KR960006147B1 - 제초용 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

제초용 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법

본 발명은 열가소성 수지에 제초제 성분을 함침시켜 제초제를 직접 살포한 경우와 같거나 보다 우수한 제초효과를 나타내는 제초용 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 농작물에서 다량 발생하는 잡초를 효율적으로 방제하기 위해 열가소성 수지 필름에 제초제 성분을 함침시키므로써 필름물성의 저하없이 제초효과를 나타내는 제초용 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 멀칭필름이란 지면에 필름을 직접 덮으므로써 지면의 보온 및 보습을 통해 작물의 조기발아를 목적으로 하는 것을 말한다. 그러나 작물을 정식하기 전에 수량증대의 주된 저해요인인 잡초를 방제하기 위해서 제초제 농약을 살포한후 멀칭작업을 하게 된다. 이때 제초제 살포는 실제로 잡초를 방제하는데 필요한 양보다 일반적으로 많아서 약제의 손실 및 과처방으로 인해 목적하는 작물에 역효과가 생길 수 있으며, 작업하는 사람에게 유해할 수 있다. 또한 제초제의 살포후 멀칭작업을 하므로써 농가의 인력문제를 야기할 수있다.

제초제는 열가소성 수지와는 다른 일종의 유기첨가제로서 플라스틱과 상용성이 거의 없다. 또한 제초제는 성상이 주로 액상이거나 융점이 낮은 고체이기 때문에 제초제를 함침시킬때 분해 또는 휘발될 수 있으며, 또한 골고루 분산되지 못할 수도 있다. 따라서, 제초효과가 있는 필름을 만들기 위한 가장 중요한 기술은 제초제의 유실을 억제하고 필름 전 부위에 걸쳐 제초제가 골고루 분산될 수 있도록 하며, 또한 제초제 분산에 의하여 필름물성이 저하되지 않도록 하는 것이다.

종래의 방법으로는 약제를 일차적으로 다공질 무기물에 함침시킨후 열가소성 플라스틱중에 분산시키는 약제 함유 플라스틱 조성물의 제조법이 일본 특허 공보 제46-42218호에 나타나 있다. 그러나 이러한 방법은 열가소성 플라스틱의 최종형태를 쉬트상태로 하면 큰 문제가 없으나 박막필름(10μ∼250μ)으로 제조하는 경우에는 필름물성에 큰 저하를 초래하게 된다. 또한 이러한 방법은 일차적으로 다공질 무기물에 농약제를 치방해야 하기 때문에 수지 및 농약제 이외에 다공질 무기물이 처방되어 원가 상승이 요인이 되며, 필름의 두께가 두꺼워져 원가상승이 더욱 심화되고, 이렇게 제조된 두꺼운 필름은 최종 수요자인 농민들이 쉽게 다룰 수 없는 불편함도 초래하게 된다.

본 발명은 이러한 단점을 극복하고 최대한 제초제의 유실을 억제하면서 필름물성의 저하없이 제초효과를 나타내는 박막 필름을 제조하는데 이르렀다.

즉, 본 발명은 제초제 살포작업을 생략하고 열가소성 수지에 미리 제초제를 함침시킴으로써 멀칭효과(지면의 보온 및 보습)와 제초효과를 동시에 나타내는 제초용 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 제초용 열가소성 수지 조성물로 된 필름을 제공하는 것이다.

본 발명은 제초제 농약 성분을 수지에 함침시켜 용융 혼합된 중간체를 제조하고 이를 상기 열가소성 수지와 용융혼합시킨 제초용 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 이러한 제초용 열가소성 수지로 된 필름에 관한 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 제초제의 성상은 액상이거나 융점이 낮은 고체로서 열가소성 수지와 상용성이 거의 없기 때문에 고온에서 가공되는 필름제조시 직접 제초제를 필름에 함침시킬 수 없다. 따라서, 먼저 밴버리 반죽기에서 열가소성 수지를 용융한 다음, 적정양의 제초제를 취하여 용융된 수지와 용융혼합시킨 고농축 마스터 배치(중간체)를 제조하였다. 이때, 열가소성 수지로는 폴리에틸렌(밀도 0.912∼0.965g/cc, 용융지수 0.04∼6.0g/10분), 폴리프로필렌(호모, 랜덤코폴리머, 용융지수1.5∼12g/10분), 에틸렌 초산비닐 공중합체(용융지수 0.5∼4.0g/10분, VA함량 5∼17%) 또는 폴리염화비닐(가소제함량 45∼55PHR)로 구성된 군으로부터 단독 또는 혼합하여 70∼99.5중량%을 사용하였고, 제초제로는 메토라크롤, 펜디메탈린 또는 나프로파미드로 구성된 군으로부터 단독 또는 혼합하여 0.5∼30중량%를 사용하였다.

제초제는 용융하는 열에 의해 쉽게 분해 또는 휘발이 되기 때문에 중간체를 만들때는 용융온도와 용융혼합 시간에 따라 최대한 저온에서 그리고 짧은 시간동안에 중간체를 제조하여야 한다. 용융혼합 온도는 각 수지의 융점보다 조금 높은 온도가 적당하며, 본 발명에서는 90∼200℃가 바람직하다. 수지 용융후 적정량의 제초제를 3-4번에 걸쳐 혼합시키는 것이 좋다. 한번에 제초제를 혼합시키게 되면 분산도가 떨어지며 오히려 제초제의 손실이 클 수 있다. 또한 혼합시간이 길어지면 고온으로 인한 제초제의 분해 또는 휘발 가능성이 있기 때문에 제초제를 혼합후 5-30분 이내에 용융혼합을 완료하는 것이 바람직하다. 중간체에는 제초제가 최종 필름에 제초효과를 주기 위해 필요한 양보다 고농축으로 함유되어 있기 때문에 수지의 적정량과 중간체의 적정량을 희석 혼합해야 한다.

이때 중간체의 모양과 수지의 펠리트 모양에 차이가 나게 되면 최종 필름으로 성형시 제초제가 필름 전부위에 골고루 분산되지 않을 수 있다. 따라서 제초제가 함유된 용융혼합물의 중간체는 롤밀을 통해 쉬트형태로 만든 다음 사용하는 수지의 펠리트 모양과 유사하게 잘라주어야 한다.

본 발명에 따른 필름은 10∼100μ가 적당하며,10μ보다 얇은 경우 제초제의 함량이 떨어져 원하는 제초효과를 얻을 수 없으며, 100μ보다 두꺼운 경우에는 필름이 너무 딱딱하여 사용시 불편함을 주게 된다.

제조된 중간체의 제초제 함침률은 액체 크로마트그라프(Perkin Elmer LC-10)로 측정하였다. 제초제 함침률은 중간체 제조시의 용융온도 및 용융혼합 시간에 반비례하며, 또한 중간체와 수지 희석 혼합후의 필름가공온도에도 반비례하므로, 본 발명에서는 120∼280℃의 온도에서 중간체와 수지를 희석 혼합하였다. 따라서, 최종적으로 성형된 필름의 제초제 항침률은 중간체 제조 및 필름제조의 가공조건에 있음을 알 수 있다.

최종필름내에 함침된 제초제양이 많을수록, 즉 중간체 및 필름제조시 저온가공을 할수록 함침된 제초제양이 많아져 우수한 제초효과를 나타내었다. 그러나, 제초제의 함량이 너무 많을 경우 필름의 물성이 저하되므로 본 발명에서는 필름내의 제초제 함량이 0.0075∼7.5중량%가 가장 바람직하므로 즉, 3∼25중량%의 중간체와 수지를 혼합하는 것이 가장 바람직하다. 필름내의 제초제 함침량을 동일하게 하고 필름제조에 사용되는 수지만 변경시킨 경우에는 제초효과에서 큰 차이가 없었다.

여기서 제초효과는 제초제 살포나 제초효과를 나타내는 필름을 멀칭하지 않았을때 생긴 잡초발생량과 비교하여(무처리시 잡초발생량(g/㎡)-제초성 필름 설치시 잡초발생량)/무처리시 잠초발생량×100으로 하여 제초효과를 퍼센트로 나타내었다.

다음의 실시예들은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는 것이지만 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

표 1과 같이 저밀도 폴리에틸렌 수지(밀도 0.91, 용융지수 3.0g/10분)에 메토라크롤, 펜디메탈린 또는 나프로파미드 약제를 각각 용융혼합시켜 중간체를 만들었다. 저밀도 폴리에틸렌 수지에 대한 약제의 중량퍼셴트는 1-9중량%까지 변화시켰고 밴버리내에서의 용융 실제온도를 116±1℃로 조절하고 용융혼합 시간을 10분으로 제한하였다. 제조된 용융혼합물 중간체의 제초제 약제의 함침률은 액체 크로마토그라프로 측정하였으며 그 결과를 표 1에 기재하였다.

[표 1]

(실시예 2)

에틸렌 초산비닐 공중합체(용융지수 1.5g/10분, VA함량 15%)를 사용하여 실시예 1과 같은 방법에 의해 중간체를 제조하고 제초제 함침률을 측정하였다. 밴버리내에서의 온도는 95±1℃가 되도록 하였으며, 하기 표 2에 그 결과를 기재하였다.

[표 2]

실시예 1,2에서 나타난 결과에 의하면 제초제중 펜디메탈린은 중간체 제조과정에서 분해 또는 휘발이 가장 많았다. 즉 펜디메탈린을 사용하여 제초효과를 나타내는 필름 제조시 목적하는 제초효과가 가장 낮은 것으로 예상할 수 있었다.

(실시예 3)

실시예 1에서 제조된 중간체 LMB 1-LMB 12 10중량%를 저밀도 폴리에틸렌 수지(밀도 0.921, 용융지수 0.8g/10분)와 희석 혼합하여 최종 필름내의 제초제 함침양이 0.1-0.9%까지 되도록 조절하였다.

필름 가공온도는 170-190℃, 필름두께는 30μ로 조절하고 인장강도, 연신율, 인열강도등의 필름물성을 측정하였으며, 그 결과는 표 3과 같다.

[표 3]

실시예 3에서 나타난 결과에 의하면 각 제초제가 함침된 필름의 물성은 모두 K.S 규격을 상회하는 수준으로서 본래의 필름 역활을 하는데 충분하였다.

(실시예 4)

실시예 2에서 제조한 제초제 중간체 10%를 실시예 3과 같이하여 에틸렌 초산비닐 공중합체(용융지수 1.5g/10분, VA함량 15%)와 희석 혼합하여 제조한 필름(EF)과 실시예 3에서 제조한 LF 1-LF 12 필름의 제초제 함침률 및 제초효과를 측정하였다. 에틸렌 초산비닐 공중합체를 사용한 필름 제조시 가공온도는 160-180℃, 필름두께 30μ이었다. 제초효과 측정시 재배작물은 고추였으며 잡초는 화본과 잡초의 바랭이, 광엽잡초인 쇠비름, 망초, 명아주 등으로서 제초효과는 총 방제가로 나타내었으며, 그 결과는 표 4에 기재되어 있다.

[표 4]

무처리 잡초 총 발생량 : 355.1g/㎡

메토라크롤 수화제 살포시 제초효과 : 80.3%

실시예 4의 결과에서 가장 우수한 제초효과를 나타내는 것은 메토라크롤을 사용한 필름임을 알 수 있다. 또한 제초제를 유사한 함량으로 함침시키는 경우, 에틸렌 초산비닐 공중합체로 중간체를 만들고 필름을 제조하는 경우에 있어서의 함침양이 저밀도 폴리에틸렌의 제초제 함침량보다 많으므로 제초효과가 더욱 우수하였다.

제초효과는 제초제 중간체의 농도를 6중량%로 하여 1/10로 희석 혼합한 필름 즉, 필름내의 실제 제초제함침률이 0.6중량%까지는 비례적으로 증가하나 그 이상의 함침률에서는 더 이상 증가하지 않았다. 또한 나프로파미드를 사용하여 제조한 필름도 우수한 제초효과를 나타내고 있으나 메토라크롤을 사용한 경우보다 낮은 제초효과를 보였다. 제초제중 펜디메탈린으로 사용하여 제조한 필름의 제초효과는 가장 낮은 값을 나타내여 제초제를 직접 살포한 수준을 나타내었다.

(실시예 5)

중간체 제조시 제초제 함침량을 3%로 할때 용융온도변화, 용융 혼합시간에 따른 중간체의 제초제 함침률을 메토라크롤과 저밀도 폴리에틸렌(밀도 0.921, 용융치수 3.0g/10분)을 사용하여 측정하였으며, 그 결과는 표 5와 같다.

[표 5]

(실시예 6)

실시예 5에서 제조된 중간체중 제초제 함침률이 95±1%, 90±1%, 85±1%, 80±1%, 75±1%인 중간체를 선정하여 필름 제조시 필름 가공온도 변화에 따른 제초제 함침률 및 제조효과를 측정하였다. 사용된 수지는 저밀도 폴리에틸렌(밀도 0.921, 용융지수 0.8g/10분)이며, 두께는 30μ이었으며, 표 6의 결과가 얻어졌다.

[표 6]

무처리시 잡초발생량 : 370.7/㎡

메토라크롤 수화제 살포시 총 방제가 : 79.6%

실시예 5,6의 결과에서, 필름의 제초효과는 필름내부에 함침된 제초제양에 의해 영향받음을 알 수 있었다. 즉, 중간체 제조 및 필름제조시 저온가공을 하여 제초제의 함침량을 증가시키므로써 더욱 우수한 제초효과를 나타낼 수 있었다.

(실시예 7)

중간체로 실시예 5의 SMB 2(중간체내 제초제 함침률 96%)를 이용하여 폴리에틸렌(용융지수 0.8g/10분,밀도 0.921), 폴리프로필렌(용융지수 3.0g/10분, 호모폴리머), 에틸렌 초산비닐 공중합체(용융지수 1.5g/10분, VA함량 15%), 폴리염화비닐등(가소제 함량 50PHR)의 수지로 필름을 제조하여 필름재질에 따른 제초효과를 측정하였다.

필름 가공조건은 폴리에틸렌과 에틸렌 초산비닐 공중합체는 관상형 블로운 필름으로, 폴리프로필렌은 판상형 캐스팅 필름으로 제조하였다.

폴리염화비닐의 경우는 중간체 제조시 폴리염화비닐을 이용하였으며, 캘리더링 방법으로 필름을 제조하였다. 또한, 필름내의 제초제 함침량을 고정한 채 필름의 두께를 조절을 하여 두께에 따른 제초효과를 조사하였다.

[표 7]

실시예 7에 의하면 제초효과는 필름내부에 함침되어 있는 제초제양이 동일하면 필름재질에는 무관함을 알수 있다.

Claims (15)

1. 제초제 성분을 열가소성 수지에 함침시켜 용융혼합된 중간체를 제조하고 이를 상기 열가소성 수지와 용융혼합시키는 것을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제초제가 메토라크롤, 펜디메탈린 및 나프로파미드로 구성된 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 초산비닐 공중합체 및 폴리염화비닐로 구성된 군으로부터 단독 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 중간체가 90℃∼200℃에서 용융 혼합됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지조성물의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 중간체의 용융혼합이 5 내지 30분내에 완료됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제초제가 중간체를 기준으로 0.5∼30중량% 사용됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 중간체가 사용 수지의 팰리트 모양과 유사한 형태임을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 중간체 함량이 3∼25중량%임을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 중간체와 상기 열가소성 수지가 140∼250℃에서 용융혼합됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물의 제조방법.
10. 제초제 성분을 수지에 함침시켜 용융혼합된 중간체를 제조한후 수지내의 제초제함량이 0.075∼7.5중량%로 되게 하는 것을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물.
11. 제10항에 있어서, 상기 제초제가 메토라크롤, 펜디메탈린 및 나프로파미드로 구성된 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물.
12. 제10항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 초산비닐 공중합체 및 폴리염화비닐로 구성된 군으로부터 단독 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 제초용 열가소성 수지 조성물.
13. 제1항의 제조방법에 따른 조성물 또는 제10항의 조성물로 제조된 필름.
14. 제13항에 있어서, 상기 필름은 관상형 블로운, 판상형 캐스팅 또는 캘린더링 방법으로 제조됨을 특징으로 하는 필름.
15. 제13항에 있어서, 상기 필름은 두께 10μ∼100μ임을 특징으로 하는 필름.