KR101435885B1 - Manufacture of environment-friendly mulching paper with inorganic material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기능성 무기소재를 포함한 멀칭용지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 생분해되는 재생지를 주원료로 하고 기능성을 부여하는 무기소재를 포함하는 멀칭용지에 관한 것이다. The present invention relates to a mulching paper including a functional inorganic material and a method for producing the same, and more particularly, to a mulching paper including an inorganic material having biodegradable recycled paper as a main material and imparting functionality.
경제성장과 더불어 안전한 먹거리에 대한 관심은 점차 높아지고 있는데 실제 농업생산을 증대시키기 위해 필수적으로 사용되고 있는 제초제 등의 농약과 화학비료 등의 적절한 사용 및 절감이 주요 관심사항이라 할 수 있다. 이러한 농약과 화학비료는 농산물에 잔류하여 농산물의 안전성을 심각하게 저해할 수 있고 토양 및 수질오염 등의 원인이 될 수 있기 때문에 이에 대한 사용량을 조절하는 것은 현재 친환경 지속가능한 농업을 위한 주요한 과제가 되고 있다. 국내에서는 이와 관련한 친환경농업육성법을 1997년에 제정하여 유기합성농약과 제초제의 과도한 사용을 규제하고 있고 이와 함께 다양한 생산유통시스템의 구축을 통해 고부가가치의 유기농업을 활성화하고 있는 상황이다. 그러나 현재 국내의 친환경 농지는 2010년 기준 전체 면적 농지 면적에 약 11% 정도로 친환경 농지의 확보 및 활용이 아직 부족한 현실이며, 친환경 농업을 확장시키기 위한 관련 기술개발이 활발히 진행 중에 있다.In addition to the economic growth, interest in safe food is gradually increasing. The proper use and reduction of pesticides such as herbicides and chemical fertilizers, which are actually used to increase agricultural production, are the main concerns. Since these pesticides and chemical fertilizers remain in agricultural products, they can severely impair the safety of agricultural products and cause soil and water pollution. Therefore, adjusting the usage of them is currently a major issue for environmentally sustainable agriculture have. In Korea, enactment of Environment Friendly Agriculture Promotion Act was enacted in 1997 to regulate the excessive use of organic synthetic pesticides and herbicides. In addition, the government is promoting high value-added organic agriculture through construction of various production distribution systems. However, currently, domestic eco-friendly farmland is not enough to secure and utilize eco-friendly farmland, which is about 11% of the total area of farmland in 2010, and related technologies are being actively developed to expand eco-friendly agriculture.
친환경 농업을 위한 여러 가지 기술 중 보편적으로 활용되고 있는 방법으로는 멀칭 재배 기술을 들 수 있는데 멀칭 기술이란 농작물을 재배할 때 토양의 표면을 특정소재로 덮어주는 것으로, 지온 조절, 잡초 및 병충해 발생 억제, 토양 내 수분 유지, 토양오염방지 등의 기능을 수행함으로써 제초제 등의 농약 사용량을 절감시키는 효과가 있는 방법이다. 현재 이러한 멀칭농업을 위해 비닐소재가 주로 적용되고 있는데 비닐 소재는 경제성이 우수하며, 취급 및 작업이 용이한 장점을 가지고 있어 보편적으로 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 비닐소재는 수분이나 공기의 공급이 원활하지 않아 토양 내 유해성 미생물의 발생을 가져올 수 있고 식물 근권의 뿌리 호흡이 저해되는 단점이 있을 뿐만 아니라 사용 후 폐비닐의 수거가 어렵고 이를 위한 많은 추가적인 비용을 발생시키게 된다. 특히, 제대로 수거되지 않은 폐비닐의 경우 분해되지 않은 상태로 심각한 환경오염을 가져올 수 있는 문제를 가지고 있다.Mulching technology is a commonly used method for environmentally friendly agriculture. The mulching technique is to cover the surface of the soil with specific materials when cultivating crops. It is used to control temperature, prevent weeds and diseases , Maintaining moisture in the soil, preventing pollution of the soil, etc., thereby reducing the amount of pesticide such as herbicide. Currently, vinyl material is mainly applied for such mulching agriculture. Vinyl material is widely used because it has excellent economical efficiency and easy handling and operation. However, since the vinyl material is not smoothly supplied with water or air, it may cause harmful microorganisms in the soil, and root roots of the plant rhizosphere may be inhibited. In addition, it is difficult to collect the waste vinyl after use, . In particular, waste vinyl that has not been collected properly has a problem that it can cause serious environmental pollution without being decomposed.
이러한 플라스틱 기반 비닐 멀칭의 단점을 개선하기 위하여 친환경 섬유를 기반으로 제조한 종이소재의 멀칭재가 개발되었는데, 이러한 멀칭용지는 일정 시간 이후에 토양속에서 자연적으로 분해되기 때문에 사용 후 수거 및 폐기 등이 필요하지 않고 구조적으로 공기와 수분의 투과가 원활한 장점을 가지고 있다. 많은 장점을 가지고 있는 멀칭용지는 실제 비닐멀칭소재와 비교하여 상대적으로 가격이 비싸고 취급 및 적용이 용이하지 않은 점 때문에 실제 활용도는 그다지 높지 않은 상황이다. 친환경적 농업이 더욱 활성화되기 위해서는 이러한 생분해성 멀칭용지의 다양한 기능성을 부여하고 극대화하여 그 활용도를 증대시키는 것이 중요한 과제라고 할 수 있다.To improve the disadvantages of plastic-based vinyl mulching, a mulching material based on environmentally friendly fibers has been developed. Such mulching paper is decomposed naturally in the soil after a certain period of time. And has the advantage of smooth air and water permeability structurally. Mulching paper, which has many advantages, is relatively inexpensive compared to actual vinyl mulching materials, and its practicality is not very high because it is not easy to handle and apply. In order to further promote eco-friendly agriculture, it is an important task to increase the utilization of such biodegradable mulching paper by maximizing various functions of the paper.
종이소재의 멀칭재에 대한 선행기술조사는 다음과 같다. 한국등록특허 제 1169505호에서는 그라프트 종이에 무기질을 함유한 천연재료 조성물을 도포하여 농작물을 재배하는 농지를 덮어 잡초의 성장을 억제하고 자연적으로 부패되도록 하여 농지에 무기실의 영양분을 공급할 수 있도록 한 토양 보호지에 관한 발명으로, 도포액에 광물질 혼합물로 벤토나이트, 황토 등의 무기소재를 사용하였다. 이러한 코팅방식에 의한 멀칭용지의 제조는 추가적인 공정 등으로 인해 가격 상승을 가져올 뿐만 아니라 기존 크라프트지에 추가적인 코팅 층을 더하면서 자체무게의 상승을 가져와 활용성이 나빠지는 문제점이 있다.The prior art research on the mulching material of the paper material is as follows. Korean Patent No. 1169505 discloses a method in which a natural material composition containing an inorganic material is applied to grafted paper to cover agricultural land for cultivating crops to inhibit the growth of weeds and naturally decay, In the invention relating to a soil protection paper, an inorganic material such as bentonite or loess was used as a mineral mixture in the coating liquid. The manufacturing of the mulching paper by the coating method not only increases the price due to the additional process, but also increases the weight of the existing kraft paper while adding an additional coating layer, resulting in a problem that the usability is deteriorated.
한국공개특허 제 2011-0051707호에서는 생분해성 천연물과 무기재료를 혼합하여 천연접착제를 제조 후 폐섬유를 이용한 부직포에 코팅 가공 처리한 농업용 부직포 멀칭재에 관한 내용이 기재되어 있다. 적용된 콜라겐, 젤라틴, 아가, 키토산, 갈락토만난 등은 대부분이 수용성 물질로서 농업에 적용된 후 비에 쉽게 용해될 수 있는 단점이 있다. 또한 코팅 가공법은 표면 및 부직포 구조의 치밀한 경화로 수분과 공기의 이동이 어려운 단점을 가지며, 부직포는 종이에 비해 가격이 비싸고 코팅가공 공정에 의한 가격상승이 문제점이 될 수 있다. Korean Patent Publication No. 2011-0051707 discloses a nonwoven fabric mulching material for agricultural use in which a natural adhesive is mixed with a biodegradable natural material and an inorganic material and then coated on a nonwoven fabric using waste fibers. Most of the applied collagen, gelatin, agar, chitosan and galactomannan are water-soluble substances and they are easily dissolved in the after-treatment applied to agriculture. In addition, the coating process has disadvantages such as difficulty of movement of moisture and air due to dense curing of the surface and nonwoven structure, and nonwoven fabric is expensive compared to paper, and a price increase due to the coating processing process may become a problem.
한국등록특허 제 0282260호에서는 폐지, 펄프슬러리 또는 폐수처리 슬러리를 망위에 걸러 압축하여 습식몰드 제조방식과 유사하게 제조된 것으로 활용을 위한 기초적인 강도를 가지기 위하여 멀칭용지가 상대적으로 두꺼우며 제조 과정이 대체로 단속식, 즉 한장씩 낱개로 제조하는 방식으로 대량생산이 어려우며 상대적으로 공정비용이 높은 단점이 있다. 본 특허에서는 제조된 제품의 구조나 물성에 대한 설명은 누락되어 있으며 이러한 부분은 실제 작물의 생장 및 농업용 용도에서 중요한 특성인 공기 및 수분의 투과성 조절이 불가능한 제품이기 때문인 것으로 판단된다.Korean Patent No. 0282260 discloses a method in which a waste paper, a pulp slurry or a wastewater treatment slurry is pressed onto a mesh to produce a wet paper according to a method similar to a wet mold manufacturing method, and the mulching paper is relatively thick, Generally, it is difficult to mass-produce by intermittent type, that is, one by one, and there is a disadvantage that the process cost is relatively high. The description of the structure and physical properties of the manufactured product is omitted in this patent, and it is judged that this part is due to the fact that the permeability of air and moisture, which is an important characteristic of the actual crop growth and agricultural use, is impossible to control.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로 재생지를 사용하여 생분해되는 친환경성 멀칭 소재로서 제초 효과, 토양오염 방지의 목적으로 사용되며 기존의 토양개량제로 사용하던 다기능성 무기 소재를 멀칭지에 포함시킴으로써 공중에 분진으로 발생하지 않고 토양에 남아 있는 기능성 멀칭 소재를 제공하고자 한다. 또한 현재 광범위하게 적용되는 비밀멀칭의 단점들 즉, 공기 및 수분의 흐름을 막고 토양이 고온화 되어 작물의 성장이 약화되고 사용 후 썩지 않고 오랫동안 토양 및 지역오염물질이 되는 것을 극복하기 위하여 토양산도 조절기능, 보수성, 보온성 등을 개선한 기능성 멀칭용지의 개발을 목표로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an eco-friendly mulching material that is biodegraded by using recycled paper, and is used for the purpose of herbicidal effect and prevention of soil pollution. By including a multifunctional inorganic material used as a conventional soil remediation agent, To provide a functional mulching material that does not occur as dust in the soil. In addition, to overcome the disadvantages of the widely applied secret mulching, that is, to prevent air and water flow, and to prevent the growth of crops due to the high temperature of the soil, , Water retention, and warmth.
본 발명은 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물에 관한 것으로, 펄프, 멀칭용지용 첨가제, 양성전분, 습윤지력증강제 및 양이온성 폴리아크릴아미드로 이루어진다. The present invention relates to a composition for a mulching paper containing an inorganic material, which comprises pulp, an additive for mulching paper, a positive starch, a wetting strength enhancer and a cationic polyacrylamide.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물은 펄프 100 중량부에 대하여, 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어진 멀칭용지용 첨가제 1 ~ 20 중량부, 양성전분 0.5 ~ 2 중량부, 양이온성 폴리아크릴아미드 0.05 ~ 1 중량부를 포함한다.The composition for a mulching paper containing an inorganic material according to the present invention comprises 1 to 20 parts by weight of an additive for mulching paper consisting of bottom ash, paper sludge ash and bentonite, 0.5 to 2 parts by weight of positive starch, 0.05 to 1 part by weight of polyacrylamide.
상기 멀칭용지용 첨가제는 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트가 1 : 0.2 ~ 5 : 0.2 ~ 5의 비율로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 멀칭용지용 첨가제 100 중량부에 대하여 플라이애쉬 10~50 중량부 더 포함될 수 있다.Preferably, the additive for the mulching paper comprises bottom ash, paper sludge ash and bentonite in a ratio of 1: 0.2 to 5: 0.2 to 5, more preferably 10 to 50 parts by weight of fly ash .
상기 펄프는 골판지 재생고지 30 ~ 90 중량%와 침엽수 미표백 펄프 10 ~ 70 중량% 포함하여 각각 해리하여 배합한 것이 바람직하다.Preferably, the pulp is composed of 30 to 90% by weight of corrugated cardboard recycled paper and 10 to 70% by weight of non-bleached softwood pulp.
상기 양성전분은 에피클로로히드린, 옥시염화인, 트리메타포스페이트, 아세트산 및 2 또는 3염기산의 혼합무수물 및 차아염소산나트륨의 군에서 선택된 화합물과 가교 결합되고, 제3아미노 또는 제4암모늄 에테르기에 의해 양이온화 되는 것이 예시된다.Wherein the amphoteric starch is crosslinked with a compound selected from the group of epichlorohydrin, phosphorous oxychloride, trimetaphosphate, acetic acid and a mixed anhydride of a 2 or 3 basic acid and sodium hypochlorite, and is crosslinked to a tertiary amino or quaternary ammonium ether group Is cationized.
상기 습윤지력증강제는 멜라민-포름알데히드 수지 또는 에폭시화 폴리아미드 수지 중 하나를 포함한 조성물이 바람직하다.The wet strength agent is preferably a composition comprising one of a melamine-formaldehyde resin or an epoxidized polyamide resin.
양이온성 폴리아크릴아미드는 이온성 단량체가 5 ~ 10 mol% 공중합된 분말상이며, 분자량이 100,000 ~ 500,000 g/mol인 것을 특징으로 한다.The cationic polyacrylamide is in the form of a powder in which an ionic monomer is copolymerized with 5 to 10 mol% and has a molecular weight of 100,000 to 500,000 g / mol.
상기 멀칭용지용 조성물은 해리한 펄프 100 중량부에 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어진 멀칭용지용 첨가제 1 ~ 20 중량부, 양성전분 0.5 ~ 2 중량부, 습윤지력증강제 0.1 ~ 10 중량부, 양이온성 폴리 아크릴 아마이드 0.05 ~ 1 중량부를 혼합한 후 초지망에서 탈수하여 습지를 형성하고, 상기 멀칭용지용 첨가제가 포함된 멀칭용지 조성물을 종이압착 탈수기로 압착 탈수하여 종이의 밀도 및 구조를 형성하여 종이 형태를 건조하여 무기소재를 포함한 멀칭용지를 제조할 수 있다.The composition for a mulching paper comprises 1 to 20 parts by weight of an additive for mulching paper consisting of bottom ash, paper sludge ash and bentonite, 0.5 to 2 parts by weight of positive starch, 0.1 to 10 parts by weight of a wet strength increasing agent, 0.05 to 1 part by weight of a cationic polyacrylamide are mixed and dehydrated in a chopping network to form a wet paper sheet. The mulching paper composition containing the additive for a mulching paper is squeezed and dehydrated by a paper squeeze dehydrator to form a paper density and structure The paper form can be dried to produce a mulching paper containing inorganic material.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물은 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬, 벤토나이트 등의 무기소재를 내부에 포함한 멀칭용지를 통해 기존에 토양에 살포하는 방식의 토질 개선 시 발생되는 여러 가지 문제들 즉, 우수와 함께 손실되거나, 바람에 의해 비산으로 인한 환경오염, 실제 적용 시 불편함 등의 단점들을 극복할 수 있다. 무기소재가 멀칭용지 안에 내첨되어 구조적으로 안정되게 존재하는 경우 작물의 생장과 시간의 흐름에 따라 멀칭용지가 생분해되면서 차차 내첨된 무기소재가 토양으로 점차적으로 전이되는 방식으로 지속적인 무기질의 공급을 통한 작물생산성 증대 및 토양개선 효과를 가져올 수 있다.The composition for a mulching paper including the inorganic material according to the present invention having the above-described structure can be applied to various kinds of mulching paper such as a soil mulching paper containing an inorganic material such as bottom ash, paper sludge ash and bentonite, It can overcome disadvantages such as losing with excellent, environmental pollution caused by wind scattering, inconvenience in actual application. When the inorganic material is contained in the mulching paper and is structurally stable, the mulching paper is biodegraded according to the growth of the crop and the time, and the inorganic material gradually transferred to the soil gradually, Productivity and soil improvement effect can be obtained.
특히, 각각의 토양과 적용작물의 특성을 고려하여 멀칭용지의 특성을 조절할 수 있는 기술과 토양산도 조절기능, 보수성, 보온성 등의 요구되는 기능성별로 적절한 무기소재의 적용을 통해 강화된 멀칭용지를 제조할 수 있다.Especially, considering the characteristics of each soil and applied crops, it is possible to control the characteristics of mulching paper and to manufacture reinforced mulching paper by application of suitable inorganic material for each function required such as soil acidity control function, water retention and warmth can do.
도 1은 본 발명의 멀칭용지용 첨가제인 바텀애쉬의 입자사이즈를 나타낸 SEM 화상이다.
도 2는 본 발명의 멀칭용지용 첨가제인 플라이애쉬의 입자사이즈를 나타낸 SEM 화상이다.1 is an SEM image showing the particle size of the bottom ash as an additive for the mulching paper of the present invention.
2 is a SEM image showing the particle size of the fly ash as an additive for the mulching paper of the present invention.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물은 펄프, 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어진 멀칭용지용 첨가제, 양성전분, 습윤지력증강제 및 양이온성 폴리아크릴아미드로 구성된다. 해리한 펄프 100 중량부에 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어진 멀칭용지용 첨가제 1 ~ 20 중량부, 양성전분 0.5 ~ 2 중량부, 습윤지력증강제 0.1 ~ 10 중량부, 양이온성 폴리 아크릴 아마이드 0.05 ~ 1 중량부를 혼합한 후 초지망에서 탈수하여 습지를 형성하고, 상기 멀칭용지용 첨가제가 포함된 멀칭용지 조성물을 종이압착 탈수기로 압착 탈수하여 종이의 밀도 및 구조를 형성하여 건조하는 방법으로 무기소재를 포함한 멀칭용지를 제조할 수 있다.The composition for a mulching paper containing an inorganic material according to the present invention is composed of an additive for mulching paper consisting of pulp, bottom ash, paper sludge ash and bentonite, a positive starch, a wetting strength enhancer and a cationic polyacrylamide. 1 to 20 parts by weight of an additive for mulching paper consisting of bottom ash, paper sludge ash and bentonite, 0.5 to 2 parts by weight of positive starch, 0.1 to 10 parts by weight of a wet strength increasing agent, 0.05 to 10 parts by weight of cationic polyacrylamide 0.05 parts by weight, And 1 part by weight of a mulching paper, and then dehydrating the wet paper to form a wet paper. The mulching paper composition containing the additive for mulching paper is squeezed and dehydrated by a paper squeeze dehydrator to form a paper density and structure, Can be manufactured.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물에서 채용되는 펄프는 골판지 재생고지(Old Corrugated Container, OCC)와 침엽수 미표백 펄프 (Unbleached Kraft Pulp, UKP)를 재 해리하여 원료로 사용하였다. 골판지 재생고지는 재활용 고지로서 다른 펄프에 비해 가격이 저렴하여 멀칭용지의 원가를 낮출 수 있으며, 침엽수 미표백펄프는 골판지 재생고지만 사용한 수초지의 물성을 보안하기 위하여 사용하였다. 본 발명에서 채용되는 펄프는 골판지 재생고지 30 ~ 90 중량%와 침엽수 미표백 펄프 10 ~ 70 중량% 포함하여 각각 해리하여 배합한 펄프 조성물이 바람직하다. 상기 골판지 재생고지가 범위를 초과하면 인장강도, 파열강도, 벌크 등이 감소하고 범위 미만의 함량인 경우에는 원가의 상승이 크기 때문이다. The pulp employed in the composition for the mulching paper including the inorganic material according to the present invention was used as a raw material by re-dissolving the old corrugated container (OCC) and the unbleached kraft pulp (UKP). The corrugated recycled paper is lower in cost than other pulp because it is a recycled paper, and softwood bleached pulp is used to secure the physical properties of corrugated cardboard using recycled corrugated cardboard. The pulp used in the present invention is preferably a pulp composition containing 30 to 90% by weight of corrugated cardboard recycled paper and 10 to 70% by weight of non-bleached softwood pulp, respectively. If the corrugated cardboard recycled paper exceeds the range, the tensile strength, burst strength, bulk and the like decrease. If the content is less than the range, the increase in cost increases.
본 발명에서 채용한 멀칭용지용 첨가제는 본 발명의 조성물에 있어서 가장 핵심적인 조성이며 그에 관하여 설명한다.The additive for the mulching paper employed in the present invention is the most essential composition in the composition of the present invention and will be described.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물에서 채용되는 멀칭용지용 첨가제는 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어져 있으며, 펄프 100 중량부에 대하여 멀칭용지용 첨가제 1 ~ 20 중량부로 이루어진 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 멀칭용지용 첨가제는 멀칭용지 첨가제 100 중량부에 대하여, 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬, 벤토나이트가 1 : 0.2 ~ 5 : 0.2 ~ 5의 비율로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 멀칭용지용 첨가제 100 중량부에 대하여 플라이애쉬 10 ~ 50 중량부 더 포함될 수 있다.The additive for the mulching paper used in the composition for the mulching paper including the inorganic material according to the present invention is composed of bottom ash, paper sludge ash and bentonite, and it is preferable that 1 to 20 parts by weight of additives for mulching paper are added to 100 parts by weight of pulp Do. Specifically, the additive for the mulching paper preferably comprises a ratio of bottom ash, paper sludge ash and bentonite of 1: 0.2 to 5: 0.2 to 5, based on 100 parts by weight of the mulching paper additive. Also, 10 to 50 parts by weight of fly ash may be added to 100 parts by weight of the additive for the mulching paper.
상기 바텀애쉬의 경우 고온(1600℃)에서 연소되어 유해물질이 없으며, SiO2(50-60%), Al2O3(20-25%), Fe2O3(8-12%), CaO(3-8%), K2O(3-4%), MgO(1-3%)가 함유되어 있으며, 진비중은 2.0-2.5, 공극률은 45-55%의 특성을 가진다. 또한 강한 강도와 반영구적인 재질의 특성으로 천연골재의 대체자원으로서 가장 적합한 재료로 인정받고 있어 골재난을 겪고 있는 국내건설업계에 수입대체 효과도 기대되고 있다. 또한 수많은 기공을 가지고 있어 식물성장에 도움이 되는 다량의 미네랄 성분을 함유하고 있다. 상기 바텀애쉬는 대체로 10 - 50 μm 내외의 입자사이즈 분포를 가지지만 도 1에서와 같이 50 μm 이상의 입자가 존재하고 있기 때문에 이러한 큰 입자, 특히 75 μm 이상의 입자는 분리한 후 적용한다. 과도하게 큰 입자의 적용은 멀칭용지의 제조공정과 품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 상기 도 1의 (A)는 1000배율의 SEM 화상이며, (B)는 5000배율의 SEM 화상이다.In the case of the bottom ash, it is burned at a high temperature (1600 ° C) and there is no harmful substance, and SiO 2 (50-60%), Al 2 O 3 (20-25%), Fe 2 O 3 (8-12% (3-8%), K 2 O (3-4%) and MgO (1-3%), with a true specific gravity of 2.0-2.5 and porosity of 45-55%. In addition, it is recognized as a most suitable material as a substitute resource of natural aggregate because of its strong strength and semi-permanent material properties, and it is expected to be an import substitute effect in domestic construction industry suffering from disaster. It also has numerous pores to contain large amounts of minerals that help grow plants. The bottom ash generally has a particle size distribution of about 10-50 .mu.m, but since larger particles of 50 .mu.m or more exist as in FIG. 1, such large particles, especially particles of 75 .mu.m or more, are separated and applied. Application of excessively large particles can adversely affect the manufacturing process and quality of the mulching paper. 1 (A) is a SEM image at a magnification of 1000, and FIG. 1 (B) is a SEM image at a magnification of 5,000.
상기 제지슬러지 애쉬는 제지산업의 폐수처리과정에서 주로 발생하며 일부 생물학적으로 분해되기도 한다. 산업의 발전에 더불어 인쇄기술이 발전함에 따라 종이의 사용량이 증가하면서 제지슬러지 애쉬의 발생량이 증가하고 있다. 제지슬러지 애쉬는 퇴비, 각종 건축 자재, 증량제, 여과조제 등으로 이용이 가능한데, 함수율이 60~65%로 높고 pH가 7.1로서 산성화된 토양 pH의 중화가 가능한 특징이 있다. The paper sludge ash mainly occurs in the wastewater treatment process of the paper industry and is also partially biologically degraded. As the printing technology develops along with the development of the industry, the amount of paper sludge ash is increasing as the amount of paper used increases. Paper sludge ash can be used as compost, various building materials, extender, filter aid, etc. It has high water content of 60 ~ 65% and pH of 7.1, which is able to neutralize acidified soil pH.
상기 벤토나이트는 층간구조로 토양에 존재하는 유해 균류를 층간 흡입하여 사멸시키고 무게대비 10 ~ 20 배로 팽창하여 이온교환 작용으로 무기물을 배출하여 토양 및 농작물에 영양을 공급하고 유해 균류를 흡입하여 사멸시키는 효과가 있다. 또한 역시 층간구조로 인해 습기를 머금는 특징이 있다.The bentonite has an interlayer structure to kill harmful fungi present in the soil by interlayer ingestion and expand 10 to 20 times by weight to discharge inorganic matter by ion exchange action to supply nutrients to soil and crops and to inhale and kill harmful fungi . Also, it is characterized by having moisture due to the interlayer structure.
상기 플라이애쉬는 석탄 화력발전소에서 가장 많이 발생하는 찌꺼기로서 비산재의 물리화학적 특성은 첫째로 석탄성분, 둘째로 연소조건에 달려 있다. 비산재 성분은 SiO(49~67%), Al2O3(16~29%), Fe2O3(4~10%), CaO(1~4%), MgO(0.2~2%)와 SO3(0.1~2%)이며, 0.01-100mm에 해당하는 유리질 입자를 상당량 함유하고 있다. 비산재의 체적밀도(bulk density)는 1-1.8g/cm3이며 pH는 4.5-12.0인데, 대부분은 알칼리성이다. 비산재의 농업분야 활용에 다양한 이점들이 존재하는 것으로 확인되었다. 비산재는 식물의 성장과 신진대사에 필요한 거의 모든 주요 양분을 함유하고 있으므로 식물 성장에 도움을 주은 좋은 토양개량제이며, 살충효과도 있는 것으로 알려져 있다. 상기 플라이애쉬는 대체로 1 ~ 10 μm의 작은 입자들로 구성되어 있고 도 2에서 나타났듯이 특히 내부가 비어있는 공모양의 구조를 가진 구조체들이 존재함으로써 보온과 보습 특성 등이 매우 우수한 장점을 가지고 있다. 상기 도 2의 (A)는 1500배율의 SEM 화상이며, (B)는 6000배율의 SEM 화상이고, (C)는 3000배율의 SEM 화상이다.The fly ash is the most abundant residue in a coal-fired power plant. The physico-chemical properties of fly ash depend on the coal composition first and the combustion conditions second. The fly ash component is composed of SiO 2 (49 to 67%), Al 2 O 3 (16 to 29%), Fe 2 O 3 (4 to 10%), CaO (1 to 4% 3 (0.1 to 2%), and contains a considerable amount of vitreous particles corresponding to 0.01 to 100 mm. The bulk density of fly ash is 1-1.8 g / cm 3 and the pH is 4.5-12.0, most of which is alkaline. It has been confirmed that there are various advantages in the utilization of agricultural industry of fly ash. Fly ash is a good soil conditioner that helps plant growth because it contains almost all the major nutrients needed for plant growth and metabolism, and is known to have insecticidal effect. The fly ash is generally composed of small particles of 1 to 10 μm. As shown in FIG. 2, the fly ash is particularly advantageous in terms of insulation and moisturizing properties due to the presence of void-like structures having an internal void . 2 (A) is a SEM image at a magnification of 1500, (B) is a SEM image at a magnification of 6000, and (C) is a SEM image at a magnification of 3000. FIG.
상기 나열한 멀칭용지용 첨가제인 바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬, 벤토나이트는 바텀애쉬의 보온성 효과와 제지슬러지 애쉬의 무기원소 조절 및 토양산도 조절 기능성 효과, 벤토나이트의 공기 투과성 효과를 바탕으로 적절한 조합으로 공기투과성, 무기원소 조절, 토양산도 조절, 보온성 등의 멀칭용지의 특성을 향상시킬 수 있는 것이다. 상기 멀칭용지용 첨가제는 펄프 100 중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만이 되면 멀칭용지로서의 특성인 보온성, 보수성 등의 효과를 나타나지 못하게 되고 20 중량부를 초과하게 되면 멀칭용지의 기본 물성인 강도나 공기 투과성 특성이 저하되기 때문이다.Bottom ash, paper sludge ash, and bentonite, which are additives for the mulching paper listed above, can be used in combination with a proper combination of air permeability, water permeability and water permeability based on the warming effect of bottom ash, the inorganic element control and soil acidity control function effect of papermaking sludge ash, It is possible to improve the characteristics of mulching paper such as inorganic element control, soil acidity control, and warmth. The additive for the mulching paper is preferably contained in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the pulp. When the amount is less than 1 part by weight, the effect of heat insulation and water retention as mulching paper will not be exhibited. If the amount exceeds 20 parts by weight, the basic properties of the mulching paper deteriorate in strength and air permeability.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물에서 채용되는 양성전분은 에피클로로히드린, 옥시염화인, 트리메타포스페이트, 아세트산 및 2 또는 3염기산의 혼합무수물 및 차아염소산나트륨의 군에서 선택된 화합물과 가교 결합되고, 제3아미노 또는 제4암모늄 에테르기에 의해 양이온화되는 것을 특징으로 한다. 양성전분은 음전하 기질에 대한 친화도로 인해 종이 제조 시 이온결합과 수소결합을 통하여 섬유간 결합을 증가시켜 종이의 강도를 증가시켜준다. 또한, 양성전분은 높은 분산성과 용해성을 가지며 찬물에 잘 분산되는 특징을 가지며, 각 조건에서 충전물의 보류 역할 미세섬유와 충전물의 보류도가 증가하고 건조가 용이해지는 부수적인 효과도 얻을 수 있다. 상기 양성전분은 무기소재를 포함한 멀칭용지 제조 시 펄프 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 2 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 0.5 중량부 미만이 되면 목표하는 종이의 강도 특성을 얻기 힘들고 2 중량부를 초과하게 되면 과도한 섬유응집으로 인해 멀칭용지의 구조적 특성과 강도적 특성이 저하되기 때문이다.The amphoteric starch employed in the composition for a mulching paper containing an inorganic material according to the present invention is a compound selected from the group of epichlorohydrin, phosphorus oxychloride, trimetaphosphate, acetic acid and mixed anhydrides of 2 or 3 basic acids and sodium hypochlorite And is cationized by a tertiary amino or quaternary ammonium ether group. Positive starches increase the strength of paper by increasing the interfiber bonding through ionic and hydrogen bonding during the production of paper due to the affinity to the negative charge substrate. In addition, the amphoteric starch has high dispersibility and solubility and is well dispersed in cold water. In addition, it has an additional effect of increasing the degree of retention of microfibers and packing, which is a holding function of the filler under each condition, and facilitating drying. The amphoteric starch is preferably used in an amount of 0.5 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of pulp when producing mulching paper containing an inorganic material. If the amount is less than 0.5 parts by weight, it is difficult to obtain the desired strength characteristics of the paper. When the amount exceeds 2 parts by weight, the structural characteristics and strength characteristics of the mulching paper are deteriorated due to excessive fiber aggregation.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물에서 채용되는 습윤지력증강제는 보수성의 특성을 지니면서 찢어지는 것을 방지해주는, 종이가 물에 완전히 포화된 상태에서의 강도를 습윤강도라고 하는데 이 습윤강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 습윤지력증강제는 멜라민-포름알데히드 수지 또는 에폭시화 폴리아미드 수지 중 하나이며, 펄프 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 10 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만이 되면 습윤지력증강제로서의 효과를 얻기 힘들고 10 중량부를 초과하게 되면 멀칭용지로서 각종 특성이 저하되고 멀칭용지의 제조원가의 상승이 커지기 때문이다.The wet strength enhancer used in the composition for a mulching paper containing an inorganic material according to the present invention is a wet strength enhancer having a water retaining property and preventing the paper from tearing. The strength when the paper is completely saturated with water is called wet strength, . The wet strength agent is one of a melamine-formaldehyde resin and an epoxidized polyamide resin, and is preferably used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the pulp. If the amount is less than 0.1 part by weight, it is difficult to obtain the effect as a wet strength increasing agent. If the amount exceeds 10 parts by weight, various properties as mulching paper are lowered and the manufacturing cost of the mulching paper is increased.
본 발명에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물에서 채용되는 양이온성 폴리아크릴아미드는 제지산업에서 지력증강제 뿐만 아니라 보류향상제, 탈수촉진제, 폐수처리제로 매우 폭 넓게 사용되고 있다. 폴리아크릴아미드는 원하는 분자량과 전하 특성을 갖도록 임의로 제조할 수 있으므로 유용하다. 폴리아크릴아미드는 양성전분과 같이 비슷하게 건조지력증강제 역할을 하는데, 인장강도 혹은 파열강도를 증가시키는 효과가 있을 뿐만 아니라 인열강도의 감소폭을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 건조지력증강제를 이용하여 일정한 인장강도를 갖는 종이를 생산한다면 인열강도가 높아질 뿐만 아니라 두께, 불투명도 및 치수안정성이 우수한 이점을 얻을 수 있다. 상기 양이온성 폴리아크릴아미드는 이온성 단량체가 5 ~ 10 mol% 공중합된 분말상이며, 분자량이 100,000 ~ 500,000 g/mol인 것을 특징으로 한다. 분자량은 GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정하였으며 폴리스티렌을 standard로 사용하였다. 양이온성 폴리아크릴이미드는 무기소재를 포함하는 멀칭용재 조성물에서 펄프 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 1 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 0.05 중량부 미만이 되면 건조지력증강제의 효과를 얻기 어렵고 1 중량부를 초과하게 되면 멀칭용지로서 각종 특성이 저하되기 때문이다.The cationic polyacrylamide used in the composition for a mulching paper containing an inorganic material according to the present invention is widely used as a retention enhancer, a dehydration accelerator, and a wastewater treatment agent as well as a paper strength enhancer in the paper industry. Polyacrylamides are useful because they can be optionally prepared to have desired molecular weight and charge characteristics. Polyacrylamide acts as a dry strength enhancer similar to amphoteric starch, which not only has the effect of increasing tensile strength or tear strength, but also greatly reduces the decrease in tear strength. Therefore, if a paper having a certain tensile strength is produced by using a dry strength agent, not only the tear strength increases but also the advantage of excellent thickness, opacity and dimensional stability can be obtained. The cationic polyacrylamide is in the form of a powder in which an ionic monomer is copolymerized with 5 to 10 mol% and has a molecular weight of 100,000 to 500,000 g / mol. The molecular weight was measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) and polystyrene was used as a standard. The cationic polyacrylic imide is preferably used in an amount of 0.05 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of pulp in a mulching material composition containing an inorganic material. If the amount is less than 0.05 part by weight, the effect of the dry strength enhancer is difficult to obtain. If the amount is more than 1 part by weight, various properties as mulching paper are deteriorated.
상기 무기소재를 포함한 멀칭용지 조성물은 해리한 펄프 100 중량부에 바텀애쉬, 플라이애쉬, 제지슬러지 애쉬, 벤토나이트로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 멀칭용지용 첨가제 1 ~ 20 중량부, 양성전분 0.5 ~ 2 중량부, 습윤지력증강제 0.1 ~ 10 중량부, 양이온성 폴리 아크릴 아마이드 0.05 ~ 1 중량부를 혼합한 후 초지망에서 탈수하여 습지를 형성하고, 상기 멀칭용지용 첨가제가 포함된 멀칭용지 조성물을 종이압착 탈수기로 압착 탈수하여 종이의 밀도 및 구조를 형성한다. 상기 압착 탈수 후 종이 형태를 건조하여 무기소재를 포함한 멀칭용지를 제조할 수 있다. 상기 조합에 따른 무기소재를 포함한 멀칭용지용 조성물는 필수 원소 증대 효과, 보수성, 보온성, pH 안정화 기능을 개선한 멀칭용지가 되는 것이다.The mulching paper composition containing the inorganic material may comprise 1 to 20 parts by weight of one or more additives for mulching paper selected from bottom ash, fly ash, paper sludge ash and bentonite, 0.5 to 2 parts by weight of positive starch, 0.1 to 10 parts by weight of a wetting strength enhancer and 0.05 to 1 part by weight of a cationic polyacrylamide, followed by dewatering in a supergene network to form a wetland, and the mulching paper composition containing the additive for a mulching paper is squeezed Dehydrated to form the density and structure of the paper. After the squeeze-dewatering, the paper form is dried to produce a mulching paper containing an inorganic material. The composition for a mulching paper containing an inorganic material according to the above combination is a mulching paper having improved essential element increasing effect, water retention property, warming property and pH stabilizing function.
이하 본 발명에 따른 Hereinafter, 실시예를Examples 설명한다. Explain.
(실시예 1~3)(Examples 1 to 3)
골판지 재생고지 30 ~ 90 중량%와 침엽수 미표백 펄프 10 ~ 70 중량%를 물에 해리하여 해리한 펄프 100 중량부에 대하여 멀칭용지용 첨가제인 제지슬러지 애쉬 , 바텀애쉬, 벤토나이트를 첨가하여 혼합한 후 초지망에서 탈수하여 습지를 형성한다. 상기 형성된 습지를 탈수기로 압착 탈수하여 종이형태를 형성시킨 다음 건조하여 멀칭용지를 제조한다.Paper sludge ash, bottom ash and bentonite, which are additives for mulching paper, are added to and mixed with 100 parts by weight of pulp released by dissolving in water 30 to 90% by weight of corrugated cardboard recycled paper and 10 to 70% by weight of softwood bleached pulp Dehydrate in the supergene to form wetlands. The formed wet paper is squeezed and dehydrated by a dehydrator to form a paper form and then dried to produce a mulching paper.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
골판지 재생고지 30 ~ 90 중량%와 침엽수 미표백 펄프 10 ~ 70 중량%를 물에 해리하여 초지망에서 탈수하여 습지를 형성한다. 상기 형성된 습지를 탈수기로 압착 탈수하여 종이형태를 형성시킨 다음 건조하여 멀칭용지를 제조한다. 상세한 조성은 표 1에 기재하였다. 상세한 조성은 표 1에 기재하였다.30 to 90% by weight of corrugated cardboard recycled paper and 10 to 70% by weight of non-bleached softwood pulp are dewatered in water and dewatered to form wet paper. The formed wet paper is squeezed and dehydrated by a dehydrator to form a paper form and then dried to produce a mulching paper. The detailed composition is shown in Table 1. The detailed composition is shown in Table 1.
[표 1] 무기소재 혼합적용에 따른 멀칭용지 조성[Table 1] Composition of mulching paper according to application of inorganic material
[멀칭용지의 기능성 분석][Functional Analysis of Mulching Paper]
멀칭지의 보온성을 파악하기 위해 멀칭지 밑면에 열을 가하여 윗면에 전달되는 열을 측정하였다. 주변의 일정한 온도를 유지하기 위하여 항온항습실 안에서 실험을 실시하였으며 Heating board 위에 시료를 올리고 윗면에 온도 측정기의 센서를 부착하여 10초 단위로 온도를 측정하여 열전달 속도와 최고 유지온도를 분석하였다. Heating board의 온도는 100 oC로 하였으며, 초기 온도는 21 oC에서 시작하였다.To understand the warmth of the mulching soil, heat was applied to the bottom of the mulching to measure the heat transmitted to the top surface. In order to maintain the constant temperature, the experiment was carried out in the constant temperature and humidity chamber. The sample was placed on the heating board and the temperature sensor was attached to the top surface to measure the heat transfer rate and the maximum holding temperature. The temperature of the heating board was 100 ° C and the initial temperature was 21 ° C.
무기물에 따른 수초지의 보수성을 파악하기 위하여 함수율 측정기를 사용하여 시간에 따른 수분손실율을 측정하였다. 각각의 무기물을 첨가한 수초지를 증류수에서 1시간 유지 후에 수초지 표면의 수분을 제거하고 지퍼백에 밀봉하여 24시간 보관하여 수초지간에 수분 평형이 이루어지도록한 후 수초지를 함수율 측정기 온도 40oC를 유지하며 시간에 따른 수분손실율을 측정하였다.Water loss rate was measured with water content meter in order to investigate the water retention of water based on inorganic matter. After holding water for each hour with distilled water, water of the surface of the water was removed and sealed in a zipper bag. The water was equilibrated in water for 24 hours. After water was kept at 40 ° C, Was measured.
멀칭지의 pH 측정은 각각의 시료를 증류수에 넣어 1시간 동안 열을 가하고 시료를 여과지를 사용하여 분리 후 증류수의 pH를 측정하였다.The pH of the mulching paper was measured by adding each sample to the distilled water for 1 hour, separating the sample using the filter paper, and measuring the pH of the distilled water.
[표 2] 무기소재 혼합적용에 따른 멀칭용지 보온성 측정결과[Table 2] Measurement results of warming property of mulching paper according to application of inorganic material
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 같이 시간에 따라 무기소재를 넣지 않은 멀칭용지의 경우 대체로 높은 표면온도를 나타내고 있는데 이것은 멀칭용지의 단열효과가 낮아서 보온성이 떨어지는 결과로 볼 수 있다. 무기소재를 첨가한 경우 대체로 높은 보온성이 나타나는 것을 확인할 수 있었고 특히, 실시예1의 바텀애쉬의 배합비를 높인 경우가 더 높은 보온성이 나타나는 것을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 2 above, mulching paper which does not contain inorganic materials over time shows a generally high surface temperature, which is a result of insufficient heat insulation effect on the mulching paper, resulting in poor thermal insulation. It can be confirmed that the warming property is generally higher when the inorganic material is added. In particular, it can be confirmed that the warming property is higher when the blending ratio of the bottom ash of Example 1 is increased.
[표 3] 무기소재 혼합적용에 따른 멀칭용지 보수성 측정결과[Table 3] Water retentivity measurement result of inorganic material mixture
상기 표3은 보수성 측정결과를 나타내는 표이다. 보수성의 경우 펄프섬유가 많을수록 보수성이 우수하다. 여러 비율로 혼합한 무기소재를 적용한 멀칭용지에 있어서 다공성 특성을 가진 무기소재의 영향으로 보수성에서 큰 차이를 나타내지 않았지만 그 중 벤토나이트의 배합비를 높여서 펄프 중량비의 5%를 첨가한 경우 향상된 보수성을 나타내는 것으로 확인되었다.Table 3 is a table showing the results of water retention measurement. In the case of water retention, the more pulp fibers, the better the water retention. In the case of inorganic materials mixed with various ratios, there was no significant difference in water retention due to the inorganic material having porosity characteristics. However, when the ratio of bentonite was increased, 5% of the weight ratio of pulp was added to improve water retention .
[표 4] 무기소재 혼합적용에 따른 멀칭용지의 pH 측정결과[Table 4] pH measurement results of mulching paper according to application of inorganic material
상기 표4는 멀칭용지의 pH 측정결과를 나타내는데, 제지슬러지 애쉬를 5% 포함하는 혼합 멀칭용지에서 가장 높은 pH를 나타냈으며, 나머지 다른 비율로 무기 소재를 혼합한 멀칭용지에서도 높은 pH를 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서, 무기 소재를 혼합한 멀칭용지는 산성화된 토양의 pH 안정화 효과가 더 높은 것을 알 수 있다.Table 4 shows the pH measurement results of the mulching paper, showing the highest pH on the mixed mulching paper containing 5% of paper sludge ash and high pH on the mulching paper mixed with the other inorganic ingredients . Therefore, it can be seen that the pH-stabilizing effect of the acidified soil is higher in the mulching paper mixed with the inorganic material.
Claims (9)
바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어진 멀칭용지용 첨가제;
양성전분;
습윤지력증강제; 및
양이온성 폴리아크릴아미드;
를 포함하는 멀칭용지용 조성물pulp;
Additives for mulching paper consisting of bottom ash, paper sludge ash and bentonite;
Amphoteric starch;
Wet strength agent; And
Cationic polyacrylamide;
A composition for a mulching paper
바텀애쉬, 제지슬러지 애쉬 및 벤토나이트로 이루어진 멀칭용지용 첨가제 1 ~ 20 중량부;
양성전분 0.5 ~ 2 중량부;
습윤지력증강제 0.1 ~ 10 중량부; 및
양이온성 폴리아크릴아미드 0.05 ~ 1 중량부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀칭용지용 조성물The composition according to claim 1, wherein the composition for mulching paper comprises: 100 parts by weight of pulp;
1 to 20 parts by weight of an additive for mulching paper consisting of bottom ash, paper sludge ash and bentonite;
0.5 to 2 parts by weight of amphoteric starch;
0.1 to 10 parts by weight of a wet strength agent; And
0.05 to 1 part by weight of a cationic polyacrylamide;
A composition for a mulching paper
A mulching paper produced using the mulching paper composition according to any one of claims 1 to 3
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2014
- 2014-02-21 KR KR1020140020464A patent/KR101435885B1/en active IP Right Grant
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