KR101682411B1 - 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법 - Google Patents

내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서 본 발명에 의해 기존의 일반 필름보다 태풍이나 폭설에 잘 견디며, 지구 온난화에 의한 다수의 해충방제에 사용되는 과량의 황함유농약 및 유황훈증 살포에도 내구성이 있을 뿐만 아니라 고온에 의한 블리드가 없고, 넓은 범위의 UV영역 차단능력이 우수하고, 이산화티탄보다 굴절율이 낮아 직조필름의 투명성이 저하되지 않아 보온성과 강도 면에서 우수하여 동절기 난방비 절감과 장기 사용이 보장된 농업용 직조필름을 제공할 수 있으며, 비단 농업용뿐만 아니라 화공약품 작업장 등의 의류용으로 범용성 확대를 할 수 있다.

Description

내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법{The Method Of Producing Textured Greenhouse Polyethylene Film Having Resistance For Sulfur}
본 발명은 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법에 관한 것으로서 농작물 해충방제시 사용되는 유황훈증에 의한 비닐하우스용 필름이 취화되는 것을 방지하는 기능성을 가지는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름에 관한 것이다.
농업용 하우스필름은 0.06㎜정도의 얇은 폴리에틸렌 필름이 주로 사용되어져 왔으나, 현재는 PO계(일명 장기성 PO계 필름)로 대변되는 폴리올레핀 계통의 0.1~ 0.15㎜가 사용되고 있다. 이러한 PO계 필름의 장점은 물방울이 맺히지 않는 특성인 유적성이 탁월하고, 광투과율이 좋으며, 장기 사용이 가능한 장점을 가진다.
기존의 농작물의 해충방제시 농약 살포는 농작물의 잎의 표면에만 작용할 뿐 작물의 뒷면이나 구석진 곳까지는 살포되지 않는 문제가 있어서, 최근에는 유황훈증과 같은 가스 상태로 해충방제 방법이 변하는 추세에 있는데, 이러한 유황훈증이나 황함유 농약 살포 등으로 그 주위의 하우스필름이 취화되는 폐해가 발생될 수 있으므로 내유황 필름의 개발이 더욱 필요해지는 추세이다.
최근에는 축산분야에서도 항생제 대신 유황과 한약재 등 특수첨가제를 섞은 배합사료를 사용하여 고급육을 생산하는 무공해 축산으로 유황사료를 먹인 가축은 질병에 걸리지 않아 일체의 의약품 사용이 필요 없는 유황사육이 확대되고 있는 추세이다. 따라서 겨울철에 보온성이 우수하면서 태풍이나 폭설 등의 자연재해에 잘 견디며, 황함유농약 및 유황훈증 살포에도 내구성이 있어 장기 사용이 보장된 농업용 직조필름의 개발이 필요한 실정이다.
이렇게 해충방재용 유황훈증이나 황함유 기능성 농산물의 생산이 증대됨에 따라 일본의 PO계 필름의 경우 유황에 잘 견디는 농업용 필름 개발이 미쓰비시화학(주)을 주축으로 시작되어 시판되고 있으나, 강도가 취약한 단점이 있다.
이러한 유황훈증이나 유황함유 농약, 비료, 상토 등 유황에 잘 견딜 수 있는 PO계 농업용 필름에 대한 개발은 HALS계의 광안정제, 자외선흡수제, 산화방지제 등의 복합사용과 관련하여 주로 일본을 중심으로 기술개발이 진행되고 있으며, 일본특허공개제1999-000032호"농업용 필름의 수지조성물"에서는 유황훈증에 내구성을 갖도록 필름 수지에 니트록시 화합물을 부가한 수지조성물에 관한 것을 개시하고 있으며, 일본특허공개제2011-246661호 "농업용 필름"에서는 분자량 300이상의 중합체를 부가한 힌더드아민화합물을 부가함으로써 내유황성을 증진시키고 있으며, 일본특허공개제2012-161282호 "농업용필름"에서는 폴리올레핀계 수지에 힌더드아민계 화합물과 자외선흡수제를 함유시킴으로써 내유황성을 향상시키고 있으나 보온성 부족과 태양광선에 대한 장기 안정성이 없기 때문에 강도, 내구성 및 광투과량 부분에서 문제점이 발생하고 있는 실정이었다.
일본특허공개제2011-246661호(2011.12.08.공개) 일본특허공개제2012-161282호(2012.08.30. 공개)
그러므로 본 발명에 의하면, 상기 선행기술의 단점을 보완하여 황함유농약 및 유황훈증 살포에도 내구성이 있을 뿐만 아니라 태양광선에 대한 장기안전성 및 투명도도 확보할 수 있는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름을 제공하는 것을 기술적과제로 한다. 이러한 기술적과제를 해결하기 위해 본 발명자는 무기계 자외선흡수제 중에서도 산화아연(ZnO)을 사용하여 고온에 의한 블리드가 없고, 넓은 범위의 UV영역 차단능력이 우수하고, 이산화티탄보다 굴절율이 낮아 직조필름의 투명성이 저하되지 않아 보온성과 강도 면에서 우수하여 동절기 난방비 절감과 장기 사용이 보장된 농업용 필름의 제조가 가능하다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.
그러므로 본 발명에 의하면, 고밀도 폴리에틸렌수지로 이루어진 플렛얀을 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하는 단계;
선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 80~90중량%, 자외선 차단제 4~8중량%, 광안정제 2~4중량%, 산화방지제 1~2중량% 및 무적제 3~6중량%로 이루어진 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 표면수지층 및 이면수지층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법이 제공된다.
삭제
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름은 농작물 해충방제시 사용되는 유황훈증에 의한 비닐하우스용 필름이 취화되는 것을 방지하는 기능성을 가지는 것으로서 고밀도 폴리에틸렌 플랫얀이 경사 및 위사가 되어 제직된 중간층을 가지고, 상기 중간층의 표면 및 이면에 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 80~90중량%, 자외선 차단제 4~8중량%, 광안정제 2~4중량%, 산화방지제 1~2중량% 및 무적제 3~6중량%로 이루어진 표면수지층 및 이면수지층을 가지는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름이다.
본 발명의 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법은 중간층을 제직하는 단계와 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 표면수지층 및 이면수지층을 형성하는 단계로 이루어진다.
우선, 중간층을 제직하는 단계는 절단된 고밀도 폴리에틸렌 필름을 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하는데, 티다이 압출법에 의해 정밀하게 고밀도 폴리에틸렌 필름을 연신하여 폭 1.5~2.5㎜, 두께 0.05~0.09㎜로 제조한 플렛얀으로 제직하는 것이 인장강도 및 파열강도 향상에 바람직하다.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도 0.941~0.970 ｇ/㎤인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 폭 및 두께의 플랫얀을 만드는데 백화현상이 발생하기 전까지 연신비를 5~10배로 조절하여야 하는 것이 좋다. 상기 고밀도 폴리에틸렌 수지에는 광안정제 마스터배치 3중량%와 무기계 자외선 차단제 마스터배치 4중량%가 함유되도록하여 내유황성 원사를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 플랫얀 형태로 만들어진 고밀도 폴리에틸렌 필름을 워터제트직기(Water Jet Loom), 래피어직기(RapierLoom)및 슐저직기(Sulzer Loom)등에 공급하여 폭 2m~4m정도로 평직조직으로 제직하는데, 밀도는 경사 및 위사 모두 10~12본/인치 로 제직하는 것이 좋다.
본 발명에서는 제직시 중간층의 투광성 저하에 가장 크게 영향을 미칠 수 있는 위사 꼬임현상을 방지하기 위해 직기의 위입 부분에 꼬임 해사 장치인 피더(Feeder)를 장착하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 제직된 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 내유황성능을 향상시키는 역할을 하는 표면수지층 및 이면수지층을 형성하게 되는데, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 80~90중량%, 자외선 차단제 4~8중량%, 광안정제 2~4중량%, 산화방지제 1~2중량% 및 무적제 3~6중량%로 이루어진 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 표면수지층 및 이면수지층을 형성한다. 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 메타로센 선형저밀도폴리에틸렌을 사용하는 것이 투명도과 강도면에서 더 바람직하다.
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치의 자외선 차단제는 산화아연(ZnO)이며, 상기 광안정제는 HALS(Hindered Amine Light Stabilizer)에 트리아진화합물이 부가된 광안정제를 사용하는 것이 고온에 의한 블리드가 없고, 넓은 범위의 UV영역 차단능력이 우수하고, 이산화티탄보다 굴절율이 낮아 직조필름의 투명성이 저하되지 않아 보온성과 강도 면에서 우수하여 바람직하며, 산화방지제는 페놀계, 황산계, 인산계 중 어느 하나인 산화방지제이며, 무적제는 농업용필름의 내부 물방울이 맺히는 것을 방지하는 중요한 기능을 하는 것으로서 소르비탄에스테르와 에톡실레이티드 소르비탄 에스테르의 혼합물로 된 무적제를 사용하는 것이 압출코팅 방법으로 제조해야하는 직조필름때문에 300℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있어 바람직하다.
상기 표면부와 이면부에 코팅하기 위해 사용되는 저밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도가 0.910~0.935 ｇ/㎤인 것이 바람직하다. 상기 코팅단계이후 본 발명의 농업용 필름의 표면 개선을 위해 카렌다 가공을 하여 최종두께가 0.3mm정도로 고르게 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 고밀도 폴리에틸렌 플랫얀이 경사 및 위사가 되어 제직된 중간층을 가지고, 상기 중간층의 표면 및 이면에 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 80~90중량%, 자외선 차단제 4~8중량%, 광안정제 2~4중량%, 산화방지제 1~2중량% 및 무적제 3~6중량%로 이루어진 표면수지층 및 이면수지층을 가지는 것을 특징으로 하는 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름이 제공되는데, 특히, 상기 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름은 유황훈증 농법에 사용되는 유황에 내구성이 강하며 일광에 의한 내후성이 우수하고 또한 직조된 필름형태이므로 일반 비닐하우스용 필름보다 강도가 강하여 장기 사용이 가능할 뿐만 아니라 두께가 두꺼워 보온성 측면에서도 유리하다.
따라서 본 발명에 의하면, 기존의 일반 필름보다 태풍이나 폭설에 잘 견디며, 지구 온난화에 의한 다수의 해충방제에 사용되는 과량의 황함유농약 및 유황훈증 살포에도 내구성이 있을 뿐만 아니라 고온에 의한 블리드가 없고, 넓은 범위의 UV영역 차단능력이 우수하고, 이산화티탄보다 굴절율이 낮아 직조필름의 투명성이 저하되지 않아 보온성과 강도 면에서 우수하여 동절기 난방비 절감과 장기 사용이 보장된 농업용 직조필름을 제공할 수 있으며, 비단 농업용뿐만 아니라 화공약품 작업장 등의 의류용으로 범용성 확대를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 표면사진이다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
밀도 0.941ｇ/㎤인 고밀도 폴리에틸렌 수지 93중량%, 광안정제 마스터배치 3중량%와 무기계 자외선 차단제 마스터배치 4중량%를 함유하는 폴리에틸렌 수지를 연신비 1;5로 티다이 압출법으로 폭 2mm, 두께 0.08㎜의 플랫얀을 만든 후 위입부분에 피더를 장착한 워터제트직기(Water Jet Loom)에 공급하여 폭 2m정도로 경사밀도 및 위사밀도 모두 12본/인치 의 평직조직으로 제직했다.
이후, 선형 저밀도 폴리에틸렌(메타로센 선형저밀도폴리에틸렌) 수지 86중량%, 자외선 차단제(ZnO) 4중량%, 광안정제(사이텍(주), CYSORB THT 6460) 4중량%, 페놀계 산화방지제 2중량% 및 무적제(소르비탄에스테르와 에톡실레이티드 소르비탄 에스테르의 혼합물) 4중량%로 이루어진 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치를 용융하여 압출 코팅기(250~300℃)를 이용하여 상기 중간층의 표면을 코팅한 후 건조시켜 표면수지층을 형성하고, 동일한 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 이면을 코팅한 후 건조시켜 이면수지층을 형성하고 카렌다 가공을 하여 최종두께 0.3mm의 비닐하우스용 필름을 제조하였다.
상기 실시예의 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 내유황성능효과 검증을 위해서 농촌 진흥청 국립원예특작과학원 시설원예 시험장에서 샘플을 제작하고 아래와 같이 평가하여 아래 표 1에 나타내었다.
1. 내유황 성능 시험(노지평가)
- 유황 훈증시험 : 개발 직조필름을 이용하여 실험용 간이하우스를 제작함. 간이하우스 규격은 가로 2m, 세로 1m, 높이 1m의 크기로 하여 3개의 샘플을 제작함. 제작한 간이하우스에 유황훈증기로 훈증을 1일 8시간씩 3개월 실시하였다. 또한, 유황훈증 노지평가시험은 국립원예특작과학원 시설원예시험장에 의뢰하여 시험 : 개발된 직조필름을 이용하여 160m2의 면적으로 하우스를 설치한 후 유황훈증을 1일 8시간씩 3개월을 실시하였다.
- 촉진내후성시험 : 유황훈증 처리된 상기 각 샘플을 한국건설생활환경 시험연구원에서 촉진내후성 시험(ASTM G 154)을 행하였다. 온도 60℃, 습도 50%, 1,200 시간 폭로.
- 신장율의 잔율 시험 : 촉진내후성 시험이 끝난 시료의 신장잔율을 측정. 신장잔율이 50% 이상이면 합격으로 하였다(한국플라스틱표준 KPS-1004, 농업용 폴리에틸렌필름의 내후성 판정 기준).
신장율의 잔율(%) = 조사시험편의 신장율/미조사시험편의 신장율 X 100
: 5년 이상을 보장하기 위한 판명은 국내 일조량 평균이 1일 150kJ/m2이며, 촉진내후성 시험의 1시간 일조량은 평균 220kJ/m2 이므로 촉진내후성시험 1시간은 옥외 1.5일에 해당됨. 따라서 촉진내후성 시험기에서 1,200시간 이상을 시험하면 5년 이상에 상당하는 것이다.
2. 내유황성 직조필름의 인장강도시험
- KS K 0521(직물의 인장강도 및 신도 시험법)준하였다.
3. 내유황성 직조필름의 파열강도시험
- KS K 0350(천의 파열강도 및 파열팽창 측정법)준하였다.
4. 내유황성 직조필름의 광투과율 시험
- 하우스빔을 이용하여 100cmX100cmX90cm의 직육면체를 만들고, 1중으로 피복하여 메탈할라이트와 나트륨등이 있는 챔버에서 광투과율을 광합성 광량자 측정기와 분석기(Li-1800)를 이용해서 측정함. 또한, ASTM E 424-71 시험법으로 시험하여 광투과율을 측정하였다.
구분 단위 실시예 1 시험규격
1. 내유황성
(신장 잔율)		 % 80
유황훈증시험/KS M 3505/ASTM G 154
2. 광투과율 % 75
광합성 유효광량자 측정기와 분석기(Li-1800),
ASTM E 424-71
3. 인장강도
(경사/위사)		 N/5㎝ 1,000/900 KS K 0521
4. 파열강도 N/㎠ 1,100 KS K 0350
5. 인열강도
(경사/위사)		 N 180/180 KS K 0536
6. 두께 mm 0.3 KS K ISO 5084

Claims (5)

  1. 밀도 0.941~0.970 ｇ/㎤이고, 광안정제 마스터배치 3중량%와 무기계 자외선 차단제 마스터배치 4중량%가 함유된 고밀도 폴리에틸렌수지를 티다이 압출법에 의하여 폭 1.5~2.5㎜, 두께 0.05~0.09㎜로 제조한 플렛얀을 경사 및 위사로 사용하여 중간층을 제직하는 단계;
    선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 80~90중량%, 자외선 차단제 4~8중량%, HALS(Hindered Amine Light Stabilizer)에 트리아진화합물이 부가된 광안정제 2~4중량%, 산화방지제 1~2중량% 및 소르비탄에스테르와 에톡실레이티드 소르비탄 에스테르의 혼합물로 된 무적제 3~6중량%로 이루어진 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치를 용융하여 상기 중간층의 표면 및 이면을 코팅하여 표면수지층 및 이면수지층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 표면수지층용 및 이면수지층용 선형 저밀도 폴리에틸렌 마스터배치에 사용되는 저밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도 0.910~0.935 ｇ/㎤인 것을 특징으로 하는 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020150065114A 2015-05-11 2015-05-11 내유황성능을 갖는 비닐하우스용 폴리에틸렌 직조필름의 제조방법 KR101682411B1 (ko)

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