환경 친화적 필름 슬리팅의 새로운 트렌드: 분해성 소재를 슬리팅하는 과제를 어떻게 해결할 수 있을까?

전 세계적으로 '플라스틱 금지'가 강화되고 환경에 대한 인식이 높아짐에 따라 생분해성 필름(PLA, PBAT, PBS, PHA 등)의 적용이 점점 더 보편화되고 있지만, 이를 슬리팅 가공하는 방식은 기존 공정에 새로운 과제를 안겨줍니다.

친환경 필름 슬리팅의 새로운 트렌드

기존 슬리팅은 효율성, 정밀성, 그리고 되감기 품질에 중점을 두었습니다. 하지만 친환경 필름 슬리팅의 새로운 트렌드는 "소재 특성"과 "지속가능성"이라는 두 가지 핵심 요소를 중심으로 전개됩니다.

1. 정교하고 맞춤화된 가공: 다양한 고객 요구 사항을 갖춘 슬리팅 공장에서는 고정밀 좁은 슬리팅 및 복잡한 분해 솔루션을 제공하기 위해 다양한 두께와 소재(다층 공압출 포함)를 처리할 수 있는 분해성 필름이 필요합니다.

2. 지능적이고 데이터 중심: IoT 센서와 AI 알고리즘을 활용하여 슬리팅 공정 중 장력, 압력, 온도 및 기타 매개변수를 실시간으로 모니터링하고, 빅데이터 분석을 통해 공정을 최적화하며, 인적 요소로 인한 품질 변동을 줄입니다. 특히 성능에 민감한 분해성 소재에 적합합니다.

3. 저탄소 및 에너지 절약 생산: 슬리팅 장비 자체는 저에너지 소비 및 고효율을 지향하며 발전하고 있습니다. 동시에 공정을 최적화하여 폐기물 발생을 줄이고, 슬리팅 공정에서 발생하는 잔여물은 재활용 및 재사용(예: 생분해 또는 물리적 재활용)하여 생산 공정의 친환경 폐쇄 루프를 구축합니다.

4. 전 공정에 걸쳐 깨끗하고 오염이 없어야 합니다. 생산 환경의 청결을 중시하고 먼지, 기름 및 기타 오염 필름을 피해야 합니다. 이는 청결성이 높은 의료 및 식품 포장용 분해성 필름에 필수적입니다.

핵심 과제: 분해성 재료의 특성 및 절단 어려움

분해성 소재를 절단하기 어려운 이유는 물리적 특성이 기존 PE, BOPP 및 기타 플라스틱과 크게 다르기 때문입니다.

1. 기계적 성질의 큰 차이:

◦ 낮은 인성 및 취성: 예를 들어 PLA(폴리락틱산)는 기존 플라스틱보다 더 단단하고 취성이 높아 연성이 부족합니다. 슬리팅 장력 하에서 가장자리 균열, 미세 균열 및 기타 문제가 발생할 가능성이 더 높습니다.

◦ 찢어짐 저항성이 낮음: 슬리팅 블레이드가 날카롭지 않으면 매끄러운 절단이 이루어지지 않고 찢어짐이 발생하기 쉽습니다.

2. 높은 열 민감도:

◦ 분해성 재료의 유리 전이 온도와 녹는점은 일반적으로 낮습니다. 슬리팅 공정 중 칼날과 필름 사이의 마찰로 발생하는 열은 쉽게 연화되고 녹아 칼날이 달라붙는 현상을 유발할 수 있습니다. 용융된 재료가 칼날에 달라붙어 절단면이 고르지 않고, 인발 및 잔여물이 발생하며, 필름 롤을 오염시킬 수 있습니다.

3. 마찰 계수(COF) 불안정성:

◦ 분해성 필름의 평활도는 불균일하거나 사용 중 변화(온도, 습도의 영향)할 수 있으며, 이로 인해 슬리팅 및 와인딩 시 장력 조절에 큰 어려움이 발생하고, 와인딩 불균일(감김) 및 붕괴 등의 문제가 발생하기 쉽습니다.

4. 두드러진 정전기 문제:

◦ 분해성 소재는 일반적으로 우수한 절연체이지만 정전기가 많이 발생하기 쉽습니다. 정전기는 필름에 먼지를 흡수하게 하고, 필름을 깔끔하게 감기 어렵게 만들며, 심지어 안전 생산 문제를 일으킬 수도 있습니다.

5. 연령에 따른 문제(노화)

◦ 일부 재료의 특성은 보관 중에 변할 수 있습니다(예: PLA 취성). 이로 인해 슬리팅 공정을 유입 배치 및 보관 시간에 따라 동적으로 조정해야 합니다.

이러한 과제를 어떻게 해결할 수 있을까요? 체계적인 해결책이 필요합니다.

분해성 재료의 슬리팅 과제를 해결하려면 장비, 공정, 블레이드, 환경이라는 네 가지 측면에서 체계적인 업그레이드와 최적화가 필요합니다.

1. 장비 업그레이드: 부드럽고 질기고, 부서지기 쉽고 끈적거리는 재료에 맞게 맞춤 제작됨

1. 고정밀 장력 제어 시스템:

◦ 테이퍼 장력 및 토크 감소 제어 기능을 갖춘 완전 자동 디지털 장력 제어 시스템을 채택합니다. 슬리팅 시작 시 큰 장력을 적용하고 롤 직경이 증가함에 따라 장력을 점차 줄여 "타이트 롤링"으로 인한 내부 필름 찌그러짐(특히 연질 PBAT에 중요)이나 가장자리 균열(취성 PLA에 중요)을 방지합니다.

◦ 밀리초 단위의 반응과 정밀한 장력 제어를 위해서는 자기 파우더 클러치 또는 서보 모터 드라이브가 권장됩니다.

2. 전용 슬리팅 나이프 홀더 디자인:

◦ 저온 슬리팅: 냉각 툴 홀더 또는 공랭 시스템을 사용하여 블레이드 근처에 차가운 공기를 불어넣어 블레이드 온도를 효과적으로 낮추고 재료가 녹아 칼날이 붙는 문제를 근본적으로 해결합니다.

◦ 도구 선택:

▪ 단면 블레이드(면도날 스타일): 깔끔한 절단을 위해 얇고 부서지기 쉬운 소재에 더 적합합니다.

▪ 양면 칼날(가위형): 두껍고 질긴 소재에 더 적합하며 절단면이 매끄럽습니다. 하지만 매우 높은 설치 정확도가 요구됩니다.

◦ 테프론 또는 세라믹 코팅 블레이드: 이러한 코팅은 표면적이 매우 낮아 녹은 후 재료가 달라붙는 것을 방지하는 데 효과적입니다.

3. 효율적인 정전기 제거 시스템:

◦ 필름 풀기, 슬리팅, 와인딩과 같은 주요 스테이션에 이온 공기 막대나 정전기 제거기를 설치하여 필름 표면의 정전기를 지속적으로 중화하고 슬리팅 공정이 깨끗하고 정돈되고 안전하게 진행되도록 보장합니다.

4. 롤러 소재 업그레이드 문의:

◦ 와인더의 접촉 롤러(압력 롤러) 표면은 폴리우레탄(PU)과 같은 탄성 소재로 코팅되어 부드러운 필름이 눌리는 것을 방지하고 부드럽고 균일한 압력을 제공할 수 있습니다.

2. 프로세스 최적화: 매개변수는 영혼입니다

1. 장력 설정:

◦ "큰 것보다 작은 것이 낫다"는 원칙. 미세 조정은 깔끔한 수축을 보장하는 최소 장력부터 시작하며, 충분한 시편 시험을 수행해야 합니다.

◦ 다양한 소재, 두께, 너비의 제품에 대한 인장 매개변수의 독립적인 데이터베이스를 구축합니다.

2. 블레이드 각도 및 오버랩:

◦ 칼날의 각도(뒤)와 절삭량(겹침)을 조절하세요. 칼날에 잘 붙는 소재의 경우 절삭량을 적절히 줄이고, 마찰열을 줄이기 위해 "날카로운 각도로 가볍게 절삭"하는 방법을 사용하세요.

◦ 칼날의 최고 날카로움을 유지하고, 엄격한 칼날 교체 및 연마 시스템을 구축합니다.

3. 슬리팅 속도:

◦ 빠른 것이 항상 좋은 것은 아닙니다. 절단이 어려운 분해성 재료의 경우, 절단 속도를 적절히 낮추는 것이 열 축적을 줄이고 절단면의 품질을 보장하는 효과적인 방법입니다.

4. 환경 관리:

◦ 작업장의 온도와 습도를 관리하십시오. 분해성 소재의 성능은 온도와 습도에 민감하므로, 안정적인 생산 환경(예: 22±2°C, 50%±5%RH)은 슬리팅의 안정적인 품질을 보장하는 데 필수적입니다.

3. 운영 및 유지관리: 세부 사항이 성공과 실패를 결정합니다.

1. 롤 취급 및 보관:

◦ 분해성 필름 롤은 기존 플라스틱보다 더 "섬세"하므로 충돌로 인한 가장자리 손상을 방지하기 위해 취급 및 보관 시 조심스럽게 다루어야 합니다.

◦ 재료의 습기 흡수나 노화를 방지하기 위해 보관 조건에 주의하세요.

2. 청소 및 유지 관리:

◦ 장비, 특히 가이드 롤러, 블레이드, 가압 롤러를 깨끗이 유지하고 알코올과 같은 무해한 용제로 정기적으로 닦아 먼지 오염을 방지하세요.

요약

분해성 재료를 절단하는 과제를 해결하는 것은 본질적으로 "경험 중심"에서 "기술 중심"으로의 전환입니다.

• 핵심 아이디어: 재료 속성 이해 → 장비 구성 조정 → 프로세스 매개변수 최적화 → 엄격한 환경 제어.

• 투자 초점: 장력 제어 시스템, 블레이드 냉각 시스템, 정전 제거 시스템의 업그레이드를 우선시합니다.

• 소프트 파워: 재료 속성에 대한 직원 교육을 강화하기 위해 정교한 프로세스 데이터베이스와 표준 운영 절차(SOP)를 구축합니다.

재료 과학과 장비 기술의 발전으로 분해성 필름의 슬리팅 기술이 점점 더 발전하고 있습니다. 이러한 신기술과 공정을 선도적으로 도입하는 기업들은 친환경 포장재라는 새로운 블루오션에서 분명 선두 자리를 차지할 것입니다.