PET FILM 두께별 열주름 현상 발생 차이 원인 및 대책
PET FILM의 기재 75㎛와 기재가 조금 두꺼운 100㎛가 UV경화 130 ~ 150℃의 고온 PROCESS중 열주름현상이 두께가 얇은 PET FILM에서 나타나는데 열주름 현상이 두께별로 차이가 나는 원인과 이에 대한 대책입니다.
UV 경화 과정에서 발생하는 130 ~ 150℃의 고온은 일반적인 PET 필름의 유리전이온도(Tg, 약 70 ~ 80℃)를 훨씬 상회하는 조건입니다. 이 환경에서 두께에 따라 열주름(Thermal Wrinkling) 발생 정도가 차이 나는 기술적 원인과 그에 따른 대책은 아래와 같습니다.
1. 두께별 열주름 발생 차이의 원인
① 굽힘 강성(Flexural Rigidity)의 차이
필름이 열에 의해 수축하거나 팽창할 때, 이에 저항하여 평탄도를 유지하려는 힘은 두께의 세제곱에 비례합니다.
두께가 75㎛에서 100㎛로 두꺼워지면, 두께는 약 1.33배 증가하지만 굽힘 강성은 약 2.37배 커집니다. 즉, 100㎛ 필름이 열 변형 스트레스에 견디는 물리적인 힘이 훨씬 강하기 때문에 주름이 덜 발생하는 것입니다.
② 열 수축 응력과 기계적 저항
PET 필름은 제조 공정에서 연신(Stretching)을 거치며 내부 응력이 잔류하게 됩니다. 고온 노출시 이 응력이 해소되면서 수축하려고 하는데, 얇은 필름은 이 수축력을 억제할 만한 자체 질량과 강성이 부족합니다. 반면 두꺼운 필름은 동일한 면적 대비 더 많은 분자 결합이 구조를 지탱하므로 변형에 더 강합니다.
③ 열용량(Heat Capacity) 및 온도 도달 속도
두꺼운 필름은 얇은 필름보다 열용량이 커서 동일한 시간 동안 UV 램프의 열기에 노출되었을 때 실제 필름의 심부 온도가 상승하는 속도가 미세하게 느릴 수 있습니다. 이는 국부적인 과열로 인한 변형을 억제하는 효과를 줍니다.
2. 열주름 현상 해결을 위한 대책
① 재질 및 소재 측면 (Material)
저수축(Low Shrinkage) PET 사용 : 일반 PET 대신 고온에서 열수축률을 0.1% 이하로 제어한 '열고정(Heat-set)' 처리가 강화된 Grade 요구
High Tg 소재 검토 : 공정 온도가 150℃에 육박한다면 일반 PET보다는 내열성이 강화된 PET나 PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름으로의 전환을 검토할 수 있습니다.
② 설비 및 공정 측면 (Process Control)
장력(Tension) 최적화 : 고온 구간에서는 필름이 연해지기 때문에 장력이 너무 높으면 늘어남(Elongation)에 의한 주름이 생기고, 너무 낮으면 수축에 의한 주름이 생깁니다. 100㎛ 대비 75㎛ 필름은 장력을 약 20~30% 낮추어 설정하는 것이 일반적입니다.
Cooling Roller(냉각 롤) 활용 : UV 조사 직후 필름 온도를 급격히 낮춰주는 Chill Roll의 온도를 정밀하게 제어하여 필름이 다시 안정적인 결정 구조를 갖도록 유도해야 합니다.
IR 필터 및 셔터 조절 : UV 램프에서 발생하는 열기(IR)를 차단하는 쿼츠(Quartz) 필터를 점검하거나, 조사 강도를 유지하면서 열 방출을 최소화하는 냉각 시스템(Water-cooled UV lamp)을 도입하는 방법이 효과적입니다.
③ 예열(Pre-heating) 단계 도입
급격한 온도 변화는 필름에 큰 스트레스를 줍니다. UV 경화기에 진입하기 전 단계별 예열(Gradual Pre-heating) 과정을 거치면 내부 응력을 서서히 완화시켜 급격한 열주름 발생을 억제할 수 있습니다.
요약
두께 차이에 의한 주름은 결국 "필름의 물리적 버티는 힘"과 "열에 의한 수축 스트레스" 사이의 싸움입니다. 75㎛ 필름을 고수해야 하는 상황이라면, 기계적 장력을 더 세밀하게 낮추고 필름 자체를 초저수축 등급으로 변경하는 것이 가장 현실적인 해법이 될 것입니다.
초저수축 필름은 구입하기가 어렵기 때문에 기재 PET FILM의 두께를 좀 더 두꺼운 열주름에 덜 민감한 100㎛ PET FILM을 구입하여 가공하는 것을 추천드립니다.
티피에스 (TPS)
효성화학 PET FILM NY FILM 대리점 010-2738-7321
https://sites.google.com/view/petnyfilm
댓글
댓글 쓰기