KR20220056260A - 광반사 조절이 가능한 다공성 농업용 멀칭합지필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공하여 우수한 통기성, 방수성, 강성 및 내구성을 나타내며, 단열 및 차열 특성으로 에너지 절감 및 난방 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

광반사 조절이 가능한 다공성 농업용 멀칭합지필름 및 이의 제조방법 {POROUS AGRICULTURAL MULCHING LAMINATE FILM CAPABLE OF CONTROLLING LIGHT REFLECTION AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 관한 것으로, 이상기상에 의한 고온피해 발생 시 다음해의 생육과 품질에도 영향을 주고 연차 간 영향이 지속되어 최종수확 시점까지 영향을 미치므로 이상기상에 대응해 안정적으로 작물을 재배 할 수 있는 열차단성이 우수한 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 관한 것이다.
또한 발명은 단열 및 차열 특성을 향상시켜 에너지 절감 및 냉난방 효율을 극대화할 수 있고, 토양 고온 현상을 해소할 수 있는 열차단성이 우수한 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 관한 것이다.
국내 주요 약용작물 등의 식물 재배지가 포화상태에 이르렀으며 온난화의 영향으로 식물 재배가능지역이 지속적으로 감소할 것으로 예상되며, 이를 해소하기 위하여 각종 식물의 주산지 이외의 지역에서 재배를 가능하게 하는 토양 고온현상을 해소할 수 있는 저온유지 멀칭 필름의 개발이 필요하다.
특히, 다년생 약용작물의 경우 이상기상에 의한 고온피해 발생 시 다음해의 생육과 품질에도 영향을 주고 연차 간 영향이 지속되어 최종수확 시점까지 영향을 미치므로 이상기상에 대응해 안정적으로 작물을 재배 할 수 있는 기술 확보가 필요하다.
이러한 용도로 사용되는 종래의 멀칭 필름은 부직포 멀칭 필름, 비닐 멀칭 필름, 차광망 멀칭 필름 등이 대체로 사용되었다.
부직포으로 구성된 멀칭 필름의 경우 투습성 및 투기성이 높으나, 무게가 무거우며 특히 내구성이 약해 비 바람등의 외부요인에 의해 파손될수 있는 단점이 있다. 비닐 멀칭의 경우는 내구성 열안정성은 좋으나, 비닐 특성상 통기성 및 투습성이 매우 낮아 따로 홀(hole)을 구성해야하는 번거로움이 있으며, 상기 홀 사이로 잡초들이 자랄 수 있는 단점이 존재한다.
차광망을 멀칭 필름으로 사용하게 되면, 내구성이 우수한 장점이 있으나, 너무 무겁고 부피가 커서 작업하기에 용이하지 못한 점이 있으며, 특히 내부 홀의 크기가 커서 잡초들이 상기 홀 사이로 자라는 문제가 발생할 수 있다.
이에 내구성이 좋아 장기간 사용이 가능하며, 투습도 및 통기도가 우수하여 토양 고온현상을 억제할 수 있는 멀칭 필름이 필요한 실정이다.
또한, 종래의 멀칭 필름의 경우 백색 및 흑색을 주로 사용하게 되는데, 백색의 경우 직사광선 반사율이 높아 자외선 파장에 의한 식물의 세포파괴 및 노화를 촉진시킬 수 있으며, 흑색의 경우 태양빛을 전부 흡수하여 토양의 고온화로 인해 식물이 고사할 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.
이에, 내구성이 우수하면서, 통기성, 투습성, 방습성이 우수하여 토양의 고온화를 방지하며, 특히 작물이 광합성을 하는 파장대만 선택하여 반사함으로써, 작물의 자외선 등과 같은 파장에 의한 생육 저하를 억제하고, 추가적인 열 발생을 억제할 수 있는 다기능성 멀칭합지 필름에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.
미국공개특허 제4,929,303호 (1990.05.29)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 우수한 인장강도, 신율 등의 기계적 물성을 가져 내구성이 뛰어나면서도 통기성, 방수성뿐만 아니라 열을 차단하는 특성을 향상시켜 냉난방 및 에너지 절감 효율을 극대화시킬 수 있는 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 광합성에 필요 없는 파장의 반사율을 낮추고, 청색광 및 적색광의 반사율을 선택적으로 높여 고온 상승하는 것을 막아 열충격을 억제하고, 광합성을 촉진하여 식물생장을 향상시키는 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 투습/통기성을 보유하여 수증기, 공기의 유출입이 가능하며 강우에 의한 수분 유입을 차단하여 토양과습을 방지하는 다공성 농업용 멀치합지 필름을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 과수 등 농작물의 생장을 촉진하고 착색 등 폼질을 향상시키며, 잡초발생을 억제하여 농약사용을 줄이며, 지온상승을 막아 고온피해를 경감하는 멀칭합지 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 다공성 폴리올레핀 기재층 및 상기 기재층의 일 면 또는 양 면에 적층된 부직포층 및 상기 부직포 층상에 인쇄되는 광반사조절 인쇄층을 가지는 다공성 농업용 멀칭합지 필름으로서, 상기 다공성 폴리올레핀 기재 필름은 (a)밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 (b) 밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌, (c) ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 및 (e)이산화티타늄을 포함하여 제조되는 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 다공성 폴리올레핀 기재층은 (a)밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, (b)밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (c)ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (d)C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부 및 (e)이산화티타늄 3 내지 10 중량부를 포함하여 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 탄산칼슘은 평균입경 1 내지 5 ㎛ 및 최대입경이 10㎛ 이하인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 광반사조절 인쇄층은 전체 면적에 대하여 10 내지 80%를 인쇄한 인쇄층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 광반사조절 인쇄층은 스트라이프 무늬를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름은 400 내지 700 nm의 파장을 반사시키는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 다공성 농업용 멀칭 합지 필름은 평량이 10 내지 150 g/㎡이고, 투습도가 4,000 내지 15,000 g/㎡24hr인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, (a) 밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3인 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대해서, 밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, 이산화티타늄 3 내지 10 중량부, 금속스테아린산 0.1 내지 10 중량부, 자외선방지제 0.1 내지 20 중량부, 산화방지제 0.1 내지 20 중량부를 혼합하고 용융 압출시켜 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계;
(b)상기 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 압출성형하여 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계; 및
(c)상기 다공성 폴리올레핀 시트에 일면 또는 양면에 부직포를 적층하고 가압하여 다공성 농업용 멀칭 합지 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 다공성 농업용 멀칭 합지 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 c) 단계 이후에, 상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 인쇄층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른, 상기 인쇄층은 스트라이프 무늬로 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 농업용 멀칭 합지 필름은 인장강도, 인열강도, 신율 등의 기계적 강도가 뛰어나 내구성이 우수한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다공성 농업용 멀칭합지 필름은 우수한 투습성을 가지고 있어, 수분이 빛과 열에 의해 기화될 때 흡수하는 기화열로 인하여, 멀칭 필름 내부의 흙의 온도를 저온으로 유지시켜주는 효과를 발휘할 수 있다.
또한 본 발명은 광합성에 불필요한 파장의 반사율을 낮추고, 청색광 및 적색광의 반사율을 선택적으로 높여 고온 상승하는 것을 막아 열충격을 억제하고, 광합성을 촉진하여 식물생장을 향상시키는 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 과수 등 농작물의 생장을 촉진하고 착색 등 폼질을 향상시키며, 잡초발생을 억제하여 농약사용을 줄이며, 지온상승을 막아 고온피해를 경감하는 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공하는 것이다.
도 1은 다공성 농업용 멀칭합지 필름의 인쇄층의 색에 따른 반사파장을 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 종래의 멀칭 필름 기재의 경우, 낮은 투습성, 통기성을 가지거나, 반대로 내구성 및 무게가 무거운 단점 등이 있었으며, 특히, 충분한 자외선 차단능력이 없고, 광반사특성 및 적외선 반사경감 및 지온 상승을 억제하는 복합특성을 충분히 조화롭게 부여하지 못하여 과습 토양이 되거나, 흑색 멀칭필름에 의한 고온피해를 야기하는 단점이 있었다.
상기의 문제를 본 발명의 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공함으로써 모두 해소하였다.
본 발명은 다공성 폴리올레핀 기재층 및 상기 기재층의 일 면 또는 양 면에 적층된 부직포층 및 상기 부직포층 상에 인쇄되는 광반사조절 인쇄층을 가지는 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서 상기 다공성 폴리올레핀 기재층은 (a)밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3인 선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부 및 상기 선형저밀도폴리올레핀 100 중량부에 대하여, (b) 밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (c) ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (d) C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부 및 (e)이산화티타늄 3 내지 10 중량부를 포함하여 제조된다.
본 발명에서 상기 다공성 기재 층으로, 상기 선형저밀도 폴리에틸렌을 주요성분으로 사용하고, 저밀도 및 또 다른 밀도를 가지는 선형저밀도 폴리에틸렌 수지와 지방산으로 표면 처리한 탄산칼슘을 채택함으로써, 상기 탄산칼슘이 분산되면서 입자와 수지 사이의 계면이 잘 조절되며, 미세기공 등의 형성으로 인해, 수분침투를 제어할 수 있어서 강우시에도 토양의 과습이 방지되고, 산소 및 공기의 투과가 잘되어 식물생장을 촉진할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 탄산칼슘에 이산화티타늄을 혼합함으로써 자외선 방지특성 또한 우수하게 나타나는 효과를 가진다.
또한 본 발명에서 상기 수지 조성물 및 지방산 표면처리된 탄산칼슘 및 이산화티타늄의 혼합 무기입자로 제조된 다공성 폴리에틸렌 기재를 사용하는 경우, 광합성에 영향을 미치는 파장인 400 내지 700 nm 광을 투과시키고 400 nm 이하의 청색광이나 700nm 이상의 적색광을 차단하여 자외선차단 및 이상 열을 발생하는 적외선을 차단함으로써, 광합성을 촉진하게 한다.
일 예로, 사과 등 과일의 착색은 안토시아닌 등 색소에 의해 결정되며, 색소는 배당체로서 구성원료는 포도당이므로 광합성이 잘 되어야 하지만 토양이 과습하거나 30℃이상의 고온에서 안토시아닌 발현이 억제되므로 빛, 온도, 수분 등의 환경조건이 매우 중요하며 이를 달성하는 새로운 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 있어서, 다공성 기재를 구성하는 수지성분으로서는, a)밀도가 0.910 내지 0.925 선형저밀도폴리에틸렌, 상기 선형저밀도폴리에틸렌 수지 100 중량부에 대하여 (b) 밀도가 0.930 내지 0.940의 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (c) ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃,2.16kg)가 5 내지 10g/10min의 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부를 혼합한 혼합수지를 사용하고, 상기 수지에 다공성을 부여하는 무기입자로는 (d) C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부 및 (e)이산화티타늄 3 내지 10 중량부를 혼합하여 사용함으로써, 우기때 과량의수분이 내부로 침투하는 것을 막아 과습상태를 피하게 하고, 고온시에는 내부의 수분이 수증기화 되어 상기 다공성 기재 외부로 방출된다.
상기 수분이 수증기화 될시 흡수하는 기화열로 인하여 토양 내부의 온도가 낮아져, 식물생장을 잘 할 수 있도록 한다. 또한 상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름이 지방산 표면처리된 탄산칼슘 및 이산화티타늄을 포함함으로써, 자외선을 차단하는 기능을 가져 유해 자외선을 차단하는 기능을 부여한다.
특히, 탄산칼슘과 이산화티타늄이 상기 다공성 농업용 멀칭 합지 필름이 탄산칼슘과 이산화티타늄을 포함함에 따라, 상기 다공성 농업용 멀칭 합지 필름의 색이 더욱 백색화 되어, 직사광선 등의 빛의 반사효과가 우수하며, 이에 따라 다공성 농업용 멀칭 합지 필름의 표면 온도 및 토양 온도가 낮은 온도로 유지되는 효과를 가질 수 있다.
물론, 상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 자외선 차단제를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 기재를 구성하는 수지 성분을 고밀도 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌을 포함하는 경우, 다공성이 지나치게 나타나며, 특히 폴리프로필렌의 경우 결정성으로 인하여 가공하기 어려운 점이 있다.
다공성이 과도하게 생성되었을 경우 우기 때 과량의 수분이 내부로 침투하여 과습상태로 되어 오히려 식물의 생장을 저해하므로 이 또한 좋지 않으며, 토양 내부에 일정량의 수분을 유지하기에 용이하지 않다.
본 발명에서 상기 지방산 표면처리한 탄산칼슘을 사용하는 경우, 기재를 구성하는 선형저밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 혼합수지 성분과 결합되어, 일정한 수분을 유지하고, 또한 탄산칼슘의 분산이 균일하게 되어 국부적인 큰기공의 발생으로 인한 과량의 물의 침투를 방지하여 좋다.
즉, 본 발명에서는 선형저밀도폴리에틸렌을 주요성분으로 하고 저밀도폴리에틸렌과의 혼합수지와 지방산으로 표면처리한 탄산칼슘 및 일정량의 이산화티타늄을 혼합함으로서 무기입자의 계면에 적절한 계면을 형성하게 하여, 본 발명의 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 투습성, 통기성, 방습성, 광반사특성 및 적외선 반사경감 및 지온 상승을 억제하는 효과 등의 복합특성을 부여하는 것으로 보여진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탄산칼슘은 지방산으로 표면 처리하는 한에서는 상기 탄산칼슘은 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토분, 제올라이트, 규산백토 등에서 선택되는 어느 하나 이상의 무기입자로 대체하거나 또는 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탄산칼슘의 평균 입경 크기는 1 내지 5 ㎛ 일수 있으며, 바람직하게는 2 내지 4 ㎛ 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2 내지 3 ㎛ 일수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탄산칼슘의 최대 입경 크기는 15 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 12 ㎛ 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 탄산칼슘이 상기 평균 입도 및 최대 입도를 모두 만족함에 따라, 다공성 농업용 멀칭 합지 필름 기공의 균일도가 우수하며, 수분이 외부로 균일하게 발산될 수 있으며, 기화열에 의한 토양의 온도가 더욱 저하되는 현저한 효과를 가질 수 있다.
또한, 호우시 상기 다공성 농업용 멀칭 합지 필름 내부로 물이 흡수되는 것을 효과적으로 방지하여, 과도한 수분에 의한 작물의 뿌리의 괴사 등을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 농업용 멀칭 합지 필름은 평량이 10 내지 150 g/㎡이고, 투습도가 4,000 내지 15,000 g/㎡24hr 일 수 있으며, 바람직하게는 평량은 15 내지 120 g/㎡이고, 투습도가 5,000 내지 11,000 g/㎡24hr일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 평량은 20 내지 90 g/㎡이고, 투습도가 6,000 내지 10,000 g/㎡24hr 일 수 있으며 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 평량 및 투습도를 만족함으로써, 토양의 수증기가 원활하게 외부로 배출될 수 있어, 토양 내부의 온도가 낮아질 수 있으며, 반대로 물 또는 비 등은 토양 내부로 침투되기는 어려워, 장마철 토양 내부의 과도한 수분 함유로 인한 식물의 성장 억제 등을 방지할 수 있다.
상기 다공성 폴리올레핀 기재를 제조하기 위하여 사용되는 수지 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 산화방지제 0.1 내지 20 중량부, UV안정제 0.1 내지 20 중량부를 더 포함할 수 있으며, 이밖에도 통상적으로 사용되는 활제, 난연제, 항균제 등의 첨가제라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
상기 다공성 폴리올레핀 기재는 특별히 한정하지 않지만, 천공강도(Puncture Strength)는 400 gf 이상인 것일 수 있고, 구체적으로 450 gf 이상인 것일 수 있고, 보다 구체적으로 500 gf 이상인 것일 수 있다. 상한은 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 1,000 gf인 것일 수 있다. 상기 범위의 천공강도를 가지는 경우, 다공성 기재의 박막화가 용이하며, 복합 다공성 분리막의 기계적 강도가 향상되어 더욱 바람직할 수 있다.
또한 상기 다공성 폴리올레핀 기재의 두께는 제한되지 않으나, 1 내지 100 ㎛일 수 있고, 구체적으로 5 내지 50 ㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 6 내지 30 ㎛인 것일 수 있다.상기 통기성 기재의 두께는 제한되지 않으나, 1 내지 100 ㎛일 수 있고, 구체적으로 5 내지 50 ㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 6 내지 30 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 농업용 멀칭 합지 필름에 있어서, 양면에 적층되는 부직포는 폴리올레핀 또는 폴리에스테르계 수지를 함유하는 부직포일 수 있다.
본 발명에서 상기 부직포는 다공성 폴리올레핀 기재와 합지된 것으로, 다공성 폴리올레핀 기재와 부식포를 열압착하여 접착시킬 수도 있고 접착제를 이용하여 접착할 수도 있으며, 강도가 향상되는 효과를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 열접착 시 저온으로 가온하여도 접착이 가능하게 됨에 따라 통기성을 유지하면서도 접착성의 향상을 달성할 수 있었다.
이때, 상기 열접착(heat sealing) 시 온도는 80 내지 150℃의 범위로 하여 다공성 폴리올레핀 기재가 완전히 용융되지 않도록 함으로써, 접착 후에도 통기성이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포는 스펀본드 부직포일 수도 있는데, 스펀본드 부직포는 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다. 또는 일 양태로, 폴리에스테르계 수지로 된 코아(core)와 폴리에틸렌계 수지가 시스(sheath) 구조를 갖는 필라멘트로 제조될 수 있다. 이는 수지에 의해 강도를 달성할 수 있음과 동시에, 시스 구조로 표면 코팅된 폴리에틸렌계 수지에 의해 다공성 폴리올레핀 기재에 사용된 올레핀계 수지와의 접착성이 향상될 수 있으며, 이에 따라 열접착 시 저온으로 가온하여도 접착이 가능하게 됨에 따라 통기성을 유지하면서도 접착성의 향상을 달성할 수 있다.
상기 스펀본드 부직포는 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지로 제조된 필라멘트를 코어로 하고, 상기 코어의 표면에 용융점이 100 내지 150℃인 폴리에틸렌 수지가 시스구조로 코팅된 섬유를 방사하여 제조한 것을 사용함으로써, 강도뿐만 아니라 접착성 및 통기성을 달성할 수 있다.
상기 스펀본드 부직포 부직포는 두께가 0.1 내지 0.5mm이고, MD방향 인장강도(tensile strength)가 10 내지 25 kg/5cm, CD방향 인장강도가 5 내지 15 kg/5cm, MD방향 연신율(elongation)이 40 내지 80 %, CD방향 연신율이 40 내지 80 %이고, 인열강도(tear strength)가 0.1 내지 1.5 kg인 것을 사용하는 것이 최종 물성을 달성하기에 적합하며, 이러한 스펀본드 부직포의 예로는 일본 유니티카(UNITIKA)사의 ELEVES가 있다.
본 발명은 상기와 같은 방법에 의해 부직포와 다공성 폴리올레핀 기재를 합지함으로써, 합지 후 별도의 통기성을 부여하는 과정이 없이도 수분 또는 물방울은 투과되지 않으나 습기는 통과시키는 통기성을 갖는 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제조할 수 있다.
다음으로, 본 발명에서 상기 부직포 층상에 광반사조절 인쇄층을 형성할 수 있다, 광반사조절 인쇄층은 다양한 색상으로 인쇄할 수 있다.
종래의 멀칭 필름의 경우 흑색, 백색을 주로 사용하며, 흑색의 경우 빛을 흡수함으로써, 주변에 잡초 등의 성장을 억제하는 장점이 있으나, 열의 과도한 흡수로 인하여 토양이 고온의 온도로 증가하여 식물의 성장을 방해하는 문제점이 있다.
백색의 경우 빛을 반사하여 내부 토양의 온도가 흑색에 비해 낮은 온도를 유지할 수 있으나, 반사되는 자외선 및 반사되는 가시광선의 과도한 조사로 인해 잎이 변색되거나 식물 세포의 파괴 등의 문제점이 발생할 수 있다.
그러나, 다공성 농업용 멀칭합지 필름 상위에 스트라이프형태, 시-아일랜드형태, 각종 무늬형태 등으로 흑색, 옐로우색 및 레드색 등으로 광반사특성을 조절하는 인쇄층을 형성하는 경우, 식물의 광합성에 필수적으로 필요한 400 내지 700 nm, 바람직하게는 400 내지 500 nm 또는 600 내지 700 nm 파장을 선택적으로 반사하여 식물의 생육을 돕고, 자외선 또는 적외선 및 광합성의 필요 없는 파장은 흡수하여 식물에게 조사되는 열을 차단할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
따라서 본 발명의 또 다른 특징은 본 발명의 농업용 멀칭 합지 필름의 최 외측에 다양한 색상 다양한 무늬를 가지는 광반사조절 인쇄층을 인쇄하는 것이다.
본 발명의 광반사조절 인쇄층으로 표면의 50%를 레드칼라로 스트라이프 형태로 인쇄하는 경우, 600 내지 700 nm 파장의 광합성 반사광이 증가하고, 노란색으로 스트라이프 형태로 인쇄한 경우는 500 내지 600 nm 파장의 광합성 반사광이 증가하여 광합성에 필요한 청색광, 적색광등을 선택적으로 반사시키고 광합성에 불필요한 광은 흡수하여 식물에게 과잉 에너지 유입에 따른 식물체내 온도 상승 방지 및 토양 고온피해 확률이 레드에 비하여 증가될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, (a) 밀도가 0.910 내지 0.925 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대해서, 밀도가 0.930 내지 0.940의 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, 용융지수가 5 내지 10g/10min의 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, 이산화티타늄 3 내지 10중량부, 금속스테아린산 0.1 내지 10 중량부, 자외선방지제 1 내지 20 중량부, 산화방지제 0.1 내지 20 중량부를 혼합하고 용융 압출시켜 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계; (b)상기 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 압출성형하여 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계; 및 (c)상기 다공성 폴리올레핀 시트에 일면 또는 양면에 부직포를 적층하고 가압하여 다공성 농업용 멀칭 합지 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 다공성 농업용 멀칭 합지 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 a) 단계에서, 상기 조성물들을 모두 혼합한 후, 이를 이축 스크류압출기에 주입후 용융 압출시켜 펠셋상태의 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 얻는 단계로써, 상기 용융 온도는 200 내지 300 ℃ 일수 있으며, 바람직하게는 210 내지 270 ℃, 더욱 바람직하게는 220 내지 250 ℃일수 있으나, 용융이 가능한 온도라면 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 조성물의 구성 및 함량은 상기에서 설명하였으므로, 이게 기재하지는 않는다.
상기 b) 단계에서, a) 단계에서 제조된 펠렛을 압출기에 투입하여 원판 시트를 얻는 단계로써, 상기 용융 온도는 200 내지 300 ℃일수 있으며, 상기 티-다이 성형기를 사용하여 원판 시트를 제조할 수는 있으나, 원판시트를 제조하는 방법은 제한되지는 않는다.
상기 제조된 원판 시트는 연신과정을 통해 다공성 폴리올레핀 기재를 제조할 수 있다. 상기 연신은 연신온도 50 내지 100 ℃에서 수행할 수 있으며, 연신 비율은 2 내지 4 배일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 c) 단계에서는, 상기 제조된 다공성 폴리올레핀 기재에 핫멜트 접착제를 도포한 후, 부직포를 적층함으로써 다공성 농업용 멀칭 합지 필름을 완성할 수 있다. 핫멜트 접착조건은 80 내지 100 ℃에서 진행될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.
상기 기재된 부직포는 본 발명에서 이미 설명하였으므로, 여기서는 생략한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 c) 단계 이후에, 상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 인쇄층을 더 포함할 수 있다.
상기 인쇄층은 다공성 멀칭 필름 최외면에 10 내지 80 % 면적일 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 70% 일수 있으며, 더욱 바람직하게는 30 내지 60% 일수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 인쇄층이 상기 면적을 만족함으로써, 식물의 생육을 돕는 400 내지 700 nm 파장을 전체적으로 고르게 반사시킬 수 있으며, 자외선 및 적외선 등의 식물 성장을 방해하는 파장대를 광범위하게 흡수할 수 있는 장점이 있다.
상기 인쇄층 무늬 또한 스트라이프 형태, 시-아일랜드형태, 각종 무늬형태 등일 수 있으며, 바람직하게는 스트라이프 형태일수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 인쇄층의 색에 대해서는 본 발명에서 이미 설명하였으므로, 여기서는 생략한다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
제1 선형저밀도폴리에틸렌 수지(SKI, FT850, 밀도 0.919 g/cm3) 100 중량부, 제2 선형저밀도폴리에틸렌 수지 (SKI FT811, 밀도 0.932 g/cm3) 25 중량부, 저밀도폴리에틸렌 (SCG LD777) 25 중량부, 스테아린산 표면처리한 평균입경 2.2㎛ 및 최대 입경 10 ㎛ 이하인 탄산칼슘 135 중량부, 이산화티타늄 6 중량부(CR-834), 칼슘스테아레이트 1중량부, 자외선방지제 UV119, UV62 3중량부, 산화방지제(Anox20, Alkanox240) 0.7 중량부를 혼합하여, 헨셀믹서에 넣어 혼합한 후 이를 스크류 직경 130 mm인 이축 스크류 압출기에 주입하고 230℃에서 용융 압출시켜 펠렛상태의 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 얻었다. 얻어진 컴파운드 조성물을 호퍼에 투입하여 스크류직경 130 mm인 티-다이 성형기를 사용하여 원판 시트를 성형하였다. 성형된 원판 시트를 연신온도 70℃에서 3배로 1축연신하여 평량 35g/㎡의 다공성 폴리올레핀 기재를 제조하였다.
상기 제조된 다공성 폴리올레핀 기재(30g/㎡)에 핫멜트(이레AT사, IH-730H)를 5g/㎡으로 도포한 PP 부직포(도레이첨단소재, 평량: 30g/㎡)를 양 면에 적층시킨 후 90℃로 예열된 롤러를 통과시켜 다공성 농업용 멀칭합지 필름을 제조하였다.
이렇게 제조한 다공성 농업용 멀칭 필름의 최 외면에 50%의 면적으로 스트라이프 형태로 레드 인쇄층 알콜잉크 그라비아 인쇄한 후, 상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[실시예 2]
실시예1에서 레드 인쇄층 대신에 블랙 인쇄층으로 100% 최 외면을 인쇄한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다. 상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[실시예 3]
실시예1에서 레드 인쇄층 대신에 열로우 인쇄층으로 최 외면을 인쇄한 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.
상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[실시예 4]
실시예 1에서 상기 탄산칼슘의 최대 입경이 20 ㎛이하 및 평균입경이 2.2 ㎛인 것을 제외하고 동일하게 실시하였다.
상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예1에서 저밀도폴리에틸렌을 사용하지 않고 선형저밀도폴리에틸렌 FT811을 50중량부 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예1에서 스테라인산 표면처리하지 않은 동일한 평균입경의 탄산칼슘을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[비교예 3]
실시예1에서 이산화티타늄을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 상기 제조된 필름의 물성을 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
[물성 평가 방법]
1. 방수압력 : JIS L1092 방법으로 측정하였다.
2. 투습성 : JIS Z0208 방법으로 측정하였다.
3. 400~700nm의 반사율 측정: KS L 2514
4. 과습평가 : 토양을 1kg을 멀칭 필름으로 wrapping한 후 물속에 5시간 놓았을 때, 하기 식 1을 통해 과습여부를 측정하였다.
[식 1]
Figure pat00001
(상기 식1의 과습여부 값이 60 이상일 때: 고임
상기 식1의 과습여부 값이 60 미만 50 이상일 때: 젖음
상기 식1의 과습여부 값이 50 미만 40 이상일 때: 촉촉함
상기 식1의 과습여부 값이 30 이상 40 미만일 때: 덜 촉촉함
상기 식1의 과습여부 값이 30 미만일 때: 건조함)
방수압력
(kpa)		 평량(g/㎡) 투습성
(g/㎡*24hrs)		 400~700nm 반사율 과습여부
실시예 1 39 82 9,120 70~75% 촉촉함
실시예 2 39 82 9,130 60~65% 촉촉함
실시예 3 39 83 9,090 70~75% 촉촉함
실시예 4 40 84 9,000 70~75% 젖음
비교예 1 27 90 4,000 70~75% 건조
비교예 2 32 81 13,500 70~75% 고임
비교예 3 34 79 5,400 70~75% 덜촉촉함
상기 표에서 보듯이 본 발명의 필름은 방수압력이 적절하고, 투습성또한 6000 g/㎡*24hrs 이상을 만족함으로써, 기화열을 포함하는 수증기가 원활하게 외부로 배출되면서 토양 고온화를 억제하여 여름에도 식물 생육에 좋은 환경을 제공해 줄 수 있다.
또한, 물에 담지 하였을 때, 우수한 방수성으로 인하여 물이 투과되어 과습되지 않는 효과를 보여 장마철 등으로 인한 과도한 습기가 이랑 내부로 흡수되는 것을 방지할수 있다.
또한, 400 내지 700nm에서 광반사율을 광반사인쇄층에 의해 잘 조절됨을 알 수 있다.
또한 도 1에서 보듯이 실시예1의 레드 인쇄층을 가지는 경우, 본 발명의 광반사인쇄층으로 표면의 50%를 레드칼라로 스트라이프 형태로 인쇄하는 경우, 600 내지 700nm 파장의 광합성 유효광 반사율이 증가하여 식물의 광합성 유효광은 반사하여 식물의 생육에 도움이 되면서 동시에, 식물의 세포 파괴 등의 영향을 주는 자외선 및 광합성에 영향을 주지 않는 파장들을 전부 흡수하여 식물에 다시 반사되지 않게 제어함으로써, 식물의 생육이 더욱 증가하는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 다공성 폴리올레핀 기재층 및 상기 기재층의 일 면 또는 양 면에 적층된 부직포층 및 상기 부직포 층상에 인쇄되는 광반사조절 인쇄층을 가지는 다공성 농업용 멀칭합지 필름으로서,
    상기 다공성 폴리올레핀 기재 필름은 (a)밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 (b) 밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌, (c) ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃,2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 및 (e)이산화티타늄을 포함하여 제조되는 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 폴리올레핀 기재층은 (a)밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대하여, (b)밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (c)ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃,2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, (d)C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부 및 (e)이산화티타늄 3 내지 10 중량부를 포함하여 제조되는 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  3. 제 1항에 있어서.
    상기 탄산칼슘은 평균입경 1 내지 5 ㎛ 및 최대입경이 10㎛ 이하인 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광반사조절 인쇄층은 전체 면적에 대하여 10 내지 80%를 인쇄한 인쇄층을 포함하는 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광반사조절 인쇄층은 스트라이프 무늬를 포함하는 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름은 400 내지 700 nm의 파장을 반사시키는 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 농업용 멀칭 합지 필름은 평량이 10 내지 150 g/㎡이고, 투습도가 4,000 내지 15,000 g/㎡24hr인 것인 다공성 농업용 멀칭 합지 필름.
  8. (a) 밀도가 0.910 내지 0.925 g/cm3인 선형저밀도폴리에틸렌 100중량부에 대해서, 밀도가 0.930 내지 0.940 g/cm3 인 선형저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃,2.16kg)가 5 내지 10g/10min 인 저밀도폴리에틸렌 수지 10 내지 40 중량부, C9 내지 C24의 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, 이산화티타늄 3 내지 10 중량부, 금속스테아린산 0.1 내지 10 중량부, 자외선방지제 0.1 내지 20 중량부, 산화방지제 0.1 내지 20 중량부를 혼합하고 용융 압출시켜 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계;
    (b)상기 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 압출성형하여 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계; 및
    (c)상기 다공성 폴리올레핀 시트에 일면 또는 양면에 부직포를 적층하고 가압하여 다공성 농업용 멀칭 합지 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 다공성 농업용 멀칭 합지 필름의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 c) 단계 이후에, 상기 다공성 농업용 멀칭합지 필름에 인쇄층을 더 포함하는 것인 다공성 농업용 멀칭합지 필름의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 인쇄층은 스트라이프 무늬로 형성된 것인 다공성 농업용 멀칭합지 필름의 제조방법.
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