수은등을 UV-LED로 바꾸면 전력비가 줄고 예열이 필요 없어지며 램프 교체 주기도 길어집니다. 그런데 설비만 바꾸고 기존 잉크를 그대로 걸면 경화가 안 됩니다. 표면이 끈적이거나, 라인 속도를 절반으로 낮춰야 하거나, 아예 굳지 않습니다. 원인은 설비가 아니라 개시제에 있습니다. 오래 써온 개시제 상당수가 LED가 내보내는 파장대에 흡수를 갖고 있지 않기 때문입니다.
- 수은등은 여러 파장을 한꺼번에 내지만 LED는 한 파장만 냅니다. 개시제가 그 한 파장을 흡수하지 못하면 아무 일도 일어나지 않습니다.
- 범용 개시제 다수가 250nm 부근에 흡수 정점이 있습니다. 385nm나 395nm LED에서는 사실상 작동하지 않습니다.
- 증감제는 빛을 받아 개시제에 넘겨주는 중계기입니다. 개시제를 바꾸지 않고 파장 대응 범위를 넓히는 수단입니다.
- 장파장 대응 개시제는 대체로 황변이 큽니다. 백색과 클리어 바니시에서는 이 상충을 먼저 정리해야 합니다.
1. 광원이 바뀌면 무엇이 달라지나
수은등은 넓은 파장 범위에 걸쳐 여러 개의 방출선을 갖습니다. 254nm, 313nm, 365nm, 405nm 등이 동시에 나옵니다. 그래서 개시제가 어느 한 구간에만 흡수를 가지고 있어도 그 구간의 빛을 받아 작동합니다. 처방을 파장 관점에서 크게 신경 쓰지 않아도 되었던 이유입니다.
LED는 다릅니다. 365nm, 385nm, 395nm, 405nm처럼 하나의 좁은 파장대만 내보냅니다. 개시제의 흡수 곡선이 그 파장에 걸쳐 있지 않으면 빛은 그대로 통과하고 라디칼이 생기지 않습니다.
경화가 안 되면 램프 출력을 올리거나 라인 속도를 낮추는 것이 자연스러운 대응입니다. 그런데 개시제가 그 파장에 흡수를 갖고 있지 않다면 에너지를 아무리 부어도 흡수되지 않습니다. 광자가 개시제 분자에 도달해도 통과할 뿐입니다. 노광량을 두 배로 올렸는데 개선이 거의 없다면 그것은 에너지 부족이 아니라 파장 불일치의 신호입니다. 이 구분을 못 하면 설비 탓을 하며 시간을 보내게 됩니다. 판단 방법은 간단합니다. 쓰고 계신 개시제의 흡수 스펙트럼을 확인하고, LED 파장에서 흡광도가 사실상 0에 가까운지 보십시오.
2. 파장대별 개시제 지도
주요 개시제의 흡수 정점을 파장 순으로 정리하면 어느 광원에 쓸 수 있는지가 한눈에 보입니다.
| 품번 | 흡수 정점 | LED 대응 | 비고 |
|---|---|---|---|
| TR-BP (벤조페논) | 210, 255nm | 부적합 | 표면 경화형, 수은등 전제 |
| TR-184 | 244, 280, 330nm | 제한적 | 범용 바니시, 장파장 약함 |
| TR-1173 | 244, 278, 322nm | 제한적 | 액상, 수계 대응 |
| TR-907 / 369 / 379 | 약 307 ~ 324nm | 제한적 | 착색계 심부 경화 주력 |
| TR-TPO / TPO-L | 273, 370nm | 양호 | LED 경화의 기준품 |
| TR-NPI-601 | 377, 405nm | 우수 | 405nm까지 대응, 심부 경화 |
| TR-ITX / DETX | 약 382 ~ 385nm | 우수 | 증감제 역할 겸함, 황변 주의 |
| TR-NPI-813N | 328nm (330nm까지 넓게) | 양호 | 고분자형, 저이행·저황변 |
| TR-NPI-801 | 400, 445nm | 우수 | 티타노센계, 가시광 영역 |
| TR-PSS-303 / 306 | 366, 383, 406nm | 증감제 | 안트라센계, 양이온계 병용 |
| TR-PSS-206 / 510 | 약 350 ~ 392nm | 증감제 | LED 경화 대응 설계 |
* 흡수 정점은 용매·농도 조건에 따라 달라지며, 정점 외 구간의 흡수 폭도 함께 봐야 합니다.
표에 적힌 흡수 정점은 가장 강하게 흡수하는 파장일 뿐입니다. 실제로 중요한 것은 사용하시는 LED 파장에서의 흡광도이며, 이는 곡선이 그 지점까지 얼마나 넓게 뻗어 있는지에 달려 있습니다. 정점이 328nm인 개시제라도 곡선이 완만하게 350nm 부근까지 이어져 있다면 385nm LED에서도 일부 작동합니다. 반대로 정점이 330nm에 있어도 곡선이 가파르게 떨어지면 340nm부터 사실상 무력합니다. 공급사에 흡수 스펙트럼 그래프를 요청해 LED 파장 지점의 흡광도를 직접 확인하시는 것이 가장 확실합니다.
3. 증감제 — 파장을 끌어오는 방법
모든 개시제를 장파장 대응품으로 바꾸는 것이 항상 답은 아닙니다. 기존 개시제의 물성이나 원가가 유리한 경우가 있기 때문입니다. 이때 쓰는 것이 증감제입니다.
증감제는 스스로 라디칼을 만드는 물질이 아니라, 장파장 빛을 흡수한 뒤 그 에너지를 개시제에 넘겨주는 중계 역할을 합니다. 결과적으로 개시제가 직접 흡수하지 못하는 파장의 빛을 활용할 수 있게 됩니다.
| 접근 | 방법 | 고려사항 |
|---|---|---|
| 개시제 전면 교체 | 장파장 흡수 개시제로 변경 | 황변·이행 특성이 함께 바뀜 |
| 증감제 추가 | 기존 개시제 유지, 증감제로 파장 확장 | 증감제 자체의 색상·이행 확인 |
| 조합 설계 | 표면용·심부용 개시제를 나눠 배치 | 가장 일반적, 조합 최적화 필요 |
| 조촉매 병용 | 아민 조촉매로 산소 저해 완화 | 황변·이행 부담 증가 가능 |
4. 산소 저해가 LED에서 더 두드러집니다
라디칼 경화에서 표면은 항상 불리합니다. 공기 중 산소가 라디칼을 잡아먹어 표면층의 경화를 방해하기 때문입니다. 그래서 표면이 끈적이는 현상이 나타납니다.
수은등에서는 단파장 성분이 표면 부근에서 강하게 흡수되면서 표면 경화를 밀어붙이는 효과가 있었습니다. LED로 바꾸면 그 단파장 성분이 사라지므로 표면 경화가 상대적으로 약해집니다.
두 증상 모두 경화 불량이지만 처방 대응은 정반대입니다. 표면이 끈적이면 산소 저해 문제이므로 표면 경화형 개시제나 아민 조촉매를 보강하거나 질소 퍼지를 검토합니다. 반면 심부가 안 굳으면 빛이 깊이 도달하지 못한 것이므로 장파장 개시제를 늘려야 합니다. 증상을 구분하지 않고 개시제 총량만 올리면 한쪽은 개선되고 다른 쪽은 그대로이거나 악화됩니다. 손톱으로 긁었을 때 표면만 밀리는지, 도막 전체가 물러 있는지부터 확인하십시오.
5. 황변이라는 대가
장파장 대응 개시제는 대체로 분자 구조상 가시광 영역에 가까운 흡수를 갖습니다. 그 결과 개시제 자체나 분해산물이 노란색을 띠는 경우가 많습니다.
클리어 바니시나 백색 잉크에서는 이것이 치명적입니다. 경화는 잘 되는데 색이 틀어지기 때문입니다. 특히 티오크산톤 계열은 LED 대응이 우수한 반면 황변 부담이 큰 것으로 알려져 있습니다.
고분자 개시제라고 황변이 다 낮은 것은 아닙니다. 백색 잉크젯 시험에서 색차를 측정한 결과, 같은 고분자 계열 안에서도 Δb가 0.98부터 4.36까지 벌어진 사례가 보고되어 있습니다. λmax 297nm 등급이 328nm 등급보다 황변이 뚜렷하게 낮았습니다. 흡수 파장이 짧을수록 가시광 흡수가 적어 황변이 작다는 경향이 여기서도 확인됩니다. 즉 LED 대응력과 저황변은 서로 당기는 관계입니다. 백색이나 클리어에서는 이 상충을 어디서 끊을지 먼저 정하시고, 필요하면 파장이 다른 두 등급을 조합해 균형을 잡으십시오.
6. 장기 내후성 — 초기 물성만 보면 놓칩니다
경화 직후의 부착력과 경도는 개시제를 바꿔도 크게 다르지 않은 경우가 많습니다. 차이는 시간이 지나면서 벌어집니다.
UVB 노화 시험에서 96시간까지 관찰한 결과, 고분자 개시제 계열은 기존 개시제 대비 도막 부착력과 경도의 저하가 완만하다는 결과가 보고되어 있습니다. 도막에 남은 저분자 잔류물이 적을수록 장기 안정성이 유리하다는 해석이 가능합니다.
개시제 사다리 시험을 경화 직후 데이터만으로 판정하면 계열 간 차이가 잘 드러나지 않습니다. 최소한 경화 직후, 24시간 후, 그리고 가속 노화 후 세 시점을 잡으시길 권합니다. 옥외 노출이나 장기 보관이 있는 제품이라면 노화 후 값이 실제 품질을 결정합니다.
7. 성능표에 나오지 않는 실무 변수
| 변수 | 무엇이 문제인가 | 대응 |
|---|---|---|
| LED 실제 파장 편차 | 395nm 사양이라도 개체·온도에 따라 중심 파장이 이동 | 실측 스펙트럼 확보 후 처방 설계 |
| 발열이 없다는 점 | 수은등의 복사열이 사라져 후경화 효과가 줄어듦 | 필요 시 별도 가온 공정 검토 |
| 안료의 경쟁 흡수 | 착색계는 안료가 빛을 먼저 흡수해 심부까지 닿지 않음 | 색상별 개시제 조합 개별 설계 |
| 개시제 용해성 | 분말 개시제가 완전히 녹지 않으면 국부 미경화 | 액상 등급 검토, 예비 용해 공정 |
| 램프 광량 저하 | 수명이 길어 교체를 미루다 광량이 서서히 감소 | 광량계로 정기 측정, 기록 관리 |
| 개시제 보관 | 광·열 노출 시 서서히 분해 | 차광 밀폐 보관, 개봉 후 관리 |
8. 증상별 원인 진단
| 증상 | 가능한 원인 | 우선 조치 |
|---|---|---|
| LED로 바꾸자 아예 안 굳음 | 개시제 흡수 파장 불일치 | 흡수 스펙트럼 확인, 장파장 개시제 도입 |
| 노광량을 올려도 개선이 없음 | 에너지 문제가 아닌 파장 문제 | 개시제 계열 교체 또는 증감제 병용 |
| 표면만 끈적임 | 산소 저해 | 표면 경화형 보강, 조촉매·질소 퍼지 |
| 겉은 굳었는데 속이 무름 | 심부까지 빛이 도달하지 못함 | 장파장 개시제 비율 상향 |
| 경화는 되는데 황변 | 장파장 개시제의 가시광 흡수 | 저황변 등급 혼용, 색차 사다리 시험 |
| 색상별로 경화 편차가 큼 | 안료의 경쟁 흡수 차이 | 색상별 개시제 조합 개별 설계 |
| 같은 처방인데 라인마다 다름 | LED 중심 파장·광량 차이 | 라인별 광량 실측, 기준 수립 |
| 시간이 지나며 성능 저하 | 램프 광량 감소 또는 개시제 열화 | 광량 이력 확인, 원료 보관 조건 점검 |
9. 관련 취급 원료
| 구분 | 대표 품번 | 역할 |
|---|---|---|
| 아실포스핀옥사이드 | TR-TPO, TPO-L, NPI-601, NPI-602 | LED 대응 주력, 심부 경화 |
| α-하이드록시 케톤 | TR-1173, TR-184, NPI-501 | 범용 바니시, 저황변 |
| α-아미노 케톤 | TR-907, TR-369, TR-379, NPI-201 | 착색계 심부 경화 |
| 티오크산톤계 | TR-ITX, TR-DETX | 장파장 대응, 증감 기능 |
| 벤조페논계 | TR-BP, CBP, 4-MBP, 4-PBZ, NPI-102 | 표면 경화, 수은등계 |
| 고분자 개시제 | TR-NPI-813N, 814N, PPI 시리즈 | 저이행·저취, LED 대응 |
| 증감제 | TR-PSS-206, 303, 306, 510 | 파장 확장, LED 경화 보조 |
| 조촉매 | TR-EMK, NPI-802, NPI-803 | 산소 저해 완화 |
| 티타노센계 | TR-NPI-801 | 가시광 영역 경화 |
| UV 모노머 | DPHA, DPPA, PETA | 가교 밀도·경화 속도 설계 |
* 원산지는 중국입니다. 등급별 규격과 흡수 스펙트럼 자료는 문의 시 안내해 드립니다.
10. 자주 묻는 질문
11. 정리
LED 전환은 설비 교체가 아니라 처방 재설계를 동반하는 작업입니다. 광원이 넓은 파장을 주던 시절에는 개시제의 흡수 곡선을 신경 쓰지 않아도 되었지만, 단일 파장 광원에서는 그 곡선이 곧 성패를 가릅니다.
점검 순서를 제안드리면, 먼저 LED의 실제 중심 파장을 확인하십시오. 그다음 현재 개시제의 흡수 스펙트럼에서 그 파장의 흡광도를 보고, 사실상 0에 가깝다면 계열 교체가 필요합니다. 교체 후에는 표면과 심부를 나눠 평가하고, 황변을 색차로 함께 측정하십시오. 마지막으로 가속 노화 후 값까지 확인하시면 됩니다.
원료 문의 및 샘플 신청
(주)삼양화인은 UV 광개시제 전 계열과 증감제, 조촉매를 국내에 공급하고 있습니다. LED 대응 아실포스핀옥사이드부터 고분자 개시제, 안트라센계 증감제까지 파장대별로 갖추고 있어 광원 조건에 맞춘 조합 설계를 함께 검토하실 수 있습니다.
문의 주실 때 안내사항
- 상호 / 주소(지역) / 업종 / 담당자명 / 연락처 / 문의제품(용도)를 말씀해 주시거나 기입해 주세요.
- 기술 상담 시 LED 파장과 광량, 도막 두께, 잉크 색상, 기재, 현재 개시제 구성, 겪고 계신 증상을 알려주시면 더 정확한 제안이 가능합니다.
(주)삼양화인은 1999년 창립 이래, 국내외 고객들과의 꾸준한 협업을 통해 국내 화학산업 발전에 이바지해 왔습니다. 2025년에는 자체 R&D 센터를 설립해 물성·성능 비교분석, 포뮬레이션 연구, 규제 대응, 샘플실 운영을 통한 기술지원 서비스를 고객의 수요에 맞게 맞춤 지원하고 있습니다.
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* 본문의 흡수 파장과 시험 결과는 공급 자료 기준이며, 측정 용매·농도·배합·광원 조건에 따라 달라집니다. 실제 처방은 자체 검증으로 확정하십시오.
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