폴리머 인사이트 #17 가구부터 가전제품까지! 새 제품에 꼭 필요한 보호필름용 LDPE(Low Density Polyethylene)

제품을 보호하는 보호필름

가구를 구입하거나 텔레비전, 세탁기 등 전자제품을 구매하면 제품에 붙은 필름을 본 적이 있을 것입니다. 이 필름을 보호필름이라고 부릅니다. 이름처럼 제품을 만들고 가공하고 운송하는 과정에서 생기는 먼지나 오염, 표면 흠집 등에서 제품을 보호합니다.

PE 보호필름이라고도 불리는데요. 건축 자재를 비롯해 가전제품과 IT 제품 등 다양한 곳에서 쓰이며 산업이 발달하면서 함께 성장하고 있습니다. 품질에 따라 사용하는 곳과 용도가 결정됩니다. 저급일 경우에는 카펫, 창문틀, 목재, 건축 내외장재 등 건축 자재의 보호용으로 쓰입니다. 중급일 경우에는 가전제품과 전자기기, 아크릴 시트 보호용으로 쓰이며 고급일 경우에는 냉장고 세탁기 등 비교적 가격이 높은 전자제품의 표면 보호에 쓰입니다. 최고 품질의 보호필름은 LCD(Liquid Crystal Display, 액정표시장치) 재료인 편광판, 도광판, 광학필름인 프리즘 시트(Prism Sheet) 등 디스플레이 재료 보호에 사용됩니다.

이런 보호필름에서 가장 중요한 요소는 무엇일까요? 바로 결점입니다. 결점이 없는 보호필름일수록 품질이 높다고 평가받습니다. 찍힌 자국이나 긁힘 자국 등이 없는 보호필름일수록 민감하고 높은 가격의 상품에 부착됩니다.

보호필름용 LDPE의 특징

PE 보호필름은 저밀도 폴리에틸렌인 LDPE(Low Density Polyethylene)를 가공하여 만듭니다. LDPE는 에틸렌을 중합해서 제조하는 합성수지인데요. 일상생활에서 많이 사용되고 있습니다. LDPE의 특징과 장점을 살펴보면 다음과 같습니다.

투명성

LDPE는 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene)나 HDPE(High Density Polyethylene)보다 투명합니다. 소재가 투명하면 보호하려는 제품을 눈으로 쉽게 확인할 수 있고 제품을 좀 더 고급스럽게 보이는 데 효과적입니다.

유연성

LDPE는 앞서 언급한 LLDPE, HDPE보다 상대적으로 부드럽고 유연합니다. 덕분에 굴곡이 진 제품에 부착하기 쉽습니다.

제품 청정력 우수

필름을 가공할 때 산화방지제, 가공 조제, 점착 방지제(Anti Blocking) 등 다양한 첨가제가 쓰입니다. 이런 첨가제의 경우 시간이 지나면서 일부는 표면에 묻어나기도 합니다. 그러나 보니 원료가 되는 소재는 되도록 깨끗해야 합니다. LDPE의 경우 LLDPE, HDPE와 다르게 중합할 때 촉매를 사용하지 않고 촉매 안정제 등 첨가제 처방이 필요하지 않습니다. 또 점착 방지제나 분산과 색분리 방지를 위한 첨가제, 슬립제를 처방하지 않는 제품도 생산할 수 있습니다. 덕분에 한결 청정력이 높은 제품이 가능합니다.

내화학성 우수

에틸렌을 중합하여 제조한 합성수지라 탄소와 수소만으로 이루어져 있습니다. 그 때문에 내화학성이 우수해 산이나 알칼리 등 화학물질과 닿을 시 제품을 보호할 수 있습니다.

보호필름은 어떻게 만들어질까

제품을 보호하는 보호필름은 그럼 어떻게 만들어질까요? 보호필름은 제조 방식에 따라서 점착제 도포 방식과 자기 점착 방식으로 나눌 수 있습니다.

먼저, 점착제 도포 방식은 필름을 압출한 뒤에 해당 필름에 점착제를 도포합니다. 원하는 사양에 따라서 필름 두께나 폭 등을 조정하여 압출하고 한쪽 면에 접착제를 도포하고 일정 시간 동안 숙성해 점착층을 강하게 만듭니다. 점착제가 필름 표면에 잘 발리도록 표면에는 코로나 처리를 합니다.

점착제 도포 방식의 장점은 보호하려는 제품 및 용도에 따라 점착 강도를 조절할 수 있다는 점입니다. 이를 위해 점착제 종류와 도포 양도 조절할 수 있습니다. 하지만 점착제를 도포하는 과정에서 이물질이 들어갈 수 있는데요. 이 이물질 때문에 보호필름에 결점이 생길 수도 있습니다. 여러 가공 공정을 거칠수록 결점이 생길 가능성이 커지기에 이 점은 단점으로 꼽힙니다.

자기 점착 방식은 필름을 압출할 때 점착층 역할을 하는 에틸렌 초산비닐 공중합체(Ethylene-vinyl acetate Copolymer, EVA), 엘라스토머(Elastomer) 등의 수지를 함께 다층 압출하는 방식입니다. 점착제 도포 과정 없이 진행할 수 있으니 중간 공정 비용을 줄일 수 있고 이물질이 들어가는 문제도 막을 수 있습니다. 하지만 다층 압출 기술력을 조절해야 하는 만큼 높은 기술력이 요구됩니다. 또한 약한 점착 강도를 가진 보호필름만 생산할 수 있어서, 강한 점착 강도가 필요한 보호필름 생산에는 어려움이 따릅니다. 마지막으로 두 개 이상의 레이아웃을 진행할 수 있는 필름 압출 설비가 필요해, 초기 설치 비용이 큽니다.

보호필름의 미래

보호필름의 가장 중요한 점은 앞서 살펴본 바와 같이 결점이 없어야 합니다. 우수한 제품일수록 결점이 적습니다. 이런 보호필름은 전자 재료 보호 등에 쓰입니다. 질이 높은 보호필름을 위해서는 현재 생산 공정을 최소화로 줄여야 할 것입니다. 또한 작업 공간을 더욱더 철저하게 관리해 이물질이 제품에 들어가는 사고를 방지해야 합니다. 보호필름용 LDPE의 품질과 물성에 더욱 신경 써야 할 것입니다. 실제로 매년 기술력과 품질은 점점 상승하고 있습니다.

보호필름은 산업이 발전하고 여러 전자제품 및 소비재가 다양화되면서 다용도로 쓰이리라 예측되는 시장입니다. 관련된 생산 업체들은 질 높은 보호필름 생산을 위해 제품 연구와 관리에 심혈을 기울여야 할 것입니다.

내용 출처 : LG화학 테크센터 <폴리머 인사이트> 2019 봄호 P.32 ‘보호필름용 LDPE(Low Density Polyethylene)’(PO TS팀)