연신 PET 필름 제조공정에서 연신조건 변화에 따른 필름 물성 영향고찰

[카리]

무연신 PET필름에 대한 일축연신 연구를 수행하기 위하여 MDO-LS
(Machine Direction Orientation-Lab Stretcher) 연신기기를 설계, 제작 후 실험을 진행하였다. 폭 1500mm, 두께 400μm의 무연신 필름 중 중심부와 끝 쪽에서 폭 100mm의 필름을 절단하여 온도에 따른 연신실험을 수행하였다. 연신조건 변화는 연신온도 70℃부터 110℃까지 변화시켜 온도변화 와 각 온도 별로 단순히 가열만을 수행하는 연신비 1배부터 8배까지 비율을 변화시키며 실험을 수행하였다. 연신온도 90℃부터 110℃, 연신 비 6배 까지 균일한 연신이 수행되는 조업창을 확인 할 수 있었으며, 이 범위에서 얻어진 필름을 대상으로 가공-구조-물성의 상관관계를 고찰하기 위한 일련의 실험을 수행하였다.
연신필름의 MD, TD방향으로 시편을 채취하여 인장실험을 수행한 결과 연신 비 2배까지는 물성의 변화가 없지만 연신 비 3배 이상에서는 항복응력과 모듈러스가 모두 증가하는 현상을 보였으며, 결정구조 분석을 위한 DSC실험 결과에서도 연신 비 3배 이상에서 결정화도가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 광학적 이방성을 나타내는 복굴절율 차도 연신 비 3배 이상에서 급격히 증가하는 것을 확인하였다.
광흡수율 차이를 고찰하기 위하여 UV-VIS-NIR 장비를 이용하여 200nm부터 2600nm의 파장에서의 흡수율을 분석한 결과 가시광선 영역에서는 연신 비 증가에 따라 흡수도가 증가하나 UV와 NIR 영역에서는 파장에 따라 차이는 존재하지만 전반적으로 흡수도 감소가 관찰되었다.
이와 같은 소재 가공-구조-물성의 상관관계에 대하여 실제공정을 그대로 재현 가능한 롤 접착 쿨링방식 인 MDO-LS 연신기기를 사용하였다. 이 실험결과는 연속공정 방식인 실제공정과의 비교분석에서 높은 신뢰성을 보이며 재품생산에 있어서 효과적으로 적용이 가능하다. 또한 연신 된 PET필름의 물성분석 데이터는 향후 연신공정에서 일어나는 가시적 현상에 대해 기초적인 자료로 활용이 가능할 것이다.
디스플레이 필름이나 유연성이 높은 필름소재의 개발이 가속화되는 현시점에서 복잡한 필름연신에 대한 연구는 앞으로도 계속 진행될 것이며 아직 연구해야할 부분이 많을 것으로 판단된다. 따라서 기초적인 실험데이터 확보는 무엇보다 중요하며 실제공정과 연관성 있는 점탄성 고분자 물질에 대한 공정 단위 조작방법의 체계적인 수행이 필요할 것이다.

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