JP2004524862A - 雑草防除用生分解性マルチングマット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、雑草発生抑制のための稲作用生分解性マルチングマット及び製造方法に関し、本発明の雑草発生抑制用生分解性マルチングマットは、数カ月以内に完全に生分解されることができ、雑草発生抑制、地温上昇及び土壌の保水力増加などの優れたマルチング効果を奏するだけでなく、材質強度が大きい。

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、稲作用生分解性マルチングマット及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、紙と生分解性樹脂との積層構造を有する、稲作地において雑草の発生及び生長を抑制するための生分解性マルチングマットに関する。本発明によるマルチングマットは、除草剤を使用することなく、雑草の発生を效果的に抑制でき、水田で数ヶ月内に完全に生分解され得る。
【０００２】
【背景技術】
一般的に、マルチングマットは、畑作物の雑草防除を目的としたマルチングフィルムと、育苗あるいは播種を目的としたシートとに分けられる。
【０００３】
マルチングフィルムに関して、韓国特許出願第１９９９−３３１９号には、ポリエチレンを基材とするマルチングフィルムが記述されている。主として畑作物に用いられるポリエチレンは、高い光透過性、地温上昇効果、雑草防除効果があり、強度と耐久性側面において優れた固有特性を持つ。この他にも、前記マルチングフィルムは、追加的な病虫害防止の目的のために、紫外線散乱剤、赤色波長補光剤などを添加することで、差別化した特性を持っている。しかしながら、前記フィルムは、難分解性問題があり、土壌及び水質環境に致命的な悪影響を及ぼすという問題点がある。したがって、農作物の収穫後には、これを人力で除去しなければならない短所がある。
【０００４】
韓国特許出願第１９９６−６４９５３号には、生／光分解性マルチングフィルムが記述されている。このマルチングフィルムは、難分解性ポリエチレンに生分解性脂肪族高分子を混合し、マルチングフィルムとしての長所を維持しながらも全体的な生分解性を増進させたものである。しかし、１年単位の農業において、使用後に残存している難分解性ポリエチレンが自然的に完全に除去されるはずではない。したがって、前記ポリエチレン材質に代えることができる完全分解性マルチング材料の開発が要求されてきた。
【０００５】
一方、育苗あるいは播種を目的にしたシートとして不織布が広範囲に使われてきた。特に、セルロース繊維と生分解性ポリエステル繊維とを混練させ、熱接着させた不織布がよく知られている。不織布と再生紙シートを穿孔し、その間に生分解性不織布を種子と一緒に混ぜて接着剤で付着させたものがある。このように不織布を利用したシートは、優秀なマルチング効果を示す。しかし、前記シートは、土壌吸着が堅くなく、穿孔が困難な問題点を持っていて、機械田植えと直播裁培に同時に利用できない短所がある。したがって、機械田植えと直播裁培方式の両方に適用されることができるシートに対する必要性があった。
【０００６】
したがって、従来の問題点を解決するために、本発明者らは、機械田植えと直播裁培方式の両方に適合し、且つ、生分解性が向上したマルチングマットを研究した。その結果、熱可塑性脂肪族ポリエステルを含有する生分解性樹脂で紙をコーティングして製造された積層型シートが、難分解性ポリエチレンマルチングフィルムの長所である地温上昇効果と強度をそのまま維持しながらも、雑草の発生を效果的に抑制でき、作物の収穫後に土壌で完全に分解され得ることを知見した。また、本発明のマルチングマットは、機械田植えと直播裁培方式の両方に適用されることが出来ることを知見した。
【０００７】
【発明の開示】
したがって、本発明の目的は、生分解性に優れ、雑草除去と地温上昇効果の側面において優れたマルチング効果を示すだけでなく、強度及び耐久性に優れた稲作用マルチングマットを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、機械田植えと直播裁培方式の両方に適用されることができる生分解性マルチングマットを提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、前記マルチングマットを製造する方法を提供することにある。
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明では、完全生分解性熱可塑性脂肪族ポリエステルを含有している生分解性樹脂を紙にコーティングして製造された積層構造を有するマルチングマットを提供する。
【００１１】
また、本発明は、（１）紙に生分解性樹脂フィルムを押出成形方式で溶融コーティングする段階と、（２）前記段階（１）で製造されたコーティング紙を巻取する段階と、を含むマルチングマットの製造方法を提供する。
【００１２】
本発明の上述の目的、その他の目的、特徴及び利点は、図面を参照して行う下記の発明の実施形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１４】
本発明は、熱可塑性脂肪族ポリエステルを含有している生分解性樹脂フィルムを押出成形方式で紙に溶融コーティングして製造された積層構造を有するシートが、優れた生分解性を持ち、且つ、機械田植えと直播裁培方式の両方に適用されることが出来ることを知見したことに基づくものである。したがって、本発明のマルチングマットは、機械田植えまたは直播裁培方式による１年単位の稲作に有用に適用され、収穫後には土地で完全に分解され得る。
【００１５】
また、本発明のマルチングマットは、土壌との接着性に優れていて、雑草発生抑制とともに、地温上昇と土壌の保水力増進などの優秀なマルチング効果を示す。
【００１６】
以下では、本発明の最適の具現例を詳細に説明する。
【００１７】
本発明では、紙シートまたは不織布の短所である、容易に濡れたり破れる問題点を克服し、従来のポリエチレンフィルムの短所である、分解しがたく、容易に破れる問題点を克服した。
【００１８】
本発明の好ましい生分解性樹脂は、下記化学式１又は化学式２で表される熱可塑性脂肪族ポリエステルよりなる。
【００１９】
［化学式１］
【化３】

（ここで、ｎは、整数で、反復単位であり；Ｒ_１は、炭素数２−６の脂肪族炭化水素であり；Ｒ_２は、炭素数２−８の脂肪族炭化水素を示す）
【００２０】
［化学式２］
【化４】

（ここで、ｎは、整数で、反復単位であり；Ｒ_３は、炭素数２−６の脂肪族炭化水素を示す）
【００２１】
化学式１の脂肪族ポリエステルは、脂肪族ジオールと脂肪族カルボン酸との縮合重合によって製造できる。前記ジオールとしては、特に限定されるものではないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、１、４−ブタンジオール、１、６−ヘキサンジオールおよびシクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。前記カルボン酸としては、コハク酸およびアジピン酸などが挙げられるが、その種類が特に限定されたものではない。
【００２２】
一方、化学式２の脂肪族ポリエステルは、カプロラクトン、ラクチドあるいはグリコリドを通常の方法で開環重合して製造できる。
【００２３】
化学式１及び２に提示された生分解性樹脂は、加工特性は異なるが、類似な分解挙動を持つので、いずれも本発明に適用できる。
【００２４】
また、本発明の生分解性樹脂フィルムは、澱粉とセルロースのように自然界に存在する生分解性樹脂、天産物から由来した合成樹脂であるポリ乳酸及びその共重合体、ポリカプロラクトン、脂肪族ポリエステルなどをさらに含むことができる。本発明の生分解性樹脂フィルムに付加される前記生分解性樹脂は、それぞれ異なる加工性と分解挙動を示すが、いずれも環境親和的特性を持つため、稲作時、適用後に自ら自然分解され還元される長所を持っている。
【００２５】
また、本発明において、生分解性樹脂は、バルク剤（ｂｕｌｋｉｎｇ ａｇｅｎｔ）などのような有機及び／または無機添加剤を含むことができる。好ましくは、炭酸カルシウム、タルク及び澱粉よりなる群から選ばれる１種以上のバルク剤を含む。このようなバルク剤が生分解性樹脂フィルムに含まれれば、生分解性樹脂の土壌での分解程度を調節するに有用に利用できる。
【００２６】
本発明のマルチングマットを構成する紙の種類は、特に限らないが、可能なら再生紙を使用することが経済的な側面から有利である。
【００２７】
本発明のマルチングマットは、紙と生分解性フィルムの２層で形成することができ、所望の場合、これらを多数層重畳して形成することができる。
【００２８】
図１には、紙に生分解性フィルムがコーティングされた積層構造の本発明のマルチングマットに、播種のための多数の孔を穿孔した状態を示す。前記孔の穿孔は、播種直前に、又はマット製造時に実施できる。
【００２９】
また、本発明によるマルチングマットは、紙を基材とする溶融コーティング（ｍｅｌｔ ｃｏａｔｉｎｇ）方式によって熱可塑性生分解樹脂を押出成形することによって製造できる。この加工方法は、本発明において非常に重要である。
【００３０】
好ましくは、溶融コーティングのための押出成形は、前記生分解性樹脂を単独で使用したり、または有機及び／または無機添加剤を含む状態の乾燥ペレット形態から出発する。前記ペレットは、ホッパーローダー（ｈｏｐｐｅｒ ｌｏａｄｅｒ）からホッパー（ｈｏｐｐｅｒ）に移送され、押出機に投与されることによって、溶融され移送される。これは、最終的にシートダイ（ｓｈｅｅｔ ｄｉｅ）で押出されるが、下方には、再生用紙がローラ状態で供給されながらその上方で同時にコーティングが実施される。これを「溶融コーティング」と言う。この際、コーティング厚さは、押出量と巻取速度によって定められる。生分解性樹脂のコーティング厚さは、稲の裁培条件による分解性を考慮して決定しなければならない。すなわち、過度な厚さは、不必要な経済的浪費を招き、分解時間が長くなり、過度に低い厚さは、雑草発生抑制といった本然の機能を達成出来なくなる問題点がある。通常、生分解性樹脂フィルムのコーティング厚さは、５乃至４０μｍが適当である。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により発明を詳細に説明するが、これらの実施例は、ただ例示に過ぎないもので、これらの実施例に本発明の保護範囲が限定されるものではない。
【００３２】
［実施例１］
再生紙として、厚さ５５μｍ 、重量４５ｇｒ／ｍ^２の再生紙（Ｈａｎｓｏｌ Ｐａｐｅｒ）を使用した。生分解性樹脂として、数平均分子量が４０，０００−５０，０００、融点が１１４℃、溶融流れ指数が２０である化学式１の構造を有する透明なコハク酸ポリブチレン（エスケイケミカル株式会社；ＳＧ１１１１（登録商標））（以下、ＰＢＳと略する）を使用した。
【００３３】
生分解性樹脂ペレットを押出機に入れ、溶融及び押出され、ロール形態の再生紙面にシート噴射されて溶融コーティングされるようにした。前記溶融コーティング過程によって幅９００ｍｍ、総厚さ６５μｍ（紙厚さ＋コーティング厚さ）の透明な２層のコーティングマットを製造した。
【００３４】
製造されたマットを横３０ｃｍ、縦１４ｃｍの間隔で穿孔し、アンサン稲（公示品種）種子を１０ａ当たり３ｋｇ水準で点播処理した。
【００３５】
［実施例２］
生分解性樹脂のコーティング厚さを異にして、総厚さ６７μｍのマルチングマットを製造したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００３６】
［実施例３］
生分解性樹脂のコーティング厚さを異にして、総厚さ６９μｍのマルチングマットを製造したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００３７】
［実施例４］
生分解性樹脂として、数平均分子量が４０，０００−５０，０００、溶融流れ指数が３０である化学式１の構造を有する半透明なアジピン酸ポリブチレン７０重量％と炭酸カルシウム３０重量％を含有したもの（以下、ＰＢＡ／Ｃａと略する）を使用し、コーティング厚さを調節して、総厚さが６５μｍであるマルチングマットを製造したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００３８】
［実施例５］
生分解性樹脂として、溶融流れ指数が１〜２である化学式２の構造を有する透明なポリカプロラクトン（以下、ＰＣＬと略する）を使用し、コーティング厚さを調節して、総厚さ６５μｍのマルチングマットを製造したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００３９】
［比較例１］
マルチングマットとして、紙無しに生分解性樹脂ＰＢＳだけで形成されたフィルム（厚さ：１５μｍ）を使用したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００４０】
［比較例２］
マルチングマットとして、紙無しに生分解性樹脂ＰＢＳだけで形成されたフィルム（厚さ：２５μｍ）を使用したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００４１】
［比較例３］
マルチングマットとして、実施例１の再生紙だけを使用したことを除いては、実施例１と同様に行った。
【００４２】
［試験例１］ 雑草発生抑制効果
マットマルチングをしない雑草無防除区（無処理区）で発生した雑草の乾燥重量と、マットマルチングをした雑草防除区（処理区）で発生した雑草の乾燥重量とを比較し、下記式で雑草防除価（％）を算出した。
雑草防除価（％）＝
｛１−（処理区雑草の乾燥重量／無処理区雑草の乾燥重量）｝×１００
評価結果は、表１に示されている。
【００４３】
［試験例２］ 雑草発生抑制用マットの生分解性
冬期３ケ月包装試験によってマットの生分解性を評価した。３ケ月経過後、マットの残留量に対して目視観察し、下記の評価等級によって評価した。
◎：非常に良好、○：良好、△：中間、×：不良
評価結果は、表１に示されている。
【００４４】
［試験例３］ 雑草発生抑制用マットによる地温上昇效果
地温調査のために自動温度計のセンサを、稲の株の間のマットの真下に設置した。地表面の温度は、マット種類別に一ヶ月間１時間毎に記録された。マットを被覆せずに点播裁培した場合と、マットを被覆した場合との温度の平均値を比較した。評価結果は、表１に示されている。
【００４５】
［試験例４］ 雑草発生抑制用マットの土壌付着性
マットを設置してから、１ケ月程度経過した後、土壌付着性を目視観察で評価した。評価等級は、下記の通りである。
◎：非常に良好、○：良好、△：中間、×：不良
評価結果は、表１に示されている。
【００４６】
なお、土壌付着性は、図２の写真を参考にして比較した。図２ａは、マルチングマットを適用しない無処理区の状態を；図２ｂは、比較例１のマルチングマットを適用した処理区であって、播種１ケ月後の状態を；図２ｃは、本発明の実施例１によるマルチングマットを適用した処理区であって、播種１ケ月後の状態を各々撮影した写真である。
【００４７】
図２から明らかなように、比較例１のマットを適用した場合には、マットの土壌吸着性が充分でなく、土壌から分離され、雑草発生抑制が効果的でないことが分かり、本発明による実施例１の場合には、マットの土壌吸着が良好で、雑草発生抑制が效果的になされていることが分かる。
【００４８】
［表１］
【表１】

【００４９】
［試験例５］ 土壌水分保有能
土壌保水力評価のために、マットの設置前に、田の水を抜き取り、播種し、マットの設置後、７０日間田に人為的に水をさらに供給しなかった。降雨量は、気象台の資料を利用した。土壌水分含量は、下記の式によって調べ、マルチングマットを使用した場合と、使用しない場合との土壌水分量を比較した。評価結果は、表２に示されている。
土壌水分含量（％）＝
｛土壌中の水分重量／（土壌重量− 土壌中の水分重量）｝×１００
【００５０】
［表２］
【表２】

【００５１】
前記表２において、降雨量は、前記指定された期間の降雨量を合わせたものである。
【００５２】
前記表２から明らかなように、本発明によるマルチングマットは、水分保有能を増加させることができるから、農業用水を節減できる。
【００５３】
【産業上の利用可能性】
以上説明した試験例の結果から見て、本発明によるマルチングマットは、田畑への適用が容易であり、数カ月以内に完全に生分解されるから、環境汚染を発生させず、雑草発生抑制、地温上昇及び土壌保水力増進効果を提供し、使用した樹脂の材質強度が大きく、運搬特性に優れているなどの長所があり、多様な押出成形法を用いて短時間内に大量生産が可能で、産業化に有利であるなどの長所がある。
【００５４】
本発明は、本発明の技術的思想から逸脱することなく、他の種々の形態で実施することができる。前述の実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例のみに限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、紙に生分解性フィルムがコーティングされた本発明のマルチングマットの積層構造と、播種のために多数の孔を穿孔した状態を示す図である。
【図２】
図２は、稲が育苗された状態及び雑草発生様相を示す写真である。
図２ａは、マルチングマットを適用しない状態の雑草繁殖状態を示す図である。
図２ｂは、紙が積層されない比較例１のマルチングマットを適用した稲作において、播種１ケ月後の状態を示す図である。
図２ｃは、本発明によって紙に樹脂フィルムを積層した実施例１のマルチングマットを使用して、播種１ケ月後の状態を示す図である。

Claims (5)

1. 紙に、生分解性熱可塑性脂肪族ポリエステルを含有する生分解性樹脂よりなるフィルムをコーティングさせて製造される、積層シート構造を有する雑草発生抑制用生分解性マルチングマット。
2. 前記ポリエステルは、下記化学式１又は２の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチングマット：
   ［化学式１］
   

   

   （ここで、ｎは、整数で、反復単位であり；Ｒ_１は、炭素数２−６の脂肪族炭化水素であり；Ｒ_２は、炭素数２−８の脂肪族炭化水素を示す）
   ［化学式２］
   

   

   （ここで、ｎは、整数で、反復単位であり；Ｒ_３は、炭素数２−６の脂肪族炭化水素を示す）
3. 前記樹脂フィルムは、炭酸カルシウム、タルク及び澱粉よりなる群から選ばれる１種以上の添加剤をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のマルチングマット。
4. （１）紙に、生分解性熱可塑性脂肪族ポリエステルを含有する生分解性樹脂フィルムを押出成形方式で溶融コーティングする段階と、
   （２）前記段階（１）で製造されたコーティングされた紙を巻取する段階と、
   を含むことを特徴とするマルチングマットの製造方法。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチングマットを使用することを特徴とする地温上昇及び土壌保水力増進方法。

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