WO2015194848A1 - 다기능성 멀칭재 및 그 제조방법 - Google Patents

다기능성 멀칭재 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2015194848A1
WO2015194848A1 PCT/KR2015/006130 KR2015006130W WO2015194848A1 WO 2015194848 A1 WO2015194848 A1 WO 2015194848A1 KR 2015006130 W KR2015006130 W KR 2015006130W WO 2015194848 A1 WO2015194848 A1 WO 2015194848A1
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mulching material
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김현민
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우종규
김현민
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    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00—Protecting plants
    • A01G13/02—Protective coverings for plants; Coverings for the ground; Devices for laying-out or removing coverings
    • A01G13/0256—Ground coverings
    • A01G13/0262—Mulches, i.e. covering material not-pre-formed in mats or sheets
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    • A01G13/0268—Mats or sheets, e.g. nets or fabrics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets

Definitions

  • Such a mulching material requires a separate labor force to collect waste vinyl after use, and if not collected, the mulching material not only pollutes the soil and the surrounding environment, but also adversely affects the vegetation by impairing the aeration of air into the soil. have.
  • the present invention has been invented to solve the above problems, the object of the present invention is to prevent basic soil erosion, soil water retention, low temperature control, weed control, soil pollution prevention, biodegradability, translucent, semi-contamination
  • the present invention provides a multifunctional mulching material for improving insect repellency, insect repellency for preventing pest infestation and parasitics, and soil modification, and a method for producing the mulching material.
  • the above object in the multifunctional mulching material, 100 parts by weight of natural materials; 30 to 40 parts by weight of the adhesive based on 100 parts by weight of the natural material; 10 to 20 parts by weight of insect repellent; 8 to 15 parts by weight of protective agent; 6 to 10 parts by weight of soil modifier; And it can be solved by a multifunctional mulching material, characterized in that it comprises 3 to 5 parts by weight of a light shielding agent.
  • the multifunctional mulching material according to the present invention basically includes a natural material for satisfying environmental friendliness and biodegradability.
  • the natural material preferably contains natural cotton, fiber material and natural fiber.
  • the adhesive is preferably included 30 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material. If it is less than 30 parts by weight, the adhesion and bondability may be lowered. If it exceeds 40 parts by weight, the ductility and biodegradability may be lowered. Therefore, the natural adhesive most preferably contains 35 parts by weight.
  • the multifunctional mulching material according to the present invention is characterized in that the insect repellent is included.
  • the insect repellent is for exterminating pests or pest eggs parasitic on the soil surface, and natural insect repellent harmless to human body is preferable.
  • the insect repellent is preferably included 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material. If the insect repellent is less than 10 parts by weight, the insect repellent or insecticidal effect is lowered, whereas if the insect repellent exceeds 20 parts by weight, the tensile strength of the mulching material may be lowered and the price may be increased. Therefore, the insect repellent is most preferably included 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the protective agent is preferably included 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material. If the protective agent is less than 8 parts by weight, the insect repellent or protective effect may be lowered, whereas if the protective agent is more than 15 parts by weight, the bonding strength between the components may be lowered or the stability of the surface may be reduced. Therefore, the protective agent is most preferably included 12 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the multifunctional multing material according to the present invention preferably includes a light shielding agent to prevent direct sunlight from being transmitted directly to the soil.
  • a light shielding agent is preferably made of natural pigments for biodegradability and environmental friendliness.
  • the natural pigment forming the light-shielding agent may use any one or a mixture of two or more selected from squid ink, sesame charcoal liquid, sesame charcoal powder, animal blood, shellfish secretion.
  • the color of such a pigment is preferably black that can block ultraviolet rays and direct sunlight.
  • the light shielding agent is preferably contained 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the light shielding agent can effectively achieve the implementation of color and the blocking of light in the range of 3 to 5 parts by weight. Therefore, the light shielding agent is most preferably included 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the multifunctional mulching material according to the present invention preferably includes a catalyst material in order to improve the bonding strength of the aforementioned materials.
  • This catalyst may generally consist of an absorbent, a binder and an antifoaming agent.
  • the catalyst is preferably included 24 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material. If the catalyst is less than 2 parts by weight, the binding force between the components may be lowered, while if the catalyst is more than 4 parts by weight, the ductility may be reduced. Therefore, the catalyst is most preferably included 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • multifunctional mulching material according to the invention may further comprise vegetable starch to improve the surface properties.
  • the vegetable starch is preferably contained 24 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material. If the vegetable starch is less than 2 parts by weight, the surface properties may be lowered, and if it exceeds 4 parts by weight, the mixing or bonding strength may be reduced. Therefore, the vegetable starch is most preferably contained 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the multifunctional mulching material according to the present invention may include an antimicrobial agent for improving its antimicrobial properties.
  • the antimicrobial agent may be formed by mixing one or two or more of volcanic stone powder, zeolite powder, silicate powder, shellfish powder for biodegradability and environmental friendliness.
  • the antimicrobial agent is preferably included 24 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material. If the antimicrobial agent is less than 2 parts by weight, the antimicrobial activity may be lowered, while if it exceeds 4 parts by weight, the binding force may be reduced. Therefore, the antimicrobial agent is most preferably included 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the multifunctional mulching material according to the present invention is basically 100 parts by weight of the natural material, 30 to 40 parts by weight of the adhesive, 10 to 20 parts by weight of the insect repellent, 8 to 15 parts by weight of the protective agent, soil modification based on 100 parts by weight of the natural material It is preferable to comprise 6 to 10 parts by weight of ash and 3 to 5 parts by weight of light shielding agent. In addition, it may be desirable to selectively add 2 to 4 parts by weight of catalyst, 2 to 4 parts by weight of vegetable starch, and 2 to 4 parts by weight of antibacterial agent based on 100 parts by weight of the natural material.
  • the multifunctional mulching material according to the present invention basically has 100 parts by weight of natural materials, 33 parts by weight of adhesive, 15 parts by weight of insect repellent, 12 parts by weight of protective agent, 8 parts by weight of soil modifier and light shielding based on 100 parts by weight of the natural material. It is most preferable to include the fourth part by weight, and it may be most preferable that 3 parts by weight of the catalyst, 3 parts by weight of vegetable starch, and 3 parts by weight of the antimicrobial agent are added individually or selectively.
  • the basic mulching material in a gel state is formed into a sheet, mat, film, etc. using a molding machine according to a manufacturer or consumer's request, and then dried to provide a final multifunctional mulching material.
  • a multifunctional mulching sheet having a thickness of 2 mm was formed using a molding machine which was stirred and mixed with 15 parts by weight of an insect repellent, 12 parts by weight of a protective agent, 8 parts by weight of a soil modifier and 4 parts by weight of a light shielding agent.
  • Example 2 is the same as or similar to Example 1, to form a multi-functional mulching sheet prepared by adding 3 parts by weight of the catalyst based on 100 parts by weight of the natural material.
  • Example 3 is the same as or similar to Example 2 but to form a multi-functional mulching sheet prepared by adding 3 parts by weight of vegetable starch.
  • Example 4 is the same as or similar to Example 3, but 3 parts by weight of the antimicrobial agent was further added to form a multifunctional mulching sheet.
  • Comparative Example 1 used an eco-friendly biodegradable agricultural mulching film of Patent No. 10-0545271, which is cited as a conventional example herein.
  • Comparative Example 2 the natural mulching material of Publication No. 10-2009-0012918, which is cited as a prior art example, was used.
  • Comparative Example 3 used an environmentally friendly biodegradable mulching material of Patent No. 10-1347898, which is cited as a conventional example herein.
  • Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 prepared as described above were cut into 1 m 2 to prepare a specimen.
  • each specimen was measured at a tensile rate of 10 mm / min using a tensile tester at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%.
  • the tensile strength was measured by dividing into the longitudinal direction (MD) and the width direction (TD) of the manufactured eco-friendly biodegradable mulching material (ASTM D 882A).
  • the soil obtained by the general answer in a predetermined area is stacked in a thickness of 30, and the soil is left with a predetermined number of insect larvae, larvae, adults, etc. on the surface of the soil. After standing at room temperature or higher than room temperature for 5 days or more in the mulching state, the number of pests in the soil was examined.
  • each of the specimens were cut to a predetermined size and embedded in the soil, and then left at a temperature higher than room temperature for several days or more, and then the nutrient state, acidification state, and the like of the soil were measured.
  • Examples 1 to 4 according to the present invention is compared to Comparative Examples 1 to 3, the tensile strength and UV blocking rate is a slight difference to provide the direct light blocking effect and retention properties of the basic characteristics of the mulching material It can be seen.
  • Examples 1 to 4 according to the present invention is remarkably superior to the insect repellent and insect repellency compared to Comparative Examples 1 to 3, it can be seen that the soil modification and surface properties are remarkably excellent in addition to the addition of the additive.
  • the multi-functional mulching material according to the present invention can not only grow on the pests in the soil, but also eliminate them compared to the conventional degradable mulching material, and the insect repellent is significantly improved, the external or surrounding pests are mulched by the self-protection of the mulching material It is not possible to pass through or parasitic in the ash, so the insect repellency is remarkably improved, and fertilizer and nutrients are provided by biodegradation in the soil after use of the mulching material, and soil acidity is remarkably improved by preventing acidification of the soil. Of course, it is possible to adjust the properties of the surface of the mulching material as needed can be provided to improve the surface properties and product properties.

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Abstract

본 발명은 토양의 침식을 방지하고, 토양의 수분을 적정상태로 유지하며, 저온상태로의 온도조절이 가능하고, 잡초의 생장을 억제하며, 토양의 오염을 방지하고, 생물학적으로 자연분해되며, 광의 투과를 차단하고, 특히 병충해에 대한 방충성 및 퇴충성이 향상됨은 물론 토양의 성질이 개질되는 다기능성 멀칭재 및 그 제조방법을 제공한다. 그 다기능성 멀칭재는, 천연재료 100 중량부; 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로, 접착제 30 내지 40 중량부; 방충제 10 내지 20 중량부; 보호제 8 내지 15 중량부; 토양 개질재 6 내지 10 중량부; 및 차광제 3 내지 5 중량부를 포함하여 이루어지며, 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부 중 하나 또는 2 이상이 선택적으로 첨가될 수 있다.

Description

다기능성 멀칭재 및 그 제조방법
본 발명은 다기능성 멀칭재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생분해성, 방충성, 퇴충성, 토양 개질성, 생장성이 향상된 다기능성 멀칭재 및 그 멀칭재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 농작물을 밭, 화단, 화분 등에 식생시키는 경우 다양한 주변 상황 또는 분위기에 따라 그 농작물의 성장 또는 수확에 많은 영향을 미치고 있다. 이와 같은 주변 분위기로부터 농작물을 보호하기 위해 최근에는 다양한 멀칭재가 이용되고 있다.
이와 같은 멀칭재는 농작물 또는 식생물을 재배할 때 경지토양의 표면을 덮어주는 것으로, 토양침식방지, 토양수분유지, 저온조절, 잡초억제, 토양오염방지 등의 작용효과를 제공하고 있다. 즉, 농작물이 뿌리를 내리고 있는 재배 작물의 토양 표면을 덮어주는 것으로서, 예컨대 전답의 경우 고랑부분이 수해로 유실되는 것을 방지하는 침식방지 기능, 생육에 필수적인 수분의 증발을 방지하거나 조절하는 기능 등을 제공하며, 이와 같은 고전적인 멀칭재로는 볏짚, 보릿짚, 목초 등이 사용되었으며, 최근에는 작업이 간편하고 확보가 용이한 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐과 같은 비닐재가 이용되고 있다.
그러나 이와 같은 멀칭재는 사용 후 폐비닐을 수거해야 하므로 별도의 노동력이 필요하며, 이를 수거하지 않는 경우 토양 및 주변 환경을 오염시킴은 물론, 토양에 공기의 통기를 방해하여 식생에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
한편, 최근에는 사용 후에도 제거할 필요가 없는 분해성 멀칭재에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이와 같은 하나의 종래예가 등록특허 제10-0545271호에 개시되어 있다.
그 등록특허의 친환경 생분해성 농업용 멀칭필름은 스테아린산, 중질탄산칼슘, 비닐케톤계공중합폴리머, 폴리에틸렌왁스, 젖당, 에틸아세테이트, 메타크릴레이트, 가루우유, 이소부틸알콜, 벤젠과 LMPE를 혼합한 생분해성 화합물에 플라스틱수지를 혼합가공한 후 압출하여 형성되며, 여기서 그 생분해성 화합물은 스테아린산 1~4중량%, 중질탄산칼슘 30~55중량%, 비닐케톤계공중합폴리머 4~12중량%, 폴리에틸렌왁스 3~8중량%, 젖당 7~15중량%, 에틸아세테이트 1~5중량%, 메틸메타크릴레이트 1~7중량%, 가루우유 10~20중량%, 이소부틸알코올 1~5중량%, 벤젠 1~4중량%와 LMPE 2~7중량%로 이루어진다.
이와 같이 이루어진 멀칭필름은 생분해성화합물와 베이스폴리머을 소정량 혼합하여 자외선의 조사로 외부에 노출되어 있거나 토양속에 매립되어 있어도 토양의 미생물 등에 의해 생분해성 화합물뿐만 아니라 베이스폴리머까지도 생분해될 수 있어서 친환경적인 멀칭 농법 등에 광범위하게 사용될 수 있는 작용효과를 제공한다.
그러나 그 멀칭필름은 기본적인 폴리머로서 플라스틱 수지를 사용함으로써, 토양 미생물에 의한 자연분해가 만족스럽지 못한 문제점이 있다.
그리고 다른 하나의 종래예가 공개특허 제10-2009-0012918호에 개시되어 있다. 그 공개특허에 개시된 천연멀칭재는, 천연솜에 팽연왕겨, 톱밥 또는 이들의 혼합물을 접착시키고 이를 압착시켜 형성되며, 그 천연솜과 팽연왕겨, 톱밥 또는 이들의 혼합물의 혼합 비율이 천연솜 50 내지 80중량%, 팽연왕겨, 톱밥 또는 이들의 혼합물 20 내지 50중량%로 이루어진다.
이와 같은 천연멀칭재는 천연솜, 팽연왕겨(톱밥), 천연접착제와 같이 모두 천연재질로만 구성되어 있으므로 농작물 뿌리 근저에 덮어도 토양의 호흡이 가능하여 작물의 뿌리가 튼튼하게 자랄 수 있어 농작물 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 잡초발생을 억제할 수 있으며, 토양미생물에 의하여 자연분해됨으로써 별도의 제거조치가 필요하지 않은 작용효과를 제공한다.
그러나 그 천연멀칭재는 방충성 및 유지 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 또 다른 하나의 종래예가 등록특허 제10-1347898호에 개시되어 있다. 그 등록특허에 개시된 친환경 자연분해 멀칭재는, 천연솜 16 내지 36 중량%와, 천연레이온, 천연마 또는 그들이 혼합물인 섬유원료 7 내지 17 중량%와, 코코넛피, 아몬드피, 사탕수수 또는 대나무중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상으로부터 추출한 천연섬유질 3 내지 23 중량%와, 식물성아교 또는 동물성아교인 천연접착제 15 내지 35 중량%와, 색소 1 내지 2 중량%와, 첨가제 0.1 내지 20 중량%로 이루어져 있다.
이와 같이 자연분해 멀칭재는 모두 천연재질로만 구성되어 있으므로 농작물 뿌리 근처에 덮어도 토양의 호흡이 가능하고 또한 그대로 토양미생물에 의하여 자연 분해됨으로써 별도의 제거공정이 필요하지 않아 인력을 저감할 수 있고, 각종 미생물을 방출하여 환경 오염을 방지하게 되며, 특히 멀칭재의 분해 과정에서 유용미생물의 먹이가 되며, 태양광의 투과를 막아 잡초의 발아 및 생장을 억제하고, 자연생태계 질서회복과 유용미생물의 생장으로 인한 좋은 발효퇴비 원료가 될 수 있으며, 농작물의 냉해를 방지할 수 있는 작용효과를 제공한다.
그러나 그 자연분해 멀칭재 또한 방충성 및 유지 또는 보존 안전성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 토양침식방지, 토양수분유지, 저온조절, 잡초억제, 토양오염방지, 생분해성, 반투광성, 반오염성과 같은 기본적인 기능성에 더하여 해충에 대한 방충성, 해충의 침입 및 기생을 방지하기 위한 퇴충성, 토양 개질성을 향상시키기 위한 다기능성 멀칭재 및 그 멀칭재의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 다기능성 멀칭재에 있어서, 천연재료 100 중량부; 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 접착제 30 내지 40 중량부; 방충제 10 내지 20 중량부; 보호제 8 내지 15 중량부; 토양 개질재 6 내지 10 중량부; 및 차광제 3 내지 5 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재에 의해 해결될 수 있다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부 중 하나 또는 2 이상이 선택적으로 첨가된다.
본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, 상기 방충제는 이소프렌(isoprene ; C5H8 )의 중합체로서, 모노테르펜(C10H16), 세스키(sesqui)테르펜(C15 H24 ), 디테르펜(C20H32) 중 하나 또는 2상을 기초로 하는 테르펜 화합물을 주성분으로 하고; 상기 보호제는 계피오일, 바실(basil)오일, 호오스라디쉬(horseradish)오일, 칼라무스(calamus)오일, 생강오일, 팔마로사(palmarosa)오일, 퍼릴라(perilla)오일, 발러리안(valerian)오일, 정향오일, 스타아니스(staranise)오일, 톱풀오일, 회향오일 하나 또는 2 이상을 혼합하여 형성되며; 상기 토양 개질제는 미세입자의 황토 35 중량%와, 양조장 또는 주정공장에서 획득할 수 있는 주정박 30 중량%와, 도축장 등에서 획득할 수 있는 동물 또는 가축의 혈 30중량%, 악취제거제 5 중량%를 혼합 및 교반하여 획득된다.
본 발명의 또 다른 하나의 특징에 따르면, 제 1항에 있어서, 상기 천연재료는 솜 30 내지 50 중량%, 섬유원료 30 내지 40 중량% 및 섬유질 20 내지 30 중량%가 혼합되어 이루어진다.
상기 목적은, 다기능성 멀칭재에 있어서, 솜 40 중량%, 섬유원료 35 중량% 및 섬유질 25 중량%를 포함하는 천연재료; 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로, 접착제 33 중량부; 방충제 15 중량부; 보호제 12 중량부; 토양 개질재 8 중량부; 차광제 4 중량부; 촉매제 3 중량부; 식물성 녹말 3 중량부; 및 항균제 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적은 또한, 다기능성 멀칭재 제조 방법에 있어서, 천연솜, 천연 섬유원료 및 천연 섬유질을 준비하여, 그 천연솜은 30 내지 50 중량%와, 섬유원료 30 내지 40 중량%와, 섬유질은 20 내지 30 중량%를 혼합하여 분쇄기에서 미세하게 분쇄하여 천연재료 분말을 제공하는 단계; 상기 천연재료 분말과, 상기 천연재료 분말 100 중량부를 기준으로 접착제 30 내지 40 중량부, 방충제 10 내지 20 중량부, 보호제 8 내지 15 중량부, 토양 개질재 6 내지 10 중량부 및 차광제 3 내지 5 중량부를 교반기에서 혼합한 후 약 50 내지 60의 온도에서 교반 및 혼합하여 기본 멀칭재를 제공하는 단계; 및 상기 기본 멀칭재를 성형기를 이용하여 형상화하여 최종 다기능성 멀칭재를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 기본 멀칭재 제공단계는, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부를 선택하여 또는 2 개 이상 더 첨가하여 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 다기능성 멀칭재에 의하면, 토양의 침식을 방지하고, 토양의 수분을 적정상태로 유지하며, 저온상태로의 온도조절이 가능하고, 잡초의 생장을 억제하며, 생물학적으로 자연 분해되며, 광의 투과를 차단하고, 토양의 오염을 방지하며, 특히 병충해에 대한 방충성 및 퇴충성이 향상됨은 물론 토양의 성질이 개선되는 현저한 작용효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 다른 다기능성 멀칭재는 기본적으로 친환경성 및 생분해성을 충족하기 위한 천연 재료를 포함한다. 그 천연재료는 천연솜, 섬유원료 및 천연섬유질을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 천연솜은 토양에 유기물을 공급함과 동시에 습도를 조절할 수 있으며, 이 천연솜은 양모, 거위털, 명주솜, 목화솜 등에서 선택적으로 사용하거나 또는 하나 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 그 천연솜은 30 내지 50 중량%가 바람직하다. 30 중량% 미만이거나 50 중량%를 초과하면 호흡성, 공극성 및/또는 형상성이 저하될 수 있다. 따라서, 그 천연솜은 40 중량%가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
그리고 섬유원료는 천연레이온, 천연마 또는 그들의 혼합물을 사용할 수 있다. 천연레이온은 공지된 바와 같이 비스코스 레이온, 구리 암모늄레이온, 리오셀, 아세트산 섬유 등이 있으며, 필요에 따라 이들 중 하나 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고 천연마는 공지된 바와 같이 저마, 아마, 대마, 황마 등이 있으며, 역시 필요에 따라 하나 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그 섬유원료는 30 내지 40 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 30중량% 미만이면 자외선 차단 기능 및 강도가 저하되는 반면, 40 중량%를 초과하면 생분해성이 저하될 수 있다. 따라서, 그 천연 재료는 35 중량%가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 섬유질은 코코넛피, 아몬드피, 사탕수수, 대나무 등과 같은 천연섬유질이 바람직하다. 그 섬유질은 20 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 20 중량% 미만이면 인장강도가 저하되는 반면, 30 중량%를 초과하면 생분해성이 저하될 수 있다. 따라서 섬유질은 25 중량%가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
결국, 천연재료는 솜 30 내지 50 중량%, 섬유원료 30 내지 40 중량% 및 섬유질 20 내지 30 중량%가 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재에 포함되는 천연재료는 솜 40 중량%, 섬유원료 35 중량% 및 섬유질 25 중량% 혼합되어 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 멀칭재는 상기 천연재료들을 결합시킴은 물론 후술되는 첨가 재료들의 결합을 위해 접착제를 포함한다. 그 접착제는 상기와 같은 천연재료들을 상호 결합 또는 혼합시켜 인장력을 유지하기 위한 것으로서 생분해성 및 친화경성을 위해 천연 접착제가 바람직하다. 그 천연 접착제로는, 다시마, 해초, 우무가사리, 옥수수전분, 녹말전분, 왕겨분, 다시마, 한천, 등을 하나 또는 2이상이 혼합된 식물성 아교와, 젤라틴, 카제인, 생선의 부레, 포유동물의 뼈 등과 같은 원료를 주성분으로 하는 동물성 아교가 있다.
그 접착제는 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 30 내지 40 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 30 중량부 미만이면 접착력 및 결합성이 저하될 수 있으며, 40 중량부를 초과하면 연성 및 생분해성이 저하될 수 있다. 따라서, 천연 접착제는 35 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
특히 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 방충재가 포함되는 것을 특징으로 한다. 그 방충제는 토양 표면에 기생하는 해충 또는 해충의 알을 박멸하기 위한 것으로서, 인체에는 무해한 천연 방충제가 바람직하다.
그 방충제는 예컨대 식물에서 취해진 정유로부터 획득되는 것이 바람직하다. 즉 식물의 잎, 줄기, 뿌리, 열매 등을 압착하거나 가압하여 획득된 정유로부터 특정 화합물을 추출하여 이용할 수 있다. 즉, 정유로부터 테르펜 화합물을 추출하여 이용한다. 그 테르펜 화합물은, 일반적으로 이소프렌(isoprene ; C5H8 )의 중합체로서, 모노테르펜(C10H16), 세스키(sesqui)테르펜(C15 H24 ), 디테르펜(C20H32) 등을 기초로 하는 화합물로서, 방충효과가 뛰어난 것으로 알려져 있다.
그 방충제는 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 10 내지 20 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 그 방충제가 10 중량부 미만이면 방충 또는 살충 효과가 저하되는 반면, 20 중량부를 초과하면 멀칭재의 인장강도가 저하되고 가격이 상승될 수 있다. 따라서, 상기 방충제는 상기 천연재료 100중량부를 기준으로 15 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
그리고 본 발명의 하나의 특징에 따르면, 본 발명에 다른 다기능 멀칭재는 그 멀칭재의 도포 또는 설치후 외부 또는 주변으로부터 그 멀칭재로 향하거나 그 멀칭재를 손상시키는 해충을 퇴치함은 물론, 그 멀칭재에 기생하려하는 해충, 성충, 알 등으로부터 멀칭재를 보호하기 위한 보호제를 포함한다.
그 보호제는 다양한 식물로부터 추출할 수 있는 정유 또는 오일로서 생분해성이 요구된다. 이와 같은 오일로서, 계피오일, 바실(basil)오일, 호오스라디쉬(horseradish)오일, 칼라무스(calamus)오일, 생강오일, 팔마로사(palmarosa)오일, 퍼릴라(perilla)오일, 발러리안(valerian)오일, 정향오일, 스타아니스(staranise)오일, 톱풀오일, 회향오일 등이 있다. 본 발명에 다른 보호제는 필요에 따라 상기 오일중 하나 또는 2 이상을 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다.
그 보호제는 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 8 내지 15 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 그 보호제가 8 중량부 미만이면 방충 또는 보호 효과가 저하될 수 있는 반면, 15 중량부를 초과하면 구성 요소들간의 결합강도가 저하되거나 표면의 안정성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 보호제는 상기 천연재료 100중량부를 기준으로 12 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 특징에 따르면, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 그 멀칭재의 사용후 특히 식물 등을 수확한 후 토양에 매립되거나 방치되는 경우 해당 토양을 개질함은 물론 안정화시키기 위한 토양 개질재를 포함한다.
본 발명에 따른 다기능성 멀칭재에 포함된 토양 개질재는, 생분해성 및 친환경성을 위해, 황토, 주정액, 가축의 혈 등을 적정비율로 혼합 및 교반하여 제공되는 것이 바람직하다. 즉, 미세입자의 황토 35 중량%와, 양조장 또는 주정공장에서 획득할 수 있는 주정박 30 중량%와, 도축장 등에서 획득할 수 있는 동물 또는 가축의 혈 30중량%, 악취제거제 5 중량%를 혼합 및 교반하여 획득된다. 여기서, 악취제거제는 레드머드분말에 전분, 셀룰로우즈, 한천, 알기네이트, 아라비아 고무, 젤라틴, 아교, 단백질의 천연고분자 물질 또는 폴리에스테르, 폴리에스에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌의 합성고분자 물질인 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 획득하는 것이 바람직하다.
그 토양 개질재는 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 6 내지 10 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 그 토양 개질재가 6 중량부 미만이면 토양 개질 효과가 저하될 수 있는 반면, 10 중량부를 초과하면 멀칭재의 인장 강도가 저하되거나 표면의 안정성이 저하될 수 있다. 따라서, 그 토양 개질재는 천연재료 100 중량부를 기준으로 8 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 다기능성 멀팅재는 직사광선이 토양으로 직접 전달되는 것을 방지하기 위해 차광제를 포함하는 것이 바람직하다. 이 같은 차광제는 물론 생분해성 및 친환경성을 위해 천연 색소로 이루어지는 것이 바람직하다.
차광제를 형성하는 천연 색소는 오징어먹물, 참숯액, 참숯가루, 동물의 피, 조개류의 분비물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 같은 색소의 색깔은 자외선 및 직사광선을 차단할 수 있는 검정색이 바람직하다.
그 차광제는 상기 천연재료 100중량부를 기준으로 3 내지 5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 그 차광제는 3 내지 5 중량부 범위에서 색상의 구현 및 광선의 차단을 효과적으로 이룰 수 있다. 따라서, 그 차광제는 천연재료 100 중량부를 기준으로 4 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
선택적으로, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 전술된 재료들의 결합력을 향상시키기 위해 촉매재가 포함되는 것이 바람직하다. 이 촉매제는 일반적으로 흡수제, 결합제 및 소포제로 구성될 수 있다.
그 촉매제는 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 24 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 그 촉매제가 2 중량부 미만이면 구성요소들 간의 결합력이 저하될 수 있는 반면, 4 중량부를 초과하면 연성이 저하될 수 있다. 따라서 그 촉매제는 천연재료 100 중량부를 기준으로 3 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 표면성을 향상시키기 위해 식물성 녹말을 더 포함할 수 있다.
그 식물성 녹말은 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 24 중량부가 포함되는 됨이 바람직하다. 그 식물성 녹말이 2 중량부 미만이면 표면성이 저하될 수 있고 4 중량부를 초과하면 혼합력 또는 결합력이 저하될 수 있다. 따라서, 그 식물성 녹말은 천연재료 100 중량부를 기준으로 3 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 자체의 항균성을 향상시키기 위한 항균제를 포함할 수 있다. 그 항균제는 생분해성 및 친환경성을 위해 화산석 분말, 제올라이트 분말, 규산염 분말, 갑각류 분말 중 하나 또는 2 이상의 혼합하여 형성할 수 있다.
그 항균제는 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 24 중량부가 포함되는 됨이 바람직하다. 그 항균제가 2 중량부 미만이면 항균성이 저하될 수 있는 반면, 4 중량부를 초과하면 결합력이 저하될 수 있다. 따라서, 그 항균제는 천연재료 100 중량부를 기준으로 3 중량부가 포함되는 것이 가장 바람직하다.
결국, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 기본적으로 천연재료 100 중량부와, 그 천연재료 100 중량부를 기준으로 접착제 30 내지 40 중량부, 방충제 10 내지 20 중량부, 보호제 8 내지 15 중량부, 토양 개질재 6 내지 10 중량부 및 차광제 3 내지 5 중량부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기와 같은 기본적인 구성에, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부가 각각 또는 선택적으로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 기본적으로 천연재료 100 중량부와, 그 천연재료 100 중량부를 기준으로 접착제 33 중량부, 방충제 15 중량부, 보호제 12 중량부, 토양 개질재 8 중량부 및 차광제 4 중량부를 포함하여 이루어지는 것이 가장 바람직하며, 여기에 촉매제 3 중량부, 식물성 녹말 3 중량부, 항균제 3 중량부가 각각 또는 선택적으로 첨가되는 것이 가장 바람직할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재의 제조방법 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명한다.
먼저 천연솜, 천연 섬유원료 및 천연 섬유질을 준비하여, 그 천연솜은 30 내지 50 중량%와, 섬유원료 30 내지 40 중량%와, 섬유질은 20 내지 30 중량%를 혼합하여 분쇄기에서 미세하게 분쇄하여 천연재료 분말을 제공한다.
그리고 일정량의 천연재료 분말과, 그 천연재료 분말 100 중량부를 기준으로 접착제 30 내지 40 중량부, 방충제 10 내지 20 중량부, 보호제 8 내지 15 중량부, 토양 개질재 6 내지 10 중량부 및 차광제 3 내지 5 중량부를 교반기에서 혼합한 후 약 50 내지 60의 온도에서 교반 및 혼합하여 기본 멀칭재를 제공한다. 여기서 필요한 경우에, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부를 선택하여 또는 2 개 이상 더 첨가하여 혼합할 수 있다.
이후 겔 상태의 기본 멀칭재를 제조업자 또는 소비자의 요구에 따라 성형기를 이용하여 시트, 매트, 필름 등의 형상으로 형성한 후 건조시켜 최종 다기능성 멀칭재를 제공한다.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 구체적 실시예들을 비교예들과 비교하면 다음과 같다.
실시예 1
천연솜 40 중량%, 섬유원료 35 중량% 및 섬유질 25 중량%를 혼합 및 분쇄하여 천연재료 분말을 형성한 후, 그 천연재료 분말재료에, 그 천연재료 분말 100 중량부를 기준으로, 접착제 35 중량부, 방충제 15 중량부, 보호제 12 중량부, 토양 개질재 8 중량부 및 차광제 4 중량부를 교반 및 혼합한 성형기를 이용하여 2mm 두께의 다기능성 멀칭시트를 형성하였다.
실시예 2
실시예 2는 상기 실시예 1과 동일 내지 유사하지만, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 3 중량부를 첨가하여 제조한 다기능성 멀칭시트를 형성하였다.
실시예 3
실시예 3은 실시예 2와 동일 내지 유사하지만 식물성 녹말 3 중량부를 더 첨가하여 제조한 다기능성 멀칭시트를 형성하였다.
실시예 4
실시예 4는 실시예 3과 동일 내지 유사하지만 항균제 3 중량부를 더 첨가하여 다기능성 멀칭시트를 형성하였다.
비교예 1
비교예 1은 본원에서 종래예로 인용한 등록특허 제10-0545271호의 친환경 생분해성 농업용 멀칭 필름을 사용하였다.
비교예 2
비교예 2는 본원에서 종래예로 인용한 공개특허 제10-2009-0012918호의 천연 멀칭재를 사용하였다.
비교예 3
비교예 3은 본원에서 종래예로 인용한 등록특허 제10-1347898호의 친환경 자연분해 멀칭재를 사용하였다.
실험 조건
상기와 같이 준비된 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 3을 각각 1㎡로 절단하여 시편을 준비하였다.
먼저, 본원에 인용된 등록특허 제10-1347898호(비교예3)에 개시된 바와 같이, 각각의 시편을 인장시험기를 사용하여 온도 23℃, 상대습도 50%인 상태에서 인장속도 10mm/분으로 측정을 행하였으며, 또한 제조된 친환경 자연분해 멀칭재의 길이방향(MD) 및 폭방향(TD)으로 구분하여 인장강도를 측정하였다(ASTM D 882A).
그리고, 본원에 인용된 등록특허 제10-1347898호(비교예3)에 개시된 바와 같이 시편을 10로 절단하여 박스에 넣고 고정부에 취부밀폐 후 스캔 모드에서 조건을 입력, 200nm ~ 400nm의 영역의 UV특성에 대한 평가는 UV Visble Spectrometer(Shimadzu, Japan)를 이용하여 자외선 투과율을 측정하였다.
또한, 소정의 영역에 일반적인 전답에서 획득할 수 있는 흙을 30의 두께로 쌓은 후 그 흙의 표면에 일정 개체수의 해충의 애벌레, 유충, 성충 등을 방치한 상태에서 상기 각각의 시편으로 그 흙을 멀칭한 상태에서 상온 또는 상온보다 높은 상태로 5일 이상 방치한 후, 그 흙 내의 해충들의 개체수를 조사하였다.
또, 상기와 같이 흙에 각각의 시편이 멀칭된 상태에서 사방 및 상부에 모기장이 설치된 입방체 커버로 덮은 후, 땅강아지, 파리, 생쥐, 모기 등과 같은 외부 분위기에서 기생하는 개체군을 상기 각각의 시편상에 방치한 후, 5일 동안 이들 개체군의 운동상태를 확인하였다.
또한, 상기 각각의 시편을 일정 크기로 절단하여 흙에 매립한 후 상온 보다 높은 온도로 유지한 상태로 수십일 이상 방치한 후 토양의 양분상태, 산성화 상태, 등을 측정하였다.
그리고 각각의 시편의 표면의 거침성, 매끄러운 정도 등을 육안 또는 촉감으로 조사하였다.
위와 같은 각각의 시편의 실험 후 결과가 하기 표 1로 나타난다.
표 1
구분 인장강도(kg/㎟) 자외선차단율 (%)(300nm) 방충성 퇴충성 토양개질성 표면성
MD TD
실시예1 6.5 6.6 36 ◎ ◎ ○ ○
실시예2 6.6 6.4 35 ◎ ◎ ◎ ○
실시예3 6.5 6.5 36 ◎ ◎ ◎ ○
실시예4 6.4 6.4 36 ◎ ◎ ◎ ◎
비교예1 4.7 4.6 39 △ △ △ △
비교예2 5.0 4.8 40 △ △ △ △
비교예3 6.8 4.9 41 ○ ○ ○ ○
◎ : 우수 ○ : 양호 △ : 보통
위 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 1 내지 3에 비해 인장강도 및 자외선 차단율은 근소한 차이로 유시하여 멀칭재의 기본 특성인 직사광선 차단 효과 및 유지성이 제공됨을 알 수 있다.
본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 1 내지 3에 비해 방충성 및 퇴충성이 현저히 우수하고, 첨가제의 첨가에 부가에 따라 토양개질성 및 표면성이 현저히 우수함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 다기능성 멀칭재는 종래의 분해성 멀칭재에 비해 토양 내의 해충에 성장은 물론 이들을 박멸할 수 있어 방충성이 현저히 향상되고, 외부 또는 주변의 해충들이 멀칭재의 자체 보호성에 의해 그 멀칭재를 통과하거나 그곳에 기생할 수 없게 됨으로써 퇴충성이 현저히 향상되며, 멀칭재의 사용후 토양 내에서의 생분해에 의해 비료성분 및 영양성분이 제공됨은 물론 토양의 산성화가 방지됨으로써 토양 개질성이 현저히 향상됨은 물론, 필요에 따라 멀칭재의 표면의 특성을 조절할 수 있어 표면성 및 제품성의 향상이 제공될 수 있는 것이다.
이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명하였지만, 본 기술분야의 당업자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 다른 수정예 및 변형예를 실시할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

Claims (7)

  1. 다기능성 멀칭재에 있어서,
    천연재료 100 중량부;
    접착제 30 내지 40 중량부;
    방충제 10 내지 20 중량부;
    보호제 8 내지 15 중량부;
    토양 개질재 6 내지 10 중량부; 및
    차광제 3 내지 5 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부 중 하나 또는 2 이상이 선택적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 방충제는 이소프렌(isoprene ; C5H8 )의 중합체로서, 모노테르펜(C10H16), 세스키(sesqui)테르펜(C15 H24 ), 디테르펜(C20H32) 등을 기초로 하는 테르펜 화합물을 주성분으로 하고;
    상기 보호제는 계피오일, 바실(basil)오일, 호오스라디쉬(horseradish)오일, 칼라무스(calamus)오일, 생강오일, 팔마로사(palmarosa)오일, 퍼릴라(perilla)오일, 발러리안(valerian)오일, 정향오일, 스타아니스(staranise)오일, 톱풀오일, 회향오일 하나 또는 2 이상을 혼합하여 형성되며;
    상기 토양 개질제는 미세입자의 황토 35 중량%와, 양조장 또는 주정공장에서 획득할 수 있는 주정박 30 중량%와, 도축장 등에서 획득할 수 있는 동물 또는 가축의 혈 30중량%, 악취제거제 5 중량%를 혼합 및 교반하여 획득되는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 천연재료는 솜 30 내지 50 중량%, 섬유원료 30 내지 40 중량% 및 섬유질 20 내지 30 중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재.
  5. 다기능성 멀칭재에 있어서,
    솜 40 중량%, 섬유원료 35 중량% 및 섬유질 25 중량%를 포함하는 천연재료;
    상기 첨연재료 100 중량부를 기준으로,
    접착제 33 중량부;
    방충제 15 중량부;
    보호제 12 중량부;
    토양 개질재 8 중량부;
    차광제 4 중량부;
    촉매제 3 중량부;
    식물성 녹말 3 중량부; 및
    항균제 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재.
  6. 다기능성 멀칭재 제조 방법에 있어서,
    천연솜, 천연 섬유원료 및 천연 섬유질을 준비하여, 그 천연솜은 30 내지 50 중량%와, 섬유원료 30 내지 40 중량%와, 섬유질은 20 내지 30 중량%를 혼합하여 분쇄기에서 미세하게 분쇄하여 천연재료 분말을 제공하는 단계;
    상기 천연재료 분말과, 상기 천연재료 분말 100 중량부를 기준으로 접착제 30 내지 40 중량부, 방충제 10 내지 20 중량부, 보호제 8 내지 15 중량부, 토양 개질재 6 내지 10 중량부 및 차광제 3 내지 5 중량부를 교반기에서 혼합한 후 약 50 내지 60의 온도에서 교반 및 혼합하여 기본 멀칭재를 제공하는 단계; 및
    상기 기본 멀칭재를 성형기를 이용하여 형상화하여 최종 다기능성 멀칭재를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기본 멀칭재 제공단계는, 상기 천연재료 100 중량부를 기준으로 촉매제 2 내지 4 중량부, 식물성 녹말 2 내지 4 중량부, 항균제 2 내지 4 중량부를 선택하여 또는 2 개 이상 더 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 멀칭재 제조방법.
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