필름의 정전기와 표면 거칠기: 실험

식품 포장재, 산업용 소재, 의료 응용 분야에 사용되는 필름 표면에는 투명도, 광택, 방수성, 오염 방지 및 비접착성 같은 다양한 특성이 있습니다.표면 처리 및 가공은 다양한 표면 기능을 더하기 위해 적용됩니다.

필름의 표면 처리 및 가공의 품질을 평가하기 위해서는 표면 거칠기를 평가하는 것이 중요합니다.이 검사는 필름 표면의 미세한 요철의 거칠기를 측정하여 수치로 정량화합니다.표면 거칠기를 측정하는 한 가지 방법은 3D 레이저 컨포칼 현미경을 사용하는 것입니다.

한 실험에서, 폴리에틸렌 필름(식품용 랩)과 정전기 방지 필름을 사용해 필름의 정전기와 표면 거칠기 간의 관계가 있는지 여부가 조사되었습니다.거칠기를 측정하기 위해, LEXT™ OLS5100 3D 레이저 컨포칼 현미경이 사용되었습니다.게시물을 읽어 결과물을 확인해보세요!

식품용 랩과 정전기 방지 필름

정전기 방지 필름과 폴리에틸렌 필름의 표면 조건 육안 비교

먼저, OLS5100 3D 레이저 컨포칼 현미경을 사용해 두 필름 표면의 조건을 육안으로 확인했습니다.

OLS5100 현미경은 405nm 보라색 레이저 빔을 사용해 샘플 표면을 스캔하여 3D 데이터를 수집합니다.405nm 파장에 적용되며 수차를 억제하는 전용 LEXT 대물렌즈와 결합된 이 시스템은 기존 광학 현미경과 일반 레이저 현미경으로 포착하기 어려운 미세한 패턴과 결함을 선명하게 포착합니다.이 광학 시스템은 비접촉식이기 때문에 필름과 같이 매끄러운 샘플의 표면이 손상될 우려를 할 필요가 없습니다.

적색 레이저(658nm: 0.26μm 선 및 공간)	보라색 레이저(405nm: 0.12μm 선 및 공간)

폴리에틸렌 필름 표면에는 특이한 형태가 없으며 요철도 완만하다는 것을 명확히 보실 수 있습니다.반면에, 정전기 방지 필름에는 µm 이하부터 수십 배의 nm 크기의 요철이 주기적으로 들쭉날쭉하게 나타납니다.

폴리에틸렌 필름(식품용 랩), 50배율 대물렌즈	정전기 방지 필름, 50배율 대물렌즈

정전기 방지 필름과 폴리에틸렌 필름의 표면 조건 정량화

다음으로, 동일한 3D 레이저 컨포칼 현미경을 사용해 표면 거칠기를 측정하여 육안으로 본 이 두 필름의 불균일성 차이를 수량화했습니다.이 단계에서는 신뢰성이 높은 측정 결과를 수집하기 위해 관찰 중인 샘플에 적합한 렌즈를 선택하는 것이 중요합니다.

OLS5100 현미경은 스마트 렌즈 어드바이저 덕분에 선택한 렌즈가 샘플에 적합한지 쉽게 판단*할 수 있습니다.이 예시에서는, 이 시스템이 전용 LEXT 50배율 대물렌즈가 필름의 거칠기 측정에 적합하다고 판단했습니다.

*측정값은 보장되지 않습니다.

50배율 대물렌즈를 사용하여 현미경이 두 필름의 결과를 다음과 같이 수집했습니다.

측정에서 주목할 만한 거칠기 매개변수는 Sq, Sz, Sa, Sdr, Sal입니다.이 매개변수의 개요는 다음과 같습니다.

Sq(평균 제곱근 근높이), Sz(최고 높이) 및 Sa(산술 평균 높이)

이러한 매개변수는 평균 표면의 불균일성의 크기를 나타냅니다.이 예시에서, 값이 큰 정전기 방지 필름은 불균일성이 심하다는 것을 의미합니다.

Sdr(확장 인터페이스 면적비)

Sdr은 표면적의 증가 비율을 나타냅니다.이 예시에서, Sdr 값이 적은 폴리에틸렌 필름은 표면적이 적습니다.반면에 정전기 방지 필름은 표면의 불균일성이 크기 때문에 표면적이 조금 더 큽니다.

Sal(자기상관 길이)

대부분의 매개변수는 높이 방향으로 거칠기를 평가하는 반면, Sal은 줄무늬와 입자의 밀도처럼 횡적 방향에 초점을 맞추는 몇 안 되는 매개변수 중 하나입니다.작은 Sal 값은 형태 변화가 가파르고 입자가 미세하다는 것을 나타냅니다. 반면에, 큰 Sal 값은 표면이 더 완만한 불균일성을 띤 형태라는 것을 의미합니다.그 결과, Sal 값이 작은 정전기 방지 필름은 고르지 못한 표면에 보다 미세한 입자 형태가 있다는 것으로 결론 내릴 수 있습니다.

표면 거칠기 데이터가 있는 필름의 정전기 확인

정전기 양을 결정하는 세 가지 주요 요인은 접지 면적, 마찰력과 습도입니다.여기에서는 표면 거칠기와 밀접한 관계가 있는 접지 면적에 초점을 맞췄습니다.일반적으로 물체 간의 접지 면적이 크면 보다 많은 정전하를 방출합니다.

이 실험에서, 물체 간의 접지 면적이 작은 정전기 방지 필름이 접지 면적이 큰 폴리에틸렌 필름에 비해 적은 정전하를 방출한다는 것을 확인할 수 있습니다.정전기 방지 필름의 불균일성이 크면 폴리에틸렌 필름의 매끄러운 표면에 비해 접지 면적이 줄어듭니다.아래에서 표면 거칠기 데이터와 함께, 전하량의 관계를 살펴볼 수 있습니다.

정전기 방지 필름	폴리에틸렌 필름(식품용 랩)

3D 레이저 컨포칼 현미경을 사용하여 필름 표면 거칠기를 측정하는 방법에 대해 자세히 알고 싶으시면, 당사 전문가에게 문의하세요.
 

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