PE나 PP 필름 위에 잉크를 인쇄했는데 테이프를 붙였다 떼는 것만으로 인쇄층이 벗겨지는 경우가 있다.

이 현상을 이해하려면 잉크 자체보다 먼저 필름의 **표면에너지(Surface Energy)**를 살펴봐야 한다.

PE와 PP는 포장재로 매우 유용하지만 본래 표면에너지가 낮은 고분자다. 액체 잉크나 접착제가 표면을 충분히 적시지 못하면 필름과 잉크 사이에 넓고 안정적인 접촉면을 만들기 어렵다.

이 문제를 개선하기 위해 사용하는 대표적인 표면처리가 Corona Treatment다.

잉크 한 방울로 보는 표면에너지

처리되지 않은 PE 필름 위에 액체 한 방울을 떨어뜨렸다고 생각해보자.

액체가 동그랗게 뭉쳐 있다면 표면을 잘 적시지 못하고 있다는 의미다.

반대로 액체가 넓게 퍼진다면 필름과 액체 사이의 상호작용이 상대적으로 유리하다고 볼 수 있다.

이 현상을 정량적으로 설명할 때 접촉각(Contact Angle)을 이용한다.

일반적으로 동일한 액체와 측정조건에서 접촉각이 작아질수록 표면이 더 잘 젖는 방향으로 변화했다고 해석할 수 있다.

Corona Treatment의 목적도 이러한 젖음성을 개선하는 데 있다.

Corona 방전이 필름 표면에 만드는 변화

Corona 처리장치에서는 높은 전압을 이용해 전극 주변의 공기를 이온화한다.

이때 형성되는 활성종이 필름 표면과 상호작용하면서 표면의 분자구조에 변화를 일으킬 수 있다.

핵심은 필름 전체의 화학구조를 바꾸는 것이 아니라 아주 얕은 표면 영역을 개질한다는 것이다.

표면 산화가 일어나면서 극성을 가진 작용기가 증가할 수 있고, 결과적으로 표면에너지가 상승한다.

그 결과 잉크나 접착제가 필름 위에 더 잘 퍼질 수 있는 조건이 형성된다.

미처리 필름

낮은 표면에너지 → 불충분한 Wetting → 작은 실접촉면적 → 접착 불량 가능성

Corona 처리 후

표면 개질 → 극성 증가 → Wetting 개선 → 접촉면적 증가 → 인쇄·접착 안정성 향상 가능

이라는 흐름으로 이해할 수 있다.

Dyne Level은 무엇을 의미할까?

필름 현장에서는 표면처리 상태를 빠르게 확인하기 위해 Dyne Solution이나 Dyne Pen을 사용하기도 한다.

특정 표면장력을 가진 시험액이 필름 위에서 일정 시간 이상 퍼진 상태를 유지하는지 관찰하여 표면의 젖음성을 간접적으로 평가하는 방식이다.

하지만 Dyne Level과 실제 접착력을 동일한 개념으로 생각하면 안 된다.

표면에너지는 접착에 영향을 주는 중요한 변수지만 최종 접착력에는 다음과 같은 조건도 관여한다.

• 잉크 또는 접착제 조성
• 필름 표면의 오염
• 첨가제의 표면 이동
• 건조조건
• 경화조건
• 인쇄속도
• 보관시간

따라서 Dyne 값이 기준을 만족한다고 해서 반드시 인쇄 접착성이 보장되는 것은 아니다.

Corona 처리는 영구적이지 않을 수 있다

표면처리 직후에는 높은 젖음성을 보였던 필름이 시간이 지나면서 다시 낮은 수준으로 변화하는 현상이 나타날 수 있다.

이를 흔히 Treatment Decay 또는 Aging 현상과 관련지어 설명한다.

고분자 사슬의 재배열이나 저분자량 물질 및 첨가제의 표면 이동 등 여러 요인이 영향을 줄 수 있다.

따라서 필름 제조 당시 Corona 처리를 했다는 사실만 확인해서는 충분하지 않을 수 있다.

실제 인쇄나 라미네이션 직전에 표면 상태를 다시 확인하는 이유가 여기에 있다.

Slip Agent가 문제가 되는 이유

PE나 PP 필름에는 마찰계수를 조절하기 위해 Slip Agent가 사용될 수 있다.

일부 Slip Agent는 시간이 지나면서 필름 표면으로 이동하는 Blooming 현상을 보인다.

이 물질이 표면에 축적되면 인쇄 잉크나 접착제와 필름 사이의 계면 상태가 달라질 수 있다.

따라서 동일한 Corona 조건으로 처리한 필름이라도 첨가제 종류와 보관기간에 따라 인쇄성이 달라질 가능성이 있다.

과도한 Corona 처리는 항상 좋은가?

표면에너지를 높이면 좋으니 Corona 출력을 계속 높이면 된다고 생각하기 쉽다.

하지만 과도한 처리가 항상 유리한 것은 아니다.

필름 종류와 두께, 생산속도 및 처리조건에 따라 과처리로 인한 표면 손상이나 품질 문제가 발생할 가능성을 고려해야 한다.

따라서 목표는 가장 높은 Dyne 값을 만드는 것이 아니라 후속 공정에 필요한 안정적인 표면 상태를 확보하는 것이다.

인쇄 불량이 발생했을 때 확인할 순서

인쇄층이 쉽게 벗겨진다면 다음과 같은 순서로 원인을 좁힐 수 있다.

1. 필름의 현재 표면처리 수준 확인
2. Corona 처리 후 경과시간 확인
3. 필름 표면 오염 여부 확인
4. Slip Agent 등 첨가제 영향 검토
5. 잉크와 필름의 적합성 확인
6. 건조온도와 건조시간 점검
7. 실제 인쇄물의 접착력 시험

이렇게 보면 인쇄 불량이 반드시 잉크 하나의 문제는 아니라는 사실을 알 수 있다.

표면에너지와 접착력은 연결되지만 같은 값은 아니다

Corona Treatment의 핵심 역할은 저표면에너지 고분자의 표면을 개질하여 잉크나 접착제가 보다 안정적으로 젖을 수 있는 조건을 만드는 것이다.

그러나 실제 접착 성능은 표면에너지뿐 아니라 잉크 조성, 필름 첨가제, 건조 및 경화조건과 함께 결정된다.

따라서 포장필름의 인쇄 품질을 관리할 때는 Corona 처리 여부 → 현재 표면상태 → 실제 접착성 평가를 함께 확인하는 것이 중요하다.