실리콘 제품 제조: 고체 HCR vs. 액체 LSR vs. 고체-액체 결합 성형
I. 기초재료 및 공정개요
1. 고체 실리콘 고무(HCR – 열간 경화 고무, 압축 성형, 전통 공정)
원료 형태
실온의 고체 고무 블록/시트. 제조업체는 경도, 색상, 내마모성, 난연성 및 기타 공식을 맞춤화하기 위해 기본 고무를 경화제, 색상 마스터배치 및 강화 분말과 내부적으로 혼합해야 합니다.
전체 생산 흐름
혼합 : 원료고무, 경화제, 색소분말, 첨가제를 내부믹서로 혼합한 후 시트로 압출합니다.
절단 및 계량: 제품 중량에 따라 고무 블랭크를 수동으로 절단합니다.
금형에 로딩 : 금형을 열고 캐비티 내부에 고무 블랭크를 놓습니다.
금형 폐쇄 및 경화: 5~10 MPa 압력에서 150~200°C로 가열합니다. 2~10분 동안 경화시킵니다.
금형 개방 및 배출, 트리밍 플래싱(과도한 버가 심함).
선택적으로 오븐에서 2차 후경화(소분자 및 냄새 제거).
핵심 프로세스 기능
개방형 충전: 금형 개방 후 원료를 로드한 다음 닫고 압축하여 고무가 흐르도록 하고 구멍을 채웁니다.
가교결합: 대부분 과산화물 경화로 잔류 작은 분자를 쉽게 남기고 강한 냄새를 유발합니다. 백금 경화 고체 실리콘은 프리미엄 등급에 사용 가능합니다.
장비: 초기 투자 비용이 낮은 표준 유압 압축 프레스(단위당 USD 3,000-8,000); 빠른 툴링 처리 시간을 갖춘 간단한 저가형 금형입니다.
높은 노동 의존도: 절단, 적재 및 다듬기 모두 수동 작업이 필요합니다. 한 명의 작업자는 1~2대의 기계만 모니터링할 수 있습니다.
장점
초기 비용이 낮고 소규모 배치 및 프로토타입 샘플링에 비용 효율적입니다.
특대형 및 벽이 두꺼운 부품(실리콘 매트, 대형 밀봉 개스킷, 두꺼운 실리콘 주방용품)에 적합합니다.
높은 인장 강도, 내마모성, 난연성, 전도성 및 기타 특수 특성을 위한 매우 유연한 공식 변형입니다.
금형 수정 및 빈번한 설계 변경 비용이 저렴합니다.
단점
긴 사이클 시간; 대량생산에 인건비가 급등한다.
공차 ±0.1~0.3mm로 치수 정확도가 낮고, 파팅 라인이 두꺼우며, 트리밍 후 작업량이 과중합니다.
먼지 오염이 발생하기 쉬운 개방형 생산 환경으로, 식품/의료 분야의 청결도 기준을 충족하기 어렵습니다.
과산화물 경화 부품은 냄새가 나고 투명도가 낮습니다. 벽이 얇고 복잡한 구조는 불완전한 충전과 기포로 인해 쉽게 어려움을 겪습니다.
일반적인 응용 분야
일반 실리콘 키패드, 산업용 대형 씰링 링, 실리콘 미끄럼 방지 매트, 두꺼운 실리콘 조리기구, 일반 자동차 실리콘 부품, 소량 주문형 제품, 전도성/난연성 특수 실리콘 부품.
2. 액상 실리콘 고무 (LSR – 액상 실리콘 고무, LIM 액상 사출 성형, 고정밀 자동화 공정)
원료 형태
2부분 액체 시스템(파트 A: 파트 B = 백금 촉매와 사전 혼합된 1:1). 사내 혼합이 필요하지 않습니다. 생산 기계에 직접 로드할 준비가 되었습니다. 식품/의료 등급은 불순물이 없는 초순수 원료를 특징으로 합니다.
전체 생산 흐름
밀봉된 원료 배럴은 LSR 사출기에 연결됩니다. 장비는 자동으로 측정하고 정적 믹서를 통해 파트 A와 파트 B를 혼합합니다.
폐쇄형 금형 주입: 먼저 금형을 완전히 닫은 다음 콜드 러너를 통해 고압으로 액체 실리콘을 가열된 캐비티에 주입합니다.
빠른 고온 경화: 160~190°C, 경화 시간은 10~60초.
플래싱을 최소화한 자동 금형 개방 및 배출; 가벼운 트리밍만 가능하며 대부분의 경우 2차 후경화가 필요하지 않습니다.
핵심 프로세스 기능
폐쇄형 주입 시스템: 공기 노출이 전혀 없는 완전 밀봉된 파이프라인과 공동으로 의료 제품용 클린룸 제조를 지원합니다.
가교: 휘발성 소분자가 없고 무취이며 높은 투명성과 황변 방지 성능을 갖춘 백금 첨가 경화입니다.
장비: 특수 LSR 사출 성형기(단위당 USD 7,500-15,000); 핫 러너 금형 비용은 고체 실리콘 압축 금형의 2~3배입니다.
높은 자동화: 자동 배치, 주입 및 배출; 한 명의 운영자가 동시에 8~10대의 기계를 관리할 수 있습니다.
장점
초고속 성형 사이클, 대량 생산을 위한 단가 절감.
공차 ±0.01~0.05mm의 초고정밀도; 얇은 벽, 마이크로 크기, 질감이 있고 홈이 깊은 복잡한 구조를 쉽게 채울 수 있습니다.
버가 최소화되고 피부 친화적인 부드러운 촉감과 매끄러운 고투명 표면으로 의료용, 유아용, 웨어러블 소비재에 이상적입니다.
오버몰딩 기능: 접착력이 강하고 박리 현상이 없는 플라스틱 또는 금속 인서트 위에 실리콘을 직접 주입하여 IP67/IP68 방수 밀봉을 달성합니다.
폐쇄된 생산으로 오염을 방지합니다. FDA, LFGB 및 ISO 10993 생체 적합성 인증을 쉽게 통과합니다.
단점
장비 및 금형에 대한 막대한 초기 투자; 값비싼 샘플링과 소량 생산.
벽이 두꺼운 부품에 대한 열 방출이 부족하고 내부 기포가 발생하기 쉽습니다. 매우 두껍거나 크기가 큰 제품에는 권장되지 않습니다.
더 높은 원자재 단가; 고체 실리콘에 비해 변형된 특수 포뮬러(전도성, 초내마모성)가 더 적습니다.
일반적인 응용 분야
유아용 젖꼭지, 실리콘 식품 용기, 의료용 카테터 및 씰, 스마트워치/이어폰용 방수 개스킷, 정밀 키패드, 초박형 보호 필름, 플라스틱/금속 통합 오버몰드 부품, 광학 투명 실리콘 부품.
II. 고체 및 액체 결합 실리콘 성형(이중 공정 복합 성형)
세 가지 주요 복합 솔루션:
솔루션 1: 고체 실리콘 기판 + 2차 LSR 오버몰딩(가장 널리 사용됨)
프로세스:
견고한 압축 성형을 통해 두꺼운 구조 베이스를 제작합니다. (대형 부품의 구조적 지지 및 비용 관리용)
사전 성형된 고체 실리콘 반제품 부품을 LSR 사출 금형에 넣고 프라이머 처리를 통해 표면 접착력을 활성화합니다.
액체 실리콘을 얇은 층으로 바깥 피부에 주입합니다.
장점:
견고한 베이스는 대형 부품의 총 비용을 절감하고, 액체 외부 레이어는 피부 친화적이고 냄새가 없으며 투명도가 높은 표면 마감을 제공합니다.
구조적 강성과 고급스러운 촉각 외관의 균형을 유지합니다. 실리콘 손잡이, 미용기기 그립, 대형 물통 개스킷의 외부 밀봉층에 널리 사용됩니다.
솔루션 2: 플라스틱 하드 코어 + 고체 실리콘 하부층 + 액체 실리콘 밀봉층
주로 방수 전자 부품용: 고체 실리콘은 두꺼운 쿠션 지지력을 제공하는 반면, 액체 실리콘은 단일 고체 실리콘 부품에 비해 훨씬 우수한 밀봉 성능을 갖춘 정밀 방수 밀봉 층을 형성합니다.
솔루션 3: 이중 색상 복합 금형(순차적인 고체 및 액체 성형을 위한 하나의 금형)
이중 캐비티가 장착된 하나의 금형: 먼저 고체 실리콘을 압축 성형한 다음 액체 실리콘 주입을 위한 이송 스테이션을 사용하여 조립 간격 없이 통합 부품을 형성하며 중용량 복합 외관 부품에 적합합니다.
고체-액체 결합 성형에 적합한 제품
비용 관리가 필요한 대형 부품, 접촉 표면이 식품 등급 또는 피부 친화적인 무취 성능을 요구하는 경우.
두꺼운 구조적 지지와 정밀한 방수 밀봉층이 모두 필요한 부품입니다.
이중층 구조: 내마모성을 위한 내부 고체 실리콘, 높은 부드러움과 투명성을 위한 외부 액체 실리콘.
단점
두 가지 프로세스를 결합하면 금형 및 생산 라인의 복잡성이 증가합니다. 매우 작은 배치의 경우 단가가 급격히 상승합니다. 중대형 복합 구조 제품에만 경제적입니다.
