KR101377044B1 - 선형 폴리글리세린 지방산 에스테르를 함유하는 유적제, 상기 유적제가 분산된 농업용 필름 마스터배치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폴리글리세린 지방산 에스테르 및 솔비탄 지방산 에스테르를 함유하는 유적제로서, 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르를 구성하는 폴리글리세린 중, 선형 폴리글리세린이 90중량% 이상이고, 또한 디글리세린 또는 트리글리세린인 선형 폴리글리세린이 80중량% 이상인 유적제에 관한 것으로, 뛰어난 유적성 및 유적 지속성을 가지고, 필름의 백화 현상이 발생하지 않으며, 생분해도가 높아 친환경적인 유적제를 제공한다.

Description

선형 폴리글리세린 지방산 에스테르를 함유하는 유적제, 상기 유적제가 분산된 농업용 필름 마스터배치 및 그 제조 방법{ANTI-FOGGING AGENT WITH LINEAR POLYGLYCERIN FATTY ACID ESTER, MASTERBATCH FOR AGRICULTURAL FILM CONTAINING THE ANTI-FOGGING AGENT, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 환경 친화적이고, 유적성 및 유적 지속성이 뛰어나며, 백화 현상을 방지할 수 있는, 농업용 필름에 첨가되는 유적제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 폴리글리세린 지방산 에스테르 및 솔비탄 지방산 에스테르를 함유하고, 특히, 선형 폴리글리세린으로 구성되는 폴리글리세린 지방산 에스테르를 높은 비율로 함유하는 유적제에 관한 것이다.

소득 수준의 향상으로 인하여 식생활 형태가 어느 계절에 생산된 작물에 국한되지 않고, 1년 내내 수요가 증가하고 있는 시장 현황에 따라, 농가에서도 고소득 작물을 재배하기 위한 시설 재배가 증가하고 있다. 이에 따라서, 농업용 필름 생산의 필수 재료인 마스터배치의 수요가 증가하고 있고, 작물의 품질을 높이기 위해, 비닐하우스 등에서 사용되는 필름의 기능성에 대한 요구 수준이 높아지고 있는 실정이다.

농업용 필름에서는 지면이나 식물로부터 증발되거나 하우스 안팎의 온도 차이로 인해 발생한 수증기에 의해 필름 표면에 물방울이 생성된다. 이러한 물방울은 작물 위로 떨어져 농작물에 피해를 주거나 햇빛을 산란시켜 광투과율을 저하시킨다. 따라서, 이를 방지하기 위한 농업용 필름의 기능으로서 물방울이 필름 표면에서 막을 형성하여 하우스 경사면을 따라서 흘러내릴 수 있도록 하는 유적 성능이 요구된다.

일반적으로는, 유적제를 첨가하여 농업용 필름이 유적 성능을 갖도록 하는데, 필름 내에 첨가된 유적제가 표면으로 이행하여 물과 필름사이에 표면장력을 줄여줌으로써, 필름 표면에 생성된 물방울들이 필름 표면에 퍼져 얇은 막을 만들고 하우스 경사각에 의해 아래로 흘러내리게 되어, 재배 작물로의 물방울의 적하를 방지하고, 재배 작물의 광합성을 원활하게 하는 기능을 한다.

종래의 유적제는 주로 비이온성 계면활성제로서, 다가알코올 지방산 에스테르(폴리글리세린계, 솔비탄계 유적제), 폴리옥시에틸렌 다가알코올 지방산 에스테르 등이 사용되고 있었다. 그러나 이러한 유적제는 유적 상태나 유적 지속성이 매우 짧아서, 유적 기간을 길게 하기 위해 과량의 유적제를 첨가할 수 밖에 없었으나, 유적제를 과량으로 첨가하게 되면 필름 표면으로부터 많은 유적제가 빠르게 배어나와 필름이 뿌옇게 되는 현상(백화 현상)이 유발되는 문제가 있었다. 또한, 기존의 폴리글리세린계, 솔비탄계 유적제는 고리 구조로 인해 생분해도가 떨어지고, 친수성을 증가시킨 에틸렌 옥사이드 부가 유적제는 석유계로, 발암물질인 1,4-Dioxene이 생길 가능성이 높다는 문제가 있었다.

따라서, 유적성과 백화 방지성을 동시에 가지면서, 갈수록 엄격해지는 환경규제에 대비한 환경 친화적인 유적제의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

그 중에서도, 폴리글리세린계(폴리글리세린 지방산 에스테르) 유적제의 경우, 폴리글리세린 지방산 에스테르를 구성하는 폴리글리세린은, 아래와 같은 글리세린의 에테르화 중축합 반응을 통해 생성될 수 있다.

글리세린의 에테르화 반응의 결과물로는, 일반적으로 위와 같은 선형 폴리글리세린 이외에, 아래와 같은 고리 구조를 가진 폴리글리세린이 부산물로서 생성된다.

기존에 사용되고 있는 폴리글리세린계 유적제의 경우, 이를 구성하는 폴리글리세린 중, 선형 폴리글리세린이 약 60중량% 정도여서 고리 구조를 가진 폴리글리세린이 많이 존재하고, 특히 유적 성능이 뛰어난 디글리세린, 트리글리세린이 약 30중량% 정도밖에 되지 않아, 농업용 필름에 사용하였을 때, 상기한 바와 같은 여러 문제가 발생하였다.

한편, 고리 구조를 적게 포함하고 선형 글리세린을 높은 비율로 얻는 방법으로, 알칼리 촉매, 염기성 고체 촉매 등을 사용하여 글리세린을 에테르화하는 여러 가지 제조 방법들이 제안되어 왔고, 최근에는 염기성 2성분계 금속 산화물 촉매를 글리세린의 에테르화 반응에 사용하는 방법이 제안되었다(한국 등록특허공보 제981040호). 이 방법에 의해 글리세린을 에테르화 반응시키면, 선형 폴리글리세린을 96중량% 이상 포함하는 생성물을 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이, 유적 성능을 가지는 필름을 제조할 때는, 유적제와 같은 소정의 첨가제를 수지 원료에 투입하여야 하는데, 첨가제들은 대부분 가루 상태이거나 또는 반고상(플레이크) 상태이므로 직접 수지 원료와 섞어서 사용하기가 어렵고, 수지 원료와의 혼련성이 나빠져서 첨가제의 분산 불량이 발생하기 쉽다. 따라서, 일반적인 필름의 제조 공정에서는, 필름에 유적제를 첨가하기 위해서, 수지 원료에 유적제 첨가제를 투입하고 고농축으로 분산시켜 펠렛 모양으로 만든 마스터배치를 이용하고 있다. 이러한 마스터배치를 압출이나 사출 등의 필름 가공 공정 중에 혼입시킴으로써, 배합제의 계량을 정확하게 할 수 있으며, 분산을 좋게 하고 작업 중의 가루의 흩날림 등을 방지하여 작업성을 좋게 할 수 있다.

종래에는 가압니더 등을 사용하여, 일정 압력으로 가압하면서 수지와 첨가제를 함께 투입하여 혼련, 반죽하여 반죽 덩어리를 형성하고, 이를 단축 압출기에 투입하여 스트랜드를 형성한 후, 수중에서 컷팅하여 마스터배치를 제조하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나, 선형 폴리글리세린으로 구성되는 폴리글리세린 지방산 에스테르 함유량이 높은 폴리글리세린계 유적제(이하, 선형 폴리글리세린계 유적제라고 함)와 같은 상온에서 액상인 유적제의 경우, 점조성이 높고 융점이 낮아, 종래의 제조 방법으로는 유적제를 수지에 20중량% 이상 고농축으로 분산시키기 어려웠다. 즉, 니더 패킹 부위나 상면 가압 부위로 액상이 흘러내려 유적제의 손실이 발생하고, 스트랜드를 수중에서 커팅하므로 친수성이 강한 유적제가 물에 녹아 손실이 발생하며, 액상 유적제를 수지에 혼련시키기 위해 다공성 실리카와 같은 흡유제를 많이 투입해야 하므로, 많은 양의 유적제가 다공성 실리카에 흡착되어 필름 생산시 겔이 발생하거나 농업용 필름에서 다공성 실리카에 갇힌 유적제가 충분히 유적 기능을 수행하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 뛰어난 유적성 및 유적 지속성을 가지고, 필름의 백화 현상이 발생하지 않으며, 생분해도가 높아 친환경적인 유적제, 그리고 상기 유적제가 고농축으로 분산된 농업용 필름 마스터배치, 및 상기 유적제를 함유한 농업용 필름을 제공하기 위함이다.

본 발명자는, 종래의 유적제들이 가지는 문제점을 해결하기 위해 다양한 연구를 거듭한 결과, 선형 폴리글리세린 지방산 에스테르 함유량이 높은 유적제를 사용하면 유적성 및 백화 방지성을 동시에 향상시킬 수 있고, 특히 솔비탄계 유적제와 함께 사용하면 뛰어난 유적 지속성도 가질 수 있다는 것을 알아내었고, 그러한 유적제는 고리 구조를 적게 가지므로 생분해도가 높으며, 선형 폴리글리세린은 식물유에서 유래한 성분으로 환경 친화적인바, 이에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은, 폴리글리세린 지방산 에스테르 및 솔비탄 지방산 에스테르를 함유하는 유적제로서, 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르를 구성하는 폴리글리세린 중, 선형 폴리글리세린이 90중량% 이상이고, 또한 디글리세린 또는 트리글리세린인 선형 폴리글리세린이 80중량% 이상인 유적제를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 유적제에 있어서, 솔비탄 지방산 에스테르와 폴리글리세린 지방산 에스테르의 중량비가, 10:90∼95:5인 것을 특징으로 하는 유적제를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르가, 하기 식(Ⅰ)으로 정의되는 에스테르화율이 20∼30%인 것을 특징으로 하는 유적제를 제공한다.

(에스테르화율(%) = (폴리글리세린 지방산 에스테르 1분자 중 에스테르화된 수산기의 수/폴리글리세린 1분자의 전체 수산기의 수)×100 …(Ⅰ))

또한, 본 발명은, 상기 지방산이 탄소수 12∼22의 포화 또는 불포화 지방산인 것을 특징으로 하는 유적제를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 유적제가 원료 수지에 분산되어 있는 농업용 필름 마스터배치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 유적제가, 전체 성분에 대하여 10∼60중량%의 비율로 분산된 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 원료 수지가, 폴리프로필렌 수지, LLDPE, LDPE 및 메탈로센 PE 수지, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치를 제공한다.

한편, 본 발명자는, 유적제를 첨가하여 농업용 필름 마스터배치를 제조하는 방법에 있어서, 종래의 방법들이 가진 문제점을 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과, 수지와 첨가제의 혼련, 용융 및 압출이 동시에 이루어지게 하고, 부스니더 하단에 원료 수지를 반용융시킨 상태에서 중단(中段) 부스니더 안으로 액상 선형 폴리글리세린계 유적제를 사이드(side) 투입하며, 저온에서 가공하여 마스터배치를 제조하면, 선형 폴리글리세린계 유적제와 같은 상온에서 액상인 유적제라도, 다공성 실리카와 같은 흡유제의 첨가 없이도 원료 수지에 60중량% 정도까지 고농축으로 분산시키는 것이 가능하다는 것을 알아내었다.

즉, 본 발명은, 상기 유적제를 원료 수지에 분산시키는 농업용 필름 마스터배치의 제조 방법으로서, 원료 수지를 130∼140℃에서 제1 실린더에 투입하는 공정, 투입된 원료 수지를 110∼120℃로 유지된 제2 실린더에서 혼련, 반용융시키는 공정, 상기 유적제를 60∼70℃로 유지된 유적제 탱크에서 가압펌프로 펌핑하여 80∼90℃로 유지된 제3 실린더에 사이드 투입하고, 반용융 상태에서 원료 수지와 혼련시키는 공정, 및 상기 유적제가 혼련된 수지를 80∼90℃에서 압출 가공하고 스트랜드 형성 후 컷팅하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 공정 중, 다공성 실리카 흡유제를 첨가하지 않는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은, 상기 유적제를 함유하는 농업용 필름을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 농업용 필름에 있어서, 유적·방무층으로 이루어지는 내층, 유적·방무층으로 이루어지는 중간층, 장수층으로 이루어지는 외층의 3층 구조로 이루어지는 농업용 필름을 제공한다.

농업용 필름의 첨가제로서, 본 발명에 따른 유적제를 사용하면, 뛰어난 유적성 및 유적 지속성을 가지며, 백화 현상이 발생하지 않는 농업용 필름을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유적제는 고리 구조가 적게 존재하여 생분해도가 높고 친환경적이다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 원료 수지와 상기 유적제의 혼련, 용융 및 압출이 동시에 이루어지므로 마스터배치의 생산 효율을 좋게 할 수 있고, 액상 유적제를 사이드 투입을 통해 별개로 투입하게 되어 수지에 액상 유적제의 함침량을 높게 할 수 있고, 유적제의 열적안정성 및 가공성이 증대된다. 또한, 원료 수지와 상기 유적제의 혼련, 용융 및 압출이 동시에 이루어짐으로써, 유적제의 손실이 적고, 저온에서 가공하여, 원료 수지에 상기 유적제가 고농축으로 분산된 농업용 필름 마스터배치를 얻을 수 있다. 또, 다공성 실리카와 같은 흡유제를 첨가하지 않거나 또는 소량의 첨가만으로 상기 유적제를 고농축으로 원료 수지에 함침시키는 것이 가능하므로, 필름 생산시 겔이 발생하거나 필름에서 실리카의 미세 기공 안에 갇힌 유적제가 충분히 유적 기능을 수행하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 유적제에 대하여 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 폴리글리세린 지방산 에스테르 및 솔비탄 지방산 에스테르를 함유하는 유적제로서, 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르 중에서도 선형 폴리글리세린 지방산 에스테르를 높은 비율로 함유하는 것을 특징으로 한다.

농업용 필름의 표면은 소수성이라서 물과 만나면 젖지 않고, 접촉각이 커지게 되어 물방울 형태를 유지하게 된다. 유적제가 첨가된 필름인 경우, 필름 내에 분산된 유적제가 필름 표면으로 이동하고 유적제의 친수기가 표면 밖으로 배향되어 필름 표면이 친수화되어, 필름 표면에 물방울이 맺히면 유적제의 친수기가 물에 녹아 표면 장력이 낮아지므로 물방울과 필름의 접촉각이 작아지게 된다. 이에 따라, 물방울이 필름 표면에 젖어 얇은 막을 이루게 되므로 필름 표면에 물방울이 맺히지 않고 필름 표면에서 흘러내리게 할 수 있다.

폴리글리세린 지방산 에스테르는 분자 내에 친수성기 및 친유성기를 함께 가지는 비이온성 계면활성제의 일종으로 유적제로 사용될 수 있고, 특히, 본 발명과 같이 선형 폴리글리세린 지방산 에스테르를 높은 비율로 함유하면, 유적제의 표면 활성 및 이동률을 최적화 할 수 있고, 투명하고, 열안정성이 높아 뛰어난 유적 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 선형 폴리글리세린계 유적제를 첨가한 필름의 경우 물방울과 필름의 접촉각이 매우 작아 우수한 유적 성능을 가지고, 필름의 백화 현상도 크게 감소된다. 또한, 고리 구조가 적게 존재하게 되어 생분해성이 우수하고 친환경적이다.

다만, 선형 폴리글리세린계 유적제를 단독으로 사용한 필름에서는 일정 시간이 지나면 접촉각이 증가하여 유적 지속성이 다소 떨어지는 것으로 나타난다. 이에, 선형 폴리글리세린계 유적제를 종래의 솔비탄계(솔비탄 지방산 에스테르) 유적제와 함께 사용하면, 우수한 유적 성능뿐만 아니라, 양호한 유적 지속성도 얻을 수 있어 필름의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르로는, 폴리글리세린 지방산 에스테르를 구성하는 폴리글리세린 중, 선형 폴리글리세린을 90중량% 이상 함유하는 것이 바람직하고, 95중량% 이상 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한 디글리세린 및 트리글리세린은 유적 성능이 특히 뛰어나므로, 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르를 구성하는 폴리글리세린 중, 디글리세린 또는 트리글리세린을 80중량% 이상, 더 바람직하게는 90중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 솔비탄 지방산 에스테르와 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르의 바람직한 배합비는, 솔비탄 지방산 에스테르 대 폴리글리세린 지방산 에스테르의 중량비로 10:90∼95:5, 더 바람직하게는 30:70∼85:15, 더욱 바람직하게는 45:55∼75:25이다.

위의 범위로 솔비탄 지방산 에스테르와 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르를 배합하여 사용하면, 농업용 필름에 있어서 우수한 유적 성능과 함께 유적 지속성도 충분히 발휘할 수 있으며, 백화 현상도 크게 감소시킬 수 있는 유적제를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상기 폴리글리세린 지방산 에스테르에 있어서, 폴리글리세린이 지방산으로 에스테르화된 비율, 즉, 에스테르화율이 20∼30%인 것이 농업용 필름 유적제로 우수한 유적 성능을 나타낼 수 있다. 상기 에스테르화율의 정의는 아래 식(Ⅰ)과 같다.

에스테르화율(%) = (폴리글리세린 지방산 에스테르 1분자 중 에스테르화된 수산기의 수/폴리글리세린 1분자의 전체 수산기의 수)×100 …(Ⅰ)

또한, 본 발명에서 사용되는 솔비탄계 및 폴리글리세린계 유적제를 구성하는 지방산으로는, 가공 온도에서의 열안정성, 친수성 및 친유성의 조절, 수지와의 상용성 등을 고려할 때, 탄소수 12∼22의 포화 또는 불포화 지방산인 것이 바람직하다. 예를 들면, 라우릴산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산 등을 들 수 있고, 그 중에서도 올레인산이 호적하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름 마스터배치에 대하여 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 다른 형태로는, 본 발명에 따른 유적제를 원료 수지에 분산시킨 농업용 필름 마스터배치를 얻는 것이다.

상기 마스터배치는, 유적제가, 마스터배치 전체 성분에 대하여 10∼60중량%의 비율로 분산된 것이 바람직하다.

상기 마스터배치를 제조하는데 사용되는 원료 수지로는, 통상의 농업용 필름 마스터배치를 만드는데 사용되는 것이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 폴리올레핀 수지로서 폴리프로필렌 수지, LLDPE, LDPE, 메탈로센 PE 수지와, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지 등을 들 수 있고, 이들 수지를 2종 이상 병용해도 무방하다. 또한, 상기 원료 수지는 파우더 형태인 것이 바람직하다.

본 발명의 농업용 필름 마스터배치에는 상기 유적제 및 원료 수지 이외에 UV 안정제 및 산화방지제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 농업용 필름 마스터배치를 제조하는 방법으로는, 아래와 같은 공정을 거치는 것을 특징으로 한다.

제1 공정 : 가공 온도 130∼140℃에서 원료 수지를 제1 실린더에 투입하는 공정

제2 공정 : 투입된 원료 수지를 110∼120℃로 유지된 제2 실린더에서 혼련, 반용융시키는 공정

제3 공정 : 본 발명의 유적제를 60∼70℃로 유지된 유적제 탱크에서 가압펌프로 펌핑하여 80∼90℃로 유지된 제3 실린더에 사이드 투입하고, 반용융 상태에서 원료 수지와 혼련시키는 공정

제4 공정 : 상기 유적제가 혼련된 수지를 80∼90℃에서 압출 가공하고 스트랜드 형성 후 컷팅하는 공정

본 발명과 같은 선형 폴리글리세린계 유적제가 첨가된 경우, 선형 폴리글리세린계 유적제는 융점이 낮아 액상이고 점성이 높아서, 원료 수지에 유적제를 고농축으로 함침시키기 어렵다. 따라서, 종래에는 이러한 액상 유적제의 원료 수지와의 혼련성을 높이기 위해 많은 양의 다공성 실리카 흡유제를 사용하여야 했다. 다공성 실리카의 경우 자기 중량의 약 4배에 해당하는 유적제를 흡유할 수 있어서, 유적제의 분산성을 좋게 할 수 있으나, 다공성 실리카를 많은 양 사용하게 되면, 필름 생산시 겔이 발생하거나 필름 내의 유적제가 다공성 실리카에 갇혀 충분한 유적 성능을 나타내지 못하게 되는 문제가 발생한다.

본 발명의 제조 방법에 의하면, 원료 수지와 유적제의 혼련, 용융 및 압출이 동시에 이루어지므로 마스터배치의 생산 효율을 좋게 할 수 있고, 가공 공정 중에서의 유적제의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 유적제가 사이드 투입을 통해 별개로 투입되고, 저온에서 공정이 이루어지므로, 다공성 실리카를 투입하지 않아도 본 발명과 같은 액상 유적제를 원료 수지에 잘 분산시킬 수 있다. 따라서, 기존의 제조 방법에 의해서는 유적제를 마스터배치 전체 성분에 대하여 20중량% 이상으로 농축 분산시키기 어려웠으나, 본 발명의 제조 방법을 사용하면, 60중량% 정도까지 농축 분산시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 마스터배치 제조 방법에서는, 유적제와 수지와의 혼련성을 향상시키기 위해 다공성 실리카를 반드시 첨가해야할 필요는 없으나, 농업용 필름의 블로킹(필름끼리 서로 달라붙음)을 방지하기 위하여 다공성 실리카를 소량(2중량% 내외) 첨가할 수도 있다.

또한, 상기 공정에 더하여, 스트랜드 컷팅 후, 점성 액상 폴리글리세린 유적제의 고농축으로 인한 마스터배치 표면의 끈적임을 제어하기 위해 마스터배치를 파우더링 공정을 거쳐 표면 코팅을 하는 공정을 더 행할 수도 있다.

본 발명의 농업용 필름 마스터배치를 제조하는 방법의 구체적인 예로는, 부스니더 가공을 들 수 있다. 부스니더 가공은 기존에 PVC 캘린더 가공에 주로 사용되는 방법으로, 농업용 필름 마스터배치의 제조에는 사용되지 않았다. 부스니더의 경우, 압출기가 회전과 상하 왕복 운동을 동시에 하므로, 수지와 첨가제의 혼련성을 더욱 증대시킬 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 대하여 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 다른 형태로는, 본 발명에 따른 유적제를 함유한 농업용 필름을 얻는 것이다. 상세하게는 상기 유적제가 첨가된 마스터배치를 필름 수지에 첨가하여 농업용 필름을 얻는 것이다.

본 발명의 농업용 필름은 3층 구조로 이루어진다. 즉, 유적·방무층으로 이루어지는 내층, 유적·방무층으로 이루어지는 중간층, 및 장수층으로 이루어지는 외층으로 이루어진다.

내층 및 중간층은 농업용 필름에 기능성을 부여하기 위하여 필름 수지에 유적 마스터배치 및 방무 마스터배치를 첨가한 것으로, 유적 마스터배치로는 상기 본 발명에 따른 유적제가 함유된 마스터배치가 사용된다. 장수층은, 농업용 필름에 내구성을 부여하기 위한 층으로, LDPE, LLDPE 수지에 UV 안정제를 첨가하여 이루어진다.

또한, 상기 농업용 필름의 중간층에는 보온재를 첨가하여 필름에 보온성을 더 부여할 수도 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예

·유적제의 배합

아래 표 1 및 표 2에 나타낸 배합비로 유적제를 제조하였다.

이때 사용한 종래의 상용 폴리글리세린계 유적제는 모두 반고상(플레이크) 상태이다.

[표 1]

[표 2]

·농업용 필름 마스터배치의 제조

<제조예>

본 발명에서는, 부스니더를 사용하여 아래 표 3, 4에 나타난 배합비로 마스터배치를 제조하였다.

파우더형의 EVA 수지를 140℃에서 투입하고(수지 투입부), 120℃로 유지한 실린더 내에서 수지를 혼련, 반용융시켰다(혼련·용융부). 사이드 투입구를 통해 유적제를 110℃에서 투입하고(유적제 투입부), 그 후 점차적으로 수지 투입부의 온도를 110℃로, 혼련·용융부의 온도를 110℃로, 유적제 투입부의 온도를 90℃로 낮추어 안정화한 후 가공하였다. 유적제를 투입할 때, 유적 탱크는 60∼70℃로 유지하며 가압 펌프로 펌핑하여 투입하고, EVA 수지에 유적제를 함침시킨 후 반용융 상태에서 혼련하여, 저온(80∼90℃)에서 압출 가공하였다. 그리고 스크류에 넣어 스트랜드를 형성한 후 컷팅하고, 이를 파우더링 공정을 거쳐 표면 코팅을 행하여 농업용 필름 마스터배치를 얻었다.

상기 제조 방법에 의하여 마스터배치를 제조해본 결과, 비교적 저온에서 유적제가 혼입되어 수지와 섞이게 되므로 혼련성이 매우 뛰어나, 압출 가공시 스트랜드의 형성이 양호했으며, 컷팅 후 마스터배치의 끈적임이 적게 나타났다. 또한, 일정 시간 5회 무작위로 마스터배치의 샘플를 채취하고, 그 샘플을 액체 질소에 넣어 분쇄기로 분쇄한 다음, 톨루엔, 이소프로판올, n-헥산 용매하에 샘플을 로터리 이베이퍼레이터로 감압 추출한 후 함량 무게와 G.C 분석을 통해 마스터배치에서의 첨가제의 균일성을 측정하였다. 그 결과, 첨가제의 균일성이 ±2% 정도로 나타나, 유적제가 수지에 매우 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있었다. 게다가, 유적제를 60중량%까지 함침시켜도 위와 같은 우수한 물성이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.

상온에서 액상인 선형 폴리글리세린계 유적제를 함침시킨 마스터배치의 조성 및 마스터배치 제조 결과를 아래 표 3에 나타낸다.

[표 3]

또한, 상기 실시예 1의 유적제를 함침시킨 마스터배치의 조성 및 마스터배치 제조 결과를 아래 표 4에 나타낸다.

[표 4]

<비교 제조예>

기존에 농업용 필름 마스터배치를 제조하는 방식인 가압니더 가공법을 사용하고, 아래 표 5, 6에 나타낸 배합비로 마스터배치를 제조하였다.

가압니더에서 EVA 수지와 실리카(흡유제), 유적제를 같이 투입하고 가압(6∼7Kgf)한 상태에서 25∼30분 정도 140℃에서 혼련, 용융시켜 반죽덩어리를 형성한 후, 이를 단축 압출기에 투입하여 압출하였다. 형성된 스트랜드를 핫 컷팅한 후 제습 건조기에 넣어 40∼60℃에서 30분 건조시켜 마스터배치를 얻었다.

상기 제조 방법에 의하여 마스터배치를 제조해 본 결과, 가공 중에 액상의 유적제가 새어나오는 경우가 발생하여 작업이 어려웠고, 많은 양의 유적제를 함침시키기 어려웠다. 또한, 마스터배치 내에서 첨가제의 균일성이 ±5% 정도로 나타나, 분산성이 떨어짐을 알 수 있었다. 게다가, 선형 폴리글리세린계 유적제의 첨가량이 20중량% 이상이 되면, 작업성이 매우 떨어지고, 유적제와 수지의 혼련성도 나빠지며, 형성된 마스터배치의 끈적임도 심한 것을 확인할 수 있었다.

상온에서 액상인 선형 폴리글리세린계 유적제를 함침시킨 마스터배치의 조성 및 마스터배치 제조 결과를 아래 표 5에 나타낸다.

[표 5]

또한, 상기 실시예 1의 유적제를 함침시킨 마스터배치의 조성 및 마스터배치 제조 결과를 아래 표 6에 나타낸다.

[표 6]

·농업용 필름의 제조

3개의 압출기를 사용하여 3층 구조의 농업용 필름을 제조하였다. 이때, 첨가되는 유적제 마스터배치는 상기 실시예 1∼2, 비교예 1∼9의 유적제가 20중량% 함침된 마스터배치를 사용하였다.

우선, 내측의 압출기에 LDPE, LLDPE 수지 및 UV 안정제를 투입하고, 중측 및 외측의 압출기에 EVA 수지, 유적제 마스터배치, 방무제 마스터배치를 투입하였다. 이때, 세 층은 3:5:2의 조성비를 갖도록 하였다. 그리고, 이를 블로운 방식으로 공압출하고(압출 가공 온도 160∼180℃), 롤러로 가공하여, 두께 60㎛인 농업용 필름을 제조하였다.

제조된 필름에서, 상기 내측의 압출기에서 형성된 층이 장수층이 되고, 중측의 압출기에서 형성된 층이 중간층이 되며, 외측의 압출기에서 형성된 층이 내층이 된다.

필름의 조성 및 성분간의 조성비는 아래 표 7에 나타난 바와 같다.

[표 7]

·제조된 농업용 필름의 물성 평가

1. 초기 접촉각 및 경시 접촉각 측정

접촉각의 측정은 접촉각 측정기(PHOENIX-300 TOUCH, SEO(Surface Electro Optics corporation)사 제품)를 사용하고, 총 10회 측정하여 그 평균값을 측정값으로 하였다. 40℃ 항온 수조에 위에서 제조된 필름을 부착한 유리판을 고정시켜 48시간 동안 수증기에 노출시킨 후, 상온에서 24시간 건조시켜 경시 접촉각을 측정하였다.

2. 투명성 측정

40℃ 항온 수조에 위에서, 제조된 필름을 부착하여 15일동안 수증기에 노출시킨 후, 상온에서 24시간 건조 후 헤이즈 측정기(NDH 2000, NIPPON Denshoku사 제품)를 사용하여 수증기 노출 전 및 수증기 노출 후의 헤이즈값을 측정하여 그 변화값(수증기 노출 후 헤이즈값 - 수증기 노출 전 헤이즈값)을 구하였다.

상기 평가의 결과는 아래 표 8에 나타낸다.

[표 8]

위의 결과를 살펴보면, 실시예 1 내지 실시예 2의 유적제가 첨가된 필름은 초기 접촉각이 매우 낮은 것으로 나타나 뛰어난 유적 성능을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한, 시간의 경과에 따른 접촉각의 변화도 작아서 유적 지속성도 뛰어남을 확인할 수 있었다. 게다가, 유적 후 헤이즈 변화가 20이하로, 크게 증가하지 않았으므로, 백화 현상도 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.

한편, 비교예 1 및 비교예 2의 유적제가 첨가된 필름의 평가 결과를 살펴보면, 선형 폴리글리세린계 유적제를 함유하여 초기 접촉각이 매우 낮고, 유적 후 헤이즈 값이 크게 증가하지 않는 것으로 보아 우수한 유적 성능을 가지고 백화 방지성도 뛰어남을 알 수 있었으나, 경시 접촉각이 높게 나타나 유적 지속성이 다소 떨어짐을 알 수 있었다.

또한, 선형 폴리글리세린계 유적제를 함유하지 않은 비교예 3 내지 비교예 9의 유적제가 첨가된 필름을 살펴보면, 초기 접촉각 및 경시 접촉각이 모두 높게 나타났고, 헤이즈값의 경시 변화가 매우 큰 것으로 나타나, 선형 폴리글리세린계 유적제를 함유하는 필름에 비해, 유적 성능, 유적 지속성 및 백화 방지성이 모두 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

1. 폴리글리세린 지방산 에스테르 및 솔비탄 지방산 에스테르를 함유하는 유적제로서,
   상기 폴리글리세린 지방산 에스테르를 구성하는 폴리글리세린 중, 선형 폴리글리세린이 90중량% 이상이고, 또한 디글리세린 또는 트리글리세린인 선형 폴리글리세린이 80중량% 이상인 유적제.
2. 제1항에 있어서,
   솔비탄 지방산 에스테르와 폴리글리세린 지방산 에스테르의 중량비가, 10:90∼95:5인 것을 특징으로 하는 유적제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 폴리글리세린 지방산 에스테르는, 하기 식(Ⅰ)으로 정의되는 에스테르화율이 20∼30%인 것을 특징으로 하는 유적제.
   에스테르화율(%) = (폴리글리세린 지방산 에스테르 1분자 중 에스테르화된 수산기의 수/폴리글리세린 1분자의 전체 수산기의 수)×100 …(Ⅰ)
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 지방산이 탄소수 12∼22의 포화 또는 불포화 지방산인 것을 특징으로 하는 유적제.
5. 제1항 또는 제2항에 기재된 유적제가 원료 수지에 분산되어 있는 농업용 필름 마스터배치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유적제가, 전체 성분에 대하여 10∼60중량%의 비율로 분산된 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 원료 수지가, 폴리프로필렌 수지, LLDPE, LDPE, 메탈로센 PE 수지, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치.
8. 제1항 또는 제2항에 기재된 유적제를 원료 수지에 분산시키는 농업용 필름 마스터배치의 제조 방법으로서,
   원료 수지를 130∼140℃에서 제1 실린더에 투입하는 공정,
   투입된 원료 수지를 110∼120℃로 유지된 제2 실린더에서 혼련, 반용융시키는 공정,
   상기 유적제를 60∼70℃로 유지된 유적제 탱크에서 가압펌프로 펌핑하여 80∼90℃로 유지된 제3 실린더에 사이드(side) 투입하고, 반용융 상태에서 원료 수지와 혼련시키는 공정,
   및 상기 유적제가 혼련된 수지를 80∼90℃에서 압출 가공하고 스트랜드 형성 후 컷팅하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 공정 중, 다공성 실리카 흡유제를 첨가하지 않는 것을 특징으로 하는 농업용 필름 마스터배치의 제조 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 기재된 유적제를 함유하는 농업용 필름.
11. 제10항에 있어서,
    유적·방무층으로 이루어지는 내층, 유적·방무층으로 이루어지는 중간층, 장수층으로 이루어지는 외층의 3층 구조로 이루어지는 농업용 필름.