PE나 PP 필름을 생산할 때 Slip Agent를 첨가하는 이유는 필름을 단순히 부드럽게 만들기 위해서가 아니다.

필름 표면 사이의 마찰을 조절하여 제막, 권취, 가공 및 자동 포장공정에서 원활하게 움직일 수 있도록 하기 위해 사용된다.

흥미로운 점은 Slip Agent를 넣었다고 해서 효과가 즉시 완성되는 것은 아니라는 것이다.

일부 Slip Agent는 필름 내부에서 표면으로 이동하며 시간이 지나면서 마찰특성을 변화시킨다.

이 현상을 이해하는 핵심 개념이 Migration과 Blooming이다.

첨가제가 필름 내부에만 머물지 않는 이유

고분자와 첨가제는 완전히 동일한 분자구조를 가지고 있지 않다.

첨가제의 고분자 내부 용해도와 분자 크기, 온도 등의 조건에 따라 시간이 지나면서 첨가제가 표면 방향으로 이동할 수 있다.

필름 표면에 Slip Agent가 축적되면 서로 맞닿는 고분자 표면 사이의 직접적인 상호작용이 감소하면서 마찰계수가 낮아질 수 있다.

즉,

필름 생산 → 첨가제 내부 존재 → 분자 이동 → 표면 농도 증가 → 표면 마찰특성 변화

라는 시간 의존적 과정이 나타날 수 있다.

생산 직후와 며칠 후의 COF가 다른 이유

이 현상 때문에 생산 직후 측정한 COF와 일정 기간 보관한 후 측정한 COF가 달라질 수 있다.

가상의 데이터를 살펴보자.

보관시간	동마찰계수
생산 직후	0.48
24시간	0.36
3일	0.29
7일	0.26

이 데이터는 원리 설명을 위한 가상의 값이다.

실제 변화속도는 Slip Agent 종류와 첨가량, 필름 구조, 보관온도 등에 따라 달라진다.

따라서 생산 직후 COF가 목표값보다 높다는 이유만으로 즉시 불량이라고 판단하기 전에 사용하는 첨가제 시스템의 시간 의존성을 확인해야 한다.

온도가 높아지면 어떤 일이 일어날까?

분자의 이동성은 온도의 영향을 받는다.

보관온도가 달라지면 Slip Agent가 표면으로 이동하는 속도 역시 달라질 수 있다.

이 때문에 여름철 창고와 저온 창고에서 보관된 동일 필름이 서로 다른 표면특성을 나타낼 가능성도 생각할 수 있다.

COF 품질관리를 할 때 측정 전 Conditioning 조건과 보관이력을 함께 관리하는 이유다.

Blooming이 많을수록 좋은 것은 아니다

마찰을 낮추는 것이 목적이라고 해서 표면에 Slip Agent가 많을수록 항상 좋은 것은 아니다.

과도한 표면 이동은 다른 후속 공정에 영향을 줄 가능성이 있다.

예를 들어 인쇄나 라미네이션을 해야 하는 면에 첨가제가 많이 존재하면 잉크나 접착제와 필름 사이의 계면 형성에 영향을 줄 수 있다.

따라서 필름 설계에서는 다음 성능을 동시에 고려해야 한다.

• 필요한 COF
• 인쇄성
• 라미네이션 적성
• 열봉합성
• 광학특성
• 식품 접촉 용도라면 관련 규제 적합성

한 가지 물성을 개선하는 과정에서 다른 성능이 변할 수 있기 때문이다.

Corona 처리와 Slip Agent의 관계

Corona Treatment로 필름 표면의 젖음성을 개선했더라도 이후 첨가제가 표면으로 이동하면 최종 표면상태가 달라질 수 있다.

따라서 “생산할 때 Corona 처리를 했다”는 정보만으로 몇 주 후의 인쇄성을 보장할 수는 없다.

실제 인쇄 직전의 Dyne Level이나 접촉각 등 현재 표면상태를 확인하는 것이 더 유용할 수 있다.

COF 이상을 추적하는 방법

같은 제품인데 Lot마다 COF 차이가 커졌다면 다음 항목을 비교할 수 있다.

1. Slip Agent의 종류와 투입량
2. 필름 생산 후 경과시간
3. 보관온도
4. 필름 두께
5. Corona 처리조건
6. 측정면
7. COF 측정조건
8. Conditioning 시간

이 항목을 기록하면 단순한 Lot 편차인지, 시간에 따른 Blooming 때문인지 원인을 좁히기 쉬워진다.

마찰계수는 시간에 따라 변할 수 있는 물성이다

Slip Agent가 포함된 필름을 이해할 때 가장 중요한 사실은 COF를 항상 고정된 숫자로 생각해서는 안 된다는 것이다.

필름 내부의 첨가제는 시간과 온도에 따라 이동할 수 있으며 표면 조성이 변하면 마찰특성도 달라질 수 있다.

따라서 COF 데이터에는 가능하면 측정시점, 보관조건, 측정면과 시험조건을 함께 기록하는 것이 좋다.

그래야 생산 직후에는 문제가 없던 필름이 실제 포장공정에서는 왜 다르게 움직였는지를 보다 정확하게 추적할 수 있다.