KR20240074958A - 농업용 다공성 합지 멀칭 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 농업용 다공성 합지 멀칭 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 통기성 및 투습성이 우수하여 토양의 과습화 또는 고온화를 방지할 수 있으며, 그에 따라 재배 기간 동안 사용할 수 있도록 지온 하강 효과를 지니면서도, 인장강도, 신율 및 인열강도가 현저히 향상되어 내구성이 뛰어난 농업용 다공성 합지 멀칭 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 농업용 다공성 합지 멀칭 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
농업용 멀칭 필름은 농작물을 재배할 때 밭고랑과 같은 농작물 재배지의 표면을 덮어주는 필름으로서, 농작물 재배지의 잡초 발생을 억제하거나, 토양의 수분 유지 또는 지온 조절을 위하여 사용되며, 또한 우천 시 빗물에 의해 토양이 침식되는 것을 방지하거나, 농작물의 생장에 알맞은 최적 환경을 조성해주기 위한 목적으로 사용된다.
이러한 농업용 멀칭 필름은 일반적으로 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐 등과 같은 재질로 이루어지는데, 종래의 멀칭 필름은 투수성이 부족하여 농작물의 생장에 필요한 수분을 지면까지 도달시키지 못하고 충격 강도가 약하여 쉽게 터지거나 일사량이 많은 경우에는 파막 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 일본특허공개공보 1997-300511 A는 부직포와 다공성 필름이 적층되어서 이루어지는 농업용 보온재를 개시하고 있으나, 이 보온재는 보온성 및 투수성을 구비하고 있지만, 보온성을 중시하고 있기 때문에, 여름철에는 지온이나 보온재 표면의 온도가 너무 올라버려, 농작물의 지상부가 쉽게 고사하거나 뿌리가 썩어버릴 경우가 있다. 즉 이러한 농업용 보온재는 재배 기간 동안 지속하여 사용하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다. 또한 강도가 약한 문제도 여전히 가지고 있다.
이에, 통기성 및 투습성이 우수하여 토양의 과습화 또는 고온화를 방지할 수 있으며, 그에 따라 재배 기간 동안 사용할 수 있도록 지온 하강 효과를 지니면서도, 인장강도, 신율 및 인열강도가 현저히 향상되어 내구성 역시 뛰어난 새로운 합지 멀칭 필름에 대한 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 통기성 및 투습성이 우수하여 토양의 과습화 또는 고온화를 방지할 수 있으며, 그에 따라 재배 기간 동안 사용할 수 있도록 지온 하강 효과를 지니면서도, 인장강도, 신율 및 인열강도가 현저히 향상되어 내구성이 뛰어난 농업용 다공성 합지 멀칭 필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 목적은 광반사율 및 백색도를 높임으로써 식물재배 포장의 온도하강 효과를 유도하고 직사광선의 난반사를 유발시켜 직반사에 의한 과실의 열과 및 일소 피해도 방지할 수 있는 다목적 농업용 다공성 합지 멀칭 필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 다공성 폴리올레핀 기재층 및 상기 기재층의 일면 또는 양면에 적층된 부직포층을 포함하는 농업용 다공성 합지 멀칭 필름으로서,
상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌, (b) 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌, (c) ASTM D1238에 따른 용융지수(190 ℃, 2.16 kg)가 5 g/10min내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘, (e) 이산화 타이타늄(TiO2) 및 (f) 셀룰로오스 나노섬유를 포함하는 것인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, 평량이 10 g/㎡ 내지 100 g/㎡ 이고, 투습도가 4,000 g/㎡*24hr 내지 15,000 g/㎡*24hr일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 인장강도(tensile strength)가 3,000 gf/25㎜ 내지 6,000 gf/25㎜이고, CD 방향 인장강도가 1,000 gf/25㎜ 내지 4,000 gf/25㎜일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 연신율(elongation)이 50% 내지 200%이고, CD 방향 연신율이 50% 내지 200%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 인열강도(tear strength)가 500 gf/50㎜ 내지 2,500 gf/50㎜이고, CD 방향 인열강도가 600 gf/50㎜ 내지 3,000 gf/50㎜일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 구현예는 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 g/10min 내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, 이산화 타이타늄(TiO2) 3 내지 10 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유 0.1 내지 3 중량부를 혼합하고 용융 압출시켜 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계;
상기 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 압출 성형하여 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계; 및
상기 다공성 폴리올레핀 시트의 일면 또는 양면에 부직포를 적층하고 가압하여 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하는 단계; 를 포함하는 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 우수한 통기성 및 투습성을 가져 수증기 및 공기의 유출입이 원활하고, 토양의 과습 현상을 방지할 수 있으며, 지온의 상승을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 인장강도, 신율 및 인열강도와 같은 기계적 물성이 향상되어 내구성이 우수한 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 광반사율 및 백색도를 높임으로써 식물재배 포장의 온도하강 효과를 유도하고 직사광선의 난반사를 유발시켜 직반사에 의한 과실의 열과 및 일소 피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
이때 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 구체 예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량부일 수 있다.
또한 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명을 기술하는 명세서 전반에 걸쳐, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하는 것일 수 있다.
이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, “이들의 조합”이란 구성물의 혼합 또는 공중합을 의미하는 것일 수 있다.
이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, “A 및/또는 B”이란 A와 B를 동시에 포함하는 구현예를 의미하는 것일 수 있고, A와 B 중에서 택일된 구현예를 의미하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소가 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
기존에 상용화되어 사용되고 있는 멀칭 필름인 흑색 비닐은 사용 시 토양의 과습 현상이나 지온의 과도한 상승을 일으키는 단점이 있었다. 이에, 상기 단점을 보완하기 위하여 연구되고 있으나, 사용 시 토양의 과습 현상이나 지온의 과도한 상승 문제를 해결하더라도 인장강도 등의 기계적 물성이 저하되어 내구성이 크게 저하되는 단점이 있어 상용화되기에 한계가 있다.
이에 본 발명자는 합지 멀칭 필름에 포함되는 다공성 폴리올레핀 기재층의 조성물로써, 밀도가 다른 2종의 선형저밀도폴리에틸렌 수지를 주요성분으로 포함하고, 이에 저밀도 폴리에틸렌수지, 지방산으로 표면처리한 탄산칼슘, 이산화 타이타늄(TiO2) 및 셀룰로오스 나노섬유가 혼합되는 구성을 채택할 경우, 직사광선의 난반사를 유발시켜 직반사에 의한 과실의 열과 및 일소 피해를 방지할 수 있으며, 통기성 및 투습성이 우수하여 토양의 과습화 및 고온화를 방지할 수 있으면서도, 인장강도, 신율 등의 기계적 물성이 뛰어나 내구성 역시 향상된 농업용 다공성 합지 멀칭 필름이 도출될 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 다공성 폴리올레핀 기재층 및 상기 기재층의 일면 또는 양면에 적층된 부직포층을 포함하며,
상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌, (b) 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌, (c) ASTM D1238에 따른 용융지수(190 ℃, 2.16 kg)가 5 g/10min내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘, (e) 이산화 타이타늄(TiO2) 및 (f) 셀룰로오스 나노섬유를 포함할 수 있다. 농업용 다공성 합지 멀칭 필름이 상술한 조성물을 포함함으로써, 우수한 통기성 및 투습성뿐만 아니라 인장강도, 우수한 신율 및 인열강도와 같은 기계적 특성을 구현할 수 있으며, 동시에 광반사율이 현저히 향상될 수 있고 백색도가 증가할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름이 상술한 조성물을 포함함으로써, 미세기공을 형성할 수 있고, 과량의 수분이 내부로 침투하는 것을 막아 토양의 과습화를 방지할 수 있으며, 고온 시에 내부의 수분이 수증기화되어 필름 외부로 방출될 수 있고, 이때 토양으로부터 기화열을 흡수하여 지온의 상승을 억제할 수 있으며, 공기의 원활한 이동이 가능할 수 있다.
또한, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름이 상술한 조성물을 포함함으로써, 광반사율 및 백색도가 크게 향상되어 식물재배 포장의 온도하강 효과를 유도하고 과실의 열과 및 일소 피해를 유발하는 직반사를 억제하고 직사광선의 난반사를 더욱 잘 유발시켜, 과실의 열과 및 일소 피해를 예방할 수 있다.
특히 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 종래의 폴리에스테르 섬유나 다른 나노섬유 등의 다른 섬유가 아닌 셀룰로오스 나노섬유를 포함함으로써 필름의 인장강도, 인열강도 및 연신율 등의 기계적 물성이 강화되어 우수한 내구성을 가질 수 있다. 이에 대한 이유는 명확하지 않지만, 셀룰로오스 나노섬유가 다공성 폴리올레핀 기재층에 포함된 폴리에틸렌 매트릭스와의 결합으로 인해 통기성을 향상시키면서도 기계적 물성을 강화시킬 수 있는 것으로 보인다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, (b) 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, (c) ASTM D1238에 따른 용융지수(190 ℃, 2.16 kg)가 5 g/10min 내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, (e) 이산화 타이타늄(TiO2) 3 내지 10 중량부 및 (f) 셀룰로오스 나노섬유 0.1 내지 3 중량부를 포함할 수 있지만, 각 조성물의 함량 범위를 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 다공성 폴리올레핀 기재층이 상술한 범위의 함량을 갖는 조성물을 포함함으로써, 필름의 기계적 물성, 통기성 및 투습성이 더욱 향상될 수 있으며, 동시에 광반사율 및 백색도가 더욱 증가하여 식물재배 포장의 온도하강 효과를 유도할 수 있으며, 직반사를 억제하고 직사광선의 난반사를 더욱 잘 유발시킬 수 있어, 과실의 열과 및 일소 피해를 더욱 방지할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 다공성 폴리올레핀 기재층은 상기 (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, (g) 자외선 방지제 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있지만, 그 함량 범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 다공성 폴리올레핀 기재층은 상기 (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, (h) 활제 0.1 내지 10 중량부 및 (i) 산화방지제 0.1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있지만, 그 함량 범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다공성 폴리올레핀 기재층이 상기 함량 범위의 활제 및 산화방지제를 더 포함함으로써, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 인장강도, 연신율 등의 기계적 물성이 더욱 향상되고, 내구성이 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 탄산칼슘을 포함함으로써 필름의 더욱 높은 광반사율을 위한 백색도의 증가를 구현할 수 있으며, 상기 탄산칼슘은 평균입경이 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 5 ㎛이고, 최대입경이 15 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛이하일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름이 상술한 범위의 크기를 가지는 탄산칼슘을 포함함으로써, 폴리에틸렌 수지 내의 탄산칼슘의 분산성이 저하되어 필름 제조 시 불량이 발생하거나, 표면이 매끄럽지 못하고 필름이 쉽게 찢어지는 등의 물성 저하 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 더욱 우수한 인장강도, 연신율, 인열강도, 통기성, 투습성 및 광반사율 등을 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 구현예에서, 상기 탄산칼슘은 일종의 코팅제인 C9 내지 C24의 포화 지방산을 사용하여 표면 처리된 것일 수 있고, 이때, 상기 포화 지방산은 융점이 40 ℃ 내지 80 ℃일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 낮은 융점을 가지고, 친수성과 친유성을 동시에 만족하는 포화 지방산은 탄산칼슘의 응집을 더욱 빠르게 풀어주고, 폴리에틸렌 수지 내에서의 분산을 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 이 때, 융점이 40 ℃ 내지 80 ℃인 포화 지방산의 구체적인 예로서는 45 ℃ 융점을 가진 라우린산, 54 ℃, 58 ℃ 두개의 융점을 가진 미리스틴산, 63 ℃ 융점을 가진 팔미트산, 71 ℃ 융점을 가진 스테아린산 등을 들 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 다공성 폴리올레핀 기재층은 상술한 조성물 외에도 통상적으로 사용되는 난연제, 항균제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름에 있어서, 일면 또는 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 mm 내지 0.5 mm이고, MD방향 인장강도(tensile strength)가 10 kg/5cm 내지 25 kg/5cm, CD방향 인장강도가 5 kg/5cm 내지 15 kg/5cm, MD방향 연신율(elongation)이 40% 내지 80%, CD방향 연신율이 40% 내지 80%이고, 인열강도(tear strength)가 0.1 kg 내지 1.5 kg인 것을 사용하는 것이 최종 물성을 달성하기에 적합할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
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 농업용 다공성 합지필름을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에서, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 평량이 10 g/㎡ 내지 100 g/㎡이고, 투습도가 4,000 g/㎡*24hr 내지 15,000 g/㎡*24hr일 수 있고, 구체적으로는 평량이 20 g/㎡ 내지 80 g/㎡ 이고, 투습도가 5,000 g/㎡*24hr 내지 10,000 g/㎡*24hr일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 평량이 20 g/㎡ 내지 50 g/㎡ 이고, 투습도가 6,000 g/㎡*24hr 내지 10,000 g/㎡*24hr일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름이 상술한 범위의 평량 및 투습도를 만족함으로써, 수분 조절이 원활하여, 과량의 수분이 내부로 침투하는 것을 막아 토양의 과습화를 방지할 수 있고, 고온 시에 내부의 수분이 수증기화되어 필름 외부로 더욱 쉽게 방출될 수 있는 바, 토양으로부터 기화열을 흡수하여 지온의 상승을 더욱 억제할 수 있으며, 공기의 더욱 원활한 이동이 가능하다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 MD(Machine direction, 경사) 방향 인장강도(tensile strength)가 3,000 gf/25㎜ 내지 6,000 gf/25㎜이고, CD(Cross direction, 위사) 방향 인장강도가 1,000 gf/25㎜ 내지 4,000 gf/25㎜일 수 있고, 구체적으로는 MD 방향 인장강도가 3,000 gf/25㎜ 내지 5,000 gf/25㎜이고, CD 방향 인장강도가 1,000 gf/25㎜ 내지 2,500 gf/25㎜일 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 MD 방향 연신율(elongation)이 50% 내지 200%이고, CD 방향 연신율이 50% 내지 200%일 수 있고, 구체적으로는 MD 방향 연신율이 70% 내지 200%이고, CD 방향 연신율이 90% 내지 200%일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 MD 방향 연신율이 80% 내지 150%이고, CD 방향 연신율이 100% 내지 180% 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 MD 방향 인열강도(tear strength)가 500 gf/50㎜ 내지 2,500 gf/50㎜이고, CD 방향 인열강도가 600 gf/50㎜ 내지 3,000 gf/50㎜일 수 있고, 구체적으로는 MD 방향 인열강도(tear strength)가 600 gf/50㎜ 내지 2,000 gf/50㎜이고, CD 방향 인열강도가 700 gf/50㎜ 내지 2,500 gf/50㎜일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 MD 방향 인열강도(tear strength)가 700 gf/50㎜ 내지 1,500 gf/50㎜이고, CD 방향 인열강도가 900 gf/50㎜ 내지 2,000 gf/50㎜일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 g/10min 내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, 이산화 타이타늄(TiO2) 3 내지 10 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유 0.1 내지 3 중량부를 혼합하고 용융 압출시켜 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계; 상기 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 압출 성형하여 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계; 및 상기 다공성 폴리올레핀 시트의 일면 또는 양면에 부직포를 적층하고 가압하여 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하는 단계; 를 포함하는 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
이때, 상기 농업용 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계에서, 상기 조성물들을 모두 혼합한 후, 이를 이축 스크류압출기에 주입 후 용융 압출시켜 펠셋상태의 다공성 폴리올레핀 기재용 컴파운드 조성물을 얻는 과정의 상기 용융 온도는 200 ℃ 내지 300 ℃일 수 있으며, 구체적으로는 210 ℃ 내지 270 ℃, 더욱 구체적으로는 220 ℃ 내지 250 ℃일수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계에서, 제조된 펠렛을 압출기에 투입하여 원판 시트를 얻는 과정의 성형 방법은 티-다이 성형기를 사용하는 것일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 제조된 원판 시트는 연신 과정을 통해 농업용 다공성 합지 멀칭 필름으로 제조될 수 있고, 이때 상기 연신은 연신온도 50 ℃ 내지 100 ℃에서 수행될 수 있으며, 연신 비율은 2 내지 4 배일 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하는 단계에서, 상기 제조된 다공성 폴리올레핀 시트에 핫멜트 접착제를 도포한 후, 부직포를 적층함으로써 농업용 다공성 합지 멀칭 필름을 제조할 수 있으며, 핫멜트 접착조건은 80 ℃ 내지 100 ℃에서 진행될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.
또한, 상기 조성물들의 구체적인 구성 및 함량 등은 상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름에 대한 설명에서와 동일하므로, 이하에서는 그 설명을 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.
[물성측정방법]
(1) 인장강도 및 연신율: 표준 규격 ASTM D882 방법으로 측정하였다. 구체적으로, 샘플 필름(50 ㎜ X 10 ㎜)을 만능시험기(INSTRON社)를 이용하여, 25 oC/50%RH, 25 ㎜/min의 조건에서, 경사(Machine direction, MD) 방향과 위사(Cross direction, CD) 방향에 대하여 각각 측정하였다.
(2) 인열강도: ASTM D1938 방법으로 경사(Machine direction, MD) 방향과 위사(Cross direction, CD) 방향에 대하여 각각 측정하였다.
(3) 투습성: JIS Z0208 방법으로 측정하였다.
[실시예 1]
제1선형저밀도폴리에틸렌 수지 (SK FT850, 밀도 0.919 g/㎤) 100 중량부, 제2선형저밀도폴리에틸렌 수지 (SK FT811, 밀도 0.932 g/㎤) 24 중량부, 저밀도폴리에틸렌 (DOW LD777) 25 중량부, 스테아린산 표면처리한 평균입경 2.2㎛ 및 최대 입경 10 ㎛인 탄산칼슘 135 중량부, 이산화 타이타늄(TiO2) 6 중량부, 셀룰로오스 나노섬유 (cellulose nanofibril, CNF) 1 중량부, 자외선방지제(폴리애드켐 SABOSTAB UV119, SABOSTAB UV62 각각 1.5 중량부) 총 3 중량부, 칼슘스테아레이트 1 중량부, 산화방지제(아시아첨가제 1790) 0.17 중량부 및 산화방지제(송원산업 Alkanox240) 0.7 중량부를 헨셀믹서에서 혼합하였다. 상기 혼합물을 스크류 직경 130 ㎜인 이축 스크류 압출기에 주입하고 230 ℃에서 용융 압출시켜 펠렛 상태의 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 얻었다. 상기 얻어진 컴파운드 조성물을 호퍼에 투입하여 스크류직경 130 ㎜인 티-다이 압출 성형기를 사용하여 원판 시트를 성형하였다. 성형된 원판 시트를 연신온도 70 ℃에서 2배로 1축 연신하여 평량 34.4 g/㎡의 다공성 폴리올레핀 기재를 제조하였다.
상기 제조된 다공성 폴리올레핀 기재(30 g/㎡)에 핫멜트(이레AT사, IH-730H)를 5 g/㎡으로 도포한 PP 부직포(도레이첨단소재, 평량: 30g/㎡)를 일면에 적층시킨 후 90 ℃로 예열된 롤러를 통과시켜 농업용 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에 있어서, 이산화 타이타늄을 사용하지 않고 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 얻는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에 있어서, 셀룰로오스 나노섬유를 사용하지 않고 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 얻는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 스테아린산 표면처리한 탄산칼슘 대신 표면처리를 하지 않은 탄산칼슘을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 제1선형저밀도폴리에틸렌(SK FT850, 밀도 0.919 g/㎤)을 사용하지 않고, 그 함량만큼 제2선형저밀도폴리에틸렌 (SK FT811, 밀도 0.932 g/㎤)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 5]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 제2선형저밀도폴리에틸렌 (SK FT811, 밀도 0.932 g/㎤)을 사용하지 않고, 그 함량만큼 제1선형저밀도폴리에틸렌(SK FT850, 밀도 0.919 g/㎤)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 6]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 제1선형저밀도폴리에틸렌 및 제2선형저밀도폴리에틸렌을 사용하지 않고, 그 함량만큼 저밀도폴리에틸렌 (DOW LD777)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 7]
셀룰로오스 나노섬유를 사용하지 않고 그 함량만큼 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 8]
셀룰로오스 나노섬유를 사용하지 않고 그 함량만큼 폴리아크릴로나이트릴(PAN) 나노 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하였다.
제조된 합지 필름의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
| 인장강도(gf/25㎜) | 연신율(%) | 인열강도(gf/50㎜) | 투습성 (g/㎡*24hr) |
||||
| MD | CD | MD | CD | MD | CD | ||
| 실시예 1 | 3778 | 1452 | 108 | 122 | 797 | 981 | 6523 |
| 비교예 1 | 3688 | 1374 | 101 | 109 | 750 | 939 | 3900 |
| 비교예 2 | 2900 | 950 | 70 | 80 | 480 | 650 | 6100 |
| 비교예 3 | 3503 | 1360 | 98 | 108 | 748 | 932 | 3820 |
| 비교예 4 | 3100 | 1270 | 101 | 110 | 710 | 908 | 4500 |
| 비교예 5 | 3100 | 1265 | 103 | 110 | 690 | 902 | 4500 |
| 비교예 6 | 3000 | 1230 | 95 | 102 | 650 | 880 | 4300 |
| 비교예 7 | 3311 | 1303 | 98 | 110 | 655 | 887 | 4190 |
| 비교예 8 | 3181 | 1273 | 93 | 101 | 645 | 868 | 5100 |
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 실시예 1에 따른 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 비교예 1 내지 비교예 6에 따른 필름에 비하여, 투습도가 4,000 g/㎡*24hr 이상, 구체적으로는 6,000 g/㎡*24hr 이상이면서 동시에 인장강도, 신율 및 인열강도와 같은 기계적 물성이 현저히 향상되었다.
따라서, 본 발명의 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은 우수한 통기성 및 투습성을 가져 수증기 및 공기의 유출입이 원활하고, 토양의 과습 현상을 방지할 수 있으며, 지온의 상승을 억제할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 기계적 물성이 향상되어 내구성이 우수한 장점이 있다.
제조된 실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 6의 멀칭 필름을 이용하여 토양을 멀칭한 결과, 실시예 1은 비교예 1 내지 비교예 6에 비해 0 ℃ 내지 35 ℃의 두둑 표면온도 경감 효과가 있었으며, 0℃ 내지 10℃의 토양온도 경감 효과가 있었다.
또한, 제조된 실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 6의 멀칭 필름으로 멀칭한 토양에 식물(일천궁)을 재배한 결과, 실시예 1은 비교예 1 내지 비교예 6에 비해 초장의 길이가 32% 증가하였으며, 고사율은 76% 줄어들었고, 일천궁 1주당 수량은 약 249% 증가하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 다공성 멀칭 필름이 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 (13)
- 다공성 폴리올레핀 기재층 및 상기 기재층의 일면 또는 양면에 적층된 부직포층을 포함하는 농업용 다공성 합지 멀칭 필름으로서,
상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌, (b) 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌, (c) ASTM D1238에 따른 용융지수(190 ℃, 2.16 kg)가 5 g/10min내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘, (e) 이산화 타이타늄(TiO2) 및 (f) 셀룰로오스 나노섬유를 포함하는 것인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, (b) 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, (c) ASTM D1238에 따른 용융지수(190 ℃, 2.16 kg)가 5 g/10min 내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, (d) C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, (e) 이산화 타이타늄(TiO2) 3 내지 10 중량부 및 (f) 셀룰로오스 나노섬유 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 것인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 2항에 있어서,
상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, (g) 자외선 방지제 1 내지 10 중량부를 더 포함하는 것인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 2항에 있어서,
상기 다공성 폴리올레핀 기재층은, (a) 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, (h) 활제 0.1 내지 10 중량부 및 (i) 산화방지제 0.1 내지 10 중량부를 더 포함하는 것인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 1항에 있어서.
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, 평량이 10 g/㎡ 내지 100 g/㎡ 이고, 투습도가 4,000 g/㎡*24hr 내지 15,000 g/㎡*24hr인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 인장강도(tensile strength)가 3,000 gf/25㎜ 내지 6,000 gf/25㎜이고, CD 방향 인장강도가 1,000 gf/25㎜ 내지 4,000 gf/25㎜인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 연신율(elongation)이 50% 내지 200%이고, CD 방향 연신율이 50% 내지 200%인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 제 1항에 있어서,
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 인열강도(tear strength)가 500 gf/50㎜ 내지 2,500 gf/50㎜이고, CD 방향 인열강도가 600 gf/50㎜ 내지 3,000 gf/50㎜인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름.
- 밀도가 0.910 g/㎤ 내지 0.925 g/㎤인 제1선형저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 밀도가 0.930 g/㎤ 내지 0.940 g/㎤인 제2선형저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, ASTM D 1238에 따른 용융지수(190℃, 2.16kg)가 5 g/10min 내지 10 g/10min인 저밀도폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, C9 내지 C24의 포화 지방산으로 표면 코팅된 탄산칼슘 80 내지 200 중량부, 이산화 타이타늄(TiO2) 3 내지 10 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유 0.1 내지 3 중량부를 혼합하고 용융 압출시켜 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 제조하는 단계;
상기 다공성 폴리올레핀 기재층용 컴파운드 조성물을 압출 성형하여 다공성 폴리올레핀 시트를 성형하는 단계; 및
상기 다공성 폴리올레핀 시트의 일면 또는 양면에 부직포를 적층하고 가압하여 다공성 합지 멀칭 필름을 제조하는 단계; 를 포함하는 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, 평량이 20 g/㎡ 내지 50 g/㎡ 이고, 투습도가 3,000 g/㎡*24hr 내지 10,000 g/㎡*24hr인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 인장강도(tensile strength)가 3,000 gf/25㎜ 내지 4,500 gf/25㎜이고, CD 방향 인장강도가 1,000 gf/25㎜ 내지 2,000 gf/25㎜인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 농업용 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 연신율(elongation)이 50% 내지 200%이고, CD 방향 연신율이 50% 내지 200%인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 다공성 합지 멀칭 필름은, MD 방향 인열강도(tear strength)가 500 gf/50㎜ 내지 1,300 gf/50㎜이고, CD 방향 인열강도가 500 gf/50㎜ 내지 1,500 gf/50㎜인, 농업용 다공성 합지 멀칭 필름의 제조방법.
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