KR101481705B1 - 기능성 농업용 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합성수지 55~68중량%, 투명화 핵제 5~7중량%, 엘라스토머 3~5중량%, 이슬맺힘 방지제 1~2중량%, 자외선 흡수 및 차단제 0.5~0.7중량%, 산화방지제 0.2~0.4%, 형광안료 12~15중량% 및 축광안료 10~15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름에 관한 것이다. 본 발명의 기능성 농업용 필름은 보라색 형광 안료를 첨가함으로써 가시광선 영역의 400~500 nm의 청색 파장 영역 및 600~700 nm의 적색 파장 영역을 모두 투과시켜 식물의 성장을 촉진시킬 수 있다.

Description

기능성 농업용 필름{Functional film for agricultural}
본 발명은 기능성 농업용 필름에 관한 것으로, 구체적으로는 청색 및 적색 파장영역을 극대화시켜 식물의 광합성을 촉진시킬 수 있는 기능성 농업용 필름에 관한 것이다.
지구에 도달하는 태양광은 약 300~3,000 nm의 파장을 가지며, 인간이 볼 수 있는 광의 범위(가시영역)는 그 중에서 380~760 nm이다. 프리즘을 통한 빛이나 무지개에서 볼 수 있듯이 짧은 파장 쪽부터 보라색, 남색, 청색, 녹색, 황색, 주황, 적색의 일곱 가지 색으로 나눌 수가 있다(도 1).
한편, 녹색식물은 잎의 엽록체가 태양의 복사 에너지를 이용하여 그것을 화학에너지로 변환시킴으로써 공기 중의 탄산가스와 뿌리에서 흡수한 물로서 탄수화물을 합성하며, 산소를 발생한다. 이 반응을 광합성이라고 하며 작물 생산에서 가장 중요한 요소이다. 이때, 태양광 중 가시광선(400~700nm)만이 광합성에 관여하고 있다. 광합성 색소의 흡수 스펙트럼을 보면, 엽록소는 청색파장(400~500 nm)과 적색파장(600~700 nm)에서 흡수대가 나타남을 알 수 있다(도 2).
그러나, 700~760 nm 파장역의 원적색광 및 자외선은 식물의 생장이나 형태 형성에 영향을 주며 이 광을 상대적으로 많게 하면 줄기의 신장 또는 건물중의 증가를 나타낸다. 이에 식물을 자외선 및 적외선으로부터 보호하고자 LED 조명을 이용하여 식물을 재배하는 방법이 개발되었다. 하지만, 이 방법은 식물 생장에 필요한 광원의 파장을 충분히 만족시키지 못하며 전기세가 많이 발생한다는 단점이 있다.
이에 따라, 자외선 및 적외선을 차단하고 태양광의 특정 파장만을 이용하고자 광 조절된 농업용 비닐에 관심이 증가하고 있다. 대한민국 등록특허 제10-0983602호(광 변환 농업용 그린하우스 필름을 제조하기 위한 고분자 조성물과 이를 이용한 그린하우스 필름의 제조방법과 그 그린하우스 필름)에는 자외선 또는 단파장 광을 적색 가시광선으로 전환하는 광 변환 필름 및 그 제조방법에 대해 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 특0171639호(내후성이 우수한 농업용 형광필름)에는 250~400 nm의 자외선을 흡수하되 흡수밴드가 단일분산되는 내후성이 우수한 농업용 형광필름에 대해 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1282850호(근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름)에는 720~740 nm의 근적외선 파장영역의 광선 반사율을 높인 것을 특징으로 하는 근적외선 반사기능을 갖는 농업용 멀칭필름에 대해 개시되어 있다.
그런데, 자외선 또는 적외선을 특정 파장으로 변환시키는 농업용 필름은 개시되어 있으나, 특정 파장 특히, 청색 및 적색 파장을 동시에 투과시키는 농업용 필름에 대해서는 전혀 개시된 바 없다.
본 발명은 청색 파장(400~500 nm)과 적색 파장(600~700 nm)을 동시에 투과시킬 수 있는 기능성 농업용 필름을 제공하고자 한다.
본 발명은 합성수지 55~68중량%, 투명화 핵제 5~7중량%, 엘라스토머 3~5중량%, 이슬맺힘 방지제 1~2중량%, 자외선 흡수 및 차단제 0.5~0.7중량%, 산화방지제 0.2~0.4%, 형광안료 12~15중량% 및 축광안료 10~15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 형광안료는, 가시광선 영역의 400~500 nm의 청색파장 영역 및 600~700 nm의 적색 파장 영역을 투과시키는 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름을 제공한다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 합성수지는, 바람직하게 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌(Metallocene linear low density polyethylene)인 것이 좋다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 투명화 핵제는, 바람직하게 헥시톨,1,3:2,4-비스-오-[(4-메틸페닐)메틸렌][Hexitol,1,3:2,4-bis-O-[(4-methylphenyl)methylene]]일 수 있다. 상기 투명화 핵제는 폴리머에 미세결정 촉진향상으로 광학적 성질을 극대화하여 투명성을 향상시키는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 엘라스토머는, 바람직하게 메탈로센(metallocene) 촉매 하에 선형저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE) 및 폴리프로필렌(polypropylene, PP)을 중합하여 제조된 것이 좋다. 상기 엘라스토머는, 본 발명의 기능성 농업용 필름의 기계적인 가공성 및 인장력 등의 물성을 향상시켜주고 정전기를 방지하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 이슬맺힘 방지제는 바람직하게 비이온 아민계 계면활성제인 것이 좋다. 일 예로, 옥틸 아민(Octyl amine), 도데실 아민(Dodecyl amine), 디펜틸 아민(Dipentyl amine), 디헵틸 아민(Diheptyl amine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 이슬맺힘 방지제는 농업용 필름의 내외온도 차이에 의해 발생하는 로점을 방지하고, 박무(mist)현상을 방지하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 자외선 흡수 및 차단제는, 바람직하게 폴리[[6-[1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-에스-트리아진-2,4-디일]-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-파이퍼리딜)이미노]-헥사메틸렌-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-파이퍼리딜)이미노][Poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-s-triazine-2,4-diyl]-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexamethylene-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino](CAS N0. 71878-19-8)일 수 있다. 상기 자외선 흡수 및 차단제는, 3000~3400Å의 자외선 노출에 의한 폴리머 분해를 억제시켜 농업용 필름의 사용기간을 연장하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 산화방지제는, 바람직하게 벤조프로파노산(Benzenepropanoic acid) 및 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시-2,2-비스[[3-[3,5-비스(1,1-디메틸)-4-하이드로시페닐)-1-옥소프로폭시]-1,3-프로판딜 에스터[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-,2,2-bis((3-(3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl)-1-oxopropoxy)methyl)-1,3-propanediyl ester]로 조성된 것일 수 있다. 상기 산화방지제는, 필름 가공시 산소와 반응하여 산화 및 열화 반응을 억제하며, 본 발명의 기능성 농업용 필름의 사용기간을 연장하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 형광안료는, 바람직하게 보라색 형광안료인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 청색 형광안료 및 적색 형광안료의 혼합물인 것이 좋다.
식물의 광합성 작용은 청색 파장(400~500 nm) 및 적색 파장(600~700 nm)에서 나타나는데, 특히 청색 파장(400~500 nm)에서 더 많이 나타난다. 그러나, 청색 파장만 너무 강하면 광합성 중 활성산소를 만들게 되고, 이는 식물의 스트레스를 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 청색 파장과 적색 파장을 동시에 투과할 수 있도록 보라색 형광안료를 사용하였다.
한편, 본 발명의 기능성 농업용 필름에 있어서, 상기 축광안료는, 바람직하게 알루미나(Al2O3), 삼산화스트론튬(SrO3) 및 삼산화붕소(B2O3)로 조성된 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 480~490 nm의 파장을 투과시키는 청색 축광안료인 것이 좋다(도 3). 상기 축광안료는, 휘도가 우수하고, 어두운 곳에서도 장시간 발광이 가능하므로 축광안료가 첨가된 본 발명의 기능성 농업용 필름은 야간에도 잔광을 이용하여 광합성을 촉진시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 청색 파장(400~500 nm)과 적색 파장(600~700 nm)을 동시에 투과시킬 수 있는 기능성 농업용 필름을 제공할 수 있다. 본 발명의 기능성 농업용 필름은 보라색 형광안료를 이용하여 청색 파장과 적색 파장을 모두 투과시킴으로써 식물의 광합성을 촉진시킬 수 있으며, 축광안료 이용하여 야간에서 식물의 광합성을 촉진시킬 수 있다.
도 1은 전자기파 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 2는 식물의 광합성 작용의 파장범위를 보여주는 도이다.
도 3은 본 발명에서 사용한 축광안료의 발광 스펙트럼을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[ 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 7 : 기능성 농업용 필름 제조]
본 실시예에서는 하기 (1)~(10)의 조성성분을 이용하여 하기 표 1과 같이 조성한 후, 0.08 mm의 두께로 균일하게 도포하여 각각의 농업용 필름(실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 7)을 제조하였다. 각각의 농업용 필름을 제조하였다.
그 후, 각각의 필름을 이용하여 비닐 하우스를 제조하여 하기 실험예에서 이용하였다.
(1) 합성수지: (주)한화 (M-LLDPE)GRADE: 3120
(2) 투명화 핵제: (주)타우렉스 GRADE: NU 500P
(3) 엘라스토머: 엑슨모빌 VISTAMAXX GRADE: 6202
(4) 이슬맺힘 방지제: (주)모아켐 GRADE: ES 2400
(5) 자외선 흡수 및 차단제: (주)동부아데카 GRADE: HS-944FD
(6) 산화방지제: (주)동부아데카 GRADE: AO-60.168
(7) 보라색 형광안료: 욱성화학 GRADE: FB605
(8) 청색 형광안료: 욱성화학 GRADE: FB805
(9) 적색 형광안료: 욱성화학 GRADE: FB403
(10) 축광안료: 욱성화학 BLUE FB800
LLDP
(g)
투명화
핵제
(g)
엘라
스토머
(g)
이슬
맺힘
방지제
(g)
자외선 흡수

차단제
(g)
산화
방지제
(g)
보라색
형광
안료
(g)
청색
형광
안료
(g)
적색 형광
안료
(g)
축광 안료
(g)
실시예 1 61.1 6 4 2 0.6 0.3 13 - - 13
실시예 2 61.1 6 4 2 0.6 0.3 - 6.5 6.5 13
비교예 1 67.1 - 4 2 0.6 0.3 13 - - 13
비교예 2 65.1 6 - 2 0.6 0.3 13 - - 13
비교예 3 63.1 6 4 - 0.6 0.3 13 - - 13
비교예 4 61.7 6 4 2 - 0.3 13 - - 13
비교예 5 61.4 6 4 2 0.6 - 13 - - 13
비교예 6 61.1 6 4 2 0.6 0.3 26 - - -
비교예 7 61.1 6 4 2 0.6 0.3 - - - 26
[ 실험예 1: 농업용 필름 특성 관찰]
본 실험예에서는 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 농업용 필름의 특성을 관찰하고자 하였다.
400~700 nm 파장 투과율 및 자외선 투과율은 자외선-가시광선 스펙트로미터(UV Spectrometer UV Visible spectrometer)를 사용하여 측정하였다.
청색 및 적색(400~700 nm)
파장 투과율
(%)
자외선(100~380 nm) 투과율
(%)
실시예 1 83.5 12
실시예 2 84 13
비교예 1 80 15
비교예 2 81 15
비교예 3 82 15
비교예 4 82 25
비교예 5 81 16
비교예 6 70 17
비교예 7 9 50
실험결과, 상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 및 2(본 발명의 기능성 농업용 필름)는 청색 및 적색 파장을 80%이상 투과시키며 자외선을 우수하게 차단함을 확인할 수 있었다. 다만, 비교예 6(축광안료 미첨가 농업용 필름)은 청색 및 적색 파장을 70% 투과시켰지만, 실시예 1 및 2에 비해서는 낮은 투과율을 나타내었다.
[ 실험예 2: 딸기 재배 및 딸기 성장 확인]
본 실험예에서는 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 농업용 필름을 이용하여 설치된 비닐하우스에서 딸기 묘종을 심고, 재배하였다. 재배 10주 후, 딸기의 엽면적, 생체중 및 건물중을 측정하였다.
엽면적 측정은 엽면측정기(Leaf area meter: Ga-5Japan Tokyo Photo제)를 사용하여 광도법으로 측정하여 평균값을 구하였다.
구분 생체중
(g/주)
건체중
(g/주)
엽수
(개)
엽면적
(cm2/주)
실시예 1 7.55 0.86 7.4 12.7
실시예 2 7.56 0.88 7.5 13.0
비교예 1 6.82 0.72 6.8 9.8
비교예 2 7.02 0.73 7.0 10.2
비교예 3 7.13 0.74 7.2 10.9
비교예 4 6.55 0.66 6.7 9.5
비교예 5 6.84 0.72 6.8 9.2
비교예 6 6.41 0.63 6.3 8.7
비교예 7 6.27 0.58 6.1 8.5
실험결과, 상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 및 2(본 발명의 기능성 농업용 필름을 이용한 비닐하우스)에서 재배된 딸기의 묘종이 가장 우수한 성장을 보였다. 또한, 비교예 6(축광안료 미첨가 농업용 필름을 이용한 비닐하우스), 비교예 7(보라색 형광안료 또는 청색 및 적색 형광안료 미첨가 농업용 필름을 이용한 비닐하우스)에서 재배된 딸기의 묘종은 가장 성장이 더딤을 확인할 수 있었다.

Claims (14)

  1. 합성수지 55~68중량%, 투명화 핵제 5~7중량%, 엘라스토머 3~5중량%, 이슬맺힘 방지제 1~2중량%, 자외선 흡수 및 차단제 0.5~0.7중량%, 산화방지제 0.2~0.4%, 형광안료 12~15중량% 및 축광안료 10~15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 형광안료는 가시광선 영역의 400~500 nm의 청색 파장 영역 및 600~700 nm의 적색 파장 영역을 투과시키는 것이며,
    상기 투명화 핵제는 헥시톨,1,3:2,4-비스-오-[(4-메틸페닐)메틸렌][Hexitol,1,3:2,4-bis-O-[(4-methylphenyl)methylene]]인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합성수지는,
    메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌(Metallocene linear low density polyethylene)인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머는,
    메탈로센(metallocene) 촉매하에 선형저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE) 및 폴리프로필렌(polypropylene, PP)을 중합하여 제조된 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이슬맺힘 방지제는,
    비이온 아민계 계면활성제인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  8. 상기 제7항에 있어서,
    상기 비이온 아민계 계면활성제는,
    옥틸 아민(Octyl amine), 도데실 아민(Dodecyl amine), 디펜틸 아민(Dipentyl amine), 디헵틸 아민(Diheptyl amine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 흡수 및 차단제는,
    폴리[[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-에스-트리아진-2,4-디일]-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-파이퍼리딜)이미노]-헥사메틸렌-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-파이퍼리딜)이미노][Poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-s-triazine-2,4-diyl]-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino]-hexamethylene-[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino](CAS N0. 71878-19-8)인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는,
    벤조프로파노산(Benzenepropanoic acid) 및 3,5-비스(1,1-디메틸)-4-하이드로시-2,2-비스[[3-[3,5-비스(1,1-디메틸)-4-하이드로시페닐)-1-옥소프로폭시]-1,3-프로판딜 에스터[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-,2,2-bis[[3-[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4- hydroxyphenyl]-1-oxopropoxy]methyl]-1,3-propanediyl ester]로 조성된 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 형광안료는,
    보라색 형광안료인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보라색 형광안료는,
    청색 형광안료 및 적색 형광안료의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 축광안료는,
    알루미나(Al2O3), 삼산화스트론튬(SrO3) 및 삼산화붕소(B2O3)로 조성된 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 축광안료는,
    청색 축광안료인 것을 특징으로 하는 기능성 농업용 필름.
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