KR20030064951A

KR20030064951A - 농업용 ｌｄｐｅ 필름용 복합 무적제

Info

Publication number: KR20030064951A
Application number: KR1020020005039A
Authority: KR
Inventors: 장현우
Original assignee: 장현우
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-06

Abstract

본 발명은 농업용 필름중 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 필름에 유용한 복합 무적제에 관한 것이다. 이 복합 무적제는 고급 지방산-다가 알콜 에스테르 반응 생성물과 고급 지방산-다가 알콜 에스테르/산화에틸렌 부가물을 포함하며, LDPE 수지와의 상용성, 초기 무적성, 무적성의 장기 지속성, 저온 및 고온 안정성, 백화현상 방지 등의 복합 무적 효과를 제공한다.

Description

농업용 ＬＤＰＥ 필름용 복합 무적제{MIXED FOG RESISTANT COMPOSITION FOR LDPE(LOW DENSITY POLYETHYLENE) FILM EMPLOYED IN AGRICULTURE}

본 발명은 농업용 필름중 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 필름용 복합 무적제에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 필름은 발수성이 어렵다. 농업용 필름에 있어서 비닐하우스의 경우 이들 필름의 표면은 소수성으로 인해, 낮에 농작물이나 온실내의 토양에서 증발한 수분이 야간에 기온이 저하하면 필름의 표면에 응축하여 물방울이 되고 다시 태양광선을 확산하여 결과적으로 흐려진다. 이런 현상에 의해 광선 투과를 방해하고 작물위에 물방울이 떨어져 병충해 및 작물의 성장과 결실을 방해하므로 선진국에서는 오래전부터 농업용 필름에 무적성을 부여하여 필름 표면을 젖기 쉽게 하여 맺힌 물방울을 잘 흘러내리게 하는 무적성 필름을 사용하고 있다.

농업용 필름의 무적제에 있어서 요구되는 사항은 합성 수지와의 상용성에 의하여 필름의 투명성을 저하시키지 않으면서 열안정성도 저하시키지 않아야 하고, 브리드(BLEED), 블룸(BLOOM)에 의한 백화 현상을 발생시켜서도 안된다. 또 무적효과에 있어서 초기 무적성, 장기지속성, 저온 및 고온 안정성을 만족시켜야 한다.

현재 사용되고 있는 농업용 필름 무적제는 단품 무적제로서, 예를 들어 탄소수가 낮은 고급 지방산-다가 알콜 에스테르는 초기 무적성이 우수하지만 장기 지속성의 효과가 떨어지며, 탄소수가 높은 고급 지방산-다가 알콜 에스테르는 장기 지속성이 우수하지만 초기 무적성이 떨어지는 등의 문제점이 있고, 또한 이 모든 조건을 충족시키기 위하여 단품 무적제를 여러 가지 조합하여 사용하여도 초기 무적성과 장기 지속성의 밸런스를 조정하기가 어렵고 만족할만한 수준을 얻을 수 없어 경제적 작업성에 어려움이 많았다.

이에, 본 발명자는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 농업용 LDPE 무적제의 효과를 극대화하도록 무적제를 개량하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명자는 농업용 LDPE 필름용 무적제의 수지와의 상용성과 복합 무적 효과를 높이기 위하여 연구를 진행하던 중 고급 지방산-다가 알콜 에스테르와 이것의 산화에틸렌 부가물을 혼합 사용함으로써 효과가 나타난다는 것을 발견하여 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명은 농업용 LDPE 필름에 탁월한 무적 효과를 제공하는, 즉 수지와의 상용성, 초기 무적성, 장기 무적성, 저온 및 고온 안정성, 백화 현상 방지 등의 복합 무적 효과를 나타내는 농업용 LDPE 필름용 복합 무적제 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 탄소수 12 내지 22의 고급 지방산:다가 알콜을 2.0:1.0 내지1.0:1.0의 몰중량비로 에스테르 반응시켜 얻어지는 반응 생성물(A), 및 이 반응 생성물(A):산화에틸렌을 1:1 내지 1:10의 몰중량비로 부가 반응시켜 얻어지는 부가 반응 생성물(B)을 95:5 내지 50:50의 중량비로 혼합하여 제조한 농업용 LDPE 필름용 복합 무적제 조성물을 제공한다.

LDPE 수지와의 상용성 및 무적 효과의 장기지속성을 높이기 위하여 고급 지방산:다가 알콜의 에스테르 반응 생성물(A)을 사용하였다. 여기에 사용된 고급 지방산은 탄소수 12-22의 지방산으로, 예를 들면 팔미틴산, 스테아린산, 리놀렌산, 리놀레산, 아라키돈산 등이 있다. 특히, 탄소수 16 내지 18 범위의 지방산인 팔미틴산, 스테아린산, 리놀렌산, 리놀레산이 보다 효과적이다. 다가 알콜로는 예를 들어 글리세린, 디글리세린, 트리글리세린, 폴리글리세린 등을 포함한다. 에스테르 합성의 경우 고급 지방산/다가 알콜의 몰 비율은 2.0/1.0 내지 1.0/1.0의 범위가 적당하나, 1.8/1.0 내지 1.3/1.0의 범위가 효과가 뛰어났다.

또한, LDPE 복합무적제의 초기 무적성과 저온 안정성을 높이고 백화현상을 방지하기 위하여 고급 지방산-다가 알콜 에스테르/산화에틸렌 부가물을 사용하였으며, 고급 지방산-다가 알콜 에스테르/산화에틸렌의 부가 반응시 몰 비율은 1.0/1.0-1.0/10.0의 범위가 적당하나 1.0/3.0-1.0/5.0의 범위가 효과가 뛰어났다.

따라서, LDPE 수지와의 상용성, 초기 무적성, 장기 지속성, 저온 및 고온 안정성과 백화 현상 방지 등의 복합 무적 효과를 동시에 제공하기 위하여, 상기 고급 지방산-다가 알콜 에스테르/ 고급 지방산-다가 알콜 에스테르 산화에틸렌 부가물을 혼합 사용한 결과 상기 모든 성능면에서 우수한 효과를 나타내어 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있었다. 이때, 혼합 비율은 95/5 내지 50/50의 범위가 적당하나, 90/10 내지 70/30의 범위가 효과적이었다.

고급 지방산과 다가 알콜의 에스테르 반응은 당해 기술 분야에 잘 알려진 조건하에서 실시할 수 있다. 구체적으로, 질소하에 촉매로서 가성소다를 0.3% 내지 0.5% 첨가하고, 170 내지 250℃의 온도에서 5 내지 7시간 동안 반응하여 에스테르 반응생성물을 얻을 수 있다.

고급 지방산-다가 알콜 에스테르/산화에틸렌의 부가 반응은 각 반응물을 오토클레이브에 넣고 150 내지 180℃에서 3 내지 5㎏/㎠ 의 조건으로 3 내지 5시간 동안 실시하면 본 발명의 부가 생성물을 얻을 수 있다.

본 발명의 복합 무적제를 사용하여 목적하는 복합 무적 효과를 나타내는 농업용 LDPE 필름을 제조할 수 있다. 이와 같은 LDPE 필름은 LDPE 수지와 본 발명의 무적제 및 기타 산화방지제, 활제, 안티블록킹제를 반바리 믹서 중에서 용융 배합한 뒤, 인프레션 가공 장치를 통해 통과시켜 제조할 수 있다. 얻어지는 LDPE 필름은 무적 효과를 관찰 평가하기 위한 다양한 시험, 예를 들어 옥외 폭로 시험 또는 고온 시험을 통해 효과를 확인할 수 있다.

하기 실시예에 따라 본 발명의 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같으며 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

고급지방산-다가 알콜 에스테르의 제조예 1

4구 플라스크에 글리세린과 라우린산을 1:1.3의 몰중량비로 투입하고 촉매로서 가성소다 0.4%를 첨가하며, 콘덴사를 부착하여 질소를 투입하면서 180 내지 190℃의 조건하에서 4시간 반응하여 에스테르 반응 생성물을 얻었다.

실시예 2

고급지방산-다가 알콜 에스테르의 제조예 2

실시예 1에서 사용된 글리세린과 라우린산 대신에 디글리세린과 팔미틴산을 1:1.5의 몰중량비로 투입한 외에는 실시예 1과 같은 조건으로 실시하여 반응 생성물을 얻었다.

실시예 3

고급지방산-다가 알콜 에스테르의 제조예 3

실시예 1에서 사용된 글리세린과 라우린산 대신에 디글리세린과 스테아린산을 1:1.5의 몰중량비로 투입한 외는 실시예 1과 같은 조건으로 실시하여 반응 생성물을 얻었다.

실시예 4

고급지방산-다가 알콜 에스테르의 제조예 1

실시예 1에서 사용된 글리세린과 라우린산 대신에 폴리글리세린과 스테아린산을 1:1.8의 몰중량비로 투입한 외에는 실시예 1과 같은 조건으로 실시하여 반응 생성물을 얻었다.

실시예 5

고급지방산-다가 알콜 에스테르 산화에틸렌 부가물의 제조예 1

실시예 1의 에스테르 반응 생성물:산화에틸렌을 1:3의 중량몰비로 오토클레이브에 투입하고 150℃, 4㎏/㎠의 조건하에서 5시간 부가 반응하여 부가 반응 생성물을 얻었다.

실시예 6

고급지방산-다가 알콜 에스테르 산화에틸렌 부가물의 제조예 2

실시예 3의 에스테르 반응 생성물:산화에틸렌을 1:5의 몰중량비로 투입한 외에는 실시예 5와 같은 조건으로 부가 반응하여 부가 반응 생성물을 얻었다.

실시예 7

실시예 1의 에스테르 반응 생성물:실시예 5의 부가 반응 생성물을 90:10의 비율로 혼합하여 무적제 혼합물을 얻었다.

실시예 8

실시예 3의 반응 생성물:실시예 6의 반응 생성물을 70:30의 비율로 혼합하여 무적제 혼합물을 얻었다.

실시예 9

LDPE 수지와 실시예 1 - 8의 무적제를 사용하여 시험용 필름을 제조하였으며 배합량과 가공조건은 다음과 같다.

1) 배합량

사용수지LDPE MI = 1.5g/10min d=0.924 g/㎝

첨가량(wt.ppm)

산화방지제 500

활제 1,000

안티-블록킹제 1,500

실시예 1 내지 8의 무적제 1,500

2) 가공 조건

1. 혼합반바리 믹서에 의한 용융 blend

2. 가공 장치인프레션 가공장치

압출기스크류 D=40㎜ L/D=24 C.R=4.2

40rpm스프릿 8m/min. B.U.R=1.5

다이스피이랄 Type D=75㎜ 스릿트=0.5㎜

냉각공냉

필름의 두께0.06㎜

실시예 10

시험용 필름을 다음과 같이 시험하여 그 효과를 비교하고, 결과는 표 1 및 표 2에 제시하였다.

1) 옥외 폭로 시험

용량 1,000㎖의 비커에 물을 600㎖ 넣고 시료 필름으로 밀폐한다. 이 비커를 직사광선이 비치고 통풍이 잘되는 곳에 5° 내지 10°의 경사를 두고 남쪽을 향해 방치하여 필름 내면의 무적효과를 관찰 평가하였다.

2) 고온 시험

용량 500㎖의 비커에 40℃의 온수를 400㎖ 넣고 시료 필름으로 밀폐한다. 이 비커를 40℃ 항온조에 5°의 경사를 두어 반침적하여 필름 내부의 무적효과를 관찰, 평가하였다.

비교예 1

글리세린 모노라우레이트를 실시예 9의 방법으로 필름을 제조하여 실시예 10의 방법으로 시험한 결과는 표 1 및 표 2와 같다.

비교예 2

비교예 1의 글리세린 모노라우레이트 대신에 글리세린 모노스테아레이트를 사용한 외는 비교예 1과 같이 실시하였고 그 결과는 표 1 및 표 2와 같다.

비교예 3

비교예 1의 글리세린 모노라우레이트 대신에 글리세린 모노팔미테이트를 사용한 외는 비교예 1과 같이 실시하였고 그 결과는 표 1 및 표 2와 같다.

* 무적제의 무적효과 비교

옥외 폭로 시험

무적제	초기무적성	1주일	3주일	1개월	2개월	3개월
실시예 1	A	A	B	C	D	E
2	A	A	B	B	C	D
3	B	B	B	A	A	A
4	C	B	B	A	A	A
7	A	A	A	B	B	C
8	A	A	A	A	A	A
비교예 1	C	C	B	B	C	D
2	D	C	B	A	B	C
3	C	B	B	B	C	D

평가기준 A: 전혀 물방울이 보이지 않는 상태.(완전 투명)

B: 약간의 물방울이 부착되어 있는 상태.(거의 투명)

C: 물방울의 부착이 약 20% 정도인 상태.

D: 물방울의 부착이 약 50 내지 60% 정도인 상태.

E: 전면에 걸쳐 물방울이 부착된 상태.(불투명)

고온시험

상기 표 1과 표 2를 통해 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 4의 무적제를 단독으로 사용한 경우보다 실시예 7과 8에서와 같이 본 발명에 개시된 2종의 무적제를 일정 비율로 혼합한 혼합물을 단품으로 사용했을 때 초기 무적성 및 장기 지속성 면에서 모두 뛰어난 무적 효과가 나타난다는 것을 확인하였다.

이상 설명드린 본 발명의 복합 무적제는 2종의 무적제를 일정 비율로 혼합하여 단품화한 무적제 조성물로서, 농업용 필름에 요구되는 초기 무적성, 장기 지속성, 저온 및 고온 안정성, 백화 현상 방지 및 수지와의 상용성 효과를 모두 제공하여 성능면에서 뛰어날 뿐만 아니라, 무적 효과를 위해 단독 무적제를 과량으로 사용할 필요가 없어 경제성 면에서도 바람직하고, 단품화되어 실용적인 바, 농업 생산성 향상에 기여하는 바가 클 것으로 사료된다.

Claims

탄소수 12 내지 22의 고급 지방산:다가 알콜을 2.0:1.0 내지 1.0:1.0의 몰중량비로 에스테르 반응시켜 얻어지는 반응 생성물(A), 및

상기 반응 생성물(A):산화에틸렌을 1:1 내지 1:10의 몰중량비로 부가반응시켜 얻어지는 부가 반응 생성물(B)을 중량비 95:5 내지 50:50으로 혼합하여 제조한 농업용 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 필름용 복합 무적제 조성물.
제1항에 있어서, 고급 지방산:다가 알콜의 몰중량비가 1.8:1.0 내지 1.3:1.0의 범위인 것이 특징인 농업용 LDPE 필름용 복합 무적제 조성물.
제1항에 있어서, 에스테르 반응 생성물(A)/산화에틸렌의 몰중량비가 1.0:3.0 내지 1.0:5.0의 범위인 것이 특징인 농업용 EVA 필름용 복합 무적제 조성물.
제1항에 있어서, 반응 생성물(A)가 글리세린과 라우린산의 에스테르 반응 생성물이고, 부가 반응 생성물(B)가 상기 에스테르 반응 생성물과 산화에틸렌을 1:3의 몰중량비로 부가 반응시켜 얻어지는 것이며, 반응 생성물 (A):(B)의 혼합비가 90:10의 비율인 것이 특징인 농업용 LDPE 필름용 복합 무적제 조성물.
제1항에 있어서, 반응 생성물(A)가 디글리세린과 스테아린산의 에스테르 반응 생성물이고, 부가 반응 생성물(B)가 상기 에스테르 반응 생성물과 산화에틸렌을 1:5의 몰중량비로 부가 반응시켜 얻어지는 것이며, 반응 생성물 (A):(B)의 혼합비가 70:30의 비율인 것이 특징인 농업용 LDPE 필름용 복합 무적제 조성물.