KR101413705B1

KR101413705B1 - 농업용 필름

Info

Publication number: KR101413705B1
Application number: KR1020130065199A
Authority: KR
Inventors: 김인식; 김동원
Original assignee: 전라북도(농업기술원); (주)산과들
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-07-02

Abstract

본 발명은 농업용 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 노지 재배의 불안정한 재배 조건을 하우스 재배로 전환하여 병충해 방지를 위한 약물의 사용을 줄이고 안정적인 농작물 수확을 하는데 이용하고, 특히 특수 농작물에 따라 태양광을 차단하여 재배해야 하는 경우에 비닐하우스를 설치하고 별도의 차광망을 사용하여 외부의 태양광을 차단해야 하는 번거로움을 해소하기 위한 것이다. 본 발명은 수지와 탄소계 나노 물질을 포함하는 외층과, 외층의 내측에 위치하며 수지와 목초액을 함유하는 내층을 포함하는 농업용 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다. 그리고 본 발명에 따른 농업용 필름은 외층과 상기 내층 사이에 위치하며, 수지와 광촉매제를 함유하는 중간층을 더 포함할 수 있다.

Description

농업용 필름{Agricultural Films}

본 발명은 농업용 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농작물 재배에 사용되는 비닐하우스의 제작에 사용되는 농업용 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비닐하우스(vinyl house)는 비닐과 같은 필름으로 바깥을 가린 온실로서, 채소류나 화훼류에 촉성 재배나 열대 식물을 재배하기 위하여 널리 있는 비닐 온실이다.

이러한 비닐하우스는 각종 겨울용 농작물 재배의 경우에는 하우스용 비닐 필름을 설치하여 인위적으로 하우스 내부의 온도를 가능한 한 높게 하여 농작물의 생육을 촉진시키는 방향으로 활용되어 왔다.

그러나 특수한 농작물에 따라 태양광을 차단하여 재배해야 하는 경우에는 기존의 비닐하우스를 설치하고 별도의 차광망을 사용하여 외부의 태양광을 차단해야 하는 번거로움이 있었다.

비닐하우스를 이용하지 않고 노지에서 재배하는 경우에는 투과되는 태양광의 양을 조절하기 위하여 인위적으로 그늘막이나 차광 시설을 설치하여 생육 조건을 맞춘다.

하지만 이 방법은 외부에 노출되어 있어 외부 환경, 예컨대 온도, 습도, 기후, 바람 등에 따라 생육이 고르지 못하는 요인이 되고 병충해에 무방비로 노출되어 있어 약물을 사용하는 빈도수가 월등히 많을 수밖에 없는 실정이다. 이로 인해 농작물의 안정적인 수확량을 기대하기가 어렵다.

또한 동절기의 경우에는 눈으로 인하여 반복되는 농작물 피해로 안정적인 농작물 수확의 악영향으로 작용되고 있는 실정이다.

한편, 대한민국등록특허 제10-0844270호에는 5.0 내지 20.0중량%의 개질화제, 0.5 내지 5.0중량%의 옥수수유 및 잔량으로서 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하여 이루어지는 표면층; 5.0 내지 20.0중량%의 개질화제, 0.5 내지 5.0중량%의 옥수수유 및 잔량으로서 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하여 이루어지는 중간층; 및 5.0 내지 20.0중량%의 개질화제, 1.0 내지 4.0중량%의 방담제, 4.0 내지 6.0 중량%의 점착제, 잔량으로서 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하여 이루어지는 저층; 들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 다층의 저밀도 폴리에틸렌 필름에 대해서 개시하고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 노지 재배의 불안정한 재배 조건을 하우스 재배로 전환하여 병충해 방지를 위한 약물의 사용을 줄이고 안정적인 농작물 수확을 하는데 이용되는 농업용 필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 특수 농작물에 따라 태양광을 차단하여 재배해야 하는 경우에는 기존의 비닐하우스를 설치하고 별도의 차광망을 사용하여 외부의 태양광을 차단해야 하는 번거로움을 해소할 수 있는 농업용 필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 수지와 탄소계 나노 물질을 포함하는 외층과, 상기 외층의 내측에 위치하며 수지와 목초액을 함유하는 내층을 포함하는 농업용 필름을 제공한다.

본 발명은 또한, 수지를 함유하는 외층과, 상기 외층의 내측에 위치하며 수지와 목초액을 함유하는 내층, 및 상기 외층의 내측과 외측 중 적어도 하나에 탄소계 나노 물질이 코팅되는 코팅층을 포함하는 농업용 필름을 제공한다.

본 발명에 따른 농업용 필름은, 상기 외층과 상기 내층 사이에 위치하며, 수지와 광촉매제를 함유하는 중간층을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 광촉매제는 6,000-30,000 ppm의 함량으로 상기 중간층에 함유될 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 내층, 상기 중간층 및 상기 외층에 각각 포함된 상기 수지는 저밀도 폴리에틸렌 수지일 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 광촉매제는 이산화티타늄(TiO₂)일 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 외층은 자외선 차단제를 더 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 자외선 차단제는 2,000-6,000 ppm의 함량으로 상기 외층에 함유될 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 탄소계 나노 물질은 상기 외층의 총 중량을 기준으로 하여 0.2-3 중량%이고, 상기 목초액은 상기 내층의 총 중량을 기준으로 0.1-5 중량%일 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 탄소계 나노 물질은 탄소나노튜브(carbon nano tube: CNT) 또는 그래핀(graphene)일 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름에 있어서, 상기 외층 또는 내층의 색상은 청색 계열일 수 있다.

본 발명은 또한, 수지와 탄소계 나노 물질을 포함하는 외층을 준비하는 단계와, 상기 외층의 내측에 수지와 목초액을 함유하는 내층을 형성하는 단계를 포함하는 농업용 필름의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 수지를 함유하는 외층을 준비하는 단계와, 상기 외층의 내측에 수지와 목초액을 함유하는 내층을 형성하는 단계를 포함하는 농업용 필름의 제조 방법을 제공한다. 이때 상기 외층은 내측과 외측 중 적어도 하나에 탄소계 나노 물질을 코팅하여 코팅층이 형성될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 농업용 필름은 특수 농작물인 인삼의 재배용으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 농업용 필름은 다층 필름으로 내층에 목초액이 포함되어 있기 때문에, 목초의 항균성과 음이온 기능을 이용하여 과도한 빛을 차단하여 식물의 장애를 최소화하고 쾌적한 생육 조건을 조성하는 효과를 기대할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 농업용 필름은 내층과 더불어, 외층 및 중간층에 의해 태양광의 자외선과 가시광선의 일부를 반사 및 차단하여 식물의 장애를 최소화하고 쾌적한 생육 조건을 조성하는 효과를 나타낸다.

특히, 약용 농작물(인삼)의 경우 환경적인 요인, 예컨대 온도, 습도, 기후, 바람 등에 의한 병충해로 인하여 안정적인 농작물의 성장과 수확을 확보할 수 없었으나, 비닐하우스 제작에 본 발명에 따른 농업용 필름을 이용할 경우 병충해의 80% 이상이 감소되는 효과가 기대되며, 병충해 방지를 위해 활용하던 약물의 사용을 현저하게 감소시킬 수 있어, 친환경적인 재배가 기대된다.

또한 비닐하우스 제작에 본 발명에 따른 농업용 필름을 이용할 경우, 노지 재배 시 발생되는 외부의 환경적인 요인으로부터 농작물이 보호되므로 안정적인 농작물의 성장과 더불어 안정적인 수확을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 농업용 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 농업용 필름의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 농업용 필름의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 농업용 필름의 단면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 농업용 필름의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)은 다층의 필름으로, 외층(10)과 내층(30)을 포함한다. 외층(10)은 수지와 탄소계 나노 물질을 함유한다. 그리고 내층(30)은 외층(10)의 내측에 위치하며, 수지와 목초액을 함유한다.

여기서 외층(10)을 이루는 수지로는 저밀도 폴리에틸렌 수지가 사용될 수 있다. 탄소계 나노 물질은 외층(10)의 총 중량을 기준으로 하여 0.2-3 중량%이 포함될 수 있다.

탄소계 나노 물질(carbon nano tube: CNT)은 탄소나노튜브 또는 그래핀(graphene)을 포함한다.

탄소나노튜브는 탄소-케이쥐 분자 집단을 의미하기 위하여 사용된 것으로서, 플러렌, 탄소버키볼 및 탄소나노튜브를 포괄하는 의미를 가지지만, 바람직하게는 튜브의 형태를 가지는 플러렌, 즉 탄소나노튜브를 지시한다. 탄소나노튜브는 응집(aggregation) 정도에 따라 탄소나노파이버(carbon nanofiber)와 탄소나노입자(carbon nanoparticles)로 표현될 수 있다. 한편, 탄소나노튜브는 밀폐된 원형 다중층 껍질, 다중벽 나노튜브(multi-wall nanotobe) 또는 단일벽 나노튜브(single-wall nanotube)로 존재할 수 있다. 제1 실시예에서는 탄소나노튜브로 단일벽 나노튜브를 사용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

제1 실시예에서 이용되는 탄소나노튜브는 당업계에 공지된 다양한 방법, 예컨대 미국특허 제5,753,088호, 미국특허 제5,641,466호, 미국특허 제5,292,813호 또는 미국특허 제 5,558,903 호 등에 개시된 방법으로 제조될 수 있으며, 이것에 한정되는 아니다.

제1 실시예에서는 탄소계 나노 물질을 함유하는 외층(10)을 사용하는 이유는, 탄소계 나노 물질은 광차단 특성 및 탁월한 방열 특성을 나타내어 흡수된 자외선 및 가시광선을 외부 공기에 의해 방열시켜 자외선을 흡수 방출함으로써, 농업용 필름을 보호하는 기능을 수행하기 때문이다.

이때 외층(10)의 총 중량을 기준으로 탄소계 나노 물질이 0.2-3 중량%인 이유는 다음과 같다. 즉 외층(10)의 총 중량을 기준으로 탄소계 나노 물질이 0.2 중량% 이하인 경우, 광차단 특성 및 방열 특성이 미미하게 나타날 수 있다. 반대로 외층(10)의 총 중량을 기준으로 탄소계 나노 물질이 3 중량% 이상인 경우, 필요 이상의 광차단 특성 및 방열 특성을 나타내어 농작물의 생육을 오히려 방해할 수 있기 때문이다.

외층(10)은 자외선 차단제를 더 함유할 수 있다. 자외선 차단제는 2,000-6,000 ppm의 함량으로 외층(10)에 함유될 수 있다. 외부의 태양광에 직접 노출되는 외층(10)은 자외선 차단제와 탄소계 나노 물질이 포함될 수 있는데, 이 중 탄소계 나노 물질은 광차단 특성 및 탁월한 방열 특성을 나타내어 흡수된 자외선 및 가시광선을 외부 공기에 의해 방열시켜 자외선을 흡수 방출함으로써 필름을 보호하고, 자외선 차단제는 이러한 기능을 보강하는 기능을 한다.

예컨대 자외선 차단제로는 벤조페논계 또는 벤조트리아졸계의 자외선 차단제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 외층(10) 표면에 백화현상을 발생시키지 않는 자외선 차단제를 사용한다. 벤조트리아졸계 자외선 차단제의 예로는 흡광 영역의 λmax가 300 내지 360 nm인 2-(2'-하이드록시-5'-메틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터셔리부틸페닐)-벤조트리아졸, 2-( 2'-하이드록시-3',5'-디터셔리부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터셔리-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3'-터셔리부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터셔리부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있다. 특히 바람직하게는 융점이 폴리올레핀과 유사하여 폴리올레핀과의 상용성이 우수한 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터셔리아밀페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3'-터셔리부틸-5'-메틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸을 단독 혹은 혼합한 자외선 차단제를 사용할 수 있다. 자외선 차단제의 최대 흡광 파장(λmax)은 300 내지 360 nm 범위이며, 바람직하게는 λmax가 320 내지 360nm 범위이다. 벤조페논계 자외선 차단제로는 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논, 2-벤조일-5-메톡시-1-페놀-4-설포닉산, 4-아릴옥시-2-하이드록시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-설포닐벤조페논 소듐염, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시 벤조페논, 2-히드록시-4-N-옥톡시 벤조페논 등을 사용할 수 있다.

그리고 내층(30)을 이루는 수지로는 외층(10)과 동일하게 저밀도 폴리에틸렌 수지가 사용될 수 있다. 목초액은 내층(30)의 총 중량을 기준으로 0.1-5 중량%이 포함될 수 있다.

내층(30)에 포함되는 "목초액(wood vineger)"은 나무로 숯을 만드는 과정에서 나오는 연기를 액화시켜 채취한 뒤, 이를 숙성시켜 독성과 유해물질을 제거한 것을 의미한다. 즉 원목의 성분을 숯가마와 같이 공기가 차단된 상태에서 열을 가하여 얻은 액체 성분을 말한다. 목초액의 원료가 되는 원목의 주성분은 탄수화물인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스와 탄화수소인 리그닌이다.

이러한 목초액의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 숯가마에 불을 붙여 가마의 온도가 올라가기 시작하면 이들 성분의 열분해가 시작되어 약 200-300℃에서 셀룰로오스, 약 300-400℃에서 리그닌이 차례로 탄화된다. 이 과정을 연기의 상태로 보면, 처음에는 수증기가 많은 촉촉한 연기가 피어오르고, 온도가 상승하여 헤미셀룰로오스 성분이 탄화되면 탄내가 나면서 코를 자극하는 연기로 변하게 되는데, 이 연기를 황벽연(黃蘗煙)이라 한다. 이 황벽연은 가마 안의 탄재가 탄화를 시작했다는 신호이며, 이 단계에서 작은 통기구만을 남기고 가마 입구를 폐쇄하면 온도는 더욱 상승하여 리그닌의 열분해가 시작된다. 그리고 목초액은 이와 같이 숯 연기가 자연적으로 냉각되어 액상으로 된 것을 회수하는 것이다.

목초액은 채취할 때의 연기 종류에 따라 그 성분과 성상에 큰 차이가 있다. 목초액은 황벽연으로부터 채취한 것이 제일 유용하고 독성 물질이 적은 것으로 알려져 있다. 황벽연의 온도는 약 80-150℃인데, 일본목초액협회에서도 표준 목초액의 규격을 채취온도 80-150℃로 하고 있다.

제1 실시예에서는 목초액를 함유하는 내층(30)을 사용하는 이유는, 목초액은 항균성 및 음이온 기능을 나타내어 비닐하우스 내부의 농작물 생육 조건을 현저히 개선시키는 효과를 달성한다. 특히 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)을 농작물 중 인삼 재배에 사용되는 비닐하우스용으로 활용할 경우, 인삼의 생육 조건을 현저히 개선할 수 있다.

이때 내층(30)의 총 중량을 기준으로 목초액이 0.1-5 중량%인 이유는 다음과 같다. 즉 내층(30)의 총 중량을 기준으로 목초액이 0.1 중량% 이하인 경우, 항균성 및 음이온 기능이 미미하게 나타날 수 있다. 반면에 내층(30)의 총 중량을 기준으로 목초액이 5 중량% 이상인 경우, 필요 이상의 향균성 및 음이온 기능을 나타내어 농작물의 생육을 오히려 방해할 수 있기 때문이다.

또한 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)의 색상으로 청색 계열을 사용하는 것이 바람직하다. 이유는 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)의 색상으로 청색 계열을 사용하여 농작물 중 인삼 재배에 사용되는 비닐하우스용으로 활용할 경우, 인삼의 생육 조건을 현저히 개선된 것을 확인할 수 있기 때문이다.

즉 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)의 색상으로 흑색, 녹색, 청색을 사용하여 비닐하우스를 높이 300cmㅧ넓이 700cm로 제작하였다. 농업용 필름(100)을 제작하는 과정에서, 외층(10) 또는 내층(30)에 흑색, 녹색, 청색의 안료를 혼합하여 제조한다. 각 비닐하우스 내에서 인삼(묘삼이식은 2011년 3월 하순)이 심어져 있으며, 인삼에 대한 병해발생상황, 고온장해, 생육 및 수량을 관찰하였다.

농업용 필름의 색상	역병	탄저병	잿빛곰팡이병
-(경사식)	0.1	0.4	0.0
청색	0.0	0.0	0.0
흑색	0.0	0.0	0.0
녹색	0.0	0.1	0.0

먼저 표 1에 도시된 바와 같이, 병해발생상황은 비닐하우스 재배의 특성 상 병해는 거의 발생하지 않았다.

농업용 필름의 색상	청색	흑색	녹색
고온장해율(%)	0.0	0.0	0.3

표 2에 도시된 바와 같이, 고온장해는 녹색의 농업용 필름에서 3% 정도 발생하였으나, 청색의 농업용 필름 및 흑색의 농업용 필름에서는 발생하지 않았다.

농업용 필름의 색상	초장 (cm)	경장 (cm)	엽장 (cm)	엽폭 (cm)	엽수 (개/주)	경직경 (mm)
흑색	41.8c	22.3a	9.5	4.0	15.3	2.91b
청색	46.1a	25.3a	10.3	4.3	22.0	4.05a
녹색	43.3ab	24.5a	9.3	4.2	20.7	3.28b

표 3에 도시된 바와 같이, 차광비닐 처리별 지상부 생육은 청색의 농업용 필름에서 초장, 경장, 엽장, 엽폭 등 생육이 가장 좋았다.

농업용 필름의 색상	근장 (cm)	동장 (cm)	동직경 (mm)	지근수 (개/주))	세근수 (개/주)	근 중 (g/주)
흑색	20.5b	6.6a	12.7b	2.0	12.4	9.2b
청색	24.5a	6.8a	16.4a	4.0	22.2	16.2a
녹색	22.7ab	6.9a	13.6b	2.0	14.8	12.9ab

표 4에 도시된 바와 같이, 처리별 지하부 생육은 청색의 농업용 필름에서 근장, 동장, 동직경, 세근수 등이 크고 많았으며, 주당 생근중 역시 16.2g으로 가장 생육이 좋았다.

그리고 조사포닌 함량은 청색의 농업용 필름에서 Rg1, Re, Rb1, Ra1 등이 높았으며, Rf는 녹색차광에서 높은 경향이었다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)은 다음과 같은 제조 방법으로 제조될 수 있다.

먼저 수지와 탄소계 나노 물질을 포함하는 외층(10)을 준비한다.

그리고 외층(10)의 내측에 수지와 목초액을 함유하는 내층(30)을 형성함으로써, 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)을 제조할 수 있다.

이때 탄소계 나노 물질 및 목초액은 각각 적정한 혼련을 위해 마스터배치로 준비한 다음 저밀도 폴리에틸렌 수지와 용융 혼련하여 당업계에 공지된 압출기를 이용한 압출법, 예를 들어 블로운 압출 방법, T-다이 압출 방법, 또는 공압출 방법을 통해서 성형되며, 이로부터 성형된 필름의 두께는 50-250㎛ 로 조정되는 것이 바람직하다.

외층(10)과 내층(30)은 전술된 압출법을 이용하여 일체로 형성할 수도 있고, 각각의 필름으로 제작한 이후에 열압착으로 적층하여 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)으로 제작할 수 있다.

제2 및 제3 실시예

한편 제1 실시예에 따른 농업용 필름(100)은 외층(10)에 탄소계 나노 물질이 함유된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탄소계 나노 물질을 별도의 코팅층(40)으로 형성할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)은 수지를 함유하는 외층(10)과, 외층(10)의 내측에 위치하며 수지와 목초액을 함유하는 내층(30)을 포함하고, 코팅층(40)이 외층(10)의 외측에 탄소계 나노 물질을 코팅하여 형성된 구조를 갖는다.

이때 외층(10) 및 내층(30)을 이루는 수지로는 저밀도 폴리에틸렌 수지가 사용될 수 있다. 외층(10)은 자외선 차단제를 더 함유할 수 있다. 외층(10)의 외측, 즉 상부면에 탄소계 나노 물질을 코팅하는 과정은 당업계에 공지된 코팅 방법으로 실시할 수 있다.

코팅 방법을 이용하는 경우에는 코팅기를 이용하여 실시할 수 있고, 코팅기를 이용하는 경우에는 바람직하게는, 나이프 코팅, 로울러 코팅, 카렌더 코팅, 에어 나이프 코팅, 프리게스트 코팅, 익스트루션 코팅, 커튼 코팅, 스프레이 코팅 또는 파우더 코팅이 사용될 수 있다. 이때 나이프 코팅으로는 프로팅 나이프 코팅, 나이프 오버 롤 코팅, 브랑켓 나이프 코팅 및 인버티드 나이프 코팅 중에 하나가 사용될 수 있다. 로울러 코팅으로는 다이렉트 롤 코팅, 리버스 롤 코팅, 그라비아 롤 코팅, 기스 롤 코팅 및 디프 롤 코팅 중에 하나가 사용될 수 있다. 바람직하게는 코팅 방법으로는 나이프 코팅, 로울러 코팅 또는 스프레이 코팅 방법을 이용하는 것이며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

이때 코팅층(40)은 탄소계 나노 물질이 외층(10)의 총 중량을 기준으로 하여 0.2-3 중량%를 포함한다. 코팅층(40)은 5-10 ㎛의 두께로 외층(10)의 외측에 형성된다.

제2 실시예에서 탄소계 나노 물질을 코팅하는 경우에, 탄소계 나노 물질 및 음이온성 분산제를 유기용제에 투입하여 탄소계 나노 물질을 분산시켜서 이용한다. 음이온성 분산제로는 당업계에 공지된 다양한 음이온성 분산제를 이용할 수 있으나, 바람직하게는 인산에스테르염을 이용할 수 있다. 그리고 유기용제로는 당업계에 공지된 다양한 유기용제를 이용할 수 있으나, 바람직하게는 부틸셀루솔브아세테이트를 이용할 수 있다.

이와 같은 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)은 다음과 같은 제조 방법으로 제조될 수 있다.

먼저 수지를 포함하는 외층(10)을 준비한다. 다음으로 외층(10)의 외측에 탄소계 나노 물질을 코팅하여 코팅층(40)을 형성한다.

이와 같이 외측에 코팅층(40)이 형성된 외층(10)이 마련된 상태에서, 외층(10)의 내측에 수지와 목초액을 함유하는 내층(30)을 형성함으로써, 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)을 제조할 수 있다.

이와 같이 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)은 제1 실시예와 동일하게 탄소계 나노 물질과 목초액을 함유하기 때문에, 광차단 특성 및 탁월한 방열 특성을 나타내어 흡수된 자외선 및 가시광선을 외부 공기에 의해 방열시켜 자외선을 흡수 방출함으로써, 농업용 필름을 보호할 수 있다. 또한 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)에 포함된 목초액은 항균성 및 음이온 기능을 나타내어 비닐하우스 내부의 농작물 생육 조건을 현저히 개선할 수 있다. 특히 제2 실시예에 따른 농업용 필름(200)을 농작물 중 인삼 재배용으로 활용할 경우, 인삼의 생육 조건을 현저히 개선할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 농업용 필름(300)의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 제3 실시예에 따른 농업용 필름(300)은 수지를 함유하는 외층(10)과, 외층(10)의 내측에 위치하며 수지와 목초액을 함유하는 내층(30)을 포함하고, 코팅층(40)이 외층(10)의 내측에 탄소계 나노 물질을 코팅하여 형성된 구조를 갖는다. 즉 외층(10)과 내층(30) 사이에 코팅층(40)이 형성된 구조를 갖는다.

이와 같은 제3 실시예에 따른 농업용 필름(300)은 코팅층(40)이 외층(10)의 내측에 형성된 것을 제외하면, 제2 실시예에 따른 농업용 필름(도 2의 200)과 동일한 구조를 갖는다.

따라서 제3 실시예에 따른 농업용 필름(300)은 제2 실시예에 따른 농업용 필름(도 2의 200)과 동일한 효과를 기대할 수 있다.

한편 제2 및 제3 실시예에 따른 농업용 필름(200,300)은 외층(10)의 한쪽면에 탄소계 나노 물질로 코팅한 코팅층(40)을 형성하는 예를 개시하였지만, 양측면에 모두 탄소나노뷰브로 코팅한 코팅층(40)을 형성할 수 있다.

제4 실시예

한편 제1 내지 제3 실시예에서는 외층(10)과 내층(30)을 포함하는 농업용 필름(100,200,300)을 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 외층(10)과 내층(30) 사이에 중간층(20)을 개재할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)은 다층의 필름으로, 외층(10), 중간층(20) 및 내층(30)이 차례로 적층된 구조를 갖는다. 외층(10)은 수지로 형성된다. 중간층(20)은 외층(10)의 내측에 형성되며, 수지와 광촉매제를 함유한다. 그리고 내층(30)은 중간층(20)의 내측에 위치하며, 수지와 목초액을 함유한다.

이와 같이 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)은 외층(10)과 내층(30) 사이에 중간층(20)이 개재된 구조를 갖는다.

외층(10)에는 제1 실시예와 같이, 탄소계 나노 물질을 함유할 수 있다. 외층(10)은 자외선 차단제를 더 함유할 수 있다. 또한 외층(10)에는 제2 및 제3 실시예와 같이, 외층(10)의 외측 또는 내측에 탄소계 나노 물질의 코팅층(40)이 형성될 수 있다.

중간층(20)에 함유되는 광촉매제로는 이산화타타늄(TiO₂)이 사용될 수 있다. 중간층(20)은 6,000-30,000 ppm의 함량으로 광촉매제를 함유할 수 있다. 이때 중간층(20)에 포함되는 광촉매제는 태양광의 빛과 열의 일부를 차단하여 농작물, 특히 인삼을 재배하는데 필요한 조건의 빛과 열을 조절한다.

중간층(20)에 광촉매제의 함량이 6,000-30,000 ppm 인 이유는 다음과 같다. 즉 중간층(20)에 광촉매제의 함량이 6,000 ppm 이하인 경우, 태양광의 빛과 열의 차단이 미미하게 나타날 수 있다. 반면에 중간층(20)에 광촉매제의 함량이 30,000 ppm 이상인 경우, 필요 이상의 태양광의 빛과 열을 차단하기 위해서 농작물의 생육을 오히려 방해할 수 있기 때문이다.

예컨대 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)은 다음과 같이 적층 구조를 가질 수 있다. 외층(10)은 2,000-6,000 ppm의 자외선 차단제 및 잔량의 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함한다. 중간층(20)은 6,000-30,000 ppm의 이산화티타늄(TiO₂) 및 잔량의 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함한다. 그리고 내부층은 0.1-5 중량%의 목초액 및 잔량의 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함한다. 이때 탄소계 나노 물질은 외층(10)의 총 중량을 기준으로 하여 0.2-3 중량%로 포함 또는 혼입할 수 있다. 이와 같이 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)은 자외선 차단제, 이산화티타늄 및 목초액을 포함하기 때문에, 인삼과 같은 특수 농작물 재배용 비닐하우스의 제작되는 되는 필름으로 유용하게 사용할 수 있다.

이와 같은 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)은 다음과 같은 제조 방법으로 제조될 수 있다.

먼저 수지 및 탄소계 나노 물질을 포함하는 외층(10)을 준비한다. 이때 외층(10)에는 자외선 차단제가 포함될 수 있다.

다음으로 외층(10)의 내측에 수지와 광촉매제를 함유하는 중간층(20)을 형성한다.

그리고 중간층(20)의 내측에 수지와 목초액을 함유하는 내층(30)을 형성함으로써, 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)을 제조할 수 있다.

이때 탄소계 나노 물질, 광촉매제 및 목초액은 각각 적정한 혼련을 위해 마스터배치로 준비한 다음 저밀도 폴리에틸렌 수지와 용융 혼련하여 당업계에 공지된 압출기를 이용한 압출법, 예를 들어 블로운 압출 방법, T-다이 압출 방법, 또는 공압출 방법을 통해서 성형되며, 이로부터 성형된 필름의 두께는 50 내지 250㎛로 조정되는 것이 바람직하다.

외층(10), 중간층(20), 내층(30)은 전술된 압출법을 이용하여 일체로 형성할 수도 있고, 각각의 필름으로 제작한 이후에 열압착으로 적층하여 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)으로 제작할 수 있다.

이와 같이 제4 실시예에 따른 농업용 필름(400)은 자외선과 가시광선의 일부을 반사 및 차단하여 농작물, 예컨대 인삼 재배에 맞는 조광도로 조절하여 주고 내부 표면은 목초액에 의해 목초가 갖는 항균성 및 음이온 기능을 이용하여 과도한 빛을 차단하여 인삼의 장애를 최소화하고, 인삼 생육에 적합한 생육 조건을 조성할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10: 외층
20: 중간층
30: 내층
40 : 코팅층
100, 200, 300, 400 : 농업용 필름

Claims

수지, 탄소계 나노 물질 및 자외선 차단제를 포함하는 외층;
상기 외층의 내측에 위치하며, 수지와 목초액을 함유하는 내층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
수지를 함유하는 외층;
상기 외층의 내측에 위치하며, 수지와 목초액을 함유하는 내층;
상기 외층의 내측과 외측 중 적어도 하나에 탄소계 나노 물질이 코팅되는 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외층과 상기 내층 사이에 위치하며, 수지와 광촉매제를 함유하는 중간층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제3항에 있어서,
상기 광촉매제는 6,000-30,000 ppm의 함량으로 상기 중간층에 함유되는 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제3항에 있어서,
상기 내층, 상기 중간층 및 상기 외층에 각각 포함된 상기 수지는 저밀도 폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제3항에 있어서,
상기 광촉매제는 이산화티타늄(TiO₂)인 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제2항에 있어서,
상기 외층은 자외선 차단제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 자외선 차단제는 2,000-6,000 ppm의 함량으로 상기 외층에 함유되는 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소계 나노 물질은 상기 외층의 총 중량을 기준으로 하여 0.2-3 중량%이고, 상기 목초액은 상기 내층의 총 중량을 기준으로 0.1-5 중량%인 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소계 나노 물질은 탄소나노튜브(carbon nano tube: CNT) 또는 그래핀(graphene)인 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외층 또는 내층의 색상은 청색 계열인 것을 특징으로 하는 농업용 필름.
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