TPE와 실리콘 비교 TPE와 실리콘 정의, 소재별 특징 및 차이점, 제조과정, 제조단가 등

 

TPE vs 실리콘 섬네일

TPE와 실리콘, 소재의 특징과 차이점 심층 비교

 

TPE(열가소성 엘라스토머)와 실리콘은 둘 다 부드럽고 탄성이 뛰어나 다양한 산업 분야에서 사용되는 소재입니다.

 

TPE와 실리콘은 서로 다른 화학적 구성과 제조 과정으로 인해 서로 다른 특징을 가지고 있습니다.

 

이런 특징과 차이점은 제품의 성능과 용도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

이번 포스팅에서 두 제품 간의 차이점을 더욱 자세히 알아보고 각 소재의 제조 과정, 응용 사례, 그리고 미래 전망까지 함께 살펴보겠습니다.

 

 

 

 

 

TPE (열가소성 엘라스토머)는?

 

• TPE 정의

- 플라스틱과 고무의 중간 성질을 가진 합성 고분자입니다.

- 열을 가하면 부드러워져 성형이 쉽고, 냉각되면 다시 단단해지는 열가소성 특징을 가지고 있습니다.

 

 

• TPE 특징

- 가공성: 사출 성형이 용이하여 다양한 형태로 제작이 가능합니다.

- 재활용: 열을 가하면 재활용이 가능하여 친환경적입니다.

- 경제성: 실리콘에 비해 가격이 저렴합니다.

- 탄성: 고무처럼 탄성이 뛰어나 충격 흡수성이 좋습니다.

- 내구성: 일반적인 사용 환경에서는 우수한 내구성을 보이지만, 고온이나 특정 화학 물질에 약할 수 있습니다.

- 용도: 신발 밑창, 완구, 자동차 부품, 스포츠 용품, 생활용품 등 다양한 분야에 사용됩니다.

 

 

 

 

 

실리콘이란?

 

• 실리콘 정의

- 실리콘 원자를 기본 골격으로 하는 고분자 화합물입니다.

- 높은 내열성과 내한성, 전기 절연성을 가지고 있습니다.

 

 

• 실리콘 특징

- 내열성: 고온에서도 변형이 적고, 저온에서도 유연성을 유지합니다.

- 내후성: 햇빛, 오존, 화학 물질에 강하여 야외에서 사용하기 적합합니다.

- 생체 친화성: 인체에 무해하여 의료용품, 식품 용기에 사용됩니다.

- 전기 절연성: 전기가 통하지 않아 전자기기 부품에 사용됩니다.

- 비활성: 화학적으로 매우 안정하여 다른 물질과 반응하지 않습니다.

- 용도: 베이킹틀, 주방용품, 의료용품, 전자기기 부품, 산업용 씰링재 등 다양한 분야에 사용됩니다.

 

 

 

 

 

TPE와 실리콘의 차이점 비교

 

각각의 특징과 차이점을 간다하게 표로 비교해 보겠습니다.

 

특징	TPE	실리콘
화학적 구성	플라스틱과 고무의 중간 성질	실리콘 원자로 구성된 고분자
가공성	우수	상대적으로 어려움
재활용	가능	어려움
경제성	우수	상대적으로 비쌈
탄성	우수	우수
내열성	보통	우수
내후성	보통	우수
생체 친화성	보통	우수
전기 절연성	보통	우수

 

 

 

 

 

TPE와 실리콘의 제조 과정 및 특징

 

• TPE(열가소성 엘라스토머) 제조 과정

TPE는 일반적으로 열가소성 플라스틱과 고무를 혼합하여 제조됩니다.

 

1. 혼합 : 열가소성 플라스틱(예: SBS, TPE-S 등)과 고무 성분을 혼합기에서 고르게 섞습니다.

 

2. 압출 : 혼합된 재료를 압출기로 보내 가열하고 압력을 가하여 일정한 형태의 펠렛이나 필름으로 만듭니다.

 

3. 성형 : 펠렛이나 필름을 사출 성형, 압출 성형 등의 방법으로 최종 제품의 형태로 성형합니다.

 

 

 

• TPE 제조 과정의 특징

- 열가소성: 열을 가하면 연화되어 성형이 용이하며, 냉각하면 다시 경화됩니다.

- 재활용: 폐기된 TPE를 다시 녹여 재사용할 수 있습니다.

- 다양한 성형 방식: 사출 성형, 압출 성형 등 다양한 성형 방식을 적용할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

실리콘 제조 과정 및 특징

 

실리콘은 실리콘 단량체를 중합하여 제조됩니다.

 

1. 중합 : 실리콘 단량체를 촉매를 사용하여 중합 반응을 일으켜 고분자를 형성합니다.

 

2. 혼합 : 중합된 실리콘에 필요한 첨가제(충전제, 가교제 등)를 혼합하여 원하는 특성을 부여합니다.

 

3. 성형 : 혼합된 실리콘을 사출 성형, 압축 성형 등의 방법으로 최종 제품의 형태로 성형합니다.

 

 

 

• 실리콘 제조 과정의 특징

- 열경화성: 열을 가하면 경화되어 고체화되며, 한번 경화된 후에는 다시 녹일 수 없습니다.

- 다양한 경도 조절: 첨가제의 종류와 함량에 따라 경도를 조절할 수 있습니다.

- 특수 성형: 실리콘 고무의 점착성 때문에 성형 시 특수한 금형과 기술이 필요합니다.

 

 

 

 

 

실리콘 제조과정의 단량체 중합이란?

 

단량체 중합은 작은 분자인 단량체들이 서로 연결되어 거대한 분자인 고분자를 형성하는 과정입니다.

 

마치 레고 블록을 연결하여 큰 건물을 만드는 것과 비슷하다고 생각하면 쉽습니다.

 

단량체 중합은 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하는 고분자 물질을 만드는 기본적인 과정입니다.

 

단량체의 종류, 중합 방법, 반응 조건에 따라 다양한 특성을 가진 고분자를 만들 수 있습니다.

 

 

• 단량체 중합이 중요성

-단량체 중합을 통해 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱, 고무, 섬유 등 다양한 고분자 물질을 만들어냅니다.

- 이러한 고분자 물질들은 우리 생활에 필수적인 다양한 제품을 만드는 데 사용됩니다.

 

 

• 단량체 중합의 종류

- 단량체 중합은 크게 다음과 같은 세 가지 종류로 나눌 수 있습니다.

 

1. 부가중합

- 단량체의 이중 결합이나 삼중 결합이 끊어지면서 다른 단량체와 연결되어 사슬 모양의 고분자를 형성하는 반응입니다.

- 예시: 에틸렌(C₂H₄)이 중합하여 폴리에틸렌(PE)이 되는 반응

 

2. 축합중합

- 두 개 이상의 단량체가 반응하면서 작은 분자(물, 염산 등)를 잃고 새로운 공유 결합을 형성하여 고분자를 만드는 반응입니다.

- 예시: 헥사메틸렌디아민과 아디프산이 반응하여 나일론이 되는 반응

 

3. 개환중합

- 고리형 단량체의 고리가 열리면서 사슬 모양의 고분자를 형성하는 반응입니다.

- 예시: 락탐이 중합하여 나일론이 되는 반응

 

 

 

• 단량체 중합의 과정

단량체 중합은 일반적으로 다음과 같은 단계를 거쳐 진행됩니다.

 

1. 개시 : 중합 반응을 시작하기 위해 개시제가 단량체에 작용하여 활성종을 생성합니다.

 

2. 성장 : 생성된 활성종이 다른 단량체와 반응하여 사슬이 길어지는 과정이 반복됩니다.

 

3. 정지 : 활성종이 서로 결합하거나 다른 물질과 반응하여 중합이 중단됩니다.

 

 

 

• 단량체 중합에 영향을 미치는 요인

- 단량체의 구조 : 단량체의 종류와 구조에 따라 중합 속도와 생성되는 고분자의 특성이 달라집니다.

- 온도 : 온도가 높을수록 중합 반응 속도가 빨라집니다.

- 촉매 : 촉매의 종류와 양에 따라 중합 반응 속도와 생성되는 고분자의 분자량이 달라집니다.

- 용매 : 용매의 종류에 따라 중합 반응이 달라질 수 있습니다.

 

 

 

 

TPE와 실리콘의 제조 단가 비교

 

• TPE 제조 단가

- 일반적으로 실리콘보다 제조 단가가 저렴합니다.

- 대량 생산이 가능하고, 다양한 성형 방식을 적용할 수 있어 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

 

 

• 실리콘 제조 단가

- 고순도 실리콘 단량체와 특수 첨가제를 사용하며, 복잡한 제조 공정을 거치기 때문에 TPE보다 제조 단가가 높습니다.

 

 

 

• 제조 단가에 영향을 미치는 요인

- 소재 가격: 원료의 가격 변동에 따라 제조 단가가 달라집니다.

- 생산량: 대량 생산 시 단위당 생산 비용이 감소합니다.

- 성형 방식: 복잡한 형상의 제품을 생산할 경우, 성형이 어렵고 시간이 많이 소요되어 단가가 상승합니다.

- 첨가제: 특수한 기능을 부여하기 위해 다양한 첨가제를 사용할 경우, 제조 단가가 상승합니다.

 

 

 

 

 

어떤 소재를 선택해야 할까요?

 

제품의 특성과 요구되는 기능에 따라 적합한 소재를 선택해야 합니다.

 

만약 가공성이 좋고 경제적인 소재를 찾는다면 TPE가 적합하며, 고온에서 사용해야 하거나 생체 친화적인 소재가 필요하다면 실리콘이 적합할 수 있습니다.

 

 

• TPE를 선택해야 하는 경우

- 다양한 색상과 디자인으로 제품을 제작하고 싶을 때

- 가격 경쟁력이 중요할 때

- 재활용이 가능한 친환경적인 소재를 원할 때

 

• 실리콘을 선택해야 하는 경우

- 고온 또는 저온 환경에서 사용해야 할 때

- 내후성이 뛰어난 소재가 필요할 때

- 생체 친화적인 소재가 필요할 때

- 전기 절연성이 요구되는 제품을 만들 때

 

 

 

 

 

이 글의 결론

 

TPE와 실리콘은 각기 다른 특징과 장단점을 가지고 있으며, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

 

앞으로도 두 소재는 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 발전하고, 우리 삶의 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대됩니다.

 

 

 

TPE (열가소성 엘라스토머) 종류별 특징 및 물성 비교, 주요 용도