KR102335950B1 - 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 및 이를 이용한 육묘포트 제조방법 - Google Patents

생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 및 이를 이용한 육묘포트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 육묘포트 조성물의 구성성분으로 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분을 주성분으로 구성하고, 생분해성 고분자 화합물로는 말단이 칼륨(K)으로 치환된 폴리락트산과 폴리하이드록시부틸레이트를 채용하고(중량비 1:1), 광분해성 고분자 화합물로는 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌디아민 중합체의 블록 공중합체(질소성분)를 채용함에 의해, 생분해와 광분해가 동시에 이루어지고, 인산성분까지 포함시킴에 의해 토양에 3대 영양소(칼륨, 인산, 질소)를 제공할 수 있어서, 작물을 본포에 이식 후 뿌리 활착율 및 작물성장성이 현저히 증가하고, 미생물에 의한 생분해는 물론 ?Z빛에 의한 광분해도 이루어지므로 고온 건조한 환경에서도 분해가 이루어지는 생분해성 및 광분해성 육묘포트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 및 이를 이용한 육묘포트 제조방법{Composition for Biodegradable and photodegradable seeding-pot and manufacturing method using the same}
본 발명은 농업용, 원예용 작물 및 화훼작물 등의 재배에 사용하는 환경 친화형 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 및 이를 이용한 육묘포트 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분 및 천연섬유 등을 포함하는 복합수지와 이를 이용한 육묘포트를 제조하여 토양 내에서 박테리아, 곰팡이 등의 미생물에 의해 물, 이산화탄소 등으로 생분해되고 고온 건조한 환경에서도 광분해가 이루어짐은 물론, 분해가 진행됨에 따라 작물에 영양분(칼륨, 인산, 질소)을 제공할 수 있는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 및 이를 이용한 육묘포트의 제조방법에 관한 것이다.
육묘포트를 이용한 이식은 육묘포트를 이용해 종자를 생장시키고, 작물이 일정수준 생장하면 본포에 이식하는 방식을 사용하고 있으며, 기존에 사용되어온 육묘포트의 유묘(幼苗)를 본포에 이식할 경우 초기에 성장 장애가 발생하므로 기비(基肥)를 별도로 시비(施肥)한다.
상기 성장장애의 원인은 토양, 기후변경에 따른 환경변화가 있을 수 있으나 주원인은 육묘포트-토양 이식시 발생하는 뿌리손상으로 주로 육묘포트와 유묘를 분리할 때 발생하며, 특히 가격이 저렴한 이유로 많이 사용되는 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS)을 주원료로 하는 육묘포트는 자연분해에 300년 이상이 소요되므로 육묘포트와 유묘를 분리하는 작업이 필수적이고 이로부터 뿌리가 손상될 확률이 매우 높고, 작업을 위한 인력도 다수 투입되는 등 많은 문제점을 포함하고 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌, 폴리스티렌을 사용한 육묘포트를 소각할 경우 환경호르몬, 다이옥신 생성 등 2차 오염물질이 발생되는 등 환경오염을 가중시키게 되는 문제점도 발생하고 있어 최근에는 플라스틱 제품과 외관 및 물리적 특성, 기계적 물성이 유사하여 일반 플라스틱처럼 사용할 수 있고 사용 후 폐기시에는 자연계 물질순환 사슬에 포함될 수 있는 환경친화적인 생분해성 육묘포트에 관한 연구 개발이 다양하게 이루어지고 있다.
이와 관련한 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-0979734호 ‘생분해성 조성물의 제조방법, 그리고 제조방법을 통해 제조된 생분해성 조성물을 이용한 용기의 제조방법’이 공지되어 있으며, 이는 식물섬유분말, 생분해성 화학합성물수지, 비변성 전분 등을 포함하고, 상기 식물섬유분말의 제조는 가열히터가 구비된 파쇄롤에 식물섬유를 투입하는 단계, 투입된 식물섬유를 압착 이송시키면서 불순물을 제거하는 단계, 기름과 불순물이 제거된 식물섬유를 과산화수소 수용액과 혼합 교반하는 단계, 열풍 건조기에서 건조시켜 수분을 제거하는 단계 및 수분이 제거된 혼합물을 분쇄기에서 분쇄하여 분말을 완성하는 분말성형단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또 다른 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2003-12482호 ‘옥수수 전분과 천연고분자 화합물을 함유한 생분해성 플라스틱 용기 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 생분해성 플라스틱 용기’가 공지되어 있으며, 이는 쌀겨, 밀대, 땅콩껍질 등의 천연고분자 화합물, 옥수수 전분, 방수제, 점충제를 원료로 제조하는 생분해성 플라스틱 용기의 제조방법과 상기 제조방법으로 제조된 생분해성 플라스틱 용기에 관한 것이다.
그러나, 상기 종래기술들은 전분이나 천연소재 등을 함유한 것으로서, 분해되는 기간이 길고, 고온 건조한 환경에서는 분해가 이루어지지 않으며, 또한 육묘포트의 분해 후에 토양에 영양분을 공급하지도 못하며, 전분으로 인해 용기를 장기간 보관시에는 곰팡이 등에 의해 내구성이 상실되므로, 작물의 뿌리성장을 저해하고 산업상의 이용가능성이 나쁜 단점이 있다.
이러한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명자는 수많은 반복실험을 수행한 결과, 육묘포트 조성물의 구성성분으로 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분(P)을 주성분으로 구성하고, 특히 생분해성 고분자 화합물로서 말단이 칼륨(K)으로 치환된 폴리락트산과 폴리하이드록시부틸레이트를 채용하고(중량비 1:1), 광분해성 고분자 화합물로서 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌 디아민 중합체의 블록 공중합체(질소 성분)를 채용함에 의해 생분해와 광분해가 동시에 이루어지고, 또한 인산성분(P)을 포함시킴에 의해 육묘포트의 분해가 진행됨에 따라 토양에 영양소(칼륨, 질소, 인산)도 제공할 수 있어서, 작물을 본포에 이식 후 뿌리 활착율 및 작물 성장성이 현저히 증가하고, 미생물에 의한 생분해는 물론 햇빛에 의한 광분해도 이루어지므로 고온 건조한 환경에서도 분해가 가능한 생분해성 및 광분해성 육묘포트 조성물 및 그 제조방법을 발견하여 종래기술의 문제점들을 해결하였다.
본 발명은 육묘포트 조성물의 구성성분으로 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분을 주성분으로 구성하고, 생분해성 고분자 화합물로는 말단이 칼륨(K)으로 치환된 폴리락트산과 폴리하이드록시부틸레이트를 채용하고(중량비 1:1), 광분해성 고분자 화합물로는 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌디아민 중합체의 블록 공중합체(질소성분)를 채용함에 의해, 생분해와 광분해가 동시에 이루어지고, 인산성분까지 포함시킴에 의해 토양에 3대 영양소(칼륨, 인산, 질소)를 제공할 수 있어서, 작물을 본포에 이식 후 뿌리 활착율 및 작물성장성이 현저히 증가하고, 미생물에 의한 생분해는 물론 ?Z빛에 의한 광분해도 이루어지므로 고온 건조한 환경에서도 분해가 이루어지는 생분해성 및 광분해성 육묘포트 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물은 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분을 주성분으로 하고, 천연섬유, 무기물, 커플링제 및 기타 첨가제 등을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
종래 생분해성 고분자 화합물로는 하이드록시에스테르 전분(hydroxy-ester starch: HESP), 하이드록시에테르 전분(hydroxy-ether starch) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 1종 이상을 주로 사용하였으나, 본 발명에서는 아래와 같이 육묘포트 조성물의 구성성분으로 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분을 주성분으로 구성하고, 생분해성 고분자 화합물로는 말단이 칼륨(K)으로 치환된 폴리락트산과 폴리하이드록시부틸레이트를 채용하고(중량비 1:1), 광분해성 고분자 화합물로는 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌디아민 중합체의 블록 공중합체(질소성분)를 채용함에 의해, 생분해와 광분해가 동시에 이루어지고, 토양에 3대 영양소(칼륨, 인산, 질소)를 제공할 수 있어서, 작물 이식 후 뿌리 활착율 및 작물 성장성이 비약적으로 증가하고, 또한 미생물과 ?Z빛에 의한 분해가 동시에 이우러지며, 육묘포트가 분해됨에 따라 본포의 토양에 작물 성장에 필요한 영양분까지 공급할 수 있는 생분해성 및 광분해성 육묘포트 조성물 및 그 제조방법이다.
본 발명에서는 상기 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물 및 인산성분을 구성성분으로 포함함에 의해 생분해성, 인장강도 및 인열강도는 유사한 수준을 유지하면서도, 광분해성은 현저히 우수해지며, 또한 생분해성 및 광분해성 고분자 화합물과 인산성분이 공급하는 3대 영양소(질소, 인산, 칼륨)에 의해 육묘포트가 분해되어 본포의 토양에 영양분을 공급할 수 있어서 뿌리의 착상률 및 작물 성장성이 비약적으로 향상될 수 있는 것이다.
또한, 종래 생분해성 고분자 화합물만 적용한 생분해성 육묘포트가 토양 등 미생물이 생장하는 양호한 환경에서만 분해되는데 비해, 본 발명의 육묘포트는 미생물이 생존할 수 없는 극한 환경, 즉 고온 건조한 사막같은 환경에서도 광분해가 이루어지므로 종래기술에 비해 보다 환경오염을 방지할 수 있는 육묘포트를 제공할 수 있는 것이다. 본 발명의 광분해성 고분자 화합물은 종래 광분해성 고분자 화합물로 알려져 있던 에틸렌-일산화탄소 중합체에 에틸렌디아민 중합체를 블록 공중합시킨 것임을 특징으로 한다.
이하의 표에는 본 발명의 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분의 명칭, 화학구조, 영양성분을 기재하였다.
Figure 112020083982040-pat00001
상기 생분해성 고분자 화합물은 복합수지 조성물 전체 중량 대비 25 ~ 60중량%, 광분해성 고분자 화합물은 15 ~ 20중량%, 인산성분은 1 ~ 3중량%를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 3가지 구성성분은 본 발명의 해결과제를 달성시키는 주요 해결수단이다.
상기 천연섬유는 케나프(Kenaf), 황마(Jute), 아마(Flax), 대마(Hemp), 사이잘(Sisal), 헤네켄(Henequen), 코이어(Coir)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다. 천연섬유는 복합수지 조성물 전체 중량 대비 10 ~ 30중량%를 포함하며, 천연 섬유의 직경이 100~300㎛인 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 무기물은 탈크(Talc), 경탄(CaCO₃), 점토 등의 군에서 1종 이상을 포함할 수 있고, 그 함량은 복합수지 조성물 전체 중량 대비 5 ~ 30중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 커플링제(coupling agent)는 생분해성 고분자 화합물과 천연섬유를 결합 및 제조되는 육묘포트의 물성 향상을 위해 첨가되며 복합수지 조성물 전체 중량 대비 0.1 ~ 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 커플링제로 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane을 사용할 경우 그 함량은 복합수지 조성물 전체 중량 대비 1 ~ 2중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 커플링제와 첨가제는 복합수지 조성물 전체 중량 대비 0.5 ~ 10 중량%의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 육묘포트 조성물의 구성성분으로 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분을 포함하여 구성하고, 생분해성 고분자 화합물로는 말단이 칼륨(K)으로 치환된 폴리락트산과 폴리하이드록시부틸레이트를 채용하고(중량비 1:1), 광분해성 고분자 화합물로 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌 디아민 중합체의 블록공중합체(질소성분)를 채용함에 의해, 생분해와 광분해가 동시에 이루어지고, 인산성분까지 포함시킴에 의해 토양에 3대 영양소(칼륨, 인산, 질소)를 제공할 수 있어서, 작물 이식 후 뿌리 활착율 및 작물성장성이 현저히 증가하고, 미생물은 물론 ?Z빛에 의해서도 분해가 이루어지므로 고온 건조한 환경에서도 분해가 이루어지는 생분해성 및 광분해성 육묘포트 조성물 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 것이다.
또한 뿌리가 생장함에 따라 포트가 분해되어 통기성을 높여주고, 토양의 떼알구조 등 물리적 특성을 개선할 뿐만 아니라, 통기성 확보 및 보습효과 유지와 함께 포트 재료 그 자체가 영양소를 공급하게 되어 작물의 안정적 성장 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 환경친화형 육묘포트는 기존 육묘포트에 비해서 강도 및 유연성이 우수하며 사출기를 활용해 성형하므로 균일한 제품과 대량 생산이 가능하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있고, 본포에 묘를 포함한 육묘포트를 함께 이식할 수 있으므로 종래의 폴리에틸렌 육묘포트에 비하여 인건비 감소하며, 농작물, 원예작물, 화훼작물 등의 재배에 사용되어 천연 무공해 작물 재배를 활성화 시키는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 선행기술 1의 대표도면이다.
도 2는 선행기술 2의 발명의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 제작된 육묘포트의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 육묘포트 제작을 위한 사출기의 예를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하며, 이하의 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으므로, 본 발명의 범위는 이하에서 설명하는 실시예로 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물은 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분을 주성분으로 하고, 추가로 천연섬유, 무기물, 커플링제 및 기타 첨가제들을 포함하여 구성된다.
종래 생분해성 고분자 화합물은, 생분해성이며 압출 성형이 용이한 공지의 고분자 화합물의 경우 제한 없이 사용하였고, 이에 대한 비제한적인 예로서 상기 생분해성 고분자 화합물은 발효 및 박테리아에 의한 반 합성 폴리에스테르, 폴리에스테르 아미드, 폴리에스테르 우레탄 등을 포함할 수 있고, 천연 폴리머 및 이들의 유도체들 예로서 전분, 셀룰로오스, 다른 다당류 및 단백질을 포함하거나 이들로부터 유래된 고분자 화합물을 포함하여 구성되었다.
상기 고분자 화합물의 비제한적 실시예로는 구입의 용이성, 재료의 원가 및 재생 가능한 농업 생성물로부터 유래할 수 있어서 친환경적이며, 중금속, 환경호르몬 등의 유해물질이 없는 점을 고려할 경우 상기 생분해성 고분자 화합물은 폴리락트산일 수 있다.
상기 폴리락트산의 경우 호모폴리머일 수 있으며, 또한 경우에 따라서 글리콜라이드, 락톤 또는 다른 모노머와 공중합된 것 일 수 있고, L형 폴리 락타이드, D형 폴리 락타이드 또는 PLLA와 거울상이 이성체인 PDLA가 스테레오 콤플렉스된 폴리 락트산일 수 있고, 상기 폴리 락트산은 중량 평균 분자량이 5,000 내지 200,000일 수 있다.
또한, 비제한적인 예로서 폴리부틸렌숙시네이트(PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트(PBSA), 폴리부틸렌 아디페이트-테레프탈레이트(PBAT), 폴리에틸렌 숙시네이트(PES), 폴리테트라 메틸렌-아디페이트-테레프탈레이트(PTAT), 폴리부틸렌 아디페이트(PBA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐 아세테이트(PVAC), 폴리카프로락톤(PCL) 등을 포함할 수 있다.
상기 고분자 화합물은 전분일 수 있고, 열가소성 전분인 히드록시에스테르 전분 및/또는 히드록시에테르 전분과 그 유도체 중 하나 혹은 둘 이상 포함될 수 있으며, 보다 상세하게는 히드록시프로필 전분(Hydroxyl propyl starch), 히드록시부틸 전분(Hydroxyl butyl starch), 히드록시펜틸 전분(Hydroxyl pentyl starch), 히드록실헥실 전분(Hydroxyl hexyl starch)들과 그 유도체인 전분일 수 있으며, 상기 생분해성 고분자 화합물은 생분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 조성시 40 ~ 80 중량%를 포함하여 구성되었다.
그러나, 본 발명에서는 생분해 및 광분해가 동시에 이루어지고 토양에 3대 영양소를 제공할 수 있는 육묘포트임을 특징으로 하고, 이는 상기 종래기술들의 생분해성 성분들과는 현저히 구별되는 기술적 특징인 것이다.
즉, 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이, 구성성분으로 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분, 천연섬유, 무기물, 커플링제 및 기타 첨가제들을 포함하여 구성된다.
상기 생분해성 고분자 화합물로는 말단이 칼륨으로 치환된 폴리락트산과 폴리하이드록시부틸레이트를 채용하고(중량비=1:1), 광분해성 고분자 화합물로는 종래 알려진 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌디아민 중합체를 공중합시킨 블록 공중합체를 채용하며, 인산성분까지 포함하여 육묘포트가 분해됨에 따라 칼륨, 질소, 인산을 토양에 공급할 수 있는 것임을 현저한 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물 및 인산성분을 구성성분으로 포함함에 의해 생분해성은 종래와 같은 수준으로 유지하면서도 옥수수 전분 등의 전분을 주성분으로 사용하지 아니하므로 육묘포트를 장기간 보관시의 내구성과 가공성(성형성)이 현저히 향상되고, 본포 이식 후에 토양에 영양소(칼륨, 인산, 질소)를 공급할 수 있는 획기적인 효과를 달성할 수 있는 것이다.
또한, 종래 생분해성 고분자 화합물만 적용한 생분해성 용기가 토양 등 미생물이 생장하는 환경에서만 분해가 용이한 것인데 비해, 본 발명의 육묘포트는 미생물이 생존하기 어려운 고온 건조한 환경에서는 광분해가 촉진되므로 극한 환경에서도 분해성이 우수하므로 환경오염을 방지할 수 있는 친환경적인 육묘포트를 제공할 수 있는 것이다.
아래 [표 1]에 광분해성 고분자 화합물은 종래 광분해성 고분자 화합물로 알려져 있던 에틸렌-일산화탄소 중합체에 추가로 에틸렌디아민 중합체를 공중합시킨 블록 공중합임을 특징으로 한다.
Figure 112020083982040-pat00002
상기 생분해성 고분자 화합물은 복합수지 조성물 전체 중량 대비 25 ~ 60중량%, 광분해성 고분자 화합물은 15 ~ 20 중량%, 인산성분은 1 ~ 3 중량%를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 고분자 화합물의 중량평균 분자량은 6,000 ~ 18,000 범위가 바람직하고 중량평균 분자량이 과도하게 높으면 원인은 알 수 없으나 분해성이 나빠진다.
생분해성 고분자 화합물 및 광분해성 고분자 화합물을 상기 함량 미만으로 포함하면 분해성이 떨어지면서 영양소(칼륨, 질소)의 제공 효과가 미약해지고, 상기 함량을 초과하여 포함하면 분해성의 추가적인 증가는 미미하면서 과도한 영양소가 불필요하게 공급되게 되므로 비용만 증가한다.
또한 인산성분도 상기 함량범위 미만으로 포함하면 영양소 공급 효과가 없어지고, 상기 함량범위를 초과하여 포함하면 육묘포트의 내구성이 취약해지면서 오히려 토질이 나빠진다, 위 함량범위에 대한 기술적 의미는 통상의 기술자라면 충분히 이해할 수 있는 것이다.
상기 천연 섬유는 복합수지 조성물의 물성을 향상 시킬 목적으로 혼합되며, 종류에 제한을 두지 않고 케나프(Kenaf), 황마(Jute), 아마(Flax), 대마(Hemp), 사이잘(Sisal), 헤네켄(Henequen), 코이어(Coir)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이면 무방하다.
천연 섬유의 상기 예시들은 토양, 대기환경, 지역 등에 따라 다양하게 선택 가능하며, 단적인 예시로 저렴하게 다량의 육묘포트를 생산할 경우 확보가 용이하고, 가격이 저렴한 케나프(Kenaf)를 활용하여 생분해성 육묘포트용 복합수지 조성물을 구성할 수 있다.
또한, 상기 천연섬유는 생분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 조성시 10 ~ 30중량%을 포함하는 것이 바람직하며, 이는 육묘포트용 복합수지 조성물 구성시 천연섬유의 함량이 10중량% 미만일 경우 원하는 물성을 얻을 수 없으며, 30중량% 이상일 경우 성형성에 문제가 발생하기 때문이고, 또한, 상기 천연섬유의 직경이 100㎛ 미만이거나 300㎛를 초과할 경우에는 육묘포트 사출 성형시 원하는 물성을 얻을 수 없으며, 천연섬유의 직경이 100~300㎛인 소재를 사용하나 보다 확실한 물성을 확보하기 위해 100~200㎛ 한정하는 것이 바람직하다
상기 무기물은 탈크(Talc), 경탄(CaCO₃), 점토 등의 군에서 1종을 포함할 수 있고, 그 함량은 5 ~ 30중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 무기물에 있어서 실험결과 경탄(CaCO₃)을 활용할 경우 제품불량이 적고 경도가 안정적이었고, 복합수지 조성물 조성시 무기물을 5중량% 미만을 포함할 경우 경우 생분해성 고분자 화합물 고유의 수축으로 인한 불량이 개선되지 않으며, 30중량% 이상일 경우 생산도중 부서지거나 기계적 강도가 현저히 낮아지는 문제가 발생하는 결과를 얻을 수 있었다.
상기 커플링제는 생분해성 고분자 화합물과 천연섬유를 결합 및 제조되는 육묘포트의 물성 향상을 위해 첨가되며 0.1 ~ 5 중량%를 포함하고, 비닐계(Vinyl), 에폭시계(Epoxy), 메타크릴록시계(Methacryloxy), 아크릴록시계(Acryloxy), 아미노계(Amino) 등의 군에서 1종을 포함할 수 있다.
커플링제로 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane을 사용할 경우 그 함량은 1 ~ 2중량%로 한정하는데, 그 이유는 1중량% 미만일 경우 결합이 충분치 못하여 원하는 물성을 얻을 수 없으며, 2중량% 이상일 경우 그 효과가 더 향상되지 않아 과도한 비용소모를 막기 위함이다.
상기 첨가제는 육묘포트용 복합수지 조성물의 조제시 선택적으로 필요에 따라 추가하되 분산제, 난연제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 계면활성제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 안정제, 활제, 정전기방지제, 안료, 방염제, 내후제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 접착 조제, 점착제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 기타 첨가제가 포함되며, 본 발명에 따른 생분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 조성시 요구되는 물성기준에 따라 선택적으로 사용가능하다. 위 첨가제의 기능은 통상의 기술자라면 충분히 이해할 수 있는 것이다.
단, 커플링제와 첨가제는 생분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 조성시 0.5 ~ 10 중량%의 범위를 갖도록 하며, 이는 육묘포트의 원하는 물성을 확보하는 것 이외의 비용 상승을 막고, 해당 범위 내에서 충분한 효과를 발생시키므로 과도한 소모를 방지하기 위함이다.
이하 상기와 같은 성분으로 이루어진 조성물을 이용한 육묘포트의 제조방법을 설명한다.
생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분, 천연섬유, 무기물, 커플링제를 준비하되, 선택적으로 첨가제를 사용하며, 생분해성 고분자 화합물 25 ~ 60중량%, 광분해성 고분자 화합물은 15 ~ 20중량%, 인산일석회[Ca(H2PO4)2]는 1 ~ 3중량%를 주성성분으로 하고, 천연섬유 10 ~ 30중량%, 무기물 5 ~ 30중량%, 커플링제 0.1 ~ 5중량%를 추가로 포함하여 구성되도록 한다.
혼합기에 상기 재료를 투입하여 혼합시키되, 물성이 확보되도록 혼합기는 15 ~ 30분간 가동시켜 육묘포트용 복합수지 조성물을 생성하며, 이후 160 ~ 200℃ 온도 범위에서 10 ~ 40kgf/cm2의 압력으로 1 ~ 5분간 성형하여 육묘포트를 완성하며, 이로부터 완성된 육묘포트는 일반 토양환경에서 쉽게 생분해되므로 육묘포트에 식물을 이식 후 식물이 이식된 육묘포트는 토양에 그대로 식재할 수 있게 된다.
상기 육묘포트 제조방법에 있어서 그 제조 공정은 일반적인 이축 압출기(Twin screw extruder)를 사용하여 펠렛 상태로 제조하는 것으로 제조 설비에 제한이 있는 것은 아니며, 또한, 일반적인 사츨기(Injection Molding M/C)를 사용하여 생분해성 친환경 육묘포트를 제조하는 곳으로 제조 설비에 제한이 있는 것은 아니다.
이하에서 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 우수한 효과를 확인할 수 있다.
비교예는 종래의 육묘포트로서, 구성성분으로 옥수수 전분, 쌀겨, 종이펄프, 폴리에틸렌, 파라핀 등을 포함하는 것이다(대한민국 공개특허공보 10-2003-12482호 등 참조).
실시예 1 내지 3의 육묘포트가 포함하는 구성성분 및 구성비율은 아래 [표 2]에 기재한 바와 같다.
옥수수 전분과 기타 첨가제를 필요에 따라 분산제, 난연제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 계면활성제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 안정제, 활제, 정전기방지제, 안료, 방염제, 내후제, 자외선 차단제, 핵 형성제, 접착 조제, 점착제 등을 일정량 첨가하여 전체 조성물 중량을 100중량부로 하였다.
Figure 112020083982040-pat00003
Figure 112020083982040-pat00004
위 [표 3]에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 옥수수 전분 등의 전분을 주성분으로 하는 비교예(종래기술)와 대비하여 생분해성, 인장강도 및 인열강도는 유사한 수준을 유지하면서도, 광분해성은 비교예에 비해 현저히 우수함을 알 수 있으며, 생분해성 및 광분해성 고분자 화합물과 인산성분이 공급하는 3대 영양소(질소, 인산, 칼륨)에 의해 육묘포트가 분해되어 토양에 영양분을 공급할 수 있어서 본토에서의 뿌리의 착상 및 작물 성장성은 비약적으로 향상됨을 확인할 수 있는 것이다.

Claims (9)

  1. 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물에 있어서,
    상기 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물은 생분해성 고분자 화합물, 광분해성 고분자 화합물, 인산성분, 천연섬유, 무기물, 커플링제 및 첨가제들을 포함하고,
    상기 생분해성 고분자 화합물은 각각 말단이 칼륨으로 치환된 폴리락틱산과 폴리하이드록시부틸레이트가 1:1(중량비)로 혼합된 것이고, 광분해성 고분자 화합물은 에틸렌-일산화탄소 중합체와 에틸렌디아민 중합체의 블록 공중합체이며, 인산성분은 인산일석회[Ca(H2PO4)2]인 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자 화합물은 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 전체 중량에서 25 ~ 60중량%, 광분해성 고분자 화합물은 15 ~ 20중량%, 인산일석회[Ca(H2PO4)2]는 1 ~ 3중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 천연섬유는 케나프(Kenaf), 황마(Jute), 아마(Flax), 대마(Hemp), 사이잘(Sisal), 헤네켄(Henequen), 코이어(Coir)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 천연섬유는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 전체 중량 대비 10 ~ 30중량% 포함하고, 천연 섬유의 직경이 100~300㎛인 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기물은 탈크(Talc), 경탄(CaCO₃), 점토의 군에서 1종 이상을 포함하고, 그 함량은 5 ~ 30중량%인 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커플링제는 생분해성 및 광분해성 고분자 화합물과 천연섬유를 결합 및 제조되는 육묘포트의 물성 향상을 위해 첨가되며 0.1 ~ 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 커플링제가 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane인 경우에는 1 ~ 2 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커플링제와 첨가제는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물 전체 중량 대비 0.5 ~ 10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 및 광분해성 육묘포트용 복합수지 조성물.
  9. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100903886B1 (ko) * 2008-12-16 2009-06-24 이상한 폴리유산을 이용한 생분해성 농업용 멀칭필름과 그 제조방법
KR100979734B1 (ko) * 2010-06-08 2010-09-03 이희두 생분해성 조성물의 제조방법, 그리고 제조방법을 통해 제조된 생분해성 조성물을 이용한 용기의 제조방법
WO2014034071A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 東レ株式会社 熱可塑性樹脂組成物および成形品

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100903886B1 (ko) * 2008-12-16 2009-06-24 이상한 폴리유산을 이용한 생분해성 농업용 멀칭필름과 그 제조방법
KR100979734B1 (ko) * 2010-06-08 2010-09-03 이희두 생분해성 조성물의 제조방법, 그리고 제조방법을 통해 제조된 생분해성 조성물을 이용한 용기의 제조방법
WO2014034071A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 東レ株式会社 熱可塑性樹脂組成物および成形品

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