PET 필름의 코로나 처리와 표면 장력에 대한 이해

서론

 

PET(Polyethylene Terephthalate) 필름은 뛰어난 물리적 성질과 높은 표면 장력으로 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 일반적으로 PET 필름의 표면 장력은 약 40 dyne/cm 수준으로, PP(Polypropylene)나 PE(Polyethylene) 필름을 코로나 처리했을 때와 비슷한 수치입니다.

 

그렇다면 왜 많은 경우 PET 필름에도 코로나 처리를 추가적으로 적용할까요? 이 글에서는 PET 필름의 코로나 처리의 필요성, 표면 장력의 중요성, 그리고 필름의 접착성과 인쇄 적성을 극대화하는 방법에 대해 심도 깊게 알아보겠습니다.

 

1. 표면 장력(Surface Energy)이란?

 

표면 장력은 필름의 표면이 액체(예: 잉크, 코팅제)와 얼마나 잘 결합할 수 있는지를 나타내는 중요한 물리적 성질입니다. 필름의 표면 장력이 높을수록 액체가 표면에 퍼져 더 나은 접착성을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 필름의 표면 장력은 "dyne/cm"로 측정되며, 값이 높을수록 인쇄 및 접착 작업이 수월해집니다.

 

PP나 PE와 같은 플라스틱 필름은 비극성(polyolefin) 구조를 가지며, 표면 장력이 낮습니다. 이 때문에 인쇄, 코팅, 접착 공정을 수행하기 전에는 필수적으로 코로나 처리와 같은 표면 개질(surface treatment) 과정을 거쳐야만 합니다. 이를 통해 표면 장력을 38 dyne/cm 이상으로 높일 수 있습니다.

 

한편, PET 필름은 기본적으로 40 dyne/cm 정도의 높은 표면 장력을 가지고 있기 때문에, 많은 사람들이 코로나 처리 없이도 인쇄나 접착이 충분히 가능하다고 생각할 수 있습니다. 그러나 PET 필름에 코로나 처리가 필수적인 이유는 단순히 표면 장력 수치에만 국한되지 않습니다.

 

2. 코로나 처리란?

 

참고 글: https://10yp.tistory.com/entry/%EC%8B%9D%ED%92%88-%ED%8F%AC%EC%9E%A5-%ED%91%9C%EB%A9%B4-%EC%B2%98%EB%A6%AC-%EA%B8%B0%EC%88%A0Corona-treatment

식품 포장 표면 처리 기술에 대하여 Corona treatment

 

코로나 처리는 필름 표면의 물리적, 화학적 성질을 변화시키는 표면 처리 기술입니다. 고전압의 전기장을 이용해 필름 표면에 전하를 주입하고, 이를 통해 필름의 표면에 극성기를 도입하거나 표면 구조를 변화시켜 접착성과 인쇄 적성을 향상시킵니다.

코로나 처리는 다음과 같은 방식으로 작동합니다.

 

2.1 전기 방전: 고전압을 이용해 필름 표면에 코로나 방전을 발생시킵니다.

2.2 극성기의 형성: 방전 과정에서 필름 표면에 산소나 질소와 같은 극성 기체가 반응하여 필름의 비극성 표면을 활성화합니다.

2.3 표면 활성화: 비극성 표면에 극성기를 추가함으로써 잉크, 접착제, 코팅제 등의 결합이 더 잘 이루어지도록 합니다.

 

3. PET 필름에 코로나 처리가 필요한 이유

 

비록 PET 필름의 기본 표면 장력은 40 dyne/cm로 높은 편이지만, 여전히 코로나 처리가 필수적인 몇 가지 이유가 존재합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

 

3.1 접착성과 인쇄 적성의 향상

 

PET 필름의 높은 표면 장력만으로는 접착력과 인쇄 적성이 충분하지 않을 수 있습니다. 이는 표면 장력만이 필름의 접착성을 결정짓는 유일한 요소가 아니기 때문입니다. 코로나 처리는 PET 필름의 표면을 화학적으로 활성화하여 잉크나 접착제가 더 잘 부착되도록 돕습니다. 특히, 고속 인쇄나 정밀 코팅 공정에서는 코로나 처리가 필수적입니다.

 

3.2 표면의 균일성 및 청결 유지

 

필름의 제조 과정 중에 표면에 미세한 오염물질이나 불순물이 존재할 수 있습니다. 이러한 오염물질은 표면 장력과는 별개로 인쇄 및 접착에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 코로나 처리는 이러한 불순물을 제거하고, 표면을 더 깨끗하게 유지시켜 줍니다. 이를 통해 잉크나 접착제의 균일한 부착이 가능해집니다.

 

3.3 표면 화학적 성질의 변화

 

PET 필름은 기본적으로 화학적으로 비활성적인 표면을 가지고 있습니다. 즉, 필름의 표면이 극성 화합물(잉크, 접착제 등)과 자연스럽게 결합하기 어려운 성질을 띕니다. 코로나 처리를 통해 필름의 표면에 극성기를 도입하면, 이러한 화학적 불활성을 극복하고 잉크와 접착제가 더 잘 달라붙게 됩니다.

 

3.4 장기적인 접착력 유지

 

PET 필름이 사용되는 대부분의 응용 분야에서는 필름과 접착제, 잉크 사이의 결합이 오랜 시간 동안 유지되어야 합니다. 표면 장력만으로는 시간이 지나면서 접착력이 감소할 수 있으므로, 코로나 처리는 장기적인 접착력 유지를 위한 중요한 수단입니다.

 

4. 코로나 처리 없이 표면 장력을 높이는 대안

 

코로나 처리 외에도 PET 필름의 표면 장력을 향상시킬 수 있는 몇 가지 대체 방법들이 존재합니다.

 

4.1 플라즈마 처리

 

플라즈마 처리는 필름 표면에 고에너지 플라즈마를 사용하여 표면의 화학적 성질을 변화시키는 방식입니다. 코로나 처리와 유사하게 표면에 극성기를 도입하여 잉크나 접착제가 더 잘 부착되도록 합니다. 플라즈마 처리는 더 균일하고 정밀한 표면 처리를 제공할 수 있지만, 장비가 고가이고 복잡하다는 단점이 있습니다.

 

4.2 플레임 처리

 

플레임 처리는 고온의 불꽃을 사용해 필름 표면을 처리하는 방법입니다. 표면의 산화 반응을 촉진하여 표면 장력을 높이고 접착성을 향상시킵니다. 이 방법은 빠르고 경제적이지만, 고온의 열에 의해 필름이 손상될 수 있는 위험이 있습니다.

 

결론: PET 필름에서 코로나 처리가 중요한 이유

 

PET 필름은 기본적으로 높은 표면 장력을 가지고 있지만, 표면 장력만으로는 인쇄 및 접착 공정에서 요구되는 성능을 충족시키지 못할 수 있습니다.

 

코로나 처리는 표면 장력을 증가시키는 것뿐만 아니라, 표면의 화학적 성질을 변화시켜 접착성과 인쇄 적성을 극대화하는 중요한 기술입니다.

 

또한, 표면의 오염물질을 제거하고 균일한 표면을 유지하는 데 도움을 주기 때문에, 코로나 처리는 PET 필름의 인쇄 및 접착 품질을 보장하는 필수적인 과정이라 할 수 있습니다.