가황

가황(加黃)은 천연 고무나 합성 고무에 황(sulfur)을 첨가하여 가열함으로써 고무의 물성을 변화시키는 화학적 처리 과정이다. 이 과정을 통해 고무는 가교결합(cross-linking)이 형성되어 열가소성에서 열경화성으로 변화하며, 내구성, 강도, 신축성, 내마모성 등이 향상된다. 가황되지 않은 고무는 점착성이 강하고, 온도 변화에 따라 물성이 크게 변하며, 내구성이 매우 낮다. 가황은 고무의 산업적 활용을 가능하게 만든 핵심 기술 중 하나이다.

가황 과정에서 황 원자는 고무 분자 사슬들 사이에 가교를 형성하여 3차원적인 그물 구조를 만든다. 가교의 정도에 따라 고무의 물성이 달라지는데, 가교 밀도가 높을수록 고무는 더 단단하고 강해지지만, 유연성은 감소한다. 따라서 원하는 물성에 따라 황의 첨가량과 가황 시간 및 온도를 조절한다. 가황에는 황 이외에도 가황 촉진제, 가황 활성제 등 여러 첨가제가 사용되며, 이러한 첨가제들은 가황 속도와 효율을 높이는 역할을 한다.

가황 방법에는 여러 가지가 있는데, 열가황, 과산화물 가황, 방사선 가황 등이 있다. 가장 일반적인 방법은 열가황으로, 고무와 황 혼합물을 가열하여 가황 반응을 진행시킨다. 과산화물 가황은 과산화물을 개시제로 사용하여 가황 반응을 유발하는 방법이며, 방사선 가황은 고에너지 방사선을 조사하여 가교 결합을 형성하는 방법이다.

가황은 타이어, 벨트, 호스, 장갑 등 다양한 고무 제품 생산에 필수적인 공정이며, 현대 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.