KR20190102349A - 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물 - Google Patents

인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 근적외선 흡수 필름 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 광안료를 첨가함에 따라, 근적외선 흡수 필름의 물성을 극대화할 수 있는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물에 관한 것으로, 열가소성 수지와, 시아닌계 광전환 안료와, 아인산염계 산화방지제와, 분산제 및 광안정제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물{Near infrared ray blocking film composition with improved tensile strength and elongation}
본 발명은 근적외선 흡수 필름 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 시아닌계 광전환제 안료의 첨가에 따른 필름의 물성저하를 최소화하기 위해 폴리에틸렌 왁스를 첨가하고, 열가소성 수지의 배합비를 조정한 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물에 관한 것이다.
농업용 필름은 투광성, 보온성, 내후성 등과 같은 기능을 갖춤으로써, 비닐하우스 외부 환경의 변화로부터 작물을 보호하고 고품질, 고소득의 농산물을 안정적으로 생산할 수 있도록 한다.
농업용 필름의 선택은 농사의 품질과 생산량을 좌우하는 중요한 요소이다. 농업용 필름에는 폴리에틸렌(PE) 필름을 비롯해 폴리올레핀(PO) 필름, 염화비닐(PVC) 필름, 에틸렌아세트산비닐(EVA) 필름 등이 사용되고 있으며, 대체로 투광성, 열전도율 및 인장강도 등 필름의 물리적 성질과 인장강도 및 신장률, 경제성이 고려된다. 특히, PO계 수지는 밀도가 염화 비닐(chloroethylene) 수지 보다 작기 때문에 가볍고, 소각해도 유독 가스(poisonous gas)의 발생이 적고, 더욱이 인플레이션(extrusion of lay-flat tubing)성형법에 따라 접착 가공을 필요로 하지 않는 광폭 필름(film)을 염가로 제공할 수 있어 활발히 이용되고 있다.
그 중에서 자외선 및 근적외선 흡수 기능 또한 농업용 필름이 갖추어야 하는 중요한 기능인데, 태양 광속에는 자외선, 가시광선, 적외선 등 많은 광이 있으며, 이들 광선 중에는 가시광선과 같이 식물의 성장을 튼튼하게 또는 과일의 성장, 수확량을 증가시키는 광선도 있지만, 280nm 내지 380nm 영역에서의 근자외선은 차단시켜야 해충의 활동을 둔화시켜 하우스내에서 생길 수 있는 회색곰팡이병, 진드기, 응애류 등의 병충해 발생을 억제할 수 있으며, 연육식물의 생장을 촉진시키고 작물의 노화를 지연시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
이와 관련된 선행문헌으로는 한국등록특허 제10-1669673호가 개시된 적이 있었다.
이러한 근자외선 및 근적외선 영역에서의 흡수효과를 얻기 위한 방법으로는 비닐하우스를 구성하는 플라스틱 필름에 다량의 자외선 흡수제 및 근적외선 흡수제를 첨가하는 방법이 주로 사용되고 있는데, 자외선 흡수제 및 근적외선 흡수제를 다량 사용하는 경우에는 시간이 경과함에 따라 자외선 흡수제가 필름 표면으로 이동하여 결정화되고, 필름의 백화현상이 발생하는 문제가 있다.
따라서 자외선 흡수제 및 근적외선 흡수제의 사용량을 감소시키는 방법들이 종래에도 개발되었는데 자외선 차단 및 근적외선 흡수에는 효과가 있으나, 필름의 투명도를 저하시키고, 필름을 이루는 합성수지와 친화력이 용이하지 않다는 문제점이 있으며, 필름의 본원적 특성인 단열성 및 광투과성을 만족하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 자외선 흡수제 및 근적외선 흡수제를 포함한 농업용 필름은 시간이 경과함에 따라 외부로의 전이(migration)현상이 발생하여 광투과성을 저해하고, 자외선 차단효과가 급격히 떨어짐에 따라 필름의 변색, 퇴화, 산화 현상이 생기고 더불어 필름 고유의 물리적인 성질을 감소시켜 수명 단축은 물론 작물의 영양분 및 맛, 향을 저해하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 농업용 필름에 근자외선 또는 근적외선과 같은 태양 빛을 선택적으로 흡수 할 수 있는 광안료를 첨가하되, 필름의 물성(인장강도, 신장률 등)을 극대화할 수 있는 근적외선 흡수 필름 조성물의 분산제 및 레진 배합비에 대한 연구개발이 진행되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광안료를 첨가하되, 근적외선 흡수 필름의 물성(인장강도, 신장률)을 극대화할 수 있는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수필름 조성물을 제시하는 데 그 목적이 있다.
또한, 근적외선 흡수 필름 조성물의 분산성을 향상시키고, 필름 시편의 표면을 개선할 수 있는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수필름 조성물을 제시하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물은 열가소성 수지와, 시아닌계 광전환 안료와, 아인산염계 산화방지제와, 분산제 및 광안정제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 열가소성 수지, 상기 시아닌계 광전환 안료, 상기 아인산염계 산화방지제, 상기 분산제, 상기 광안정제의 질량비는 82:0.7:7:1:7인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열가소성 수지는 EVA 및 저밀도폴리에틸렌(LDPE)이 2:8의 질량비로 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분산제는 폴리에틸렌 왁스인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름의 조성물은, 인장강도 및 신장률을 극대화할 수 있는 열가소성 수지의 배합비를 한정하고 있으며, 분산제로 폴리에틸렌 왁스를 사용하고 있음에 따라 근적외선 흡수 필름의 인장강도 및 신장률을 극대화시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 분산제로 폴리에틸렌 왁스를 사용하고 있어, 근적외선 흡수 필름 조성물의 분산성을 극대화시켜 근적외선 흡수 필름의 표면을 매끄럽게 개선할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물로 제작된 필름 시편의 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물은 열가소성 수지와, 시아닌계 광전환 안료와, 아인산염계 산화방지제와, 분산제 및 광안정제를 포함한다.
이때, 열가소성 수지, 시아닌계 광전환 안료, 아인산염계 산화방지제, 분산제, 광안정제의 질량비는 82:0.7:7:1:7이다. 이는 근적외선 흡수 필름의 인장강도 및 신장률과 같은 물성을 극대화하기 위한 비율로, 출원인이 다수의 실험을 통해 도출해낸 비율이다.
열가소성 수지는 EVA 및 저밀도폴리에틸렌(LDPE)이 혼합된 수지이며, EVA 및 저밀도폴리에틸렌은 2:8의 질량비로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 이는 근적외선 흡수 필름의 인장강도 및 신장률을 극대화할 수 있는 열가소성 수지의 배합비로 이와 관련하여서는 하기 실험예 1에서 자세히 설명하기로 한다.
그리고, 시아닌계 광전환 안료는 2-((E)-2-((E)-2-클로로-3-((E)-2-(3-(4-(메톡시카르보닐)벤질)-1,1-디메틸-1H-벤조[e]인돌-2(3H)-일리딘)에틸리덴)시클로헥스-1-에닐)비닐)-3-(4-(메톡시카르보닐)벤질)-1,1-디메틸-1H-벤조[e]인도륨아이오다이드를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 시아닌계 화합물은 800nm~1000nm 영역의파장에 대해 우수한 흡수능을 가지는 화합물이다.
아인산염계 산화방지제는 tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite를 사용하는 것이 바람직하며, 광안정제로는 송원산업에서 제조 및 판매하고 있는 SONGSTAB UV94를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 분산제는 폴리에틸렌 왁스를 사용한다. 종래에는 분산제로 징크스테아레이트를 사용하고 있으나, 징크스테아레이트가 분산제로 첨가된 근적외선 흡수 필름은 인장강도 및 신장률이 우수하지 못하며, 시편으로 제작하였을 경우, 시편의 표면이 매끄럽지 못한다는 문제점이 있다. 이에 따라, 분산성을 향상시키기 위해 징크스테아레이트 대신 폴리에틸렌 왁스를 사용하였다.
폴리에틸렌 왁스의 첨가에 따른 인장강도 및 신장률의 향상은 하기 실험예 2에서 더 자세히 설명하기로 하며, 폴리에틸렌 왁스의 첨가에 따른 시편 표면의 개선은 도 1에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물로 제작된 필름 시편의 SEM 사진이다.
도 1의 (a)는 분산제로서 징크스테아레이트를 첨가한 근적외선 흡수 필름의 SEM사진이고, (b)는 분산제로 폴리에틸렌 왁스를 첨가한 근적외선 흡수 필름의 SEM사진이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 분산제로서 폴리에틸렌 왁스를 첨가하는 경우 근적외선 흡수 필름의 표면이 더 매끄럽게 개선됨을 알 수 있다.
또한, 상기 조성물 외에, 안개 방지제, 물방울 맺힘 방지용 코팅제, 내약품성 보강제, UV제, 필러, 가공용 내열제, 물방울 맺힘 방지제, 가공용 내부활제, 가공용 내부활제, 흡유제가 더 포함될 수 있다.
<실험예 1>
본 실험예 1에서는 열가소성 수지의 EVA와 저밀도폴리에틸렌의 배합비에 따른 근적외선 흡수 필름의 인장강도 및 신장률을 측정하였다.
본 실험예 1에서는 EVA:저밀도폴리에틸렌의 배합비를 15:85(실시예 1), 2:8(실시예 2, 4), 25:75(실시예 3, 5)로 다르게 하여 열가소성 수지 47g 배합한 후, 분산제로 징크스테아레이트는 0.2g(실시예 1~3), 폴리에틸렌 왁스는 0.5g(실시예 4~5)씩 각각 첨가한 후, 군청색 안료를 0.05g씩 첨가하여 근적외선 흡수 필름의 베이스 용액을 제조하고 이를 시편으로 제작하였다.
실시예 1 내지 5에 따른 시편들의 인장강도 및 파단 시 신장률을 테스트하였으며, 테스트는 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 진행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
EVA비율 15% 20% 25% 20% 25%
EVA(g) 7 9 12 9 12
저밀도폴리에틸렌(g) 40 38 35 38 35
징크스테아레이트(g) 0.2 0.2 0.2 - -
폴리에틸렌 왁스(g) - - - 0.5 0.5
안료(군청)(g) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
인장강도
(Mpa)		 14.1 16.2 14.3 15.4 14.5
파단시 신장률
(%)		 651 602 535 572 560
상기 표 1에 개시된 바와 같이, EVA와 저밀도폴리에틸렌의 배합 질량비가 2:8일 경우 분산제의 종류와 상관없이 인장강도 및 파단 시 신장률이 가장 높게 나타났다. 열가소성 수지는 EVA와 저밀도폴리에틸렌이 2:8의 질량비로 혼합되어 있는 것이 가장 바람직하다.
<실험예 2>
본 실험예 2에서는 분산제 종류에 따른 근적외선 흡수 필름의 인장강도 및 신장률을 측정하였다.
본 실험예 2에서는 군청색 안료 0.05g과, 저밀도폴리에틸렌 47g을 혼합한 후, 분산제로 징크스테아레이트를 각각 0.2g(실시예 6), 0.5g(실시예 7), 0.7g(실시예 8) 씩 첨가 하거나 분산제로 폴리에틸렌 왁스를 각각 0.2g(실시예 9), 0.5g(실시예 10), 0.7g(실시예 11) 씩 첨가하여 분산제 종류에 따른 인장강도 및 신장률을 실험하였다. 인장강도 및 신장률은 한국의류시험연구원에 의뢰하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2와 같다.
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11
안료(군청) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
저밀도 폴리에틸렌 47 47 47 47 47 47
징크스테아레이트 0.2 0.5 0.7 - - -
폴리에틸렌 왁스 - - - 0.2 0.5 0.7
인장강도 12.9 10.8 12.6 11.1 13.1 9.3
신장률(%) 486 418 468 377 530 327
상기 표 2에 개시된 바와 같이, 분산제로 폴리에틸렌 왁스가 첨가되되, 0.5g 만큼 첨가되었을 때, 인장강도 및 신장률이 매우 높게 나타남을 알 수 있다. 이에 따라, 분산제로는 폴리에틸렌 왁스를 사용하는 것이 근적외선 흡수 필름의 인장강도 및 신장률을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (4)

  1. 열가소성 수지와, 시아닌계 광전환 안료와, 아인산염계 산화방지제와, 분산제 및 광안정제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지, 상기 시아닌계 광전환 안료, 상기 아인산염계 산화방지제, 상기 분산제, 상기 광안정제의 질량비는 82:0.7:7:1:7인 것을 특징으로 하는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 EVA 및 저밀도폴리에틸렌(LDPE)이 2:8의 질량비로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 분산제는 폴리에틸렌 왁스인 것을 특징으로 하는 인장강도 및 신장률이 향상된 근적외선 흡수 필름 조성물.
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