KR101830899B1

KR101830899B1 - 비료가 코팅된 비닐의 제조방법

Info

Publication number: KR101830899B1
Application number: KR1020160057449A
Authority: KR
Inventors: 김용동
Original assignee: (주)금성필름
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2018-02-21
Also published as: KR20170127174A

Abstract

본 발명은 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 관한 것으로, 작물 재배에 요구되는 보온 유지를 위해 활용되는 비닐 하우스와 같은 비닐 소재에 코팅비료로 구성된 코팅층을 형성하는 비닐의 제조방법인바, 비닐에 코팅된 코팅비료가 내리는 빗물에 의해 일정량씩 씻기어 내려가면서, 빗물에 녹은 양분이 자체적인 조절에 따라 토양 속으로 스며드는 과정에서 작물로 공급되도록 한 비료가 코팅된 비닐의 제조방법을 제공하고자 한다.

Description

비료가 코팅된 비닐의 제조방법{Method For Manufacturing Vinyl of Coating Fertilizer}

본 발명은 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비닐의 겉면에 코팅층을 형성하고 있는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비닐은, 농업 분야에서는 농작물의 성장을 촉진함과 동시 높은 결실률을 얻게 하고, 작물의 양질 향상을 위해 사용되고 있으며, 식품포장용 및 실생활 제품 포장 분야뿐만 아니라 다양한 분야에서 사용되고 있다.

특히, 농작용 비닐은 멀칭(mulching, 농작물 재배 시 경지토양 표면을 덮어주는 비닐) 용도로 많이 사용되고 있으나, 병충해 발생의 억제나 작물의 양질 향상에 대한 기대 이하 수준에 머무르고 있다.

물론, 이러한 상기의 문제들을 해소하기 위한 차원에서 항균성 있는 비닐들을 연구해 왔으며, 실질적으로 다양한 항균성 작용을 하는 비닐들이 개발되고 있는 추세이다.

이처럼, 항균 작용을 하는 기능성 비닐들이 개발되어 출시되고 있으나, 기능적 비닐이던 일반 비닐이던 비닐 본연의 역할은 농작물의 경지 토양 표면을 덮어 농작물 주위 온도를 유지 보온함에 있으며, 이러한 보온 효과로 인하여 농작물의 성장 발육에 일조하게 된다.

농작물이 재배되는 토양은 농작물의 건강한 발육 및 성장에 도움되는 양분이 많은 기름진 땅일 수 있으나, 이와 반대로 농작물의 발육 및 생장을 저해하는 양분이 부족한 땅일 수도 있기 때문에, 토양의 질적 차이에 따라 농작물의 발육 및 성장은 큰 영향을 받을 수밖에 없다.

특히, 토양의 질이 떨어지는 즉, 영양분이 부족한 땅에서는 작물의 발육 및 성장 상태가 좋지 못하지만, 비닐은 비닐 본연의 보온 기능만 담당할 뿐, 작물 발육의 근본적인 도움을 제시하지 못하고 있는 실정이다.

이처럼, 비닐의 주된 기능은 작물 발육에 도움될 만한 보온 역할 기능만 할뿐이며, 여전히도 비닐 기술을 혁신할만한 특별한 노하우는 제시되지 않고 있은 실정이다.

토양의 질이 떨어지는 즉, 영양분이 부족한 땅에서는 작물의 발육 및 성장 상태가 좋지 못하지만, 비닐은 비닐 본연의 보온 기능만 담당할 뿐, 작물 발육의 근본적인 도움을 제시하지 못하고 있는 실정이다.

특히, 비가 오는 날씨에서는, 비닐하우스의 외곽지에 뿌려 놓은 비료 성분들이 빗물에 의해 대부분 유실되는 관계로, 실질적으로 작물로 비료 성분들이 공급되지 못하는 문제점 더 심각하다.

또한, 이러한 비료 성분의 유실로 인하여, 다시 비료를 뿌려 주어야 하기 때문에 작물의 재배에 소요되는 노동력 가중 및 원가 상승이 초래된다.

특허문헌 001 등록특허 제10-0916017호, 특허문헌 002 공개특허 제10-2014-0146428호.

전술된 문제들을 해소하기 위한 본 발명은, 작물의 생장에 요구되는 보온 유지용으로 이용되는 비닐의 겉면에 코팅비료로 구성된 코팅층을 형성토록 하여 비오는 날 내리는 비와 함께 일정한만큼 씻기어 내려 비닐 외곽지의 토양 속으로 일정한 량의 양분을 자동 공급 가능한 비료가 코팅된 비닐의 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.

전술된 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 내리는 비와 함께 비닐에서부터 일정량씩 씻기어 내려가 작물에 양분 용도로 공급될 수 있게, 분사부의 분사노즐부재들로부터 분사되면서 비닐의 겉면에 도포되어 경화된 코팅비료액으로 코팅층을 이루게 되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 일 특징이 있다.

상기 코팅비료액의 코팅층은, 토양 속으로 스며들어 작물에 양분으로 제공되는 영양물질, 상기 영양물질을 함유한 상태로 일정량씩 상기 영양물질을 토양으로 용출시키는 전성물질, 및 상기 전성물질에 점착성을 제공하는 방식으로 상기 영양물질을 포함한 상기 전성물질과 함께 상기의 분사노즐부재들로부터 분사되어 비닐의 겉면에 부착되는 코팅물질을 포함하는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 일 특징이 있다.

상기 코팅물질 17 내지 34 중량%, 상기 전성물질 24 내지 31 중량%, 상기 영양물질 35 내지 55 중량%로 구성되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 일 특징이 있다.

상기 코팅물질은 송진, 파라핀, 및 녹말 중 어느 하나 이상으로 구성되며, 상기 전성물질은 쌀, 좁쌀 중 어느 하나를 이용하여 쪄낸 밥알로 구성되고, 상기 영양물질은 질소전량, 구용성인산, 수용성칼륨, 구용성고토, 구용성붕소 중 어느 하나 이상으로 구성되며, 상기 코팅비료액의 제조에 수반되는 용매로서 에탄올, N-헥산, 물 중 어느 하나 이상을 이용하게 되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 일 특징이 있다.

상기 분사노즐부재들로부터 분사되는 코팅비료액은 상온에서의 송진 성분으로 인한 경화 방지를 위해 상기 분사노즐부재에 20℃이상의 온도를 상회하며 유지할 수 있게 열선들이 설치되어 있는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 일 특징이 있다.

상기 코팅물질의 송진과 녹말 및 파라핀은 각각 2 : 0.3 : 0.3의 질량비에 의해 혼합되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 일 특징이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 비료가 코팅된 비닐의 제조방법은, 빗물에 의해 기존의 비료 성분의 유실 문제를 근본적으로 방지할 수 있는 기술로서, 비닐의 겉면에 코팅된 코팅비료의 형성에 따라, 빗물에 의해 비닐로부터 코팅비료가 씻기어 내려가더라도 펠릿형 입자들이 토양에 고르게 분포될 수 있고, 이러한 펠릿형 입자로부터 용출되는 대부분의 양분이 작물로 공급되게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 비료가 코팅된 비닐의 제조방법은, 대부분의 양분이 작물에게 공급되는 관계로, 비료 유실에 의해 비료를 다시 뿌려야 하는 작업을 생략할 수 있어 작물의 재배에 소요되는 노동력 절감 및 원가 절감을 가져다줄 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 비료가 코팅된 비닐의 제조방법은, 작물의 생육 및 날씨 변화에 따라 필요한 최적의 코팅비료를 작물에게 공급할 수 있으며, 코팅비료의 자체적인 양분 용출 작용에 따라 양분의 자동 방출 조절 및 양분의 지속적인 일정 공급을 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 있어 코팅비료액의 비닐 분사 상태를 도시한 장치도.
도 2는 도 1에 도시된 분사부의 구성을 상세히 도시한 장치 사시도.
도 3은 도 1, 2에 도시된 분사부의 분사노즐부재 구성을 상세히 도시한 장치 사시도.
도 4는 본 발명의 코팅비료용 비닐을 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 비닐에 도포되어 코팅된 코팅비료 코팅층을 상세히 도시한 개념도.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 도시됨을 밝히고, 후술되는 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하며, 다른 여러 형태로 변형 실시되는 점까지 감안한 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.

아울러, 하기 본 발명에서는 실시 예로 한정되는 것이 아니라, 명세서 전반에 기재된 기술적 내용을 토대로 해석한 확장 범위까지 포함하는 권리범위로 인정되어야만 할 것이다.

본 발명에 따른 비료가 코팅된 비닐의 제조방법은, 본 발명의 출원인으로부터 출원되어 등록된 제10-2015-0023847호의 특허출원에 개시된 항균비닐의 제조방법 및 장치를 준용하되, 제2단계에서 원기둥 형태로 블로윙되는 필름의 표면에 항균액 대신 본 발명에서는 코팅비료액이 분사되는 특징을 갖는다.

즉, 본 발명에서의 비료가 코팅된 비닐의 제조방법은, 이미 출원된 상기 제10-2015-0023847호에 개시된 제1단계에서부터 제6단계에 이르는 과정 중에서 제2단계에서 필름 표면으로 항균액 대신 코팅비료액이 분사되는 특징이 있고, 상기 제10-2015-0023847호에 개시되었으며 도 1에 도시된 바와 같이 투입부(10), 가열이송부(20), 분사부(30), 엠보싱처리부(40), 함침부(60), 코로나 처리부(50), 권취부(70)의 장치 구성을 준용할 수도 있으나, 분사부(30)를 통하여 항균액 대신 코팅비료액이 필름 표면에 분사되는 방식으로 도포되는 특징이 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 있어서, 필름 즉 비닐의 표면에 분사되어 도포되는 코팅비료액의 코팅층 형성 과정에 주된 특징이 있으며, 이러한 코팅비료액의 코팅층 형성 과정에 대하여 상세히 설명된다.

본 발명에 의한 비료가 코팅된 비닐의 제조방법은, 비닐의 겉면에 코팅층을 이룬 코팅비료의 기능성 비닐에 관한 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 분사부(30)의 분사노즐부재(33)들을 통하여 비닐 상에 분사되는 방식으로 도포되는 코팅비료액상(100)은, 코팅물질, 전성물질, 및 영양물질로 구성될 수 있다.

이러한 코팅비료액(100)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제일 내부에 위치하게 되는 영양물질(110)과 상기 영양물질을 에워싸는 전성물질(120)과 상기 전성물질을 의 외부에서 전성물질에 점착성을 제공하는 코팅물질(130)로 구성되는 점에 특징이 있다.

이러한 본 발명의 코팅비료액(100)은 코팅물질(110)과 전성물질(120) 및 영양물질(130)로 구성되되, 각 물질의 조성함량은 상기 코팅물질 17 내지 34 중량%, 상기 전성물질 24 내지 31 중량%, 상기 영양물질 35 내지 55 중량%로 구성될 수 있다.

상기의 코팅물질(110)과 전성물질(120) 및 영양물질(130)에 대한 중량 범위는 장마철을 배제한 일반적인 비 오는 날을 대상으로 한 보편적인 날씨에 적용된 것이며, 장마철의 경우에는 각 중량 범위가 달리 적용될 수 있음까지 포함하는 방식으로 해석되어야만 할 것이다.

여기서, 상기 코팅물질(130)은 17 중량% 미만일 때에 비닐(VL) 겉면으로부터 비와 함께 씻기어 내려가는 시간이 매우 단축되는 단점과 함께, 그 내부에 있는 전성물질(120) 및 영양물질(110)의 용출까지도 빨라지는 단점이 있으며, 34 중량% 초과일 때에는 비닐(VL) 겉면으로부터 비와 함께 씻겨 내려가는 시간이 너무 지연되는 단점과 함께, 그 내부에 있는 전성물질(120) 및 영양물질(110)의 용출까지도 지연되는 단점이 있기 때문이다.

상기 전성물질(120)은 24 중량% 미만일 때에 그 내부에 있는 영양물질(110)의 용출 시간이 빨라지는 단점이 있고, 31 중량% 초과일 때에는 영양물질(110)의 용출 시간이 지연되는 단점이 있다.

상기 영양물질(110)은 35 중량% 미만일 때에는 빗물과 코팅물질(130) 및 전성물질(120)과의 혼합으로 그 영양물질(110)이 희석되어 작물에 실질적인 양분을 공급하는 량에 미달될 수 있고, 55 중량% 초과일 때에는 작물에 실질적으로 과잉 공급되는 단점이 있다.

이러한 연유로 상기의 코팅물질(130)과 전성물질(120) 및 영양물질(110)은 상기의 중량 범위 설정이 가장 바람직할 수 있다.

여기서, 상기 코팅물질(130)은 외부적 충격(물리적 충격)에 매우 안전하면서도 작물의 안전성을 보장하고, 비닐 상에 도포되는 점착성 천연코팅제의 코팅물질이 제시되는바, 녹말, 파라핀, 옷 식물추출액(쑥, 생강, 마늘, 감, 오렌지껍질, 모과, 석류, 매실) 등이 이용될 수 있는데, 본 발명에서의 코팅물질로서 천연코팅제의 구성물질은 송진, 녹말, 및 파라핀이 일례로 제시될 수 있고, 용매로는 에탄올, N-헥산, 물이 이용될 수 있다.

송진은 무색 투명한 액체로서 시간이 경과하면서 희뿌연 색을 띄며 끈적한 성질을 갖게 된다. 이러한 송진은 물에 잘 녹지 않은 관계로, 에탄올, 에테르, 아세트, 클로로포롬에 녹을 수 있으며, 그 성분은 로진, 테레빈유, 물, 기타 물질들로 구성된다. 특히, 테레빈유는 방수성 용매로 사용될 수 있다.

상기 송진에 구성된 로진은 송진을 증류하여 얻게 되는 천연 수지로서, 담황색 또는 갈색이며 투명하고 유리광택이 있다. 때로는 표면이 백색 또는 황색 분말로 덮여 있다. 주성분인 아비에트산(C20H30O2)을 비롯하여 네오아비에트산, 레포피마르산, 히드로아비에트산, 피마르산, 덱스톤산 등 수지산(樹脂酸)을 함유하며, 이 밖에 소량의 회분(焚分)을 함유하고 있으며, 비중은 비중은 1.045 ~ 1.086, 녹는점은 120 ~ 135℃이다. 알코올, 에테르, 벤젠, 아세톤 등 유기용매에 녹는다.

이와 같이 구성되는 송진은 혼합물인 반면, 파라핀과 녹말은 순물질인데, 코팅물질로 활용되기 위해서는 적당한 용매에 녹여야 하는바, 이때 사용되는 용매로는 극성 정도에 따라 N-헥산, 에테르, 아세톤, 에탄올, 물이 이용될 수 있다.

하기에서는 송진, 파라핀, 녹말의 용질들이 용매에 녹는 정도를 알아보기 위한 용해도의 실험 예들이 설명된다.

실험예 1

<송진>

실험 전 둥근바닥 플라스크의 질량을 잰 후, 전자저울을 이용하여 송진 5g을 측정한다. 극성의 정도가 가장 작은 N-헥산 50ml를 비커에 넣는다. 송진과 N-헥산을 혼합하여 3분 정도 잘 흔들어 섞은 다음, 단순여과장치로 녹지 않는 용질(송진)을 용액으로부터 분리한다. 거른 용액은 감압증류장치로 용매를 날려버린 다음, 실험 후 둥근바닥 플라스크의 전체 질량을 잰다.

따라서, 회수된 송진의 질량값은 실험 후 둥근바닥 플라스크 전체 질량에 실험 전 둥근바닥 플라스크의 질량을 뺀 결과값일 수 있다.

이와 같은 순으로 상기 N-헥산에 이어 용매로서 아세톤, 에탄올, 물을 이용한 송진의 회수율까지 알아볼 수 있는 실험예들까지 실시할 수 있다.

실험예 2

<파라핀과 녹말>

극성 정도가 다른 각각의 용매 5ml에 파라핀을 0.1g씩 넣은 후, 용질의 용해도를 관찰한다. 용질이 잘 녹지 않을 경우 온도를 조금씩 높인다. 녹말의 경우도 같은 방법으로 수행한다.

용매 종류에 따른 송진의 용해도

구분	N-헥산	에테르	아세톤	에탄올	물
용해도	약간 녹음	매우 잘 녹음	잘 녹음	잘 녹음	거의 녹지 않음
상대적 용해도 순	4	1	2	3	5
극성 순	5	4	3	2	1

용매 종류에 따른 송진의 회수율

구분	N-헥산	에테르	아세톤	에탄올	물
용매의 끓는점(℃)	68.7	34.5	56.2	78.5	100
실험전(g)	5	5	5	5	5
회수된 질량(g)	1.05	4.43	4.25	4.1	0.14
회수율(%)	21	88.6	85	82	2.8

위의 실험 결과로서, 용매의 극성 순서는 하기의 표 1에서와 같이 N-헥산 ＜ 에테르 ＜ 아세톤 ＜ 에탄올 ＜ 물 순이며, 송진의 용해도는 물 ＜ N-헥산 ＜ 에탄올 ＜ 아세톤 ＜ 에테르 순이고, 용매에 녹는 송진의 회수율은 하기 표 2에서와 같이 물 ＜ N-헥산 ＜ 에탄올 ＜ 아세톤 ＜ 에테르 순이다.

파라핀은 순물질로서 혼합물인 송진과 달리 극성 정도에 따라 5가지 용매조건에서 실험하였는데 N-헥산과 에테에는 약간 녹았으며, N-헥산과 에테르 용액에서는 약간 가열했을 경우 다 녹았다.

녹말은 가열 전에는 모든 용매에서 잘 녹지 않았으나, 물에서 약간 녹았고, 가열했을 경우 잘 녹으며 풀 형태로 된다.

상기의 실험 예들을 통하여 종합해본 결과, 천연재료로서 녹일 수 있는 용매로 송진의 경우에는 에테르나 아세톤이 바람직하지만, 작물을 섭취하는 인체의 무해성을 고려할 경우 에탄올이 가장 바람직하다. 한편, 녹말의 경우는 뜨거운 물이 적당하고, 파라핀의 경우는 가열된 N-헥산이 적당하다.

실험예 3

송진의 색깔 제거 실험

에탄올과 물의 질량비를 달리하여 고체 송진의 용해도와 색깔이 빠지는 정도를 관찰하며, 피펫을 이용해 에탄올과 물을 표 3과 같이 취하여 비커에 옮겨 각각의 샘플을 만든 후, 송진 5g을 각각의 샘플에 옮긴 다음, 비커를 잘 흔들고 송진의 상태와 색깔, 및 용액의 색깔을 관찰한다.

샘플	샘플질량(g)			용질의 색깔 변화	용질의 용해도
샘플	에탄올	물	송진		용질의 용해도
1	0	50	5	샘플6으로 갈술록 송진의 갈색이 탈색되었다.	샘플6으로 갈수록 용해도가 증가했다.
2	5	45	5
3	15	35	5
4	25	25	5
5	35	15	5
6	45	5	5

위의 실험 결과 송진의 색깔을 뺄 수 있는 조건은 에탄올과 물의 비율이 5 : 5(샘플4)와 7 : 3(샘플5)의 중간 비율이 될 것이며, 이 정도 극성에서 송진의 갈색 성분을 뺄 수 있었다. 또한, 적당한 용해도를 나타낸다. 좀 더 밝은 색의 코팅을 할 수 있을 것이다.

한편, 천연코팅 재료의 비율에 따른 코팅에 관한 실험예들이 하기에서 상세히 설명된다.

실험에 사용한 천연 재료의 송진은 양질의 송진 분말을 사용하였다. 유리판을 준비한 후, 그 위에 랩을 잘 씌워서 굴곡이 생기지 않게 한다. 샘플 비닐을 올려놓은 후, 표 4의 비율에 따라 용매(에탄올, N-헥산, 물)와 용질(송진, 녹말, 파라핀)을 잘 섞는 다음, 용매가 날아가지 않도록 시험관에 랩을 싸거나 뚜껑을 막는다. 시험관 속의 용액을 잘 녹이기 위해 시험관을 흔들거나 물중탕을 한 후, 다 녹은 용액을 가열된 유리판 위에 천천히 붓고 롤러로 여러 번 코팅작업을 한다.

	코팅 재료 질량						코팅 상태	해리 상태
	송진코팅		파라핀코팅		녹말코팅
	송진(g)	에탄올(g)	파라핀(g)	N-헥산(g)	녹말(g)	물(g)
비닐 A	1	5	0.5	5	0.5	5	5	9
비닐 B	2	5	0.4	5	0.4	5	7	7
비닐 C	2	5	0.3	5	0.3	5	9	5
비닐 D	3	5	0.2	5	0.2	5	7	3
비닐 E	4	5	0.1	5	0.1	5	5	1

코팅상태 : 9 매우양호, 7 양호, 5 보통, 3 불량, 매우 불량 1

해리상태 : 9 매우양호, 7 양호, 5 보통, 3 불량, 매우 불량 1

시험관 각각에 에탄올과 1,2,3,4g의 송진을 혼합할 때 처음에는 녹지 않았으나 20분 정도 지나면서 거의 다 녹았다. 그리고 물중탕으로 가온을 하면 더 잘 녹았으며, 송진용액은 끈적끈적하고 비닐에 부었을 때 시간이 지나면서 서서히 굳었다. 송진의 양이 많을수록 짙은 갈색을 나타내었고, 녹말은 쉽게 엉기는 경향이 있어 코팅에 어려움이 있었으며, 파라핀도 녹말처럼 코팅하는데 어려움이 있었다.

위의 실험 결과 천연 재료인 송진, 녹말, 파라핀을 비닐에 코팅 가능함을 알 수 있었고, 20℃조건에 코팅비료액(코팅물질)이 쉽게 굳어버리는 경향이 있어 열을 가한 코팅방식이 적당함이 파악된바, 이는 분사부(30)의 분사노즐부재(33)로부터 코팅비료액(100)이 분사될 때 20℃의 온도가 상회되거나 유지되지 못할 경우 송진의 경화 진행으로 분사의 어려움이 발생되기 때문에 분사노즐부재(33)에 20℃의 온도를 상회 또는 유지할 수 있는 가온 가능한 열선(미도시)의 설치 상태에서 코팅비료액의 분사가 이루어져야 한다.

파라핀과 녹말은 코팅에 어려움이 있어 송진의 양에 비해 상대적으로 적게 사용하는 것이 효율적이며, 비닐 표면을 겉으로 보기에 송진은 2g, 녹말은 0.3g, 파라핀은 0.3g 코팅 혼합비가 적당하다.

한편, 천연코팅제의 용출성에 관한 실험예들이 상세히 설명된다.

천연코팅제의 용출성 실험

천연재료로 코팅한 비닐의 용출 유무는 다양한 변인통제(일정시간, 일정온도, 용매의 종류, PH, 코팅지의 종류)를 통하여 실험할 수 있다.

<조건통제> 비닐에 코팅된 물질의 양은 일정하게 유지한다.(송진 2g, 녹말 0.3g, 파라핀 0.3g) 그리고 여러번 코팅한 비닐 중 질량이 유사한 것으로 한 반복 실험하였다.

일정 시간(20분) 동안 온도별로 코팅된 물질의 용출성 실험

송진과 파라핀코팅은 노말 헥산추출법, 녹말코팅은 요오드녹말반응으로 확인하였다.

노말 헥산추출법

시료의 PH를 4이하의 산성으로 하여 노말 헥산층에 용해되는 물질을 노말 헥산으로 추출하여 노말 헥산을 증발시킨 잔류물의 질량으로부터 구하는 방법이다.

정량범위는 5 ~ 200mg이다. 폐수중의 비교적 휘발되지 않은 탄화수소, 탄화수소유도체, 그리이스유상물질이 노말 헥산층에 용해되는 성질을 이용한 방법으로 시료를 직접 사용하거나, 시료에 적당한 응집제 또는 흡착제 등을 넣어 노말 헥산추출 물질을 포집한 다음 노말 헥산으로 추출하고 잔류물의 질량을 측정하여 노말헥산 추출물질의 양으로 하는 방법이다.

<송진코팅의 용출 실험-노말 헥산법>

항온조 물의 온도를 40℃로 유지하고 비커를 예열한 후, 예열한 비커에 코팅비닐을 넣고 40℃ 물 80mL를 붓는다. 20분 후 비커에 담겨진 물을 분별깔때기에 옮긴 다음, N-헥산 20ml를 넣고 흔든 후, 빈 둥근바닥 플라스크의 질량을 잰다. 분별깔때기 위층의 N-헥산을 취하여 둥근바닥 플라스크에 옮긴 다음, 상기 플라스크의 질량 측정 및 상기 분별 깔때기 위층의 N-헥산을 취하여 둥근바닥 플라스크에 옮기는 과정을 반복한다. N-헥산을 조려서 용질이 남은 둥근바닥 플라스크의 질량을 잰 후, 그 차이 값으로 용출양을 계산하고 평균을 구한다. 물의 온도를 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ 조건에 반복적으로 실험한다.

<파라핀 코팅의 용출 실험 - 노말 헥산법>

항온조 물의 온도를 40℃로 유지하고 비커를 예열한 후, 예열한 비커에 코팅비닐을 넣고 40℃ 물 80mL를 붓는다. 20분 후 비커에 담겨진 물을 분별깔때기에 옮긴 다음, 노말 헥산법으로 추출하여 용출성을 확인한 다음, 용출양의 평균을 구한다. 물의 온도를 50℃, 60℃ 조건에 반복적으로 실험한다.

<녹말 코팅의 용출 실험 - 요오드녹말반응>

요오드-요오드화칼륨용액을 만든 후, 증류수 60ml에 KI 3g, 요오드 1g을 섞어 만들고 10배로 희석한 다음, 항온조 물의 온도를 40℃로 유지하고 비커를 예열한다. 예열한 비커에 코팅필름 넣고 30℃물 80ml를 부운 다음, 20분 후 비커를 꺼내 피펫으로 3mL 정도 취하여 시험관에 옮긴 다음, 시험관에 옮긴 용액을 식힌다. 녹말검출시약을 3방울 정도 떨어뜨려 색깔을 관찰하며 3회 반복한다. 물의 온도를 40℃, 50℃, 60℃, 70℃ 조건에 반복적으로 실험한다.

<송진>

빈 둥근바닥 플라스크의 질량 = 135.92g

추출량 = 추출실험 후의 둥근바닥 플라스크의 질량 - 빈 둥근바닥 플라스크의 질량

추출실험 후의 둥근바닥 플라스크의 질량(송진)

온도 회수	80	70	60	50	40
1회(g)	136.12	136.09	135.92	135.92	135.92
2회(g)	136.11	136.09	135.92	135.92	135.92
3회(g)	136.11	136.10	135.92	135.92	135.92

온도 변화에 따른 송진 성분의 평균 추출량

온도 회수	80	70	60	50	40
1회(g)	0.20	0.17	0	0	0
2회(g)	0.19	0.17	0	0	0
3회(g)	0.19	0.18	0	0	0
평균(g)	0.19	0.17	0	0	0

용출유무(-용출안됨, +용출됨)

온도 용출유무	80	70	60	50	40
(+,-)	+	+	-	-	-

겉보기에서도 N-헥산층과 물층 사이의 흰색의 기름층이 용출되었다.

<파라핀>

추출실험 후의 둥근바닥 플라스크의 질량(파라핀)

온도 회수	60	50	40
1회(g)	136.12	136.09	135.92
2회(g)	136.11	136.09	135.92
3회(g)	136.11	136.10	135.92

파라핀 성분의 평균 추출량

온도 회수	60	50	40
1회(g)	0.12	0.09	0
2회(g)	0.18	0.09	0
3회(g)	0.17	0.09	0
평균(g)	0.16	0.09	0

용출유무(-용출안됨, +용출됨)

온도 용출유무	60	50	40
(+,-)	+	+	-

1) 50℃에서는 파라핀 코팅막이 벗겨짐을 눈으로 확인할 수 있었다.

2) 벗겨진 파라핀은 쉽게 노말 헥산층에 녹았다.

<녹말의 경우>

온도 변화에 따른 용액의 색깔변화

색깔 온도(℃)	색의 변화	비고
대조구	갈색	온도가 높을수록 청남색이 짙어짐
20	갈색
30	갈색
40	청남색
50	청남색
60	청남색
70	청남색

위의 실험 결과 송진코팅은 70℃, 80℃온도에서 물질이 용출됨을 알 수 있었고, 파라핀은 40℃ 이하 온도에서 코팅막이 안전함을 눈으로 확인할 수 있었다. 파라핀 코팅의 용출실험은 녹는점(약 45 ~ 65℃)과 관련성이 있을 것이다. 녹말의 경우 30℃ 이하의 온도에서 코팅막이 안전할 것임.

한편, 일정 온도에서 시간에 따라 코팅된 물질의 용출성 실험에 관한 실험예들이 상세히 설명된다.

물을 용매로 사용하고, 용출성 유무를 송진과 파라핀 코팅에서는 노말 섹산법, 녹말 코팅에서는 요오도 녹말 반응로 알아보았다.

<송진의 용출실험-노말헥산법>

항온조 물의 온도를 70도씨로 유지하고 비커를 예열한 다음, 예열한 비커에 코팅용지를 넣고 70도씨 물 80ml를 붓는다. 5분 단위로 비커를 꺼내어 분별깔때기에 옮긴다. 노말 헥산법으로 추출하여 용출성을 확인한다. 용출양의 평균을 구한다. 물의 온도를 80도씨 조건에서 반복적으로 실험한다.

<파라핀 코팅의 용출실험 - 노말 헥산법>

항온조 물의 온도를 50도씨로 유지하고 비커를 예열한다. 예열한 비커에 코팅용지를 넣고 50도씨 물 80ml를 붓는다. 5분 단위로 비커를 거내어 분별깔때기에 옮긴다. 노말 헥산법으로 추출하여 용출성을 확인한다. 용출양의 평균을 구한다.

<녹말 용출 실험 - 요오드 녹말 반응>

요오드 -요오드화칼륨용액을 만든다. 증류수 60ml에 KI 3g, 요오드 1g을 섞어 만들고 10배로 희석한다. 항온조 물의 온도를 40도씨로 유지하고 비커를 예열한 다음, 예열한 비커에 코팅용지를 넣고 40도씨 물 80mL를 붓는다. 5분 단위로 비커를 꺼내어 피펫으로 3mL의 용액을 시험관에 옮긴다. 시험관에 옮긴 용액을 식힌 후, 녹말검출시약을 3방울 정도 떨어뜨려 색깔을 관찰한다.

<송진의 용출 실험 - 노말 헥산법>

빈둥근바닥 플라스크의 질량 = 135.92g

추출량 = 추출된 후의 둥근바닥 플라스크의 질량 - 빈 둥근바닥 플라스크의 질량

80℃에서 시간에 따른 둥근바닥 플라스크의 질량(송진)

시간(분) 회수	5	10	15	20
1회(g)	136.01	136.04	136.11	136.11
2회(g)	136.01	136.04	136.11	136.12

80℃에서 시간에 따른 송진성분의 평균 추출량

시간(분) 회수	5	10	15	20
1회(g)	0.09	0.12	0.19	0.19
2회(g)	0.09	0.12	0.19	0.20
평균(g)	0.09	0.12	0.19	0.19

70℃에서 시간에 따른 둥근바닥 플라스크의 질량(송진)

시간(분) 회수	5	10	15	20
1회(g)	135.92	135.92	136.06	136.09
2회(g)	135.92	135.92	136.06	136.09

70℃에서 시간에 따른 송진성분의 평균 추출량

시간(분) 회수	5	10	15	20
1회(g)	0	0	0.12	0.17
2회(g)	0	0	0.12	0.17
평균	0	0	0.12	0.17

<파라핀의 용출실험 - 노말산법>

50℃에서 시간에 따른 둥근바닥 플라스크의 질량(파라핀)

시간(분) 회수	5	10	15	20
1회(g)	135.92	135.97	135.99	136.01
2회(g)	135.92	135.96	135.98	136.01

50℃에서 시간에 따른 파라핀 성분의 평균 추출량

시간(분) 회수	5	10	15	20
1회(g)	0	0.05	0.07	0.09
2회(g)	0	0.04	0.06	0.09
평균	0	0.05	0.07	0.09

2) 벗겨진 파라핀은 쉽게 노말 헥산층에 녹았다.

<녹말 용출실험 - 요오드녹말반응>

시간에 따른 용액의 색깔변화

색깔 시간(분)	색의 변화	비고
대조구	갈색	시간이 지날수록 청남색이 짙어짐
5	갈색
10	갈색
15	갈색
20	청남색

위의 실험 결과 송진 코팅의 경우 70℃ 조건에서 15분 이후에 소량 용출됨을 알 수 있었고, 파라핀 코팅은 50℃ 조건에서 10분 이후에 용출되기 시작하였다. 그래서 파라핀 코팅은 냉음료에 적당할 것이다. 40℃ 조건에서 20분 후 녹말이 용출됨을 알 수 있었다.

한편, 상기 전성물질(120)은 비닐(VL) 상에서 비가 내릴 때에 함께 씻기어 내려가면서도 그 내부에 있는 영양물질들의 외부 용출을 작물에 일정하게 조절하며 공급할 수 있는 곡물성의 전성물질로 제시될 수 있다.

이러한 곡물성의 전성물질로는, 쌀을 이용하여 쪄낸 밥알들이 이용될 수 있는데, 이때의 밥알은 함수량이 적은 상태로 반건조 상태로 가공된 밥알일 수 있으며, 갓 쪄낸 밥알의 함수량을 100 중량%로 봤을 때 그 함수량이 45 내지 55 중량% 범위에 있는 반건조 상태의 밥알이 바람직할 수 있다. 즉, 밥알은 그 두께가 비교적 얇은 반건조 상태의 밥풀칠 형태로 펠릿화할 수 있다.

이처럼, 밥알이 반건조 상태에 있게 하는 이유는, 빗물이 밥압 내부로 스며들면서 내부 침투를 용이하게 하기 위함이며, 이러한 빗물 침투로 인하여 그 내부에 함유된 후술된 영양물질(110)의 성분들이 쉽게 녹아 외부 용철이 용이해질 수 있다.

상기의 전성물질(120)은 그 내부에 후술될 영양물질(110)들을 내포하는 상태를 유지해야 하므로 펠릿형으로 가공해야 하는 공정을 과감히 생략할 수 있는 밥알들을 이용하게 된다.

여기서, 밥알들은 경우에 따라 실제의 밥알 크기보다 작은 형태의 펠릿형으로도 가능하며, 이를 위해 좁쌀을 이용함이 바람직하다.

이러한 밥알은 그 내부에 후술될 영양물질(110)들을 내포하고 있는 상태로 상기의 코팅물질(130)에 의해 비닐(VL) 상에 코팅된 상태에서 빗물에 의해 코팅물질(130)로부터 용출되면서 비닐(VL) 외곽지의 토양에 떨어지게 되고, 이 상태에서 빗물에 지속 노출됨에 따라 밥알들이 점진적으로 해리되면서 그 내부에 있는 영양물질(110)들을 일정하게 용출시켜 토양에 양분을 공급하게 된다.

즉, 전성물질(120)로서 상기 밥알은 그 내부에 있는 영양물질(110)들을 토양에 일정하게 공급하는 기능을 하게 되는데, 영양물질의 일정 공급은 작물의 양분 섭취 부족이나 과다와 같은 문제없이 적당한 섭취를 가능하게 효과가 있고, 이러한 적정량의 양분 섭취는 작물의 건강한 발육 및 생장을 이끌어낼 수 있다.

한편, 상기 영양물질(110)은 작물의 영양분으로 제시될 수 있고, 병충해로부터 보호할 수 있는 비료분으로 제시될 수 있는 물질로 제시되는데, 질소전량, 구용성인산, 수용성칼륨, 구용성고토, 구용성붕소로 구성될 수도 있으며, 경우에 따라 성분을 달리 적용할 수도 있다.

상기 영양물질(110)은 질소전량 16중량%, 구용성인산 8중량%, 수용성가리 12중량%, 구용성고토 2중량%, 구용성붕소 0.06중량%, 미량요소들의 중량%로 구성될 수도 있다. 물론, 이러한 상기 영양물질(110)의 성분 조성 및 함량은 작물의 종류 및 재배 환경 요인에 따라 달리 적용될 수 있다.

이러한 상기 영양물질(110)은 상기의 전성물질(120)로부터의 용출 과정을 통하여 비닐(VL)의 외곽지 토양 내부로 스며들어 비닐(VL) 내부에서 재배되고 있는 작물의 양분으로 공급된다.

즉, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 비닐(VL) 상의 겉표면에 도포되어 코팅된 코팅비료(100)는 날씨 온도의 변화와 비 내리는 강우량 및 작물의 생육 속도에 따라 자체적으로 조절되면서 용출되는바, 내리는 빗물과 함께 비닐(VL)에서 씻기어 비닐(VL) 외곽지의 토양으로 떨어지게 된다.

이때, 코팅물질(130)은 빗물에 의해 해리됨에 따라, 뭉쳐 있던 펠릿형의 전성물질(120) 입자들은 개별적으로 독립적인 상태에서 토양에 노출되어 있게 된다. 이와 같이 토양에 노출된 전성물질(120)의 개별 입자들은 시간이 경과되면서 빗물이 스며들면서 미세기공을 통하여 그 내부에 침투하여 영양물질(110)의 성분들을 녹이게 된다.

곧, 확산 원리에 의해 영양물질(110)의 성분이 전성물질(120)의 외부로 빠져나가게 되면서 양분이 토양 속으로 스며들어 비닐(VL) 내에 작황되고 있는 작물의 잔뿌리에 이르기까지 침투하여 작물의 뿌리 활착을 도우며 이로 인한 작물의 생장을 촉진시킬 수 있게 된다.

이처럼, 코팅물질(130)에서부터 전성물질(120)을 거쳐 영양물질(110)의 외부 용철에 대한 일렬의 작용 과정을 통하여 토양 속으로 스며드는 양분의 공급이 자체적으로 조절될 수 있다.

따라서, 작물뿌리 근처의 미생물 상의 세포벽을 안정화시키고, 이로 인하여 작물의 생장요소를 촉진하는 효과를 기대할 수 있게 된다.

즉, 영양물질(110)의 용출로 양분이 비닐(VL) 외곽지 토양으로 스며들어감에 따라 작물의 안전성(생명) 즉 식혈 처리 시의 뿌리 안전성을 보장받을 수 있다.

물론, 작물의 생육 상태 및 작물의 성장 속도에 따라 비닐(VL)에 코팅되는 코팅비료의 코팅량을 다양하게 조절한 비닐 타입들을 제조할 수 있고, 이러한 여러 종류의 비닐 타입들을 작물의 생육과 기후 변화의 조건에 따라 다양하게 적용할 수도 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 비료가 코팅된 비닐의 제조방법에 있어 비닐의 겉면에 코팅층을 형성한 코팅비료는, 온도의 변화와 함께 비 내리는 강우량 및 작물의 생육 속도에 따라 양분의 방출량이 스스로 조절되는 방출조절형 비료이며, 시비 회수를 감소하여 노동력을 절감하고, 비료의 사용량을 최소화하는 친환경 비료이다.

100 : 코팅비료액
110 : 영양물질
120 : 전성물질
130 : 코팅물질

Claims

내리는 비와 함께 비닐에서부터 일정량씩 씻기어 내려가 작물에 양분 용도로 공급될 수 있게, 분사부의 분사노즐부재들로부터 분사되면서 비닐의 겉면에 도포되어 경화된 코팅비료액으로 코팅층을 이루게 되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅비료액의 코팅층은,
토양 속으로 스며들어 작물에 양분으로 제공되는 영양물질;
상기 영양물질을 함유한 상태로 일정량씩 상기 영양물질을 토양으로 용출시키는 전성물질; 및
상기 전성물질에 점착성을 제공하는 방식으로 상기 영양물질을 포함한 상기 전성물질과 함께 상기의 분사노즐부재들로부터 분사되어 비닐의 겉면에 부착되는 코팅물질;
을 포함하는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 코팅물질 17 내지 34 중량%, 상기 전성물질 24 내지 31 중량%, 상기 영양물질 35 내지 55 중량%로 구성되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 코팅물질은 송진, 파라핀, 및 녹말 중 어느 하나 이상으로 구성되며, 상기 전성물질은 쌀, 좁쌀 중 어느 하나를 이용하여 쪄낸 밥알로 구성되고, 상기 영양물질은 질소전량, 구용성인산, 수용성칼륨, 구용성고토, 구용성붕소 중 어느 하나 이상으로 구성되며, 상기 코팅비료액의 제조에 수반되는 용매로서 에탄올, N-헥산, 물 중 어느 하나 이상을 이용하게 되는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 분사노즐부재들로부터 분사되는 코팅비료액은 상온에서의 송진 성분으로 인한 경화 방지를 위해 상기 분사노즐부재에 20℃ 이상의 온도를 상회하며 유지할 수 있게 열선들이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 코팅물질의 송진과 녹말 및 파라핀은 각각 2 : 0.3 : 0.3의 질량비에 의해 혼합되는 것을 특징으로 하는 비료가 코팅된 비닐의 제조방법.