PET FILM 제조시 연신 공정의 원리 및 요구되는 온도
PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름 제조 시 연신 공정은 필름의 물리적 특성(강도, 투명도, 치수 안정성 등)을 향상시키기 위해 필수적입니다. 연신 공정에서 요구되는 온도와 원리에 대해 간략히 설명하겠습니다.
1. 연신 공정의 원리
PET 필름 제조 시 연신은 폴리머 사슬을 정렬하여 결정화도를 높이고, 기계적 강도와 광학적 특성을 개선하는 과정입니다. 연신은 주로 두 가지 방식으로 이루어집니다:
- MD 연신(Machine Direction)
: 필름의 진행 방향(세로)으로 연신.
- TD 연신(Transverse Direction)
: 필름의 폭 방향(가로)으로 연신. 이 과정을 통해 비결정 상태의 PET 필름이 부분적으로 결정화되며, 강도와 내열성이 향상됩니다.
연신은 PET의 유리전이온도(Tg, 약 70~80°C)와 결정화 온도(약 120~180°C) 사이에서 수행됩니다.
이 온도 범위에서 폴리머 사슬이 유연해져 외력에 의해 쉽게 정렬될 수 있습니다.
2. 요구되는 온도
- 예열(Preheating)
연신 전, PET 필름을 약 80~100°C로 예열하여 유리전이온도 이상으로 만듭니다. 이 과정에서 필름이 부드러워져 연신이 용이해집니다.
- 연신 온도
MD 연신 : 약 90~110°C. 이 온도에서 필름을 세로 방향으로 3~4배 연신합니다.
TD 연신 : 약 100~120°C. 가로 방향으로 3~4.5배 연신합니다.
- 열고정(Heat Setting)
연신 후, 필름의 치수 안정성을 위해 180~240°C에서 열처리하여 결정화를 촉진하고 잔류 응력을 완화합니다.
3. 연신의 주요 원리
1) 분자 정렬
연신 시 폴리머 사슬이 외력 방향으로 정렬되며, 비결정 영역이 부분적으로 결정화됩니다.
2) 결정화도 증가
연신과 열고정 과정에서 결정 구조가 형성되어 강도, 내열성, 내화학성이 향상됩니다.
3) 이축 연신
MD와 TD 연신을 조합하여 이축 연신(Biaxial Orientation)을 하면, 필름의 균형 잡힌 물리적 특성이 구현됩니다.
4. 추가 고려사항
- 연신 비율 : 연신 비율(예: 3~4배)은 필름의 용도(예: 포장용, 산업용)에 따라 조정됩니다.
- 장비 : 연신 공정은 텐터 프레임(Tenter Frame) 또는 롤러 시스템을 사용하며, 정확한 온도 제어가 필수적입니다.
- 결함 방지 : 온도가 너무 낮으면 필름이 찢어질 수 있고, 너무 높으면 과도한 결정화로 투명도가 저하될 수 있습니다.
● 요약
PET 필름 연신은 90~120°C에서 MD와 TD 방향으로 수행되며, 열고정은 180~240°C에서 이루어집니다. 이 과정은 폴리머 사슬을 정렬하고 결정화도를 높여 필름의 강도와 안정성을 향상시키는 핵심 원리입니다. 용도에 따라 온도와 연신 비율은 조정됩니다.
티피에스 (TPS)
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