KR102649458B1 - 멀칭 필름용 액상 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 멀칭 필름용 액상 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 토양에 분무 시 필름 형태로 형성되어 자연환경으로부터 토양을 효과적으로 보호할 수 있으며, 적절한 투습성 및 수분 함유 특성을 가져 토양의 수분을 적절히 조절할 수 있는, 멀칭 필름용 액상 조성물 및 상기 액상 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해, 상기 멀칭 필름용 액상 조성물은, 증류수; 생분해성 고분자 수지; 천연 고분자 화합물; 무기성 규산계 바인더; 탄소계 재료; 분산제; 및 소포제;를 포함한다.

Description

멀칭 필름용 액상 조성물 및 그 제조방법{LIQUID COMPOSITION FOR MULCHING FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 멀칭 필름용 액상 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 토양에 분무 시 필름 형태로 형성되어 자연환경으로부터 토양을 효과적으로 보호할 수 있으며, 적절한 투습성 및 수분 함유 특성을 가져 토양의 수분을 적절히 조절할 수 있는, 멀칭 필름용 액상 조성물 및 상기 액상 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 멀칭(mulching)은 농작물을 재배할 때 경지토양의 표면을 덮어주는 것으로, 토양 침식 방지, 토양 수분 유지, 지온 조절, 잡초 억제, 및 토양 오염 방지 등의 목적으로 실시되고 있다.
보다 상세하게 설명하면, 멀칭이란 뿌리를 내리고 있는 재배 작물의 토양 표면을 덮어주는 방법으로, 재배 작물이 뿌리를 내리고 있는 고랑 부분이 수해로 유실되는 것을 방지하는 침식 방지 기능을 수행하고, 또한 생육에 필수적인 수분 증발을 일정 부분 억제하여 일정 범위 내에서 재배작물을 위한 수분 조절 역할을 수행하기도 하였다.
또한, 재배작물을 제외한 기타 식물들에게 생장에 필요한 태양빛을 물리적으로 차단함으로써, 지온 조절 기능과 함께 잡초 억제 기능을 수행하기도 하고, 농사에 필요 없는 식물들의 생장을 최대한 방해함으로써, 잡초 제거를 위한 제초제의 사용을 억제하여 토양이 오염되는 것을 방지하는 기능을 수행하기도 한다.
이와 같은 멀칭에 사용되는 멀칭재로는 초기에는 볏짚, 보릿짚, 목초 등과 같은 친환경성 재료를 사용하였으나, 오늘날에 이르러 작업이 간편하고 확보가 용이한 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐과 같은 재료를 사용하였다.
그러나, 상기한 비닐 재료들은 노면에 노출되어 있는 비닐하우스용 비닐과 달리 흙 속에 묻은 후에 수거하는 작업을 거쳐야 하는데, 회수를 위한 작업 강도가 높을 뿐만 아니라 농촌인력의 노령화로 인하여 완력으로 제거되기가 어렵고, 대부분의 비닐 멀칭재가 흙 속에 영구적으로 남게 되는 문제가 있었다.
특히, 흙 속에 잔존하는 비닐 멀칭재는 재질의 특성상 통기성이 매우 불량하여 토양오염의 주요 원인이 되는데, 이처럼 제거되지 않는 비닐 멀칭재가 해마다 더욱 늘어난다는데 더욱 큰 문제가 있는 것이다.
이에, 비닐 필름 멀칭재에 의한 노동력 소요, 환경 파괴 및 환경 복구 비용 등을 줄일 수 있는 두 가지 개념의 분해성 농업용 멀칭재가 알려져 있다.
먼저, 합성수지 원료를 베이스로 하고 생분해성 고분자를 첨가하여 필름의 형태가 용이하게 해체되도록 하는 유형의 멀칭재가 있으며, 다른 유형으로는 생분해가 가능한 천연물질을 원료로 하는 멀칭재가 있다. 이 경우 생분해성을 가져 친환경적이라는 장점이 있으나, 인장강도가 낮아 대부분이 1개월도 지나지 않아 생분해가 되는 문제가 있어 사용자인 농민 입장에서 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 재설치 등 현장 취급 시에 불편함이 있고, 수분이 부족하여 작물 생장에는 도움이 되지 못하여 널리 활용되지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2142972호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 높은 생분해성을 나타내어 경제적이며 친환경적으로 제거가 가능하고, 잡초와 병해충의 생장을 억제하고 토양의 오염과 침식을 방지할 수 있는, 멀칭필름용 액상 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 증류수; 생분해성 고분자 수지; 천연 고분자 화합물; 무기성 규산계 바인더; 탄소계 재료; 분산제; 및 소포제;를 포함하는, 멀칭 필름용 액상 조성물에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 생분해성 고분자 수지는, 폴리-L-락트산, 폴리-D,L-락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리락트산-co-글리콜산, 폴리트리메틸렌 카보네이트, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리포스파진, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 천연 고분자 화합물은, 알긴산나트륨, 덱스트란, 덱스트린, 젤라틴, 키토산, 잔탄검, 아라비아검, 전분, 플루로닌산, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 전분은, 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 소맥 전분, 타피오카 전분, 찰옥수수 전분, 쌀 전분, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄소계 재료는, 활성탄, 카본 블랙, 흑연, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 무기성 규산계 바인더는, 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 액상 조성물은, 증류수 전체 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부의 생분해성 고분자 수지, 1 내지 30 중량부의 천연 고분자 화합물, 1 내지 30 중량부의 무기성 규산계 바인더, 0.1 내지 10 중량부의 탄소계 재료, 0.01 내지 5 중량부의 분산제, 및 0.01 내지 5 중량부의 소포제를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 액상 조성물은, 토르말린 분말을 추가 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 액상 조성물은, 나노키틴, 나노셀룰로오스, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액상 형태의 조성물을 토양에 분무 시 막 형태의 멀칭 필름이 형성되어 토양을 효과적으로 보호할 수 있으며, 형성된 멀칭 필름은 우수한 기계적 강도를 나타내어 비와 바람 등 급격한 자연환경 변화 속에서도 사용이 가능하다는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 멀칭 필름용 액상 조성물로 제조된 멀칭 필름은, 적절한 투습성 및 수분 함유 특성을 가져 토양의 수분을 적절히 조절함으로써 작물의 생육을 향상시킬 수 있으며, 높은 생분해성을 나타내어 폐비닐로 인한 오염을 사전에 방지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 증류수; 생분해성 고분자 수지; 천연 고분자 화합물; 무기성 규산계 바인더; 탄소계 재료; 분산제; 및 소포제;를 포함하는, 멀칭 필름용 액상 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 액상 형태의 조성물을 토양에 분무 시 막 형태의 멀칭 필름이 형성되어 토양을 효과적으로 보호할 수 있으며, 형성된 멀칭 필름은 우수한 기계적 강도를 나타내어 비와 바람 등 급격한 자연환경 변화 속에서도 사용이 가능하다는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 따른 액상 형태의 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름은, 적절한 투습성 및 수분 함유 특성을 가져 토양의 수분을 적절히 조절함으로써 작물의 생육을 향상시킬 수 있으며, 높은 생분해성을 나타내어 폐비닐로 인한 오염을 사전에 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액상 조성물은 도포 약 1 시간 내지 약 12 시간 후 필름 형태로 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 액상 조성물은 토양에 도포한 뒤 약 1 시간 내지 12 시간 내에 필름 형태로 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액상 조성물은, 증류수 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 약 20 중량부의 생분해성 고분자 수지, 약 1 내지 약 30 중량부의 천연 고분자 화합물, 약 1 내지 약 30 중량부의 무기성 규산계 바인더, 약 0.1 내지 약 10 중량부의 탄소계 재료, 약 0.01 내지 약 5 중량부의 분산제, 및 약 0.01 내지 약 5 중량부의 소포제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 멀칭 필름용 액상 조성물의 구성성분으로서, 생분해성 고분자는, 폴리-L-락트산, 폴리-D,L-락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리락트산-co-글리콜산, 폴리트리메틸렌 카보네이트, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리포스파진, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 생분해성 고분자는 폴리-L-락트산 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리-L-락트산 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트는 각각 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 약 20 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 폴리-L-락트산 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트가 각각 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 액상 조성물을 이용하여 제조되는 멀칭 필름의 기계적 강도가 지나치게 낮을 수 있으며, 약 20 중량부를 초과할 경우 액상 조성물을 이용한 멀칭 필름 제조 시 작업성이 하락할 수 있다. 바람직하게, 상기 폴리-L-락트산 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트는 각각 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 5 내지 15 중량부로 포함될 수 있다.
상기 멀칭 필름용 액상 조성물의 구성성분으로서, 천연 고분자 화합물은, 알긴산 나트륨, 덱스트란, 덱스트린, 젤라틴, 키토산, 잔탄검, 아라비아검, 전분, 플루로닌산, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 천연 고분자 화합물은 알긴산 나트륨, 젤라틴 및 전분을 모두 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전분은, 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 소맥 전분, 타피오카 전분, 찰옥수수 전분, 쌀 전분, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 옥수수 전분을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 천연 고분자 화합물은 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 약 30 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 천연 고분자 화합물이 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 액상 조성물을 이용하여 제조되는 멀칭 필름의 생분해도가 낮아질 수 있으며, 약 30 중량부를 초과할 경우 오히려 생분해도가 지나치게 높아 사용성이 하락할 수 있다.
구체적으로, 상기 천연 고분자 화합물은 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 10 중량부의 알긴산 나트륨, 약 1 내지 10 중량부의 젤라틴, 약 1 내지 15 중량부의 전분을 포함하는 것일 수 있다.
상기 멀칭 필름용 액상 조성물의 구성성분으로서, 무기성 규산계 바인더는 상기 액상 조성물의 구성성분을 서로 결합시켜 주기 위하여 첨가되는 것으로, 예를 들어, 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기성 규산계 바인더는 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 1 내지 약 30 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 무기성 규산계 바인더가 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 구성성분들 간 혼합성이 저해될 수 있으며, 약 30 중량부를 초과할 경우 액상 조성물을 이용하여 제조되는 멀칭 필름의 생분해도가 하락할 수 있다.
상기 멀칭 필름용 액상 조성물의 구성성분으로서, 탄소계 재료는, 액상 조성물을 이용하여 제조되는 멀칭 필름에 어두운 색상을 부여하여 자외선 등으로부터 토양과 작물을 보호하기 위해 포함되는 것으로, 예를 들어, 활성탄, 카본 블랙, 흑연, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소계 재료는 카본 블랙을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄소계 재료는 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 탄소계 재료가 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 액상 조성물을 이용하여 제조되는 멀칭 필름의 색상이 어두운 빛을 띄지 않아 자외선으로부터 작물을 보호하기 어려울 수 있으며, 약 10 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 액상 조성물은 기계적 강도의 향상을 위하여 나노키틴 및/또는 나노셀룰로오스를 추가 포함할 수 있다. 상기 나노키틴 또는 나노셀룰로오스는 천연 보강재로서, 본 발명에 따른 액상 조성물에 의하여 제조되는 멀칭 필름의 떨어지는 기계적 물성을 보강해줄 수 있다. 바람직하게, 상기 액상 조성물은 나노셀룰로오스를 추가 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 나노셀룰로오스 및 나노키틴을 모두 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노셀룰로오스는 직경(폭)이 약 5 내지 100 nm, 길이가 약 1 내지 50 ㎛인 셀룰로오스 나노섬유, 직경(폭)이 약 2 내지 20 nm이고 길이가 약 100 내지 600 nm인 막대기 모양의 셀룰로오스 나노결정, 또는 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노셀룰로오스는 셀룰로오스 나노섬유(cellulose nanofiber, CNF)와 셀룰로오스 나노결정(cellulose nanocrystal, CNC)으로 크게 나누어지는데, 나노섬유는 보통 기계적 처리(mechanical treatment)를 통해 제조되고, 나노결정은 산가수분해, 셀룰로오스 분해효소, 이온성 액체 등의 화학적 처리를 통해 얻어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노키틴은 직경이 약 3 내지 5 nm, 길이가 약 5 내지 100 nm인 키틴 나노섬유를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 용어 "나노셀룰로오스" 및 "나노키틴"은 미세 셀룰로오스 또는 키틴이 나노미터(nm) 또는 마이크로미터(㎛) 크기의 막대형태 입자 혹은 섬유형태를 이루는, "나노-구조화된 셀룰로오스" 또는 "나노-구조화된 키틴"을 의미한다. 나노셀룰로오스는 박테리아로부터 생산하거나, 목질계 또는 비목질계 셀룰로오스에서 리그닌, 헤미셀룰로오스 등을 제거하는 하향식 처리(top-down processing)를 통해 제조할 수 있다. 박테리아로부터 생산된 나노셀룰로오스는 성분이 균질하고 품질이 우수하나, 배양 비용이 많이 들고, 용적 대비 수율(volumetric yield)이 낮아 대량으로 생산하기 힘들기 때문에, 목질계 셀룰로오스를 사용하여 제조하는 것이 일반적이다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노키틴 또는 키틴 나노섬유는 키틴으로부터 제조되거나 박테리아로부터 생산된 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노키틴 및/또는 나노셀룰로오스는 각각 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 나노키틴 및/또는 나노셀룰로오스가 각각 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 나노키틴 및/또는 나노셀룰로오스를 포함함에 따라 나타나는 기계적 강도 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액상 조성물은 추후 액상 조성물을 이용하여 형성되는 멀칭 필름의 기계적 강도 향상 및 항균성 향상을 위하여, 토르말린 분말을 추가 포함할 수 있다.
상기 토르말린 분말은 전기석이라고도 불리우는 광물을 분말화한 것을 의미한다. 토르말린 분말은 원적외선과 음이온을 방사하여 항균성을 나타낼 뿐만 아니라, 뛰어난 흡착 성능을 나타내어 멀칭 필름용 액상 조성물에 포함 시 멀칭 필름이 사용되는 토양의 비료 냄새를 흡착하는 성능을 나타낼 수 있다. 또한, 기계적 강도가 우수하여 제조되는 멀칭 필름의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 토르말린 분말은 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 토르말린 분말이 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 토르말린 분말을 추가 포함함에 따라 나타나는 기계적 강도 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(poly dimethyl siloxane), 폴리에틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 트리메틸-트리플루오로-프로필메틸 실록산 및 이들의 유사체와 같은 유기 실리콘 소포제를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 소포제는 폴리디메틸실록산을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소포제는 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 0.01 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 소포제가 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 거품이 지나치게 많이 발생하여 보관 및 작업성이 하락할 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분산제는 카르복실화 폴리에틸렌, 프탈산, 스테아르산, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 카르복실화 폴리에틸렌을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분산제는 상기 증류수 전체 100 중량부 대비 약 0.01 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 분산제가 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 액상 조성물의 구성성분이 서로 용이하게 혼합되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 거품이 지나치게 많이 발생하여 보관 및 작업성이 하락할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
하기 표 1의 구성성분을 이용하여 액상 조성물을 제조하였다. 먼저, 히팅 밴드 교반기에 증류수 100 ml을 투입한 뒤, 온도를 약 40℃ 내지 45℃로 유지한 상태에서 알긴산 나트륨, 젤라틴, 옥수수 전분을 투입하고 rpm 300에서 구성성분들이 모두 용해될 때까지 저속 교반하였다. 다음으로 규산나트륨 및 카본 블랙을 투입하고 동일한 rpm에서 30 분간 저속 교반하였으며, 분산제와 소포제를 추가 투입한 뒤 동일한 rpm에서 30 분간 교반하여 실시예 1의 액상 조성물을 수득하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 규산나트륨 및 카본 블랙을 투입하는 단계에서 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 분말 5 g 및 토르말린 분말 3.5 g을 추가 투입하였다. 제조된 액상 조성물을 실시예 2로 명명하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 규산나트륨 및 카본 블랙을 투입하는 단계에서 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 분말 5 g, 키틴 나노섬유(ChNF) 분말 5 g, 및 토르말린 분말 3.5 g을 추가 투입하였다. 제조된 액상 조성물을 실시예 3으로 명명하였다.
구성성분(중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
증류수 100.00 100.00 100.00
폴리-L-락트산 12.50 9.50 8.50
폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 12.50 10.00 8.50
알긴산 나트륨 5.00 5.00 5.00
젤라틴 3.00 3.00 3.00
옥수수 전분 분말 7.50 7.50 7.50
규산 나트륨 10.00 10.00 10.00
카본 블랙 3.00 3.00 3.00
폴리디메틸실록산 1.00 1.00 1.00
카르복실화 폴리에틸렌 1.00 1.00 1.00
셀룰로오스 나노섬유 분말 - 5.00 5.00
토르말린 분말 - 3.50 3.50
키틴 나노섬유 분말 - - 5.00
[비교예 1]
통상적으로 판매되는 흑색 저밀도폴리에틸렌 멀칭 필름을 이용하고, 이를 비교예 1로 명명하였다.
[비교예 2]
PBAT 35 중량%, PBS 55 중량% 및 PLA 10 중량%를 혼합한 후, 압출성형기를 이용하여 150℃의 다이온도에서 500 rpm의 압출 속도로 압출 성형하여 멀칭 필름을 제조하였다. 이를 비교예 2로 명명하였다.
[실험예 1: 자외선 차단 효과 측정]
상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 액상 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름 및 비교예 1 및 2에서 제조된 멀칭 필름에 대해 380 nm에서 자외선 차단율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
자외선 차단율(%)
실시예 1 42
실시예 2 47
실시예 3 49
비교예 1 48
비교예 2 30
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액상 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름의 경우 비교예 2에 비하여 향상된 자외선 차단 효과를 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2: 생분해도 측정]
상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 액상 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름 및 비교예 1 및 2에서 제조된 멀칭 필름 각각에 대하여, 이를 습도 65％, 온도 21℃의 표준 상태에서 90 일간 방치시킴으로써 무게가 감소하는 비율을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
생분해성(무게 감소율, %)
실시예 1 24.8
실시예 2 34.1
실시예 3 38.7
비교예 1 0.1
비교예 2 22.3
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액상 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름의 경우 거의 생분해가 되지 않는 비교예 1 및 생분해도가 다소 낮은 비교예 2에 비해 높은 생분해도를 나타낸 것을 확인하였다.
[실험예 3: 작물 생장 비교 실험]
상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 액상 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름 및 비교예 1 및 2에서 제조된 멀칭 필름이 작물 생장에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위하여, 먼저 배양용 토양을 준비한 뒤 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 멀칭 필름을 덮어주었다. 그 후 멀칭 필름의 일부를 제거한 뒤 작물로서 순무 씨앗을 심었으며, 70 일 동안 충분한 수분을 공급하여 재배하였다. 작물의 재배 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
구분 엽장(cm) 엽폭(cm) 생체중(g)
실시예 1 15.7 4.7 123.1
실시예 2 18.9 5.2 126.7
실시예 3 25.5 6.1 138.7
비교예 1 8.3 3.2 100.4
비교예 2 13.6 4.5 123.0
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액상 조성물을 이용하여 제조된 멀칭 필름의 경우 작물 생장에 필요한 수분이 충분히 마르지 않고 유지되어 작물의 생장량이 비교예 1 및 2에 비해 월등하게 높은 것을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (8)

  1. 증류수;
    상기 증류수 전체 100 중량부 대비,
    폴리-L-락트산 1 내지 20 중량부;
    폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 1 내지 20 중량부;
    알긴산 나트륨 1 내지 10 중량부;
    젤라틴 1 내지 10 중량부;
    옥수수 전분 1 내지 15 중량부;
    무기성 규산계 바인더 1 내지 30 중량부;
    카본 블랙 0.1 내지 10 중량부;
    카르복실화 폴리에틸렌 0.01 내지 5 중량부;
    폴리디메틸실록산 0.01 내지 5 중량부;
    셀룰로오스 나노섬유 분말 0.1 내지 5 중량부; 및
    토르말린 분말 0.1 내지 5 중량부;
    를 포함하는, 멀칭 필름용 액상 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기성 규산계 바인더는,
    규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀칭 필름용 액상 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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