플고(PEULGO)

Film(필름) 이란?

필름(Film)

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1. 필름(Film)이란

다양한 종류의 고분자 수지로 만든 얇은 막 또는 층으로서의 필름

플라스틱·고분자 수지 등이 주원료로 사용됩니다. 투명 또는 불투명하며 단층 혹은 다층 구조로 만들어져,

보호·포장·기능 부여·표면 처리 등 다양한 목적에 활용됩니다.

폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리이미드 등 다양한 고분자(플라스틱) 재료을 바탕으로 만들어 집니다.

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2. 필름의 제조와 방법

1)형태- 두께 수 μm(마이크로미터) ~ 수백 μm의 얇은 박막(sheet) 구조

2)소재 - PET, PE, PP, PVC, PI(폴리이미드), TPU 등

3)제조법 - 압출(Extrusion), 캐스팅(Casting), 연신(Stretching) 등

 

3. 필름의 적용과 기능

5. 필름 제조 방식

1) 압출공정

플라스틱 수지를 가열·용융하여 다이(Die)를 통해 연속적으로 밀어내어 일정 형상의 제품(필름·시트 등)을

만드는 성형공정입니다. 필름 제조에서 가장 기본이자 대량생산에 최적화된 방식입니다.

압출방식

내용

블로우닝

(Blown Film Extrusion)

용융된 고분자를 원형 금형을 통해 튜브 형태로 압출하면서,

중앙에서 공기를 주입하여 풍선처럼 부풀려 필름의 폭을 넓히고 두께를 얇게 만듭니다. (지향성 필름 제조)

캐스트 압출

(Cast Film Extrusion)

용융된 고분자를 평평한 슬릿 금형을 통해 시트 형태로 압출한 후,회전하는 냉각 드럼(Cooling Drum) 위에서 빠르게 냉각시켜 필름을 형성합니다. (비지향성 필름 제조)

압출순서

 

내용

(1) 원료투입

 

- 펠렛(Pellet) 형태의 열가소성 수지 투입

- (PET, PE, PP, PI, TPU 등)

(2) 압출기 가열,혼합

스크류(Screw) 회전

- 가열(150~300℃)

- 혼련, 탈기

- 완전 용융

(3) 다이(Die) 성형

용융 수지

- 슬릿 다이(Slit Die) → 평판 필름

- 환형 다이(Annular Die) → 튜브형 필름

(4) 냉각 & 고화

 

- 냉각 롤 또는 냉각 공기

- 필름 고화

(5) 연신(Stretching)

 

- MD(기계방향) & TD(횡방향) 연신

- 강도·투명도·배리어성 향상

(6) 권취(Winding)

 

- 롤 형태로 감아서 완제품화

2) 캐스팅(Casting) 공정 (용융 캐스팅)

필름 캐스팅(Film Casting) 공정은 고분자 필름을 제조하는 대표적인 방법 중 하나로, 주로 높은 투명도, 균일한 두께,

우수한 치수 안정성이 요구되는 기능성 필름(광학 필름, 디스플레이용 필름, 고성능 포장재)을 만드는 데 사용됩니다.

제목

압출순서

설명

용액 캐스팅

(Solution Casting)

-> 고분자 용액 (도프) 준비

고분자를 적절한 휘발성 용매에 완전히 녹여 균일한 용액(도프)을 만듭

점도, 농도, 온도 조절이 중요하며, 기포를 제거하고 불순물을 여과하는 공정 포함

->캐스팅 및 얇은 막 형성

평평하고 매끄러운 지지체 (대형 드럼 또는 금속 벨트) 위에 일정한 두께로 주입(Casting)

슬롯 다이(Slot Die) 또는 닥터 블레이드(Doctor Blade) 같은 장치 사용

->건조 및 용매 제거

(Drying)

지지체 위에 형성된 얇은 막을 건조 챔버에서 가열된 공기나 기타 방식으로 용매를 증발시켜 제거

필름은 자체 지지성을 갖는 고체 상태로 변하며, 이 단계의 온도, 바람 속도 조절은 필름의 최종 품질(잔류 응력, 균일성)에 결정

->박리 (Stripping)

충분히 건조되어 응고된 필름을 지지체(드럼 또는 벨트)로부터 분리(박리)

->추가 건조 및 후처리

박리된 필름에 남아있는 잔류 용매를 완전히 제거하기 위해 텐터(Tenter)와 같은 건조 장치에서 연신 및 추가 건조 진행

매우 얇은 필름 제조에 용이하며, 높은 광학적 특성 (투명도, 평활도)과 균일한 두께를 구현 가능

TAC 필름(편광판 보호 필름), 폴리이미드 필름등 고기능성 필름.

용융 압출 캐스팅

(Melt

Extrusion Casting)

->원료 준비 및 압출

(Extrusion)

플라스틱 펠렛을 압출기에 투입하여 가열 및 전단력으로 완전히 녹여 균일한 용융 고분자 상태

필터링을 통하여 불순물 제거

->평면 다이 압출 및

커튼 형성

용융 고분자를 T-다이나 코트 행거 다이와 같은 평평한 다이를 통해 얇고 균일한 막(Melt Curtain) 형태로 압출

->급속 냉각 및 고화

(Quenching)

압출된 용융 막을 냉각 롤러 (Chill Roll)로 빠르게 이송하여 접촉시키고 급속하게 냉각시켜 필름을 고체화

냉각 롤러의 속도는 다이에서 나오는 용융 속도보다 빨라서 필름이 기계 방향(MD)으로 연신(Stretching)

->운반 및 권취(Winding)

필름을 인장 제어 시스템을 통해 정밀하게 운반하고 롤 형태로 감음

장점

고속 연속 생산이 가능하며, 용매를 사용하지 않아 친환경적이고 경제적임

 

3) 연신(Stretching) - 이축 연신(Biaxial Stretching) 공정

즉 서로 수직인 두 방향으로 잡아 늘려 필름의 분자 사슬을 재배열(배향)하여 물성을 획기적으로 향상시키는 핵심 공정

 

① 원리 

② 공정순서

③ 연신공정

제목

순서

설명

순차적 이축 연신

(Sequential Biaxial

Stretching /

텐터 프레임 방식)

MD 연신 (종 방향 연신)

압출된 두꺼운 시트(Sheet)를 여러 개의 롤러 사이를 통과시킴

롤러의 회전 속도를 뒤로 갈수록 점점 빠르게 하여 필름을 MD 방향으로 잡아 늘림

TD 연신 (횡 방향 연신)

MD 연신을 마친 필름을 텐터 프레임(Tenter Frame)이라는 오븐 장치로 이동

텐터 프레임은 필름의 양 끝 가장자리를 클립(Clip)으로 잡고, 클립 간의 거리를 오븐 내에서 점점 넓혀 필름을 TD 방향으로 잡아 늘림

열 고정 (Heat Setting)

연신을 완료한 필름을 인장 상태를 유지한 채 높은 온도에서 짧은 시간 동안 처리하여 분자 배열을 안정화하고 필름 내의 잔류 응력을 제거합니다. 이는 치수 안정성을 확보하는 데 중요함

동시 이축 연신

(Simultaneous

Biaxial Stretching/

더블 버블 방식)

튜브 압출

용융된 고분자를 둥근 다이(Die)를 통해 압출하여 두꺼운 튜브(Tube) 형태로 만듬

버블 형성 및 연신

튜브를 다시 가열하고, 내부로 고압의 공기를 주입하여 풍선처럼 부풀림 (버블 형성)

공기압으로 인해 TD 방향으로 팽창하고, 상/하부 롤러 속도 차이로 인해 MD 방향으로 늘어나면서 동시에 이축 연신