지난 시간까지 우리는 UV램프에 대해 알아봤습니다. 이제 본격적으로 UV경화에 대해 알아보겠습니다.
우선 ‘UV경화’란 ‘자외선을 이용하여 액체 상태의 페인트나 잉크를 딱딱하게 굳히다’ 즉 경화(硬化)한다는 것을 말합니다. 좀 더 화학적으로 말하면 UV램프로부터 나오는 자외선의 강한 에너지가 화학 반응을 개시하여 단량체 (모노머 : Monomer)나 중간체 (올리고머 : Oligomer)를 순간적으로 폴리머(Polymer, 중합체)로 만드는 것을 말합니다. 여기서 말하는 단량체, 중간체는 UV경화 수지에 포함되어 있습니다.
액체가 폴리머(Polymer)로 바뀌었다는 것은 페인트나 잉크처럼 물렁 물렁한 액체 상태가 고체처럼 딱딱하게 굳게 된다고 하여 경화, 혹은 Hardening이라고도 부르기도 하고 물처럼 묽은 상태에서 고체처럼 딱딱하게 말랐다고하여 건조(乾燥 : Drying)라고도 부릅니다. UV 코팅이나 경화 공정을 연구하거나 관리하는 실무자들 중 UV 경화를 ‘건조’라고 부르는 경우가 많은데 물리적, 화학적인 면에서 보면 ‘경화’라고 부르는 게 올바릅니다.
UV 경화에 사용하는 잉크나 페인트는 용제(신나와 같은 희석제)를 사용하지 않으므로 공해 문제가 없어 도장, 페인트, 도료, 인쇄 등의 분야에서 널리 활용되고 있으며 경화 후 접착 강도, 광택, 내마모성, 표면 경도 등 여러 물성이 우수해지기 때문에 매년 15% 이상 씩 응용 범위가 늘어나고 있는 추세입니다.
인쇄, 코팅, 접착 공정에서 UV 경화의 장점 및 특징은 다음과 같습니다.
① 저온에서 경화가 가능함.
☞ UV 경화도료는 자외선 조사에 의해 경화되기 때문에 열을 직접 가하지 않습니다. 따라서 열가소성 플라스틱, 목재, 종이 등의 가열이 불가능한 소재에도 열 경화형 도료와 동등 그 이상의 고품질 도장 혹은 인쇄가 가능합니다.
② 경화속도가 빠르고 생산성이 높음.
☞ UV경화형 도료는 열건조에 비해 상당히 짧은 시간에 경화가 되기 때문에 대형 가열 건조로에서 고온으로 장시간 건조할 필요가 없으며 열 건조 방식 대비 2-10배로 생산성이 높습니다.
③ 경화 후 특성 중 일부 성질만 부분적으로 강화 혹은 약화할 수 있음.
☞ 경도가 높거나 가소성이 풍부한 도료, 표면 광택이 우수한 도료 등 사용 용도에 따라 일부 특성만을 골라 강화 혹은 약화를 할 수 있고 경화 시간을 단축시킨 도료의 설계가 가능합니다.
④ 표면 광택, 경도 등 경화 후 물성이 좋아짐.
☞ 필요에 따라 고 광택, 무광택, 고 경도, 저 경도 도료를 선택 사용할 수 있습니다.
⑤ 고형분 무용제 타입임.
☞ UV 수지는 100%가 수지 원료인 올리고머로 이루어져 있어 다른 용제를 사용할 필요가 없습니다. 따라서 신나가 휘발하여 냄새가 심하게 나거나 하는 등의 작업 환경 오염이 없고, 후막도장이나 1mm이상의 potting도 가능합니다.
⑥ 에너지가 절감됨.
☞ 열 건조와 비교해 에너지 효율이 높고 필요할 때 필요한 부분에만 에너지를 투입하는 것이 가능해 에너지가 크게 절감이 됩니다.
⑦ 운전관리가 간단하고 신뢰성이 높다.
☞ 스위치를 조작을 통해 즉시 가동하거나 정지할 수 있어 예열 손실이 적으며 작업자의 높은 숙련도를 요하지 않습니다.
이와 같이 UV경화는 열 건조 방식과 비교해 여러 장점을 가지고 있으나 실제 UV 시스템 도입 전 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다.
UV시스템 (추후 기술할 UV-LED 시스템도 해당) 도입 전 아래 요소들을 고려해 체크 리스트로 만들어 믿을만한 업체와 상담을 하는 게 좋습니다.
어때요? UV경화에 대해 좀 이해가 되셨나요?
다음 시간부턴 LED와 UV-LED에 대해 자세하게 알아보겠습니다.
