KR20090038681A - 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차광제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기물을 포함하는 아크릴 수지계 혼합물에 공중 구조의 플라스틱 안료를 혼합 사용하여 자외선 차단 성능을 보다 향상시킨 농업용 차광제에 관한 것으로서, 아크릴 수지나 비닐계 수지를 주 바인더 수지로 하고 여기에 물 100~120phr, 공중구조 플라스틱 안료 100~200phr, 동결방지제 0.2~2phr, 소포제 0.2~0.5phr, 가소제 3~5phr, 방부제 0.2~0.5phr, 표면건조 지연제 0.5~1.5phr, 안료 분산제 0.5~2.0phr, 증점보수제 0.5~5phr, 무기안료 200~400phr, 점착부여제 10~20phr, 증점제 10~50phr, 유화제 0.5~2.0phr, 자외선 흡수제 4~7phr을 혼합하여 만든 혼합물로 구성하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제에 관한 것이다.

차광막, 자외선, 공중구조 플라스틱 안료, 무기안료

Description

자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제{LIGHT-BLOCKING AGENT FOR AGRICULTURAL USE}

본 발명은 차광제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농업용 필름 위에 분사하여 차광막을 형성하기 위해 무기물을 포함하는 아크릴 수지계 혼합물에 공중 구조의 플라스틱 안료를 혼합 사용하여 자외선 차단 성능을 보다 향상시킨 농업용 비닐 차광제에 관한 것으로서, 배합에 있어서는 아크릴 수지나 비닐계 수지를 주 바인더 수지로 하고 여기에 물 100~120phr, 공중구조 플라스틱 안료 100~200phr, 동결방지제 0.2~2phr, 소포제 0.2~0.5phr, 가소제 3~5phr, 방부제 0.2~0.5phr, 표면건조 지연제 0.5~1.5phr, 안료 분산제 0.5~2.0phr, 증점보수제 0.5~5phr, 무기안료 200~400phr, 점착부여제 10~20phr, 증점제 10~50phr, 유화제 0.5~2.0phr, 자외선 흡수제 4~7phr을 혼합하여 만든 혼합물로 구성됨을 특징으로 하고, 차광제의 제조과정에 있어서는, 혼합기 속에 바인더 수지, 물, 공중 구조의 플라스틱 안료, 동결방지제, 소포제, 가소제, 방부제, 표면건조 지연제, 안료 분산제, 유화제, 자외선 흡수제 등을 차례대로 넣고 5~6분간 혼합하는 단계와 증점보수제를 희석 용매인 물에 풀어 혼합기 속에 넣은 다음 15~20분간 교반하여 완전히 팽윤시키는 단계와 점착부여제와 증점제를 넣은 다음 진공도 3torr로 30분간 진공 탈포시켜 기포를 제거 하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 차광제를 도포하는 과정에 있어서는, 물에 차광제 액을 10:1로 희석하여 점도를 10~30cps로 맞춘 후 압축기를 사용하여 습윤 도막 5~50㎛의 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제에 관한 것이다.

농업용 비닐하우스 안에서 작물을 재배할 때 직사광선이 너무 강하면 자외선이나 고온에 의해서 작물이 타버리거나 충분히 숙성이 되지 않아 맛이 떨어지는 현상이 생기는 데, 이러한 현상을 막기 위해서 종래에는 직물의 차광포를 사용하였으나 차광포를 사용하게 되면 차광은 되지만 하중 때문에 씌웠다 걷었다 하기가 매우 불편하며 하우스가 변형을 일으키는 문제가 발생된다.

그래서 최근에는 무기안료가 포함된 차광액을 비닐 위에 직접 살포하여 차광막을 만드는 방법을 사용하기 시작하였다. (일본공개특허 공보 2002-119148)

이러한 차광막 재료를 만들 때에는 바인더 수지가 되는 아크릴 수지나 비닐계 수지에 무기안료, 분산제, 소포제, 증점제, 유화제, 자외선 흡수제 등 여러 가지 시약을 혼합하여 만드는데 이때 첨가되는 원료 가운데 무기안료는 빛을 차광시키는 중요한 역할을 한다.

하지만 상기와 같은 종래의 차광막과 같은 경우 무기안료를 많이 사용하면 차광 특성은 좋아지지만, 차광막의 재질이 뻣뻣해지고 무거워지며 오랫동안 사용하면 응력 집중으로 균열이 쉽게 발생 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비닐하우스의 재료로 사용되는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등의 농업용 필름 위에 차광액을 분사하여 필름 위에 차광막을 형성하여 차광을 행하는 차광제의 혼합물을 만들 때 불투명성 및 은폐력이 높은 속이 비어있는 공중 구조의 플라스틱 안료를 혼합 사용하여 빛의 복굴절에 의한 산란 특성을 이용하여 차광 특성을 보다 향상시키며, 또한 공중 구조의 플라스틱 안료가 가진 경량성과 부드러움으로 차광 도막을 종래의 것보다 가볍고 유연하게 만드는 것을 목적으로 한다.

또한 상기와 같은 특징들을 가진 차광제를 분무기로 분무 주사하여 간단히 차광막을 형성하고, 차광막이 불필요한 경우에는 알칼리액을 분사하여 차광막을 손쉽게 제거하는 방식을 도입하여 기존의 차광포를 수작업으로 덮고 걷는 데에서 일어나는 불편한 점을 제거하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 농업용 필름 위에 직접 액상의 차광제를 도포하여 차광막을 형성하여 차광시키고 또한 차광이 필요 없을 때에는 차광막 제거제를 사용하여 제거하는 방법을 이용하는 차광제는 아크릴 수지나 비닐계 수지를 주 바인더 수지로 하여, 물 100~120phr, 공중구조 플라스틱 안료 100~200phr, 동결방지제 0.2~2phr, 소포제 0.2~0.5phr, 가소제 3~5phr, 방부제 0.2~0.5phr, 표면건조 지연제 0.5~1.5phr, 안료 분산제 0.5~2.0phr, 증점보수제 0.5~5phr, 무기안료 200~400phr, 점착부여제 10~20phr, 증점제 10~50phr, 유화제 0.5~2.0phr, 자외선 흡수제 4~7phr을 혼합하여 만든 혼합물로 구성하는 것을 특징으로 하며, 차광막 제거제는 물 120g, 수산화나트륨 0.5g, 노르말부틸알코올 20g, 도데실벤젠슬폰나트륨 0.5g, 요소 3g을 혼합하여 만든 혼합물로 구성함을 특징으로 한다.

또한, 차광제를 제조하는 과정에 있어서는, 혼합기 속에 바인더 수지, 물, 공중 구조의 플라스틱 안료, 동결방지제, 소포제, 가소제, 방부제, 표면건조 지연제, 안료 분산제, 유화제, 자외선 흡수제 등을 차례대로 넣고 5~6분간 혼합하는 단계와 증점보수제를 희석 용매인 물에 풀어 혼합기 속에 넣은 다음 15~20분간 교반하여 완전히 팽윤시키는 단계와 점착부여제와 증점제를 넣은 다음 진공도 3torr로 30분간 진공 탈포시켜 기포를 제거하는 단계를 포함하여 구성되며, 상기 차광제를 도포하기 위하여, 물에 차광제 액을 10:1로 희석하여 점도를 10~30cps로 맞춘 후 압축기를 사용하여 습윤 도막 5~50㎛의 도막을 형성하는 것을 특징으로 하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 바인더 수지가 되는 아크릴이나 비닐계 수지에 속이 비어 있는 공중구조의 플라스틱 안료를 기존 안료와 함께 혼합하여 만든 혼합물로 구성된 차광액을 분무기 등으로 분무 주사하는 방식으로 간단히 차광막을 형성할 수 있으며, 차광막이 불필요한 경우에는 알칼리액을 분사하여 차광막을 손쉽게 제거하는 방식으로 기존 차광포 사용의 번거로움을 제거하는 효과가 있 다.

또한, 공중 구조의 플라스틱 안료를 혼합하여 차광 특성을 보다 향상시키며, 경량성으로 인해 종래보다 차광막을 가볍게 하고 유연성을 높이는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제에 대한 구체적인 내용을 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은 속이 비어있는 공중구조의 플라스틱 안료를 기존 안료와 함께 혼합하여 만든 혼합물로 구성된 차광액을 사용하여 자외선 차단 성능을 보다 향상시킨 농업용 비닐 차광제에 관한 것이다.

좀 더 자세히 말하자면 탈크나 이산화티탄 등의 무기물을 포함하는 아크릴 수지계 차광제 혼합물에 공중 구조의 플라스틱 안료를 혼합 사용하여 자외선 차단 성능을 보다 향상시킨 차광제에 관한 것이다.

농업용 비닐하우스 안에서 작물을 재배할 때 직사광선이 너무 강하면 자외선이나 고온에 의해서 작물이 타버리거나 충분히 숙성이 되지 않아 맛이 떨어지는 경우가 있는데, 이러한 현상이 생기는 것을 막기 위해서 원예 농가에서는 종래부터 비닐하우스 위에 직물 차광포를 덮어 해결해왔다.

그러나 이러한 경우 차광포가 너무 무거워 하우스가 변형이 일어나며 또한 씌웠다 걷었다 하기가 매우 불편해진다.

그래서 최근에는 안료가 포함된 수지액을 비닐 위에 직접 살포하여 차광막을 만드는 방법을 사용하기 시작하였다. (일본공개특허 공보 2002-119148)

차광막에 의한 차광은 비닐하우스의 재료로 사용되는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등의 농업용 필름 위에 차광액을 분사하여 필름 위에 차광막을 형성하여 차광을 행하는 것인데, 이 막은 비나 물 등에 대하여 내수성이 있고 차광막이 불필요한 경우에는 손쉽게 알칼리액으로 제거할 수 있는 형태의 차광제이다.

이 차광막 재료를 만들 때에는 바인더 수지가 되는 아크릴이나 비닐계 수지에 무기안료, 분산제, 소포제, 증점제, 유화제, 자외선 흡수제 등 여러가지 시약을 혼합하여 만드는데 이때 첨가되는 원료 가운데 무기안료는 빛을 차광시키는 중요한 역할을 한다.

하지만 무기안료를 많이 사용하면 차광 특성은 좋아지지만 재질이 뻣뻣해지고 무거워지며 또한 오랫동안 사용하면 응력 집중으로 균열이 쉽게 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 기존의 차광포과 차광제의 문제점을 해결하기 위하여, 혼합물을 만들 때 속이 비어있는 공중 구조의 플라스틱 안료를 섞어 혼합하여 유연성과 경량성을 유지하면서도 차광 특성을 보다 향상시킬 수 있는 효과적인 방안을 개시한다.

1.차광제의 제조

본 발명에 의한 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제의 제조 방법은 다음과 같다.

본 발명에서 사용하는 차광제는 비닐 계통의 액상 수지 혼합물로 구성되어 있다. 그 조성은 아크릴 에멀젼 수지, 물, 공중 구조의 틀라스틱 안료, 동결방지제, 소포제, 가소제, 방부제, 표면 건조 지연제, 증점보수제, 무기안료, 안료 분산제, 점착부여제, 유화제, 증점제, 자외선 흡수제 등으로 구성되어 있다.

차광액의 제조과정을 보면 먼저 혼합기 속에 바인더 수지, 물, 공중 구조의 플라스틱 안료, 동결방지제, 소포제, 가소제, 방부제, 표면건조 지연제, 안료 분산제, 유화제, 자외선 흡수제 등을 차례대로 넣고 5~6분간 혼합한다.

다음에는 증점보수제를 희석 용매인 물에 풀어 혼합기 속에 넣은 다음 15~20분간 교반하여 완전히 팽윤시킨다.

다음에는 점착부여제와 증점제를 넣은 다음 진공도 3torr로 30분간 진공 탈포시켜 기포를 제거한다.

최종 제품은 점도 100~300 cps의 액상으로 얻어진다.

2.차광제의 도포 방법

상기와 같은 과정으로 제조된 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제의 도포 방법은 다음과 같다.

물에 차광제 액을 10:1로 희석하여 점도를 10~30cps로 맞춘 후 토출 압력 3~6기압으로 압축기를 사용하여 습윤 도막 5~50㎛의 도막을 형성한다.

도막 두께가 5㎛ 미만이면 필름 형성이 잘 되지 않고, 50㎛ 이상이면 하중에 의해 도포액이 흘러내려 주름이 생기게 된다.

차광의 정도는 차광 필름의 두께에 비례하므로, 두껍게 시공을 하고 싶으면 마른 뒤에 여러 번 반복해서 도장해야 한다. 현장에서는 3~4회 반복 도장하여 자외선의 조사량을 70%까지 줄이고 있다.

3. 차광제의 조성

본 발명에서 사용한 차광액의 조성은 다음과 같다.

주 바인더수지를 기준으로 할 때 물은 바인더 수지에 대하여 물은 100~120phr, 공중구조 플라스틱 안료는 100~200phr, 동결방지제는 0.2~2phr, 소포제는 0.2~0.5phr, 가소제는 3~5phr, 방부제는 0.2~0.5phr, 표면건조 지연제는 0.5~1.5phr, 안료 분산제는 0.5~2.0phr, 증점보수제는 0.5~5phr, 무기안료는 200~400phr, 점착부여제는 10~20phr, 증점제는 10~50phr, 유화제는 0.5~2.0phr, 자외선 흡수제는 4~7phr 이 들어 있다.

바인더 수지로는 일반적으로 분자량 20~30만의 수성 아크릴 에멀젼 수지를 사용한다. 아크릴 수지의 함량은 전체 혼합물 성분 중에 35~45%를 차지하고 액상 성분 중에는 65~75%를 차지한다. 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴 단량체를 공중합시켜 합성하는데 아크릴 단량체로는 2-에칠헥실아크릴레이트(2-ethyhexyl acrylate, 2-EHA), 아크릴산(acrylic acid, AA), 메타크릴산(methacrylic acid, MAA), 메틸케타크릴레이트(methylmethacrylate, MMA) 등을 사용할 수 있고 내수 보강제로는 스티렌(styrene) 단량체를 사용할 수 있다.

합성 방법은 먼저 증류수에 음이온성 계면활성제, 아크릴 단량체, 스티렌 단 량체를 넣고 유화시킨 다음 암모니움퍼설페이트(ammonium persulfate), 포타시움퍼설페이트(potasium persulfate), 소듐퍼설페이트(sodium persulfate) 등을 촉매로 하여 60~80℃에서 에멀젼 중합시켜 제조한다.

제조시 아크릴 단량체 혼합물은 적하조에서 적하시킨다. 반응시간은 2~4시간 정도면 되고 반응 후에는 암모니아를 사용하여 pH 8~9로 조절한다. 합성한 아크릴 수지의 고형분 함량은 43~48%이다. 고형분 함량이 너무 낮을 경우에는 수지분이 부족하여 제 강도를 얻기가 힘들다. 또한 합성시 아크릴산을 과량 사용하면 접착력은 높아지지만 낮은 온도에서는 결정화가 잘 일어난다.

직접 합성하지 않고 구매하여 사용하여 쓸 경우에는 대흥(주)의 HW-400, 켐폴리며(주)의 CP-501, 금정(주)의 KJ-170, BASF ㏇의 296-D 등을 사용할 수 있다.

희석용매로는 물을 사용할 수 있는데 적은 양의 물을 증감하여도 혼합물의 점도가 현저하게 올라가거나 내려가 작업성에 크게 영향을 미친다. 보통 사용할 수 있는 물의 양은 주 바인더 수지에 대하여 100~120phr이다.

공중구조의 플라스틱 안료는 속이 비어 있는 플라스틱 안료인데 이것을 사용하면 빛의 복굴절에 의한 산란 특성 때문에 불투명성 및 은폐력이 높아진다. 또한 이것은 경량성이므로 이것을 사용하면 무기안료를 쓸 때보다 도막이 가벼워지는데, 사용량은 주 바인더에 대하여 100~200phr이 바람직하다.

공중구조의 플라스틱 안료는 라텍스 상태의 액상으로 존재할 때는 공중인 속부분(core)이 물로 차 있게 되고, 이를 둘러싼 막의 한 부분은 소위 열린 수입 공중 구조(water filled core/sheath) 상태로 있게 되는데, 만약 이것을 수성 페인트 와 혼합하여 물을 증발시키면 페인트 도막을 형성할 때 속(core)에 들어있는 물이 칼집(sheath)처럼 열린 외피막을 빠져나와 수성페인트의 라텍스와 같이 건조하게 되고 속(core)은 공기로 차게 되며 미세 기공(microvoid)을 형성하는 공중구조가 된다. 따라서 공중구조 고분자는 공중속의 공기와 이를 둘러싼 외피(sheath) 고분자의 굴절률의 차이로 인하여 입사하는 빛을 효과적으로 산란시키므로 불투명의 고분자(opaqe polymer) 혹은 합성수지 안료(plastic pigment)의 역할을 하게 된다.

이러한 것을 만들려면 우선 아크릴산이나 메타크릴산 등의 산성기를 가진 단량체의 비율이 14~18% 정도인 아크릴계 단량체 혼합물을 에멀젼으로 씨앗(seed)중합시켜 제 1의 라텍스를 합성한다. 제 1의 라텍스에 산성기를 가진 단량체의 비율이 32~36% 정도인 아크릴계 단량체 혼합물을 3시간 동안 속(core)중합시켜 제 2의 라텍를 얻는다. 제 2의 라텍스에 산성기를 가진 단량체의 비율이 5% 정도인 아크릴계 단량체 혼합물을 2시간 동안 열린 껍질(sheath) 중합을 시켜 제 3의 라텍스를 얻는다. 제 3의 라텍스에 pH가 9정도가 되도록 KOH 등의 염기를 가하여 라텍스 입자를 팽윤시킨 다음 스티렌 단량체를 가하고 외피(sheath)를 중합시켜 최종적으로 속이 비어 있는 40~50 Å의 안료를 만든다.

이러한 것을 만들 수 있는 특허로는 한국 특허 공보 1994-0007329와 미국 특허 4427836와 미국 특허 4594363 등이 있다. 시중에서 구입하여 쓸 수 있는 제품으로는 Rohm and Hass의 OP-62 등이 있는데 이것은 고형분 함량 40%의 것이다.

동결방지제로는 저분자의 글리콜을 사용할 수 있다. 사용 가능한 글리콜로는 에틸렌글리콘(EG), 디에틸렌글리콜(DEG), 프로필렌글리콜(PG), 글리세린 등이 있 다.

동결방지제의 적절한 사용량은 주 바인더 수지에 대하여 0.2~2phr이다. 하지만 제품이 얼었다 녹으면 부착력과 접착력이 모두 떨어지기 때문에, 극도로 추운 영하 10℃ 이하에서는 5phr을 사용하여도 별 효과가 없으므로 제품을 보온 창고에 보관하는 것이 바람직하다.

소포제로는 실리콘계나 폴리올계를 사용할 수 있다. 수용성 용매에 분산되어 있는 것이나 에멀젼화 되어 있는 것을 사용할 수 있으며 사용량은 수지에 대하여 0.2~0.5phr인데, 적당량의 소포제를 사용하여 초기 제조 작업시 액상 원료가 혼합기를 넘치는 일이 없도록 하는 것이 바람직하다.

소포제로는 BYK의 BYK-028, 켐폴리머(주)의 CP-600, 한국 산노프코(주)의 NopcoNxZ 등을 사용할 수 있다.

가소제는 주 바인더 수지에 대하여 3~5phr 사용할 수 있다. 가소제는 도막에 유연성을 부여시켜 주는 첨가제인데 건조 초기에 접착부여제의 응고를 방지해주고 부착력을 높이는 역할도 한다. 하지만 과량 사용하면 도막이 연약해지므로 주의하는 것이 바람직하다 할 것이다.

사용할 수 있는 가소제로는 디부틸프탈레이트(DBP), 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질프탈레이트(TCP), 트리페닐포스페이트(TPP), 디에틸프탈레이트(DEP) 등을 사용할 수 있다.

방부제로는 벤조산, 살리실산, 포르말린 등을 사용할 수 있지만, 포르말린은 인체 자극성이 심하므로 가급적 피하는 것이 바람직하며, 상기 방부제의 사용량은 수지에 대하여 0.2~0.5phr이다.

온실 차광제는 증점 및 부착력 향상을 위하여 셀룰로오스와 같은 천연물을 사용하므로 하절기에 온도와 습도가 높을 때에는 곰팡이에 의해 부패되어 변질 될 수 있으므로 적정량의 방부제 첨가가 필요하다.

표면 건조 지연제로는 광유를 사용할 수 있다. 시공 시 작업자들은 수지액을 두껍게 뿌릴 수도 있는데 이때 표면의 수분이 내부보다 빨리 증발되면 표면에 겉마름에 의한 피막이 생기게 된다. 이와 같이 겉마름 피막이 생기면 건조되지 않은 내부의 수분 때문에 나중에 도막 전체에 크랙과 주름이 생기게 되는데, 이와 같은 겉마름을 해결하기 위해서는 일반적으로 휘발성이 낮은 광유(mineral spirit)를 첨가하여 수분의 증발을 억제시켜야 한다. 사용량은 수지성분에 대하여 0.5~1.5phr이다. 저분자량의 글리콜이나 가소제를 사용하여도 수분의 증발이나 고형분의 융착 속도를 늦추어 겉마름 현상을 지연시키는데 도움을 준다. 사용가능한 제품으로는 한국솔벤트(주)의 HV-1과 미창석유(주)의 MS-10 등을 사용할 수 있다.

증점보수제로는 셀룰로오스를 사용할 수 있다. 온실 지붕에 차광제 피막을 형성시키기 위해서는 차광제를 뿌렸을 때 차광제가 흘러내리지 않게 하기 위하여 요변성(thixotropy)을 부여해 주어야 하는데, 이러한 목적을 달성하기 위해서는 증점보수제를 사용해야 한다.

증점보수제로는 주로 셀룰로오스 계통과 무기물 계통을 사용할 수 있는데 사용량은 주 바인더 수지에 대하여 0.5~5phr이다.

셀룰로오스는 물 흡수력이 자체 무게의 거의 50배에 가까울 정도로 우수하 다. 셀룰로오스는 물을 머금은 채로 상태가 유지되기 때문에 우수한 작업성을 부여하며 도포된 차광제가 흘러내리지 않게 해준다.

셀룰로오스는 순수한 물에는 쉽게 풀리지만 아크릴 수지에는 쉽게 풀리지 않으므로 수분 흡수를 돕기 위하여 셀룰로오스를 미리 물에 적셔서 넣는 것이 바람직한데, 이러한 방법으로 팽윤 시 덩어리를 만들지 않게 할 수 있다. 이때, 소량의 암모니아를 첨가하면 셀룰로오스의 용해를 보다 쉽게 할 수 있다.

셀룰로오스의 사용량은 혼합물의 점도에 큰 영향을 미치므로 주의를 기울여야 한다. 셀룰로오스를 20%만 증량시켜도 혼합물의 점도는 10배 이상 상승한다. 셀룰로오스를 과량 사용하면 혼합물의 유동성이 나빠져 침투력이 떨어지게 되며, 또한 건조시 접착면에 막을 만들어 수지액이 소지 벽의 세공속으로 침투해 들어감을 어렵게 만들어 접착력 저하를 불러 오게 된다. 셀룰로오스로는 삼성정밀화확(주)의 하이드록시에틸메틸셀루로오스(HEMC), 하이드록시프로필메틸셀루로오스(HPMC) 등을 사용할 수 있다.

무기계 증점보수제로는 크기 0.1~1㎛의 미립자 실리카를 사용할 수 있다. 미세한 실리카 입자는 물과 수소결합을 형성하여 증점 현상을 가져오고 차광제의 부착성을 향상시킨다. 하지만 과량 사용하면 흐름성 부족으로 미세 세공으로의 수지액의 침투를 어렵게 만들어 접착력을 떨어뜨린다. 사용량은 바인더 수지에 대하여 2~5phr 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 미립자 실리카로는 Degussa ㏇의 Aerosil 200과 Rhodia Kofran ㏇의 34-M 등이 있다.

무기안료로는 이산화티탄, 탄산칼슘, 탈크, 돌로마이트, 실리카, 알루미나 등을 사용할 수 있다. 무기안료는 주 바인더 수지에 대하여 200~400phr 사용할 수 있으며 전체 조성물 중에는 30~50%를 차지하게 된다. 안료의 사용량이 너무 적으면 점도가 낮아지고 소지에 형성된 미세 세공속으로의 침투도가 낮아 부착성이 떨어지게 되며, 안료가 너무 많아도 기공의 형성량이 많아 접촉 면적이 작아져 불완전한 접착이 이루어지게 되므로 그 사용상의 주의가 요구된다. 보통 사용하는 입자의 크기는 100~600mesh의 것인데 입자가 너무 작을 경우에는 흡유량이 커 점도가 높아지게 되고 흐름성이 떨어져 침투력이 나빠진다. 입자가 너무 커도 부착층이 두꺼워져 밀착성 부족으로 접착력이 나빠지게 된다.

무기안료의 분산제로는 대부분 인산계나 음이온계의 분산제를 사용할 수 있다. 왜냐하면 차광제에 혼합되는 안료들이 대부분 음이온성의 무기안료들이기 때문이다. 분산제의 적절한 사용량은 안료 총량에 대하여 0.5~2.0phr이다. 사용 가능한 분산제로 한국 산노프코(주)의 dispersant 44-S, 켐플리머(주)의 CP-600과 BYK ㏇의 BYK-154 등이 있다.

점착부여제로는 카르복실기(-COOH)를 가진 로진 등을 사용할 수 있다. 차광제가 비닐이 아닌 시멘트벽이나 목재 위에 시공되는 경우도 있는데 이러한 경우에는 초기의 부착성을 향상시키기 위하여 차광제에 로진을 포함시키는 것이 필수적이다. 로진의 적절한 사용량은 주 바인더 수지에 대하여 5~10phr이다. 로진은 주로 가공하지 않은 천연 로진을 많이 사용하지만 경우에 따라서는 수지나 글리콜로 검화시킨 로진을 사용할 수도 있다. 로진은 일반적으로 톨루엔에 40~60%로 용해시켜 사용하는데 로진 함량이 많을 경우에는 로진이 응고되어 일일이 녹여서 사용해야 하는 불편함이 생긴다. 이러한 경우에는 로진을 트리에틸아민(triethylamine), 트리에탄올아민(triethanolamine), N,N-디메틸벤질아민(N,N`-dimethybenzylamine) 등의 3급 아민으로 염을 만들어 사용하면 응고점이 낮아져 잘 응고되지 않는다.

유화제로는 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌(4)라우레이트, 폴리옥시에틸렌(5)소르비탄 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌(9)노닐페놀레이트 등을 사용할 수 있다. 유화제의 사용량은 주 바인더 수지에 대하여 0.5~2phr이다. 차광제에는 유기용제나 점착부여제 등의 여러 가지 소수성 성분이 포함될 수 있다. 이러한 성분들은 유화제에 의해 안정화되어야 저장 안정성에 문제를 일으키지 않는다. 그러나 너무 많이 사용하면 내수성이 떨어진다.

증점제로는 보통 카르복실기를 많이 사진 아크릴수지를 암모니아수로 염(salt)처리한 것을 사용할 수 있다. 사용량은 주 바인더 수지에 대하여 10~50phr이다. 증점제로 사용하는 아크릴 수지는 일반적으로 반응성의 카르복실기를 가진 아크릴산이나 메타크릴산을 주 원료로 사용하여 합성한다. 이것들은 암모니아와 반응하여 염이 되면 고 점착성을 띠게 되기 때문이다.

증점제를 제조하는 방법은 물을 기준으로 하여 물에 암모니아수(28%)를 10~15phr 혼합하고 여기에 증점제용 아크릴 수지 100~200phr을 차례대로 혼합하면 된다. 증점제용 아크릴 수지로는 대개는 에멀젼 형태의 폴리아크릴산 수지를 사용한다. 증점제는 점성이 높으며 혼합 시에는 암모니아가 수지의 극성기들과 수소결합을 형성하게 되므로 정지 상태에서는 고점도를 나타내고 외력을 받았을 때에는 흐름성을 나타내는 요변성의 성질을 가져 우수한 시공 작업성을 나타내게 된다. 하 지만 증점제의 사용량이 너무 많으면 암모니아의 물 흡수성 때문에 내수성이 나빠지게 된다. 구매하여 사용할 수 있는 증점제용 수지로는 대흥(주)의 HW-100, 금정(주)의 KJ-200D, 삼성폴리며(주)의 HV-9000 등이 있다.

자외선흡수제로는 신남산에스테르계나 벤조페논계를 사용할 수 있다. 사용량은 주 바인더 수지에 대하여 4~7phr 정도이다. 구입하여 사용할 수 있는 제품으로는 Givaudan-Roure의 Parsol-Mcx나 BASF의 Uvinul 3039 등이 있다.

4.차광막의 제거

다음은 차광막이 불필요한 경우에 차광막을 손쉽게 제거하는 방식을 설명한다.

상기와 같은 조성물을 혼합하여 조성된 차광제의 분사로 차광막을 형성한 뒤 차광막이 불필요한 경우에 알칼리성 차광막 제거액을 스프레이 분사한 다음 5분이 지난 후에 물을 추가로 분사하면 차광막이 떨어져나가 손쉽게 차광막을 제거할 수 있어, 기존에 차광포를 수작업으로 걷거나 하는 번거로움을 감소시킨다.

상기 알칼리성의 차광막 제거제는 물을 주 용매로 사용하고 여기에 수산화나트륨 0.4~0.6phr, 노르말부틸알코올 15~20phr, 도데실벤젠슬폰나트륨 0.4~0.6phr, 요소 2~3phr을 혼합하여 만들었다. 물에 차광막 제거제를 10:1의 비율로 희석하여 농업용 분무기로 3기압에서 분무 주사하여 차광막을 제거한다.

5.상호 비교

상기에서 설명한 바와 같은 조성물을 이하에 나타난 실시예 및 비교예와 같이 배합으로 차광제를 제조하여, 공중구조 플라스틱 안료를 혼합한 차광제와 혼합 하지 않은 차광제의 물성을 상호 비교하였다.

1) 실시예1

차광제는 CP-501 100g, 물 100g, 에틸렌글리콜(EG) 1.5g, Nopco NxZ 0.2g, 살리실산(salicylic acid) 0.2g, MS-10 1.5g, dispersant-44S 0.5g, DOP 5g을 혼합하고 여기에 HPMC0.8g을 물 5g에 푼 액 5.8g을 혼합한 다음 입도 325mesh의 이산화티탄 50g과 입도 200mesh의 탈크 150g을 넣고 800rpm에서 20분간 분산시키고, 검로진 10g와 증점제 15g를 혼합하여 제조하였다. 이때 증점제는 물 100g에 암모니아수 15g과 증점제용 아크릴 수지(HW-100) 150g을 혼합하여 만들었다.

차광막 제거제는 물 120g에 수산화나트륨 0.5g, 노르말부틸알코올 20g, 도데실벤젠슬폰산나트륨 0.5g, 요소 3g을 혼합하여 만들었다. 물에 차광제를 10:1의 비율로 희석하여 농업용 분무기로 3기압에서 분무 주사하였다.

2) 실시예2

차광제는 HW-400 100g에 물 100g, 에틸렌글리콜(EG) 1.5g, BYK-028 0.2g, 살리실산(salicylic acid) 0.2g, MS-10 5g, dispersant-44S 0.5g, DOP 4g, 폴리옥시에틸렌(9)노닐페놀레이트 1g, Parsol-Mcx 4g를 넣고 혼합하고, 물 6g에 HPMC 0.8g를 넣고 푼 액 6.8g 혼합한 다음 입도 325mesh의 이산화티탄 50g와 입도 200mesh의 탄산칼슘(CaCO₃) 170g을 넣고 800rpm에서 20분간 분산시키고 여기에 검로진 8g와 증점제 20g을 혼합하여 제조하였다. 이때 증점제는 물 100g에 암모니아수 15g과 증점제용 아크릴 수지(KJ-200D) 150g을 혼합하여 만들었다.

차광막 제거제는 물 120g에 수산화나트륨 0.5g, 노르말부틸알코올 20g, 도데실벤젠슬폰산나트륨 0.5g, 요소 3g을 혼합하여 만들었다. 물에 차광제를 10:1의 비율로 희석하여 농업용 분무기로 3기압에서 분무 주사하였다.

3) 실시예3

차광제는 CP-501 100g에 물 100g, 에틸렌글리콜(EG) 1.5g, Uvinul 3039 4g, Nopco NxZ 0.2g, 살리실산(salicylic acid) 0.2g, MS-10 1.5g, dispersant-44S 0.5g, DBP 3g를 혼합하고, 물 7g에 HPMC 1.0g와 Aerosil 2g를 넣고 푼 액 10g을 혼합한 다음 입도 325mesh의 이산화티탄 50g에 입도 200mesh의 탄산칼슘(CaCO₃) 110g과 입도 200mesh의 탈크 50g를 넣고 800rpm에서 20분간 분산시키고, 여기에 검로진 8g와 증점제 30g을 혼합하여 제조하였다. 이때 증점제는 물 100g에 암모니아수 15g과 증점제용 아크릴 수지(HV-9000) 150g을 혼합하여 만들었다.

차광막 제저재는 물 120g, 수산화나트륨 0.5g, 노르말부틸알코올 20g, 도데실벤젠슬폰산나트륨 0.5g, 요소 3g을 혼합하여 만들었다. 물에 차광제를 10:1의 비율로 희석하여 농업용 분무기로 분무 주사하였다.

4) 비교예1

실시예1와 같이 만든 차광제에 공중구조의 플라스틱 안료(OP-62)를100g 혼합하여 제조하였다.

5) 비교예2

실시예2와 같이 만든 차광제에 공중구조의 플라스틱 안료(OP-62)를 120g 혼 합하여 제조하였다.

6) 비교예3

실시예3과 같이 만든 차광제에 공중구조의 플라스틱 안료(OP-62)를 140g 혼합하여 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예와 같이 제조한 차광제에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였다.

1. 점도 : B형 점도계(Brookfield viscometer)를 사용하여 spindle No.7,rpm 2에서 측정.

2. 비중 : 비중컵을 사용하여 25℃에서 측정.

3. 건조시간 : 유리판에 150㎛ 두께로 차광제를 도포한 후 25℃에서 지촉 건조로 측정.

4. 부착력 : 폴리염화비닐판 위에 두께 150㎛으로 도막을 형성하여 상온에서 24시간 동안 건조시킨 다음 120℃에서 1시간 동안 건조시킨 후 상온까지 냉각시켜 문구용 칼로 가로·세로 1mm 간격으로 100칸을 그은 다음 도막 위에 셀로판테이프를 밀착시켜 붙인 후 45°로 잡아당겼을 때 남는 도막의 수를 세어 백분율로 나타냄.

5.경도 : 유리판 위에 두께 150㎛으로 도막을 형성하여 상온에서 24시간 동안 건조시킨 다음 120℃에서 1시간 동안 건조시킨 후 상온까지 냉각시켜 바콜(barcol) 경도로 측정.

6. 접착강도 : ASTM D 1002의 시험방법에 따라 가로 25mm, 세로 80mm, 두께 1mm의 철편 양쪽을 접착제로 10mm 접착시킨 후 상온에서 24시간 건조시킨 다음 120℃에서 1시간 건조시켜 만능 시험기를 사용하여 전단 접착력으로 측정.

7. 내수성 : 유리판 위에 두께 150㎛으로 도막을 형성하여 상온에서 24시간 동안 건조시킨 다음 120℃에서 1시간 건조시킨 후 상온까지 냉각시켜 실온에서 물속에 담가 도막이 초기 분리되는 시간을 측정.

8. 자외선 투과량 : 자외선투과기 UV light meter(YT-34UV)를 사용하여 UV 차폐성능을 조사. 옥외에서 유리판 위에 150㎛ 두께(젖은 도막)로 도막을 형성한 후 완전히 말린 다음 UV가 투과되는 정도를 측정.

	단위	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
1.점도 (25℃)	cP	150	200	220	130	170	180
2.비중	-	1.3	1.5	1.4	1.03	1.08	1.10
3.건조시간	min	7.0	8.0	7.5	7.5	8.5	8.3
4.부착력	%	90	87	80	87	85	82
5.경도	-	15	10	12	10	12	12
6.접착강도	Kgf/㎠	35	28	25	37	30	27
7.내수성	hr	72	78	80	82	80	78
8.자외선 투과량	MW/㎠	0.82	0.88	0.90	0.56	0.46	0.48
9.도막 제거성	○:우수 △:양호 Ｘ:불량	△	△	○	○	○	○

시험 결과를 보면 상기 표에서 보는 바와 같이 공중구조의 플라스틱 안료를 사용했을 때 다른 물성에는 큰 영향을 미치지 않으면서 투과되는 자외선의 세기가 약해지는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 농업용 필름 위에 직접 액상의 차광제를 도포하여 차광막을 형성하여 차광시키고 또한 차광이 필요 없을 때에는 차광막 제거제를 사용하여 제거하는 방법을 이용하는 차광제는 아크릴 수지나 비닐계 수지를 주 바인더 수지로 하여, 물 100~120phr, 공중구조 플라스틱 안료 100~200phr, 동결방지제 0.2~2phr, 소포제 0.2~0.5phr, 가소제 3~5phr, 방부제 0.2~0.5phr, 표면건조 지연제 0.5~1.5phr, 안료 분산제 0.5~2.0phr, 증점보수제 0.5~5phr, 무기안료 200~400phr, 점착부여제 10~20phr, 증점제 10~50phr, 유화제 0.5~2.0phr, 자외선 흡수제 4~7phr을 혼합하여 만든 혼합물로 구성하는 것을 특징으로 하며, 차광막 제거제는 물 120g, 수산화나트륨 0.5g, 노르말부틸알코올 20g, 도데실벤젠슬폰나트륨 0.5g, 요소 3g을 혼합하여 만든 혼합물로 구성함을 특징으로 한다.

또한, 차광제를 제조하는 과정에 있어서는, 혼합기 속에 바인더 수지, 물, 공중 구조의 플라스틱 안료, 동결방지제, 소포제, 가소제, 방부제, 표면건조 지연제, 안료 분산제, 유화제, 자외선 흡수제 등을 차례대로 넣고 5~6분간 혼합하는 단계와 증점보수제를 희석 용매인 물에 풀어 혼합기 속에 넣은 다음 15~20분간 교반하여 완전히 팽윤시키는 단계와 점착부여제와 증점제를 넣은 다음 진공도 3torr로 30분간 진공 탈포시켜 기포를 제거하는 단계를 포함하여 구성되며, 상기 차광제를 도포하기 위하여, 물에 차광제 액을 10:1로 희석하여 점도를 10~30cps로 맞춘 후 압축기를 사용하여 습윤 도막 5~50㎛의 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제에 관한 것으로, 당업자로서는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 설명을 고려하여 충분히 변경, 변 환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 실시예에만 한정되지는 않는다.

본 발명은 본 발명은 차광제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기물을 포함하는 아크릴 수지계 차광제 혼합물에 공중 구조의 플라스틱 안료를 혼합 사용하여 자외선 차단 성능을 보다 향상시킨 농업용 비닐 차광제를 달성하기 위하여, 농업용 필름 위에 차광액을 분사하여 필름 위에 차광막을 형성하여 차광을 행하는 것이다.

따라서 본 발명과 같은 특징에 의하여, 본 발명의 효과와 같은 자외선을 차단하는 차광 특성을 보다 향상시키며, 종래보다 차광막이 경량이며 유연성을 높이는 용도로 이용이 가능한 특징을 도출하는 효과가 있기 때문에 산업화하여 직접 생산하게 될 경우 국 내외적으로 큰 경제적 효과를 달성할 것이다.

Claims (3)

1. 농업용 필름 위에 분사하여 차광막을 형성하기 위한 차광제에 있어서,

   바인더 수지를 기준으로 하여, 물 100~120phr, 공중구조 플라스틱 안료 100~200phr, 동결방지제 0.2~2phr, 소포제 0.2~0.5phr, 가소제 3~5phr, 방부제 0.2~0.5phr, 표면건조 지연제 0.5~1.5phr, 안료 분산제 0.5~2.0phr, 증점보수제 0.5~5phr, 무기안료 200~400phr, 점착부여제 10~20phr, 증점제 10~50phr, 유화제 0.5~2.0phr, 자외선 흡수제 4~7phr;

   을 혼합하여 만든 혼합물로 구성하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제.
2. 차광제의 제조과정에 있어서,

   혼합기 속에 바인더 수지, 물, 공중 구조의 플라스틱 안료, 동결방지제, 소포제, 가소제, 방부제, 표면건조 지연제, 안료 분산제, 유화제, 자외선 흡수제 등을 차례대로 넣고 5~6분간 혼합하는 단계;

   증점보수제를 희석 용매인 물에 풀어 혼합기 속에 넣은 다음 15~20분간 교반하여 완전히 팽윤시키는 단계;

   점착부여제와 증점제를 넣은 다음 진공도 3torr로 30분간 진공 탈포시켜 기포를 제거하는 단계;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제.
3. 제 1항 내지 제 2항에 있어서 어느 한 항에 있어서,

   상기 차광제를 도포하기 위하여,

   물에 차광제 액을 10:1로 희석하여 점도를 10~30cps로 맞춘 후 압축기를 사용하여 습윤 도막 5~50㎛의 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제에 관한 것이다.