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  1. 2013.06.24 UV 경화 불량중 접착력이 낮는 원인

 

 

경화가 아무리 잘 되었다고 해도 모재(Substrate)와 사이에 접착력이 잘 나오지 않으면 정상적으로 운전할 수 없습니다. 접착력 불량의 원인은 몇가지로 나눌수 있습니다.


가. 모재의 표면 에너지 :
PET, 아크릴, PC, Polyimde, SUS철판, 동판, Ni도금판, 알루미늄판 등 여러가지 재료는 표면이 순수한 상태에서 자기 고유의 표면 에너지를 가지고 있습니다.
소재의 표면 에너지는 압출이나 연신 조건, 온도, 표면처리 조건, 이형제의 종류와 량, 보관 상태, 오염된 정도에 따라 표면 에너지가 달라집니다. 즉 동일한 재질의 재료라고 해도 실제 표면 에너지는 전부 다릅니다.
대체적으로 접착력 불량의 원인은 코팅 혹은 인쇄하기 전의 표면의 표면 에너지가 낮기 때문이므로 표면 에너지를 증가시켜 주어야 합니다.


나. 수지의 표면 장력 :
일반적으로는 코팅하려고 하는 수지의 표면 장력이 모재(필름)의 표면 장력보다 높습니다. 따라서 접착력이 좋게 하려면 코팅할 수지의 표면 장력을 낮게해 주어야 하는데 이 부분은 수지 사용자가 할 수 있는 범위가 아니라 수지 메이커에서 할 일입니다. 즉 수지의 조성을 바꾸어야 됩니다. 상기표는 여러가지 용제의 표면 에너지 값입니다. UV 경화형 도료가 아닌 열경화형 도료나 수지는 MEK, 벤젠, 톨루엔 등 신나(Thinner)를 많이 사용하며, 이런 신나 계열들은 표면 에너지가 낮으므로 대부분의 소재에 잘 접착됩니다.


다. UV강도와 UV에너지 량 :
UV강도가 낮거나 총 조사되는 에너지 량이 필요량보다 낮은 경우가 대부분이며, 수지의 계열에 따라 UV강도와 에너지 량이 많아서 과 경화(Over cure)가 되고, 과경화로 인해 경화된 수지의 연신율 저하로 인해 접착력이 불량해 지는 경우도 있습니다.


라. 표면 오염 :
소재 표면이 오염되면 경화가 아무리 잘되어도 떨어지는 것은 당연합니다.
소재 표면이 먼지, 기름기, 기타 물질로 오염되었다면 소재 표면에 다른 제 3의 층의 막이 형성되었다고 보면 됩니다. 만일 밀가루나 기름을 필름에 아주 얇게 발라놓고 그 위에 코팅한다면 코팅의 접착력이 잘 나올지 안나올지를 생각해 보면 소재 표면의 이물질이 접착력에 미치는 영향을 쉽게 이해할 수 있을 것입니다.


마. 코팅 두께 :
모든 물질은 고유의 팽창율을 가지고 있습니다. 코팅한다는 의미는 팽창 계수가 서로 다른 2가지 소재를 화학 결합이 아닌 물리적 접착을 시킨다는 의미인데, 2가지 소재를 물리적으로 접착 시켜 두었을 때 2 계면의 에너지가 다르고, 소재 자체의 팽창 계수가 서로 다르므로 온도 변화시 접착면이 떨어지는 것입니다.
코팅 두께가 두꺼워졌을 때 접착력이 나빠 지는 것은 코팅 두께가 얇은 경우는 팽창 혹은 수축되는 힘이 xy 방향으로만 미치고, z 방향으로는 미미하게 미치지만, 두께가 두꺼워지면 팽창하는 힘, 즉 팽창 되는 힘이 x, y, z 방향으로 모두 미치기 때문입니다.
이상은 접착력이 나빠 지는 주요한 원인만 기술한 것이고, 이 외에도 수지의 색상, 소재의 보관조건 변경 등 일반인이 보아서는 아무런 조건 변경이 없는데도 접착력이 나빠 지는 불량이 나는 경우도 있을 정도로 접착력 변경의 팩터가 많으므로 해결하기 어려운 경우는 수지 메이커나 경화기 메이커 일방의 의견만 들을게 아니라 전문가와 상담하는게 좋습니다.


바. 경화중에 받는 열이력 :
UV 경화 중에 모재와 경화할 수지가 열을 받는 량에 따라 코팅 표면의 고 휘발성 올리고머 농도가 낮아지는 것은 물론 경화할 올리고머가 받는 열에 따라 경화후 수지의 표면 에너지가 달라지므로 경화된 수지의 접착력이 좋아지거나 나빠집니다.

 

 

 

 

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