어난 내마모성, 인열 강도 및 내유성으로 유명합니다. 컨베이어 벨트, 신발 밑창 및 고내구성 제품과 같은 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
고무: 고무의 주요 종류는 다음과 같습니다.
- 천연고무(NR): 고무나무 수액에서 추출한 천연 고무는 뛰어난 탄력성과 내마모성을 보입니다. 타이어 제조, 산업용 씰, 진동 댐퍼에 일반적으로 사용됩니다.
- 합성고무: 여기에는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 네오프렌(CR), 니트릴 고무(NBR) 등이 포함되며, 이는 종종 천연 고무보다 비용 효율적이며 특정 특성을 제공하도록 엔지니어링할 수 있습니다. 합성 고무는 타이어, 씰, 호스 및 다양한 산업용 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
성능 비교
엘라스토머:
- 인장 강도: 엘라스토머의 인장 강도는 유형에 따라 다릅니다. TPE는 일반적으로 인장 강도 범위가 10-40MPa이고 신장률은 500%-700%입니다.
- 온도 저항: 열가소성 엘라스토머(TPE)는 일반적으로 -50°C ~ +150°C의 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. 열경화성 엘라스토머는 더 높은 온도 저항성을 제공하며 최대 +200°C의 온도를 견딜 수 있습니다.
- 노화 저항성: TPE는 강한 자외선 저항성, 오존 저항성, 산화 안정성으로 유명하여 장기간 물리적 특성을 유지합니다.
고무:
- 인장 강도: Natural rubber typically has a tensile strength of 20-30 MPa, with elongation of over 500%. Synthetic rubbers' tensile strengths vary by type but generally range from 10-35 MPa.
- 온도 저항: 천연 고무는 -50°C에서 +90°C까지의 온도를 견딜 수 있는 반면, 합성 고무는 더 높은 온도에서도 작동할 수 있으며, 일부 고성능 고무는 최대 +200°C까지 견딜 수 있습니다.
- 노화 저항성: 천연 고무는 자외선, 오존, 열에 노출되면 노화되기 쉽지만, 합성 고무는 일반적으로 노화에 대한 저항성이 더 뛰어납니다.
가황 공정
엘라스토머:
- 열가소성 엘라스토머(TPE): TPE는 가황이 필요 없습니다. 왜냐하면 가열하면 부드러워지고 재성형될 수 있기 때문입니다. 이는 가공성이 뛰어나고 생산 효율이 높아집니다.
- 열경화성 엘라스토머: 이러한 재료는 가교 네트워크를 형성하여 내열성, 경도, 강도를 향상시키기 위해 가황이 필요합니다.
고무:
- 천연 및 합성 고무: 고무 재료는 일반적으로 탄성, 강도 및 노화 저항성을 높이기 위해 가황이 필요합니다. 가황 후 고무는 시간이 지남에 따라 탄성을 유지하면서 더 큰 외부 힘을 처리할 수 있습니다.
응용 프로그램
엘라스토머 응용 분야:
- TPE는 유연성, 가공성, 내환경성 등의 특징으로 인해 자동차 내장 부품, 전자 장치 하우징, 의료 기기, 스포츠 장비, 가전제품 등에 널리 사용됩니다.
- 폴리우레탄 엘라스토머는 뛰어난 내마모성과 내구성으로 인해 타이어, 컨베이어 벨트, 신발 밑창, 진동 댐퍼, 산업 기계 부품 등에 사용됩니다.
고무 응용 분야:
- 천연 고무는 일반적으로 타이어, 고무줄, 씰, 진동 댐퍼에 사용됩니다.
- 합성 고무는 특정 성능 특성이 요구되는 자동차 타이어, 호스, 전기 케이블, 산업용 분야에서 사용됩니다.
엘라스토머와 고무는 유사하지만 재료 구성, 성능 특성 및 응용 분야 측면에서 상당히 다릅니다. 고무는 일반적으로 천연 고무 또는 합성 고무를 말하며, 이는 전통 산업에서 주요 재료였습니다. 반면 엘라스토머는 열가소성 엘라스토머(TPE) 및 폴리우레탄 엘라스토머를 포함한 더 광범위한 재료를 포괄하며, 이는 향상된 가공성, 노화 방지 및 광범위한 현대 응용 분야를 제공합니다. 이러한 재료는 성능 요구 사항이 지속적으로 진화하는 자동차, 전자, 의료 및 제조를 포함한 더 광범위한 산업에 적합합니다.
