고기능의 다층 필름에 대한 관찰·해석·측정
최근의 수요 확대와 동시에 고기능화·다층화가 이루어지고 있는 필름·시트 업계에서는 신제품 경쟁이 치열해지고 있습니다. 동시에 품질에 대한 요구도 고도화되고 있는 가운데 현미경 관찰을 통한 해석·평가 및 측정이 이전보다 증가하고 중요시되고 있습니다.
여기에서는 업계의 동향 및 결함과 원인, 그리고 기존의 과제를 해결한 최신 4K 디지털 마이크로스코프의 최신 사례를 소개합니다.
고기능 필름의 수요 확대
라미네이트 등에 의해 기능이 부여된 플라스틱(수지) 필름·시트는 시장의 요구에 힘입어 수요가 확대되고 있습니다.
예를 들어, 식품 업계에서는 「혼밥 문화」를 배경으로 독신자를 위한 소량 다품종 식품 포장의 수요가 확대되고 있습니다. 또한, 샴푸나 보디워시, 세제 등 일용품의 병을 재활용하는 리필용 제품의 포장 수요도 증가하고 있습니다. 뿐만 아니라, 반도체 및 전자 디바이스 업계에서도 웨이퍼의 표면 보호, 세라믹 콘덴서 등을 제조할 때 기능성 필름과 시트는 반드시 필요한 존재입니다. 그 밖에도 라미네이트(파우치)형 리튬 이온 전지의 셀 외장 등 다양한 분야의 수요가 확대되고 있습니다.
다층 필름의 제조 방법
고기능 필름의 대부분은 플라스틱(수지)과 다른 종류의 수지 및 알루미늄 등 서로 다른 소재의 필름을 접착하거나 코팅재에 의한 성막 등 다층화함으로써 기능이 부여됩니다. 다층 필름의 제조에 이용되는 대표적인 라미네이트 공정으로는 아래와 같은 것이 있습니다.
- 압출 라미네이트(익스트루전 라미네이트)
- 수지 성형 방법 중 하나인 압출 성형을 응용한 라미네이트 기술입니다. 미리 접착 보조제를 도포(앵커 코팅)한 기재 위에 열로 용융시킨 재료를 슬릿 형상의 금형(T 다이)을 이용하여 균일한 막 두께로 성형합니다. 그리고 냉각 롤러로 압착·고화시켜 접착합니다. 3층을 본딩하는 「샌드위치 라미네이트」와 5층을 본딩하는 「탠덤 라미네이트」 등이 있으며, 그 외에 금형(T 다이)으로 여러 다른 재료를 함께 압출하여 필름을 다층화하고 기능을 부여합니다.
- A. 기재
- B. 접착 보조재의 도포(앵커 코팅)
- C. 건조 존
- D. 재료
- E. 압출기
- F. T다이(금형)
- G. 냉각(냉각 롤러)
- H. 롤러
- 드라이 라미네이트
- 1차 기재에 접착제 및 점착제를 코팅(도포)한 후 다른 재료인 2차 기재를 접착합니다. 점착 테이프 등의 제조에도 이용되는 방법으로, 접착제 및 점착제의 특성에 따른 건조 및 가열 과정을 거쳐 기재를 접착하고 롤에 감습니다.
- A. 1차 기재
- B. 접착제 도포
- C. 건조 존
- D. 2차 기재
- E. 가열(스틸 롤)
- F. 권취기
필름의 고기능화와 품질 요구
다층 필름은 내열성·내한성·내충격성·차광성·내약품성·보향성·방습성 등의 기능성과 동시에 높은 품질이 요구되므로, 신뢰성 시험과 평가가 활발하게 실시됩니다. 또한, 표면의 강도 및 밀봉성, 배리어성 등과 동시에 사용 편의성을 추구한 전자레인지 적정 및 개봉의 간이성(이지 오픈성), 그리고 열접착성에 의한 높은 생산성 등 부가 가치가 더욱 높은 필름의 연구 개발·제조 분야에서 각사의 경쟁이 치열해지고 있습니다.
결함·불량 유출의 리스크
식품 및 의약품에도 많이 이용되는 다층 필름은 높은 기능성과 함께 높은 안전성 및 신뢰성이 요구되므로 결함·불량에는 특히 주의가 필요합니다.
필름·시트의 대표적인 결함·불량으로는 재료 미용융 등의 원인으로 막 두께가 균일해지지 않은 부분이 돌기가 되는 「피시아이」 및 찔림·마찰·굴곡 피로 등이 원인인 「핀 홀(구멍)」 등이 있습니다. 그 밖에 「이물질 혼입」, 「흠집」, 「파손」 등 미세한 결함도 포장 불량 및 그로 인한 내용물 품질 저하의 원인이 되기 때문에 시장 클레임 등의 문제로 발전하기도 합니다.
관찰·해석의 중요성
이러한 고기능 필름·시트의 품질 보증을 배경으로 연구 개발 및 제조 현장에서 현미경을 이용한 상세한 관찰·해석에 따른 평가가 점점 중요시되고 있습니다. 동시에 높은 막 두께 정도에 의한 고기능화와 제품 사이클의 속도에 따라 고정도의 해석·측정과 정확한 평가에 이르는 속도도 요구되고 있습니다.
필름·시트 관찰·해석·측정의 최신 사례
기존의 현미경을 사용한 필름·시트의 관찰·해석·측정에는 아래와 같은 과제가 있었습니다.
- 단면 샘플에 의한 막 두께 측정에서는 관찰면이 균일해지지 않아 관찰·측정이 어렵다.
- 핀 홀 형상까지 관찰하지는 못하므로 어느 방향에서 구멍이 뚫렸는지 해석할 수 없다.
- 해상도 부족으로 미세한 흠집·이물질·피시아이를 확대 관찰할 수 없다.
- 광택이 있는 필름은 조명 반사에 의해 관찰이 어렵다.
- 요철이 있는 표면의 경우, 일부에만 초점이 맞는다.
KEYENCE의 고해상도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 선명한 4K 화상과 독자 개발한 시스템에 의해 깊은 피사계 심도로 고해상도의 고배율 관찰 및 고정도 2D·3D 측정 등을 실현했습니다. 기존의 과제를 해결하여 더욱 정확한 평가를 간단하고 신속하게 실현합니다.
여기에서는 「VHX 시리즈」를 사용한 필름 관찰·해석·측정의 최신 사례를 소개합니다.
다층 필름 단면에 의한 막 두께 관찰
다층 필름의 단면 샘플을 이용한 각 층의 막 두께 측정에서는 관찰면이 완전히 균일하지 않은 경우가 있어, 기존의 현미경으로는 샘플의 일부에만 초점이 맞았습니다. 또한, 측정에는 별도의 측정기 및 소프트웨어를 사용하기 때문에 많은 작업 공정과 시간이 필요했습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 기존의 일반적인 현미경에 비해 약 20배 이상 깊은 피사계 심도를 실현했습니다. 얇은 막을 고배율로 관찰하는 경우에도 고해상도의 화상을 얻을 수 있습니다.
또한, 적은 수의 화상으로 입체상을 구축하는 「라이브 심도 합성」으로 요철이 있는 관찰면이라도 전체에 풀 포커스가 맞는 화상을 쉽게 얻을 수 있습니다.
또한, 고배율 화상에서 그대로 툴을 선택하여 측정 부분을 지정하기만 하면 되는 간단한 조작으로 고정도의 「2D 치수 측정」을 실시할 수 있습니다. 그리고 확대 화상 및 측정값을 임의의 템플릿에 자동 입력할 수 있는 「리포트 기능」도 탑재하여 일련의 작업이 한 대로 신속하게 완결됩니다.
핀 홀 관찰·3D 형상 해석
기존의 현미경으로는 형상을 관찰하기 어려웠던 필름의 핀 홀도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 고해상도의 고배율 화상으로 그 형상까지 선명하게 관찰할 수 있습니다.
또한, 고해상도의 확대 화상을 그대로 이용하여 고정도의 3D 형상을 측정할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 임의 단면의 프로파일 측정도 가능하므로 핀 홀의 상세한 형상 데이터로 정확한 해석과 정량 평가가 신속하게 실현됩니다.
이물질·피시아이 관찰
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 다채로운 기능을 사용하여 미세한 결함을 선명하게 포착할 수 있기 때문에 정확하고 신속한 관찰·해석·평가가 실현됩니다.
버튼을 누르기만 하면 전방위의 조명에 의한 복수 화상을 취득하는 「멀티 라이팅 기능」은 해석에 최적인 화상을 선택하기만 하면 되므로 조명 조건 추출 작업 시간을 대폭 단축합니다. 화상 선택·저장 후에도 자동 저장된 다른 조명 조건의 화상을 불러와 각종 측정을 실시할 수도 있습니다.
또한, 광택이 있는 필름이라 하더라도 「헐레이션 제거 기능」으로 반사를 제거하고 결함의 형상을 정확하게 포착할 수 있습니다. 최고 6000배까지 대응하는 고배율 관찰에서도 선명한 고해상도 화상으로 관찰할 수 있기 때문에 미세한 이물질의 상세한 형상을 볼 수 있습니다.
필름 표면의 링 형상 반사를 제거한 이물질 관찰
지금까지 표면에 광택이 있는 필름에 혼입된 이물질은 부풀어 오른 필름이 링 형상으로 빛을 반사하여 내포된 이물질 형상의 관찰·해석이 어려웠습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 「링 제거 기능」으로 필름에 혼입된 이물질의 형상을 정확하게 관찰할 수 있습니다.
필름 표면 흠집의 관찰·평가
기존의 현미경은 해상도 부족 등으로 투명성이 높은 필름 표면의 흠집을 관찰·평가하지 못했습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 고분해능 HR 렌즈와 4K CMOS에 의한 고해상도의 4K 화상으로 필름 표면의 흠집도 간단하고 정확하게 관찰·평가할 수 있습니다.
필름 표면의 요철 관찰·3D 측정
기존의 현미경을 사용한 고배율 관찰에서는 피사계 심도 부족으로 필름 표면의 요철에 초점이 잘 맞지 않아 관찰이 어려웠습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 다채로운 조명을 활용하여 필름 표면의 미세한 요철도 선명하게 관찰할 수 있습니다.
또한, 확대 화상 그대로 3D 형상 및 프로프일 측정이 가능하기 때문에 데이터를 통하여 표면 상태를 정량 평가할 수 있습니다.
약품 포장 필름 파손의 고해상도 화상
약품 포장 필름이 파손되는 등 결함이 있는 경우, 내용물 누출 및 품질 저하를 일으키므로 품질 보증의 관점에서 상세하게 검사하여 원인을 파악해야 합니다.
그러나 기존에는 해상도 부족 등의 이유로 미세한 필름 파손의 상세한 형상을 파악할 수가 없었습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 깊은 피사계 심도를 실현한 고분해능 HR 렌즈와 4K CMOS, 고기능의 조명 및 관찰 시스템으로 고배율 관찰에서도 미세한 파손을 선명하게 표현할 수 있습니다.
따라서 파손된 방향이 TD인지 MD인지, 파손되기 시작한 곳이 안쪽인지 바깥쪽인지 등 상세한 형상을 간단·신속하게 관찰할 수 있어서 빠른 원인 파악과 공정 개선의 실현에 기여합니다.
고기능 필름·시트 평가의 새로운 토대
고해상도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 기존의 필름·시트의 관찰·해석·측정·평가의 과제를 해결할 뿐만 아니라, 지금까지 보지 못했던 미세한 불량까지 상세하게 관찰할 수 있습니다.
최근 고기능화 경쟁이 치열한 필름·시트 제품. 이들의 신뢰성 확보에 반드시 필요한 고도의 관찰·해석·측정을 실현하는 「VHX 시리즈」는 각종 필름·시트의 연구 개발 및 제조 현장을 지원하는 새로운 파트너가 될 것입니다.
여기에서 소개한 내용 외에도 현장의 의견을 반영한 기능을 다수 탑재한 「VHX 시리즈」. 제품의 자세한 내용을 알아보시려면 아래의 버튼을 클릭하여 카탈로그를 다운로드하시거나 부담 없이 상담·문의해 주시기 바랍니다.
