PET 필름 슬리팅 기계에 대한 심층 분석: 효율적인 슬리팅, 정밀 코일링 및 장력 제어의 기술

광학, 포장, 전자, 신에너지 등의 산업에서 PET(폴리에스터 필름)는 우수한 기계적 강도, 고온 저항성 및 투명성 덕분에 필수적인 기본 소재로 자리 잡았습니다. 그러나 광폭 마스터 롤에서 최종 고객에게 공급되는 소형 내로우 롤에 이르기까지, 이 공정에서 가장 중요한 부분은 PET 필름 슬리팅 기계입니다.

슬리팅 기계는 단순히 폭이 넓은 필름을 좁게 절단하는 기계일 뿐만 아니라, 풀림, 슬리팅, 감기 기능을 통합한 정밀 메카트로닉스 시스템입니다. 그중에서도 슬리팅 효과, 감기 품질, 장력 제어는 생산량을 결정하는 세 가지 핵심 요소입니다.

1. 효율적인 절단: 칼날에 담긴 장인정신과 미적 감각

슬리팅은 PET 필름 가공의 첫 번째 단계이자 품질을 가장 직관적으로 보여주는 요소입니다. 슬리팅 가장자리의 깔끔함과 발생하는 분진의 양은 제품이 고급 시장에 진출할 수 있는지 여부를 직접적으로 결정합니다.

1. 슬리팅 방법 선택

PET 필름의 두께와 경도에 따라 주류 슬리팅 방법은 두 가지 유형으로 나뉩니다.

• 평면 칼날 슬리팅(종이 절단기/면도날 유형):

두께가 얇은(일반적으로 < 50μm) PET 필름에 적합합니다. 칼날이 슬롯에 각도로 고정되어 작동 중에 날카로운 모서리로 필름을 절단합니다. 이 방식의 장점은 공구 교체 속도가 빠르고 다양한 규격의 필름에 적용 가능하다는 점이지만, 칼날의 날카로움과 장착 각도가 매우 높아야 하며, 그렇지 않으면 플랜징이나 긁힘이 발생하기 쉽습니다.

• 원형 칼날 절단(전단형):

중후막 또는 코팅된 PET 필름에 적합합니다. 상하 디스크 칼날이 회전하며 가위처럼 절반으로 절단하는 원리를 사용합니다. 이 방식은 잔여물 발생이 적고 절단면이 평평하며 인장 변형이 발생하기 쉽지 않아 고급 광학 필름 슬리팅 장비의 표준 장비입니다.

2. 먼지 제거 및 정전기 제거

PET는 슬리팅 공정 중 마찰로 인해 고전압 정전기가 발생하기 쉬운데, 이는 공기 중의 먼지를 흡착하여 결정 반점을 유발할 뿐만 아니라 작업 안전 문제까지 야기합니다. 따라서 최신 슬리팅 기계는 슬리팅 직후 절단 먼지를 제거하고 정전기를 최대한 빨리 중화하기 위해 이온 공기봉과 진공 흡착 집진 장치를 반드시 장착해야 합니다.

2. 와인딩 기술: 장력과 압력 사이의 정밀한 조화

절취선이 있는 필름은 완성된 롤 형태로 다시 감아야 합니다. 필름을 감는 품질은 보관 및 사용 중에 필름이 변형될지 여부를 결정합니다.

1. 표면 코일링 vs. 중심 코일링

• 중앙 권선모터가 권선축을 직접 구동하여 회전시킵니다. 이러한 간단한 구조는 고속 회전이 요구되지만 장력 제어 정확도가 매우 높은 생산 라인에 적합합니다.

• 표면 코일링(접촉 롤러 방식): 고무 압착 롤러가 코일 코어 표면에 마찰하면서 발생하는 마찰력을 이용하여 필름을 감습니다. 이 방식은 공기 유입을 차단하고 감긴 코어의 내외부 경도를 균일하게 유지하여, PET 필름과 같이 단단하게 감아야 하는 재질에 특히 적합하며, 운송 중 필름이 뭉개지는 현상을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

2. 롤러 압력의 테이퍼 제어

권선 과정에서 코일의 직경이 증가함에 따라 필름에 가해지는 압력이 변합니다. 만약 압력이 일정하게 유지된다면, 심지 근처 부분이 뒤따라오는 필름에 눌려 "힘줄 파열" 또는 "국화 꽃잎 파열" 현상이 발생할 수 있습니다.

최신 슬리팅 기계는 테이퍼 장력 제어 기술을 사용하여 롤 직경이 증가함에 따라 롤러의 압력 또는 권선 장력을 점진적으로 감소시켜 필름의 각 층이 안쪽에서 바깥쪽으로 균일하게 응력을 받고 고르게 되감기되도록 합니다.

3. 긴장 조절: 전체 과정을 관통하는 핵심 요소

슬리팅 기계의 기계적 구조가 골격이라면, 장력 제어는 슬리팅 기계의 두뇌이자 신경계와 같습니다. PET 필름은 열 수축 특성과 탄성 계수를 가지고 있는데, 장력이 과도하면 필름이 인장 변형(개뼈 모양 변형)되거나 심지어 파손될 수 있습니다. 반대로 장력이 너무 약하면 필름이 느슨하게 감기고 가장자리가 고르지 않게 됩니다.

1. 3단계 장력 영역

고성능 슬리팅 기계는 일반적으로 장력 제어를 세 가지 영역으로 나눕니다.

• 긴장 완화안정적인 원료 공급량을 제공하며, 일반적으로 자기 분말 브레이크 또는 벡터 모터로 제어되어 일정하거나 감소하는 장력을 유지합니다.

• 견인력 및 절단 장력이 부분이 가장 미묘한 부분입니다. 필름은 슬리팅 툴 홀더를 통과할 때 팽팽하고 평평해야 하지만, 장력 변동으로 인해 칼날이 튀어 오르면 안 됩니다.

• 되감기 장력앞서 언급했듯이, 이는 일반적으로 테이퍼링으로 제어됩니다. 예를 들어, 초기 장력은 100N으로 설정되고, 롤 직경이 절반에 도달하면 내부 조임과 외부 조임 또는 내부 조임과 외부 풀림을 방지하기 위해 자동으로 80N으로 감소됩니다.

2. 센서 및 알고리즘

이러한 제어를 구현하기 위해 장비는 고정밀 부유식 롤러 진자 막대와 초음파/레이저 직경 센서를 사용합니다.

• 플로팅 롤러 피드백: 플로팅 롤러의 위치 변화는 장력의 미세한 변동을 실시간으로 반영하며, 제어 시스템은 PID 알고리즘을 통해 모터 토크를 실시간으로 조정하여 동적 균형을 유지합니다.

• 가속 및 감속 보상: 장비 시동 또는 정지 시 관성이 장력에 가장 큰 영향을 미칩니다. 고급 제어 시스템은 가속 및 감속에 대한 피드포워드 보상 기능을 도입하여 모터가 가속할 때 출력 토크를 자동으로 증가시켜 관성으로 인한 장력 감소를 상쇄합니다.

4. 미래 트렌드: 지능화 및 자동화

리튬 배터리 이형 필름 및 광학 기판 필름과 같은 고급 PET 필름에 대한 수요 증가에 따라 슬리팅 기계도 더욱 발전하고 있습니다.

1. 완전 자동 풍향 조절정지 없이 자동 절단, 되감기 및 풀림을 구현하고 슬리팅 기계를 "독립형 장비"에서 "연속 흐름 생산 라인"으로 업그레이드하여 생산 효율을 크게 향상시킵니다.

2. 디지털 상호 연결산업용 사물 인터넷(IIoT)을 통해 슬리팅 공정 중 진동 데이터, 온도 데이터 및 전류 데이터를 실시간으로 모니터링하여 예측 유지보수를 수행하고 계획되지 않은 가동 중단을 방지할 수 있습니다.

3. 육안 검사 시스템:필름 표면의 결정점, 어안 자국, 긁힘 및 기타 결함을 온라인으로 실시간 감지하고, 발견 즉시 표시하거나 경보를 울려 불량 제품이 다음 공정으로 넘어가는 것을 방지합니다.

발문

PET 필름 슬리팅기는 겉보기에는 단순해 보이지만, 실제로는 기계 설계, 재료 역학, 자동 제어 이론이 깊이 있게 융합된 장비입니다. 날카로운 칼날, 정밀한 롤러의 평행도, 그리고 최적화된 PID 코드 한 줄 한 줄이 모두 모여 거울처럼 평평한 필름 롤을 만들어냅니다. 제조 기업에게 있어 고품질 슬리팅기를 선택하고 가동하는 것은 생산 능력 확보뿐 아니라 제품 품질을 완벽하게 관리하는 것을 의미합니다.