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KR101875603B1 - 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름 - Google Patents

토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름 Download PDF

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KR101875603B1
KR101875603B1 KR1020170120454A KR20170120454A KR101875603B1 KR 101875603 B1 KR101875603 B1 KR 101875603B1 KR 1020170120454 A KR1020170120454 A KR 1020170120454A KR 20170120454 A KR20170120454 A KR 20170120454A KR 101875603 B1 KR101875603 B1 KR 101875603B1
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mulching film
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agricultural mulching
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양태권
전동훈
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양태권
전동훈
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Abstract

본 발명은 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS)과; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말, 팽창질석분말을 포함하는 충진제를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름에 관한 것이다.

Description

토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름{Resin composition for biodegradable agricultural mulching film having the function of soil conditioning and fertilizing and the biodegradable agricultural mulching film using the same}
본 발명은 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS)과; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말, 팽창질석분말을 포함하는 충진제를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름에 관한 것이다.
현재, 농가에서 널리 사용되고 있는 바와 같이, 농작물을 재배할 때 토양의 표면을 덮어 토양의 수분 유지 또는 우천 시 빗물에 의해 토양이 침식되는 것을 방지하고 지온을 조절하며, 잡초의 성장을 억제시키고, 해충을 방지하는 등 농작물의 생장에 알맞은 최적 환경을 조성해주고 그 결과 제초제 또는 농약의 사용을 줄일 수 있도록 하기 위하여 농업용 멀칭 필름을 사용하고 있다.
이러한, 농업용 멀칭 필름은 대부분 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐 등과 같은 재질로 이루어진다. 그러나, 농업용 멀칭 필름은 우리나라 농업 생산성 증대에 크게 기여했지만 사용 후 수거 재활용에 따른 어려움 때문에 토양에 방기된 채 농촌의 환경을 크게 오염시키는 요인으로 인식되어 왔으므로 이에, 생분해성 필름을 농업용 멀칭 필름으로 사용하고자 하는 시도가 있었다.
종래 기술들을 살펴보면, 한국등록특허 10-0545271(2006년01월16일)에는 스테아린산, 중질탄산칼슘, 비닐케톤계공중합폴리머, 폴리에틸렌왁스, 젖당, 에틸아세테이트, 메틸메타크릴레이트, 가루우유, 이소부틸알콜, 벤젠과 저분자량 폴리에틸렌(low molecular polyethylene; LMPE)을 혼합한 생분해성 화합물에 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene; LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene; LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene; HDPE), 폴리스티렌 페이퍼(Polystyrene Paper; PSP)와 폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 중 선택된 1종 이상의 플라스틱 수지를 혼합 가공한 후 압출하여 형성한 친환경 생분해성 농업용 멀칭필름이 공지되어 잇다.
또한, 한국등록특허 10-1472990(2014년12월09일)에는 펄프에 천연 보강섬유가 자유방향으로 분포되도록 상기 펄프와 상기 천연 보강섬유를 해리한 후 얻은 습지의 가장자리 양측에는 보강사를 밀착시키고, 상기 습지의 중간부를 기준으로 일정거리 이격된 양측에는 보조 보강사를 밀착시킨 후 건조 및 압축하여 제조된 멀칭지에 있어서, 상기 멀칭지의 일면에 햇빛을 차단하기 위한 광물질 코팅층을 형성하고, 상기 광물질 코팅층 위에 생분해 코팅층이 더 형성되며, 상기 생분해 코팅층은 물 100중량부에 목초액 8~10중량부, 식물종합영양제 8~10중량부, 게르마늄분말 2~4중량부 및 천연 접착제 3~5중량부가 혼합된 것을 특징으로 하는 농업용 친환경 자연분해 멀칭지가 공지되어 있다.
그러나, 상기 멀칭필름들은 베이스 폴리머로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리스틸렌 등의 합성수지류 또는 펄프 보강사를 사용하고 여기에 생분해성 성분을 첨가제로서 혼합하거나 코팅시킨 것이이어서, 생분해성 성분의 분해는 가능하나 멀칭필름을 이루는 폴리머 자체 또는 보강섬유의 생분해는 불가능하다는 한계가 있었으므로 궁극적으로는 상기 멀칭필름은 분해되지 않는 근본적인 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로서, 한국공개특허 10-2008-0033620(2008년04월17일)에는 폴리올레핀계 열가소성 중합체의 자연 분해용 첨가제 조성물에 있어서, 전체 조성물 100 중량%를 기준으로 (a)통상의 열가소성 중합체 성분 10 중량% 내지 30 중량%와, (b) 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤(PCL), 지방족폴리에스테르(Aliphatic polyester-AP) 등 다당류, 왁스류로 구성되는 군으로부터 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 생분해성 물질 0.3 중량% 내지 30 중량%와, (c) 불포화지방산, 액상 식용유, 유기산, 당류 중 하나 또는 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어지는, 열가소성 중합체 성분의 탄소-탄소 결합과 반응하여 과산화물 또는 하이드로과산화물을 생성시키는 산화 반응 촉진제 0.1 중량% 내지 5 중량%와, (d) 철스테아레이트, 구리스테아레이트중 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는, 상기 산화 반응 촉진제의 촉매로 작용하는 촉매제 0.1중량% 내지 3 중량 %와, (e) 점토광물, 탄산칼슘, 활석, 일라이트 및 제올라이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 산화반응 촉진 보조재 20 중량% 내지 70 중량%, 및 (f) 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리에틸렌아크릴산(PEAA)중 하나 또는 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 친수성기를 가진 폴리머 0.5 중량% 내지 15 중량%를 포함하여 구성되는 열가소성 중합체 제품을 자연 상태에서 분해 가능하도록 하는 폴리올레핀계 열가소성 중합체 자연 분해용 첨가제 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2014-0106882(2014년09월04일)에는 폴리유산 0 중량% 초과 10 중량% 이하; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 30 중량% 이상 70 중량% 이하; 열가소성 전분 0 중량% 초과 30 중량% 이하; 및 토양 기능 개선제 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 농업용 멀칭 필름이 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2017-0075052(2017년07월03일)에는 (ⅰ) 생분해성 수지; (ⅱ) 글루코오스 단위의 수산기(-OH기) 중 적어도 하나가 실란으로 소수화 처리된 전분; 및 (ⅲ) 생분해성 고분자에 무수말레인산(Maleic anhydride, MA)을 그라프트시킨 그라프트 공중합체, 에폭시화된 오일 및 에폭시기를 갖는 다관능성 화합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 상용화제를 포함하는 멀칭 필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 멀칭필름으로서, 상기 생분해성 수지는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(poly(butylene succinate), PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(poly(butylene succinate-co-adipate), PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid, PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate, PHA)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀칭 필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 멀칭필름이 공지되어 있다.
그러나, 상기 특허들은 토양의 미생물 등에 의해 빠른 속도로 자연 분해되어 친환경적으로 광범위하게 사용될 수 있으나, 생분해 속도가 너무 빨라 농작물 수확시기에 이르기도 전에 인장강도나 인장신율 등과 같은 기계적 물성이 급격히 떨어지게 되며, 이 경우, 상기 멀칭 필름은 작업자가 농작물을 재배하는 과정에서 발로 밟는 정도의 힘에도 견디지 못하고 부분적으로 찢어지게 되어 멀칭 기능성이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 상기 멀칭필름들의 문제점들을 해결하기 위하여, 농작물이 수확되는데 소요되는 기간 동안에는 우수한 기계적 물성을 보유하고, 적절한 생분해 속도를 가지며, 생분해시 토양개량 및 작물의 생육을 활성시키는 비료의 효과를 나타내도록, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS)과; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말, 팽창질석분말을 포함하는 충진제를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름을 개발하고 본 발명을 완성하게 되었다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 10-0545271(2006년01월16일) [특허문헌 2] 한국등록특허 10-1472990(2014년12월09일) [특허문헌 3] 한국공개특허 10-2008-0033620(2008년04월17일) [특허문헌 4] 한국공개특허 10-2014-0106882(2014년09월04일) [특허문헌 5] 한국공개특허 10-2017-0075052(2017년07월03일)
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여, 농작물이 수확되는데 소요되는 기간 동안에는 우수한 기계적 물성을 보유하고, 적절한 생분해 속도를 가지며, 생분해시 토양개량 및 작물의 생육을 활성시키는 비료의 효과를 나타내도록, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS)과; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말, 팽창질석분말을 포함하는 충진제를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 충진제는 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 멀칭필름용 수지 조성물은 호소, 하천 또는 정수장 슬러지 건조분말 5~10중량부를 더 포함하여 조성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 이용한 생분해성 농업용 멀칭 필름을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 트윈압출기에서 160~200℃ 조건에서 혼합한 후, 0.2~0.5mm의 두게로 압출 성형하여 제조되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 이용한 생분해성 농업용 멀칭필름의 제조방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 충진제는 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 멀칭필름용 수지 조성물은 호소, 하천 또는 정수장 슬러지 건조분말 5~10중량부를 더 포함하여 조성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 농업용 멀칭필름은, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS)과; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말, 팽창질석분말을 포함하는 충진제를 포함하여 조성되어 농작물이 수확되는데 소요되는 기간 동안에는 우수한 기계적 물성을 보유하고, 적절한 생분해 속도를 가지며, 생분해시 토양개량 및 작물의 생육을 활성시키는 비료의 효과를 나타내는 우수한 효과가 있다.
본 발명은, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 충진제는 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 멀칭필름용 수지 조성물은 호소, 하천 또는 정수장 슬러지 건조분말 5~10중량부를 더 포함하여 조성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 포함하여 조성되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 이용한 생분해성 농업용 멀칭 필름을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 트윈압출기에서 160~200℃ 조건에서 혼합한 후, 0.2~0.5mm의 두게로 압출 성형하여 제조되는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 이용한 생분해성 농업용 멀칭필름의 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 충진제는 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 멀칭필름용 수지 조성물은 호소, 하천 또는 정수장 슬러지 건조분말 5~10중량부를 더 포함하여 조성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구체적인 구성의 설명과 함께, 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
,
먼저, 본 발명의 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물은, 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 포함하여 조성된다.
본 발명에서, 열가성 전분은 주로 2종의 주요 다당류, 즉 선형 연결 아밀로스 및 분지형 아밀로펙틴으로 이루어진 천연 중합체이며, 열가소성 거동을 보유하지만, 천연 상태에서 과립 형태로 존재한다. 전분은 적합한 가소제의 존재하에 90 내지 180℃의 온도에서 전단력에 놓일 때 열가소성 전분(thermoplastic starch: TPS)으로 공지된 용융된 플라스틱 상태로 변환될 수 있다. 열가소성 전분에서, 다당류와 가소제 사이의 더 약한 수소 결합은 원래의 다당류간 수소 결합을 대체하여 열가소성 전분이 연질이고 연성이 되게 한다. 구체적으로, 가소제와 다당류 사이의 새로운 결합은 장쇄 다당류를 고정하는 2차 결합을 크게 감소시킨다. 전분이 재생 가능한 자원이라는 관점에서, 열가소성 전분은 지속 가능한 생성물이다.
그러나, 이는 전통적인 합성 플라스틱과 비교하여 높은 수용해도 및 약한 기계적 강도의 2가지의 주요한 단점을 갖는다. TPS 기계적 특성을 개선하고 이의 물 흡수 특성을 감소시키기 위해, TPS를 개질시켜야 한다. 따라서 본 발명에서는, 주지관용되고 있는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리에스테르 생분해성 수지와 블랜딩하여 개질한 것을 사용한다.
본 발명에서, 상기 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 상기 범위를 초과하게되면 전분함량이 상대적으로 많아져서 기계적 물성이 저하될 우려가 있고, 상기 범위 미만이면 상대적으로 생분해속도가 느려지는 단점이 있게 된다.
상기에서 유황은 주기율표 제6B족에 속하는 산소족 원소이며 오래전부터 그 존재가 알려져 온 황은 고대에는 황을 태워 그 연기에 쐬어서 소독하는 방법을 사용되었으며, 그 후 의약품 또는 화약으로 널리 이용되어왔다. 유황은 상온에서 황색 비금속체 고체이며 많은 동위원소가 알려져 있다. 유황은 천연 광석으로서, 그 속의 독을 다스려 약으로 이용해 왔으며, 그 방법으로 유황을 생강즙이 섞인 황토물에 담가 열다섯번을 끓이거나, 무와 함께 넣고 아홉 번 푹 삶아 법제했다. 이 법제된 유황은 양기 부족, 십이지장 궤양과 염증, 방광염, 냉증, 변비, 두통 등 민간요법에서 치료제로 쓰여왔다. 또한 무좀, 옴, 종창 등에는 법제하지 않은 유황가루를 돼지기름이나 송진 등에 개어서 바르거나 태워서 연기를 쐬기도 했다.
또한, 농약으로 오염된 논밭의 흙을 회복시키기 위해 유황을 뿌리기도 했는데, 즉, 한 곳에 4~5회 인삼을 재배하고 나면 땅의 지력이 떨어지는데, 땅의 지력을 회복시키고 병충해 방지를 위해 황토와 같은 효력을 가진 유황을 뿌리기도 했ㅇ으며, 여러가지 화학비료나 농약 대신에 유황을 사용하여 병충해를 예방하고 채소나 과일, 곡식 등의 성장을 도울 수 있는 방법이 제안되었다.
유황(water-soluble sulfur)은 작물의 생육에 꼭 필요한 성분이고 또한 많이 소요되는 성분으로서, 대표적인 3대 아미노산인 시스틴(Cystin), 시스테인(Cysteine) 및 메티오닌(Methionine)을 생성하여 작물의 맛과 향을 좋게 하고, 생산 수량을 높이며, 품질을 증대시키는 작용을 하게 된다.
또한, 일라이트는 장석 [feldspar : (K2O, Na2OㆍAl2O3 6SiO2]과 백운모 (muscovite : 1/2K2Oㆍ3Al2O3ㆍ6SiO2ㆍ2H2O)의 광물학적 조성물로서, 칼륨원소을 포함하고 있고 그 칼륨원소는 식물에 있어서는 질소, 산소와 함께 영양소의 하나이기 때문에 예를 들어 미량이라도 물에 용해되면 식물의 성장을 촉진하는 효과가 있다. 이러한 일라이트는 본 발명에 사용될 경우, 지력을 향상시키고 풍부한 산소를 공급하고 미네랄을 지속적으로 공급함으로써 농작물 성장에 촉진역할을 해 줄 수 있다. 또한, 일라이트는 다른 점토광물에 비하여 비교적 높은 온도에서 형성되며, 층간에 칼륨이온이 존재하기 때문에 이 같은 특성을 잘 활용하면 환경적인 측면에서도 그 활용도가 점차 확대될 것으로 여겨지며, 원적외선방사, 유독가스 흡착, 음이온 발생 등의 효과가 크며 토양에 침투하여 토지가 숨을 쉴 수 있는 여건을 제공하고, 다량의 원적외선을 발산하여 황폐한 토질의 지력을 살려주며, 양질의 토지를 더욱 활성화시켜 준다.
탄산칼슘은 석회질 비료의 주성분으로 산성 토양을 개선하는 효과와 함께 식물이나 과일에 칼슘성분을 공급해 주는 역할을 한다
또한, 질석(Vermiculite)은 일반적으로 금운모나 흑운모의 변질산물인 함수운모를 말하는 것이며 전세계적으로 산출되는 광물 중에서 유일하게 흡수수와 층간수 및 결정수의 3가지 수분을 함유하고 있는 특유의 광물이다. 이것을 급격한 고열로 가열할 경우 질석의 층간에 있는 수분이 수증기로 기화되어 압력이 발생하며 이 압력이 방출되면서 질석이 박리팽창하여 팽창질석이 된다. 이렇게 열에 의해 박리팽창된 것(Expanded Vermiculite)은 비중이 매우 낮고 우수한 단열성 및 불연성, 소음차단효과 및 수분 흡수효과, 물리충격흡수효과, 증량재, 충진재의 효과가 있으며 또한 양이온 치환능력(Cation exchange capacity/C.E.C)이 우수하여 오염정화제 또는 유기물흡착제로도 각광받고 있으며, 특히, 질석의 CEC가 높기 때문에 토양내의 양분들을 가둬 두었다 용출시켜 토양의 비옥함을 그대로 유지하고, 질석 내의 수많은 공극은 보온 및 통기성을 원활케 하여 미생물의 성장에 최적의 환경을 만들어 주므로 토양개량제로 활용될 뿐만 아니라, 인공적인 상토를 제조할 때, 상토 내의 보습력 유지 및 양분의 보관창고 역할을 하는 상토재료로 사용되고 있으며, 유익한 미생물이 번식하기에 아주 좋은 조건을 갖추고 있어 미생물이나 양분을 흡착시켜 살포용으로도 사용되고, 흡착된 미생물이나 양분은 주변환경에 맞추어 천천히 용출되므로 장기간의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서는 상기 충진제를 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 초과하거나 미만인 경우에는 미량 비료요소의 불균형 및 비용경제적인 면에서 단점이 있다.
또한, 호소, 하천 또는 정수장 슬러지는 지역, 계절, 주변 삼림의 소밀 정도, 삼림의 구성 수종 등에 따라 차이는 있으나 함수율이 96~99.5% 정도이며 수분을 제외하면 유기질과 무기질 및 자연 발효 미생물 균체로 구성되어 있어 매우 훌륭한 유기질비료의 원료로 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 상기 호소, 하천 또는 정수장 슬러지를 건조한 분말로서 5~10중량부 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 초과 사용하면 멀칭필름의 기계적 물성이 저하되고, 미만 사용하게되면 유기질비료 사용효과가 미흡하게 되는 단점이 잇다.
한편, 본 발명의 생분해성 농업용 멀칭필름은 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부를 트윈압출기에서 160~200℃ 조건에서 혼합한 후, 0.2~0.5mm의 두게로 압출성형하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 충진제는 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합되는 것이 바람직하며, 호소, 하천 또는 정수장 슬러지 건조분말 5~10중량부를 더 포함하는 조성물로 제조될 수 있다.
[본 발명의 멀칭필름 제조]
TPS 50 중량부, PLA 10중량부, PBAT 60 중량부 및 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합된 충진제 10중량부를 배럴온도 180 ℃에서 혼합한 후, 0.3mm의 두게로 압출성형하여 멀칭필름을 제조하였다.
[비교예 1]
[ 비교예로서 멀칭필름의 제조]
[실시예 1]에서 충진제를 사용하지 않은 것을 제외하고는, [실시예 1]과 동일한 방법을 이용하여 멀칭 필름을 제조하였다.
[멀칭필름의 물성 측정]
[실시예 1] 및 [비교예 1]에서 제조된 멀칭필름을 사용하여 농업용 폴리에틸렌 필름 규격 KS M 3503:2002의 7.6 인장강도 및 신장율 시험방법에 명시된 1호형을 사용하여 시험편을 제작한 후, 절단하중, 인열강도 및 신장율을 측정하였다. 절단하중은 KSD3514에 의거하여 측정하였고, 신장율은 ASTM D638에 의거하여 측정하였고, 인열강도는 ASTMD 1922에 의하여 측정하였다. 그 결과는 하기 [표 1]에 나타내었다.

 절단하중(N) 인열강도(N/cm) 신장율(%)
TD MD TD MD TD MD
실시예 1 3.80 7.55 2.75 2.90 573 266
비료예 1 2.45 4.76 2.22 2.46 685 570
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [실시예 1]은 절단하중, 인열강도 면에서 우수함을 알 수 있고, 다만, 신장율에 있어서는 다소 미흡한 차이가 있으나, 이는 토양개량 및 비료효과가 있는 충진제 사용에 따라 신장율이 다소 저하되는 것으로 판단되나 멀칭필름 사용면에 있어서는 큰 문제가 되지 않는 것으로 판단된다.
[생분해성 시험]
[실시예 1] 및 [비교예 1]에서 제조된 멀칭필름을 실제 토양에 피복하여 생분해성을 측정하였다. 이를 위해 피복 초기, 피복 후 90일, 피복 후 180일 경과 후 피복된 시트의 분해 진행 상태를 육안으로 확인해보는 방법으로 생분해성을 측정하였다. 측정 결과 180일 경과 후 [실시예 1] 및 [비교예 1]의 멀칭필름은 다같이 곰팡이가 번식되어 생분해되고 있음을 알 수 있었다.
[작물의 생육 측정]
[실시예 1] 및 [비교예 1]에서 제조된 멀칭필름을 실제 토양에 피복하여 생분해된 후 토양에서 자라는 작물의 생육도를 측정하였다. 충진제가 포함된 [실시예 1]의 경우는 충진제가 포함되지 않은 [비교예 1]의 경우보다 작물의 생장이 더 빠른 것을 확인할 수 있었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 열가소성 전분(Thermo plastic starch ; TPS) 20~50중량부와; 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(Poly(butylene adipate-co-terephthalate ; PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(Poly(butylene succinate ; PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(Poly(butylene succinate-co-adipate ; PBSA), 폴리락트산(Polylastic acid ; PLA) 및 폴리히드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate ; PHA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 생분해성 수지 50~80중량부와; 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말을 포함하는 충진제 5~15중량부와; 호소, 하천 또는 정수장 슬러지 건조분말 5~10중량부;를 포함하여 조성되되,
    상기 충진제는 유황분말, 일라이트분말, 탄산칼슘분말 및 팽창질석분말이 중량비로서 0.5 : 0.5 : 1 : 0.5로 혼합되는 것을 특징으로 하는 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 따른 토양개량 및 비료 기능을 가지는 생분해성 농업용 멀칭필름용 수지 조성물을 이용한 생분해성 농업용 멀칭 필름
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