이 글의 목적은 폴리올레핀(PE·PP) 필름과 시트에서 슬립제 블루밍을 구조적으로 줄이기 위한 설계·평가·공정 관리 포인트를 실무자가 바로 적용할 수 있도록 정리하는 것이다.
1. 슬립제 블루밍을 먼저 정의해야 하는 이유
현장에서 “블루밍”이라고 부르는 현상은 하나로 고정되지 않는 경우가 많다. 표면에 미끄럼 성능을 주기 위해 넣은 슬립제가 시간이 지나며 표면으로 이동해 농축되고, 육안으로는 백화·유막·미세 결정으로 보이거나, 후공정에서 인쇄·코팅·라미네이션 불량으로 나타나는 현상을 통칭하는 경우가 많다.
따라서 “슬립제 블루밍 억제” 설계는 단순히 슬립제 함량을 줄이는 일이 아니라, 목표 COF(마찰계수), 표면 상태, 후공정 적합성, 장기 안정성을 동시에 맞추는 시스템 설계이다.
주의 : 블루밍으로 보이는 표면 결함이 실제로는 산화 분해물, 항산화제 분해물, 저분자 왁스, 가소제, 잔류 용매, 오염원(실리콘·윤활유)일 수 있다. 원인 물질을 확정하지 않고 처방만 바꾸면 비용과 시간이 크게 증가하다.
2. 블루밍이 생기는 물리·화학적 메커니즘
2.1 이동(확산)과 분배(용해도)로 설명하는 것이 실무에 유리하다
슬립제 블루밍은 “재료 내부에서 표면으로 이동하는 속도”와 “표면에 머물며 상분리·결정화되는 경향”의 합으로 이해하는 것이 실무에 유리하다. 폴리올레핀 내부에 완전히 용해되지 않는 저분자 슬립제가 존재하면 시간이 지남에 따라 농도 구배가 생기고, 표면 자유에너지를 낮추는 방향으로 이동이 진행하다.
2.2 저분자·직쇄 구조일수록 표면 농축이 빠르다
대표적인 지방산 아마이드계 슬립제는 분자량이 낮고 비극성 매트릭스(PE·PP)에서 제한 용해도를 가지는 경우가 많다. 이때 온도, 결정화 거동, 보관 시간, 필름 두께에 따라 표면 농축 속도가 달라지다.
2.3 표면에서 “결정화”가 일어나면 육안 결함과 후공정 불량이 급증하다
표면 농축 자체가 항상 문제는 아니다. 문제는 표면에서 미세 결정 또는 응집상이 형성되어 광 산란이 커지고 백화가 나타나거나, 코팅액 젖음이 깨지고, 인쇄 잉크 부착이 떨어지는 상황이다. 즉 “표면 농축”과 “표면 결정화”를 구분해 평가해야 하다.
3. 블루밍 억제를 위한 설계 프레임: 목표를 수치로 먼저 고정하다
다음 4가지를 숫자로 고정하면 처방과 공정 선택이 빨라지다.
| 설계 항목 | 권장 정의 | 실무 체크 포인트 |
|---|---|---|
| 목표 COF | 정적/동적 COF 목표 범위 지정 | 측정 규격(필름-필름, 필름-금속)을 고정하다 |
| 허용 외관 | 헤이즈/글로스/백화 등급 기준 | 광원·관찰 각도·배경을 고정하다 |
| 후공정 요구 | 인쇄/코팅/라미 접착 기준 | 표면처리(코로나/플라즈마) 조건 포함하다 |
| 시간·온도 조건 | 보관 기간, 고온 창고, 운송 조건 | 가속 조건과 실제 조건을 분리해 정의하다 |
주의 : COF 목표가 과도하게 낮으면 슬립제 표면 농축이 필연적으로 커지다. “필요 이상으로 낮은 COF 목표”가 블루밍의 가장 흔한 설계 원인이다.
4. 소재별(PE·PP) 슬립제 선택 전략
4.1 가장 흔한 아마이드계 슬립제의 장단점 정리
아마이드계는 즉효성, 가격, 적용성 측면에서 널리 쓰이다. 다만 블루밍과 후공정 저해가 함께 따라오는 경우가 있어, 등급 선택과 조합 설계가 중요하다.
| 구분 | 일반 특성 | 블루밍 관점 리스크 | 실무 대응 |
|---|---|---|---|
| 지방산 아마이드계(일반) | COF 저하 효과가 크다 | 표면 이동이 빠르고 백화 가능성이 있다 | 함량 최소화, 항블로킹과 균형, 후공정 조건 병행하다 |
| 고융점/저이행형 등급 | 이행 속도가 상대적으로 느리다 | 장기에는 누적 농축이 가능하다 | 가속시험으로 장기 안정성을 확인하다 |
| 복합 슬립(아마이드+왁스) | COF 안정성이 좋아질 수 있다 | 상분리·혼탁 위험이 있다 | 수지와 상용성, 냉각 조건 최적화가 필요하다 |
4.2 PP는 결정화 거동 때문에 “표면 결정” 리스크가 커지다
PP는 결정화 특성이 강하고, 특정 첨가제가 결정 표면에 배제되면서 표면 농축이 촉진되는 양상이 나타날 수 있다. PP 투명 제품에서 미세 결정에 의한 헤이즈 상승이 문제로 이어지는 경우가 많다.
PP에서는 슬립제 단독 최적화보다 “항블로킹, 핵제, 공정 냉각, 표면처리”를 묶어 최적화하는 접근이 안정적이다.
4.3 LLDPE·mLLDPE는 슬립 안정성이 좋아도 후공정 민감도가 높다
LLDPE 계열은 가공성·내충격성 때문에 널리 쓰이지만, 인쇄·라미네이션 공정에서 표면 에너지 관리가 민감하다. 슬립제 표면 농축은 젖음 불량과 접착 저하로 직결될 수 있다. 따라서 “블루밍 억제”는 외관 문제뿐 아니라 접착 신뢰성 문제로 정의하는 것이 맞다.
5. 처방 설계 핵심: “슬립제만” 만지지 말고 조합을 설계하다
5.1 슬립제 함량은 마지막에 조정하는 변수가 되어야 하다
처음부터 슬립제 함량을 낮추면 COF가 목표를 못 맞추고, 다시 올리면서 반복 시행착오가 발생하다. 먼저 다음 조합 변수를 설계한 뒤 슬립제를 최소량으로 수렴시키는 순서가 효율적이다.
- 항블로킹(무기 입자) 종류·입도·첨가량이다
- 분산 품질과 마스터배치 캐리어 수지 선택이다
- 표면처리(코로나 등) 적용 시점과 강도이다
- 필름 냉각 조건과 권취 온도·장력이다
- 첨가제 패키지(항산화·가공조제) 상호작용이다
5.2 항블로킹과의 균형이 블루밍 억제의 중심이다
블로킹은 필름-필름 접촉 면적과 표면 변형으로 커지다. 항블로킹 입자는 미세 돌기를 만들어 실접촉 면적을 줄이고, 결과적으로 낮은 슬립제 농도에서도 작업성(롤 개방성)을 확보할 수 있다. 즉 항블로킹 최적화는 슬립제 요구량을 낮추는 가장 직접적인 수단이다.
| 항블로킹 설계 포인트 | 효과 | 부작용 | 억제 전략 |
|---|---|---|---|
| 입도 증가 | 블로킹 저감, COF 안정화 | 헤이즈 증가 가능 | 투명 요구 시 입도 분포를 좁히고 최소량 운용하다 |
| 첨가량 증가 | 개방성 개선, 슬립제 감량 여지 | 표면 거칠기 증가 | 인쇄·코팅 제품은 표면 거칠기 기준을 먼저 정하다 |
| 분산 품질 향상 | 외관 균일, 스크래치 저감 | 공정 조건 민감 | 마스터배치 설계와 스크린팩 관리로 재현성 확보하다 |
주의 : 항블로킹을 늘리면 COF가 낮아지는 것이 아니라 “변동이 줄어드는” 방향으로 작동하는 경우가 많다. COF 목표는 슬립제와 항블로킹의 역할을 분리해 해석해야 하다.
5.3 마스터배치 캐리어 수지가 블루밍 속도를 좌우하다
슬립제가 어느 상에 더 잘 용해되는지에 따라, 캐리어 수지는 표면 이동 속도와 상분리 형태를 바꿀 수 있다. 동일한 슬립제라도 캐리어가 바뀌면 초기 COF, 장기 COF, 표면 백화 양상이 달라질 수 있다. 따라서 “슬립제 제품명”만으로 평가하지 말고, 캐리어와 최종 수지 조합으로 평가해야 하다.
5.4 첨가제 간 상호작용을 체크리스트로 관리하다
현장에서는 슬립제 외에도 가공조제, 항산화제, 산화방지 보조제, 정전방지제 등이 함께 들어가다. 이때 표면으로 이동하는 첨가제가 복수이면 표면 혼합층이 형성되어, 단일 첨가제 때와 다른 젖음·접착 거동이 나타나다. 실무 체크리스트를 표준화하면 재발을 줄일 수 있다.
| 조합 항목 | 점검 내용 | 대표 리스크 | 관리 방법 |
|---|---|---|---|
| 슬립제 + 가공조제 | 표면 오일링 여부, 젖음 변화 | 인쇄 잉크 크레이터 | 후공정 제품은 가공조제 저이행형 우선 검토하다 |
| 슬립제 + 정전방지제 | 표면 저항/습도 의존성 | 표면 끈적임, 접착 불량 | 정전방지 성능 목표를 수치로 고정하고 최소량 설계하다 |
| 슬립제 + 항산화 패키지 | 황변, 냄새, 표면 분말 | 클레임 발생 | 열이력 큰 공정은 항산화 패키지 재설계가 필요하다 |
6. 공정 조건으로 블루밍을 줄이는 방법
6.1 냉각·권취 조건은 “표면 결정화”에 직접 영향이 있다
필름 제조에서는 다이 출구 이후 냉각 속도와 권취 온도가 표면 상태를 바꾸다. 표면에서 저분자 성분이 결정화하기 쉬운 조건이면, 같은 처방에서도 백화가 빨리 나타날 수 있다. 공정 조건을 변경할 때는 COF만 보지 말고 외관과 후공정 적합성을 같이 봐야 하다.
6.2 열이력 관리가 슬립제 이동 속도를 바꾸다
압출 온도, 체류 시간, 재생원료(리그라인드) 비율이 증가하면 저분자 성분 분포가 달라질 수 있다. 특히 재생원료는 표면 오염원(윤활유, 실리콘, 먼지) 혼입 가능성이 있어 블루밍처럼 보이는 결함을 유발할 수 있다. 원료 로트와 리그라인드 관리가 기본이다.
주의 : “블루밍이 심해져서 슬립제를 바꿨다”라고 결론 내리기 전에, 다이 립 오염, 롤 오염, 윤활유 비산, 작업장 실리콘계 이형제 사용 여부를 먼저 점검해야 하다.
6.3 표면처리(코로나 등)와 슬립제는 서로 영향을 주다
표면처리는 표면 에너지를 올려 젖음과 접착을 개선하다. 그러나 표면처리 이후에도 슬립제가 추가로 표면에 이동하면, 시간이 지나며 표면 에너지가 다시 떨어지는 현상이 나타날 수 있다. 따라서 표면처리는 “처리 직후” 성능뿐 아니라 “시간 경과 후 유지”로 평가해야 하다.
7. 평가 설계: 가속시험과 실제 조건을 연결하다
7.1 최소 평가 항목 세트
블루밍 억제 설계는 단일 시험으로 결론 내리기 어렵다. 다음 최소 세트를 표준으로 잡으면 재현성이 높아지다.
| 평가 항목 | 측정 시점 | 의미 | 판정 포인트 |
|---|---|---|---|
| COF(정적/동적) | 제조 직후, 24h, 7일, 14일 | 슬립 안정화 속도와 장기 변화 | 목표 범위 유지와 변동폭 관리이다 |
| 외관(백화/헤이즈/글로스) | 동일 시점 반복 | 표면 결정화·응집 판단 | 가속 조건에서의 변화율 비교이다 |
| 후공정(인쇄/코팅/접착) | 처리 직후와 보관 후 | 표면 혼합층의 영향 | 박리 모드와 강도 변화를 같이 본다 |
| 표면 오염 전이 | 보관 후 | 롤-롤 전이, 설비 오염 | 권취면 전이 흔적 여부 확인이다 |
7.2 가속 조건 예시를 “표준 문장”으로 남기다
사내 기준서에는 가속 조건을 모호하게 쓰지 말아야 하다. 온도, 시간, 포장 상태, 적층 하중을 같이 기록해야 하다. 예시는 다음과 같이 작성하는 것이 재현성에 유리하다.
가속 보관 조건 예시(기준서 문장)
- 시편: 필름 300 mm x 300 mm, 10장 적층
- 포장: 알루미늄 라미네이트 백 밀봉(외부 오염 차단)
- 하중: 상부 2 kg 평판 하중 적용
- 조건: 50°C 항온기 7일 보관 후 23°C 24시간 방냉
- 평가: COF, 헤이즈, 육안 백화 등급, 코로나 처리 후 접착 강도 측정주의 : 가속시험은 “순위 비교”에는 유효하지만 실제 클레임 조건을 그대로 재현하지 못할 수 있다. 실제 물류·창고 조건(고온, 적층, 장시간)을 반드시 별도 시나리오로 포함해야 하다.
8. 문제 발생 시 원인 진단 순서
블루밍 억제는 진단 순서가 성패를 좌우하다. 다음 순서를 권장하다.
8.1 1단계: 공정·오염원 배제
- 다이 립·롤 표면 오염 여부 확인이다
- 윤활유, 실리콘계 이형제 사용 이력 확인이다
- 리그라인드 투입 비율·로트 변경점 확인이다
- 원료 보관 중 휘발성 오염(세정제, 용제) 노출 확인이다
8.2 2단계: 시간 의존성 확인으로 “이행형 결함”인지 판단
- 제조 직후 정상인데 시간이 지나 악화되면 이행형 가능성이 크다
- 고온 보관에서 급격히 악화되면 확산 지배 가능성이 크다
- 코로나 처리 직후는 붙는데 며칠 후 접착이 떨어지면 표면 농축 가능성이 크다
8.3 3단계: 처방 변수는 한 번에 하나씩만 바꾸다
슬립제 변경과 항블로킹 변경을 동시에 하면 원인 해석이 불가능해지다. 최소 실험 설계는 “하나의 변수만 변경”을 원칙으로 해야 하다.
9. 실무 최적화 로드맵: 재현성 있게 줄이는 방법
9.1 단계별 접근
| 단계 | 목표 | 주요 조치 | 성공 기준 |
|---|---|---|---|
| 1단계 | 원인 확정 | 공정 오염 배제, 시간 의존성 평가 | 재현 조건 확보이다 |
| 2단계 | 요구 슬립 수준 재설정 | COF 목표 범위 재검토, 과도 목표 제거 | 목표가 현실화되다 |
| 3단계 | 항블로킹으로 요구량 감량 | 입도·첨가량·분산 최적화 | 슬립제 감량 여지 확보이다 |
| 4단계 | 슬립제 최소화 및 등급 최적화 | 저이행형 등급 검토, 캐리어 수지 최적화 | 가속 조건에서 백화 억제이다 |
| 5단계 | 후공정 안정성 확보 | 표면처리 조건과 시간 경과 성능 검증 | 접착 강도 유지이다 |
9.2 현장 체크리스트
- COF 목표가 “필요 최소”인지 점검하다
- 항블로킹 분산 불량(겔·스펙)이 있는지 확인하다
- 권취 온도 상승 구간(여름철, 라인 속도 변화)을 기록하다
- 표면처리 후 보관 시간에 따른 접착 변화를 정기 모니터링하다
- 로트 변경 시 “슬립 안정화 시간” 변동을 확인하다
FAQ
슬립제를 줄이면 블루밍이 항상 줄어드는가?
항상 그렇지는 않다. 블루밍으로 보이는 결함이 다른 저분자 성분이나 오염원에서 기인하면 슬립제 감량만으로 개선되지 않다. 또한 COF 목표가 유지되지 않으면 공정 문제(권취 불량, 블로킹)로 이어져 전체 품질이 악화되다.
코로나 처리 후 인쇄가 잘 되는데 며칠 뒤 접착이 떨어지는 이유는 무엇인가?
표면처리로 올라간 표면 에너지가 시간이 지나며 다시 낮아지는 경우가 있다. 표면으로 이동하는 첨가제가 처리층을 덮으면 젖음과 접착이 저하되다. 따라서 처리 직후와 보관 후를 같이 평가해야 하다.
항블로킹을 늘리면 블루밍이 줄어드는가?
직접적으로 블루밍을 “화학적으로” 줄이는 것은 아니다. 다만 항블로킹으로 블로킹과 접촉 면적을 줄이면, 동일한 작업성을 유지하면서 슬립제 요구량을 낮출 수 있어 결과적으로 표면 농축 부담이 줄어들 수 있다.
블루밍과 백화가 같은 의미인가?
현장에서는 혼용되지만 동일 의미로 단정하기 어렵다. 백화는 광학적 현상(빛 산란)으로 나타나는 외관 결과이고, 블루밍은 표면 농축·상분리·결정화 같은 물질 이동 현상을 포함하는 넓은 개념으로 쓰이는 경우가 많다.
가속시험은 어떤 조건이 가장 합리적인가?
정답은 고정되지 않다. 실제 물류·창고 조건을 반영해 온도, 적층 하중, 포장 상태를 정의해야 하다. 한 가지 조건으로 끝내지 말고 “고온 단기”와 “실온 장기”를 분리해 비교하는 방식이 실무에 유리하다.