KR20130002591A

KR20130002591A - 생분해성 멀칭 필름

Info

Publication number: KR20130002591A
Application number: KR1020110063632A
Authority: KR
Inventors: 임동욱; 정철수; 박광억; 정근우; 이민범; 박종수
Original assignee: 일신화학공업 주식회사
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-08
Also published as: KR101294346B1

Abstract

본 발명의 농업용 멀칭필름에 관한 것으로, 특히 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 합성수지를 전혀 사용하지 않고, 대신 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 (PBAT) 및 폴리부틸렌 석시네이트 (PBS)를 베이스 폴리머로 사용하고, 물성 개선을 위해 폴리유산 (PLA)을 추가한 생분해성 수지 조성물 및 이를 이용한 농업용 멀칭 필름에 관한 것이다.

Description

생분해성 멀칭 필름 {Biodegradable Mulching Film}

본 발명의 농업용 멀칭필름에 관한 것으로, 특히 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)과 같은 합성수지를 전혀 사용하지 않고, 대신 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 (PBAT) 및 폴리부틸렌 석시네이트 (PBS)를 베이스 폴리머로 사용하고, 물성 개선을 위해 폴리유산 (PLA)을 추가한 생분해성 수지 조성물 및 이를 이용한 농업용 멀칭 필름에 관한 것이다.

합성수지는 다양한 물성, 안정된 공급, 싼 가격, 제조 및 가공 용이성 등의 장점으로 인해 실생활에 없어서는 안 될 소재로 활용되어 왔다. 그러나 이 합성수지가 자연환경에 방치될 경우 분해가 되지 않고 반영구적으로 남아 환경오염의 주원인으로 부각되고 있다.

농업용 멀칭 필름은 농작물을 재배할 때 밭고랑과 같은 농작물 재배지의 표면을 덮어주는 필름으로서, 일반적으로 폴리에틸린 또는 폴리 염화비닐 등과 같은 재질로 이루어진다. 이러한 농업용 멀칭 필름은 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.

농업용 멀칭 필름은 우리나라 농업 생산성 증대에 크게 기여했지만 사용 후 수거 재활용에 따른 어려움 때문에 토양에 방기된 채 농촌의 환경을 크게 오염시키는 요인으로 인식되어 왔다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 생분해성 수지 필름을 밭농사나 논농사에 사용하고자 하는 시도가 있었지만, 종래의 생분해성 수지 필름 또한 베이스 폴리머로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리스틸렌 등의 합성수지류를 사용하고 여기에 생분해성 자연성분을 첨가제로서 혼합한 것이라, 자연성분의 분해는 가능할지 몰라도 베이스 폴리머 자체의 생분해는 불가능하다는 한계가 있었다. 따라서, 토양에 피복하여 사용하면 추후 베이스 폴리머가 분해되지 않아 환경오염을 유발하는 근본적인 문제점이 있었다.

또한, 합성 수지류의 베이스 폴리머를 생분해시키기 위해 생분해성 폴리머를 베이스 폴리머로 사용하게 되면 생분해성 제품 자체의 물성이 취약하기 때문에 멀칭필름 등의 제품 본연의 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 최소한의 강도유지 기간을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 생분해성 수지필름은 생분해과정에 있어 분해시간이 너무 길어지거나 분해 효율이 떨어져 실질적으로 친환경적인 생분해 효과를 발휘할 수 있는 데에는 한계를 가지고 있다는 문제점도 있었다.

생분해성 수지로는 미생물이 생산하는 폴리히드록시부틸레이트-발레레이트 (PHBV), 지방족 폴리에스테르인 폴리카프로락톤 (PCL), 폴리락트산 (PLA), 디올-디엑시드계 지방족 폴리에스테르 등이 사용되고 있다. 디올-디엑시드계 지방족 폴리에스테르에는 폴리부틸렌숙시네이트 (PBS), 폴리부틸렌아디페이트 (PBA), 폴리부틸렌아디페이트-테레프탈레이드 (PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트-아디페이트 (PBSA), 폴리부틸렌숙시네이트-테레프탈레이트 (PBST) 등이 사용되고 있다. 생분해성 수지로만 성형품을 제조할 경우 가격이 고가이므로, 가격을 낮추고 생분해성을 증대시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 앞서 본 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 기존에 멀칭필름 등의 베이스 폴리머의 주성분으로 사용되던 LDPE, HDPE 등의 합성수지를 생분해성 베이스 폴리머로 대체하여 사용함으로써 토양 속에 매립되어 있어도 토양의 미생물 등에 의해 베이스 폴리머까지 자연 분해될 수 있어서 친환경적인 필름 제품 등에 광범위하게 사용될 수 있는 생분해성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생분해성 물질인 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 (PBAT) 및 폴리부틸렌 석시네이트 (PBS)를 베이스 폴리머로 사용하는 경우 발생하는 기계적 물성 등에서의 한계를 보완하여 다양한 작업환경에서도 사용할 수 있는 생분해성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 목적하는 일정시간까지는 강도를 유지함과 아울러 일정기간경과 후에는 생분해되는 효율을 높일 수 있어 실용성과 친환경성을 함께 발휘할 수 있는 생분해성 멀칭 필름을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 생분해성 수지 조성물은

폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 20중량% 이상 50중량% 이하, 폴리부틸렌 석시네이트 30중량% 이상 70중량% 이하 및 폴리유산 0중량% 초과 10중량% 이하를 포함한다.

본 발명의 생분해성 수지 조성물은 적합한 물성을 제공하기 위하여 천연 고분자를 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 천연 고분자는 분말형태로 사용되는 것이 바람직하며, 상기 분말의 이상적인 크기는 10~300㎛이다.

이때, 상기 천연 고분자는 쌀, 왕겨, 옥수수, 감자, 고구마, 밀, 타피오카, 또는 이들의 변성 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 생분해성 수지 조성물은 블로킹성/슬립성과 같은 가공 기능성을 개선을 위하여 가공 기능제 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 가공 기능제는 무기광물질의 미세한 입자인 실리카, 규조토, 카올린 및 탈크 등을 사용하며 이중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 농업용 멀칭 필름은,

폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 20중량% 이상 50중량% 이하, 폴리부틸렌 석시네이트 30중량% 이상 70중량% 이하, 폴리유산 0중량% 초과 10중량% 이하를 포함한다.

본 발명의 농업용 멀칭 필름은 적합한 물성을 제공하기 위하여 천연 고분자를 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 농업용 멀칭 필름은 블로킹성/슬립성과 같은 가공 기능성을 개선을 위하여 가공 기능제 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 LDPE, HDPE 같은 합성수지를 전혀 사용하지 않고 생분해성 화합물인 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 (PBAT) 및 폴리부틸렌 석시네이트 (PBS)를 이용하여 베이스 폴리머를 제조함으로써, 외부에 노출되어 있거나 토양 속에 매립되어 있어도 토양의 미생물 등에 의해 베이스 폴리머까지 자연 분해될 수 있어서 친환경적으로 광범위하게 사용될 수 있는 생분해성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 생분해성 물질인 PBAT, PBS 뿐만 아니라, PLA 및 천연 고분자 성분을 추가로 이용함으로써, PBAT, PBS만으로는 한계가 있는 인장력 등의 기계적 물성을 보완하여 다양한 작업환경에서도 사용할 수 있는 생분해성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 목적하는 일정시간까지는 강도를 유지함과 아울러 일정기간경과 후에는 생분해되는 효율을 높일 수 있어 실용성과 친환경성을 함께 발휘할 수 있는 생분해성 농업용 멀칭필름을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예 5와 비교예 2에 따른 멀칭 필름의 기간별 생분해 과정을 촬영한 사진이다.

본 발명의 생분해성 수지 조성물은 기존의 농업용 멀칭필름을 제조하기 위한 베이스 폴리머에 널리 사용되던 합성수지, 예컨대 저밀도 폴리에틸렌 (Low density polyethylene, LDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌 (High density polyethylene, HDPE)을 전혀 사용하지 않고, 대신 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 (Polybutylene-co-adipate terephthalate, PBAT) 및 폴리부틸렌 석시네이트 (Polybutylene succinate, PBS)에 폴리유산 (Poly lactic acid, PLA)를 추가로 포함하여 베이스 폴리머를 구성한다. 보다 구체적으로는 PBAT 20중량% 이상 50중량% 이하, PBS 30중량% 이상 70중량% 이하, PLA 0중량% 초과 10중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 PBAT는 연질 생분해성 고분자로서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 PBAT를 20중량% 이상 50중량% 이하 포함한다. PBAT를 20중량%에 미치지 못하게 사용하게 되면 필름의 연질성이 결여되어 가공 시 와인딩(Winding) 및 필름 피복 시에도 문제가 발생하여 바람직하지 않고, 50중량% 보다 많이 사용하게 되면 필름의 연질성이 심해져 필름 컨트롤이 곤란해진다는 문제가 발생하기 때문에 바람직하지 않다.

상기 폴리부틸렌 석시네이트 (PBS)는 대표적인 축중합 지방족 폴리에스터로서, 2가 알코올과 2가 산으로부터 합성된 다른 폴리에스터보다 상대적으로 높은 융점을 갖는 내열성 고분자이다. PBS는 미생물에 의해 쉽게 분해되지만, 가수분해의 영향을 거의 받지 않으며 아디핀산을 공중합하면 생분해성이 현저하게 향상된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 PBS를 30중량% 이상 70중량% 이하 포함하는 것이 바람직하다. PBS를 30중량%에 미치지 못하게 사용하게 되면 생분해도가 감소하여 피복 후 필름의 분해가 늦어져서 다음 파종 시까지 필름의 분해가 이루어지지 않게 되므로 바람직하지 않고, 70중량% 보다 많이 사용하게 되면 필름의 미생물에 의한 분해가 급격히 이루어져 원하는 기간동안 필름의 기능을 유지하지 못하게 되므로 바람직하지 않게 된다.

상기 PBAT 및 PBS만으로 베이스 폴리머를 구성하여 필름을 제조하는 경우 길이방향으로 쉽게 찢어지는 문제가 발생하게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이러한 물성의 한계를 극복하기 위하여 PLA를 추가하여 본 발명의 수지 조성물을 위한 베이스 폴리머를 구성한다.

PLA는 생분해가 가능한 열가소성 플라스틱으로서, 생체 흡수성 봉합사 혹은 보철 용구나 의수, 의족용품, 약물 전달(drug delivery) 등에 널리 이용되어 오고 있으며 최근 그 우수한 물성을 이용하여 필름이나 섬유 등과 같은 보편적 용도의 분해성 플라스틱으로서의 이용에 관심이 증대되고 있다. PLA는 높은 강도 및 열가소성을 가지고 있으며, 생분해성, 인체 적합성이 우수하지만, 쉽게 깨지거나(brittle) 쉽게 가수분해 된다는 특징을 가지고 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 PLA를 0중량% 초과 10중량% 이하 포함한다. PLA는 가공성 및 유연성(Flexibility)이 취약하므로 10중량% 초과하여 사용하게 되면 가공 불안정을 야기할 뿐 아니라 필름의 바스러짐(Brittleness) 특성이 증가하여 바람직하지 않다. 또한 PLA는 점착성이 높아 10중량% 초과하여 사용하게 되면 가공 시 필름의 부착 현상(Blocking)이 일어날 수 있어 바람직하지 않게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 플라스틱 가공에 적합한 물성을 제공하기 위하여 천연 고분자 성분을 더 포함할 수 있다. 더불어 천연 고분자는 생분해성 원료 중 비교적 저렴한 가격에 우수한 생분해도를 지녔다. 또한 쌀, 전분 등 자원이 풍부하고 공급이 용이하며 자연에서 직접 얻는 재료이므로 무독성이다. 천연 고분자를 추가하게 되면 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물의 생분해성이 향상되지만 버블 성형 등 작업 안정성이 낮아지게 된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생분해성 수지 조성물에 적용 가능한 천연 고분자 성분으로는 쌀, 왕겨, 옥수수, 감자, 고구마, 밀, 타피오카, 또는 이들의 변성 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 혼합물이 사용할 수 있다.

이와 같이 선택된 천연 고분자 성분은 당업자의 선택에 의하여 분말 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 사용된 천연고분자의 적합한 분말 크기는 10~300㎛인 것이 바람직하며, 분말 형태의 천연 고분자를 PBAT를 베이스 수지로 하여 컴파운딩 후 펠렛 형태로 사용될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 천연 고분자 성분을 0중량% 초과 10중량% 이하 포함한다. 천연 고분자를 추가하게 되면 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물의 생분해성이 향상되지만 버블 성형 등 작업 안정성이 낮아지게 된다. 천연 고분자를 10중량% 보다 많이 사용하게 되면 생분해는 촉진될 수 있으나 필름 성형시 버블 성형 자체가 곤란해지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 상기 조성물을 가공하여 필름 등을 제조하는 경우의 특성을 개선하기 위하여 가공 기능제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 적용 가능한 가공 기능제로는 안티블로킹제 또는 슬립제를 들 수 있다. 일반적으로 필름 성형시 닙롤(Nip-Roll) 단계를 거친 후 버블이 압착되는데, 그때 필름의 내면이 서로 달라붙어 떨어지지 않고 서로 잘 미끄러지지 않게 되는 문제가 발생하게 된다. 가공 기능제 중 하나인 안티 블로킹제는 필름의 슬립성을 개선함으로써 이러한 문제를 해결한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 가공 기능제를 0중량% 초과 10중량% 이하 포함한다. 가공 기능제를 10중량% 보다 많이 사용하게 되면 필름의 슬립성이 과다하게 되는 등 과도한 가공 기능성 향상으로 인하여 가공성 자체가 악화되는 문제가 발생하게 되므로 바람직하지 않다. 본 발명에 안티 블로킹제로서 적용 가능한 가공 기능제로는 무기 광물질의 미세한 입자인 실리카, 규조토, 카올린 및 탈크 등에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 가소제, 활제, 무기물 및 개시제로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

상기 가소제는 천연 고분자 성분 사이에 침투하여 분자간 수소결합을 약하게 하고 천연 고분자 성분 고유의 결정성을 잃게 함으로써 무정형 상태로 전환시킨다. 얻어지는 천연 고분자 성분의 히드록시기는 상기 상용화제의 말단기와 반응하여 친유성이 증가됨으로써, 폴리락트산과의 상용성을 향상시킬 수 있다. 상기 가소제는 글리세린, 솔비톨, 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜, 포도당, 프로필렌글리콜, 우레아, 폴리에틸렌글리콜, 및 폴리프로필렌글리콜로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 글리세린일 수 있다.

상기 활제로는 왁스, 에틸렌비스스테아라마이드, 미네랄오일, 및 글리세린 지방산 에스테르로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으며, 바람직하게는 미네랄오일을 사용할 수 있다. 상기 무기물로는 탈크, 탄산칼륨, 스테아린산 마그네슘, 황산칼슘, 황산바륨, 점토, 활석 및 납석으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.

상기 개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 과황산칼륨, 및 디큐밀퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 수지 조성물은 상기한 성분들의 혼합물을 압축함으로써 제조할 수 있다. 상기 압출 조건은 크게 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 200~400rpm, 바람직하게는 약 300rpm의 압출속도 및 10~100rpm, 바람직하게는 약 40rpm의 투입속도로 수행할 수 있다. 또한, 압출기로는 통상의 압출기를 사용할 수 있으며, 예를 들어 3단의 배럴을 갖는 트윈 압출기를 사용할 수 있다. 이때 각 배럴의 온도는 50~230℃의 범위, 바람직하게는 130~200℃일 수 있다.

본 발명은 상기한 생분해성 수지 조성물로부터 성형된 필름을 포함한다. 상기 필름은 통상의 방법, 예를 들어 압출 성형기를 사용하여 상기한 생분해성 수지 조성물을 성형하여 제조할 수 있다. 필름 성형시의 조건은 예를 들어, 성형 온도(즉, 배럴 온도 및 다이의 온도) 130~230℃, 바람직하게는 150~200℃, 압출속도 약 500rpm, 원료투입속도 약 100rpm, 롤속도 약 200rpm 등의 조건으로 제조할 수 있다. 얻어지는 필름의 주 용도는 농업용 멀칭 필름이며, 1회용 식품용기, 육모용 포트, 포장용 케이스 등의 다양한 형대로도 가공될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예 1

PBAT 35중량%, PBS 55중량% 및 PLA 10중량%를 혼합한 후, 압출하여 생분해성 수지 조성물을 제조하였다. 사용한 압출기는 스크류 직경이 44mm인 트윈 압출기를 사용하였으며, 압출속도는 300rpm, 원료투입속도는 40rpm, 배럴온도는 180℃로 하였다. 얻어진 생분해성 수지 조성물의 성상은 펠렛 형태를 나타내었다.

상기에서 얻어진 생분해성 수지 조성물을 사용하여 압출성형기로 필름을 제조하였으며, 필름 성형시 배럴온도는 140~180℃로 하고, 다이 온도는 150~200℃로 하였다. 압출속도는 500rpm, 원료투입속도는 100rpm, 롤속도는 200rpm으로 하여 두께 0.03mm인 필름을 제조하였다.

실시예 2

PBAT 30중량%, PBS 50중량%, PLA 10중량% 및 천연고분자인 전분 분말 10중량%를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

실시예 3

PBAT 30중량%, PBS 50중량%, PLA 10중량%, 전분 분말 5중량% 및 가공 기능제인 안티블로킹제(실리카) 5중량%를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

실시예 4

PBAT 30중량%, PBS 50중량%, PLA 5중량%, 전분 분말 10중량% 및 실리카 5중량%를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

실시예 5

PBAT 30중량%, PBS 55중량%, PLA 5중량%, 전분 분말 5중량% 및 실리카 5중량%를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

비교예 1

PBAT 40중량%, PBS 30중량% 및 전분 분말 30중량%를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 생분해성 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

비교예 2

주식회사 유니크(株式會社ユニツク)에서 현재 일본에서 판매중인 생분해성 멀칭 필름을 구매하였다.

비교예 3

(주)한국카리엠에서 국내에 판매중인 FALCON표 자연분해 멀칭 필름 제품을 구매하였다.

비교예 4

합성수지인 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)를 베이스 폴리머로 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

비교예 5

합성수지인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 베이스 폴리머로 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 조성물 및 필름을 제조하였다.

시험예1. 물성 측정

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조한 수지 조성물을 사용하여 사출성형기로 필름을 제조하였다. 사출 성형시 온도는 200℃로 하였다. 얻어진 필름을 사용하여 농업용 폴리에틸렌 필름 규격 KS M 3503:2002의 7.6 인장강도 및 신장율 시험방법에 명시된 1호형을 사용하여 물성 시험편을 얻었다. 얻어진 물성 시편을 사용하여 물성, 즉 인장강도, 인열강도 및 신장율을 측정하였다.

인장강도 및 신장율은 ASTM D638에 의거하여 측정하였고, 인열강도는 ASTM D 1922에 의하여 측정하였다.

그 결과는 다음 표1과 같다.

물성 측정 결과

구분	인장강도(kgf/)		인열강도(kgf/)		신장율(%)
구분	TD	MD	TD	MD	TD	MD
실시예 1	190	315	138	116	499	201
실시예 2	207	383	145	115	501	191
실시예 3	356	465	192	164	720	228
실시예 4	401	487	230	160	655	216
실시예 5	457	508	248	167	756	235
비교예 1	82	165	117	102	135	97
비교예 2	269	344	195	182	490	313

상기 표1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 PLA를 추가하지 않고 PBAT, PBS만으로 제작된 비교예 1의 경우 전반적으로 물성이 낮아 농업용 멀칭 필름으로 활용하기 곤란하였다. 반면, 물성 개선을 위해 PLA를 추가한 실시예 1의 경우 인장강도 및 길이방향 찢어짐 현상 등에서 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 물성 개선을 위해 천연 고분자 분말을 추가한 실시예 2 내지 5의 경우에는 인장강도 및 길이방향 찢어짐 등에서 기성 제품인 비교예 2와 유사한 수준이거나 오히려 보다 향상된 물성을 보여주고 있음을 확인할 수 있었다.

시험예2. 생분해성 시험

실시예 5 및 비교예 2 내지 5를 통해 준비된 필름을 실제 토양에 피복하여 생분해성을 측정하였다. 이를 위해 피복 초기, 피복 후 90일, 피복 후 180일 경과 후 피복된 시트의 분해 진행 상태를 육안으로 확인해보는 방법으로 생분해성을 측정하였다.

측정 결과 생분해성 멀칭필름 제품이라고 알려진 비교예 3 뿐만 아니라 합성수지인 LLDPE 또는 HDPE를 베이스 폴리머로 사용한 비교예 4 및 5의 경우 180일이 경과한 후에도 어떠한 분해 진행 정도를 육안으로 확인할 수 없었다.

특히 뛰어난 생분해성을 가지고 있는 것으로 알려진 비교예 2와 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 실시예 5의 기간별 생분해 과정을 촬영한 결과는 도 1과 같다

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 토양에 피복 후 180일이 경과한 후에도 비교예 2에 따라 제조한 필름은 분해 진행 정도를 육안으로 확인할 수 없었다. 반면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 실시예 5의 필름은 토양 미생물의 작용으로 곰팡이가 번식되고 있었다.

상기 시험예1 및 시험예 2를 통하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 PBAT 및 PBS 뿐만 아니라 PLA를 수지 조성물 및 필름용 베이스 폴리머로 사용함으로써 인장강도 및 길이방향으로의 찢어짐 현상 등 전체적인 물성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 이러한 수지 조성물 및 필름에 천연 고분자를 추가로 사용함으로써 생분해도를 더욱 향상시킬 수 있고, 특히 토양 미생물의 증식 및 개질을 통해 작물 발육에 효과를 볼 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims

폴리유산 0중량% 초과 10중량% 이하,
폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 20중량% 이상 50중량% 이하, 및;
폴리부틸렌 석시네이트 30중량% 이상 70중량% 이하를 포함하는 생분해성 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
천연 고분자 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제 2항에 있어서,
상기 천연 고분자는 쌀, 왕겨, 옥수수, 감자, 고구마, 밀, 타피오카, 또는 이들의 변성 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 천연 고분자는 입경이 10~300㎛인 분말 형태인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
제 1항에 있어서,
가공 기능제 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물
제 5항에 있어서,
상기 가공 기능제는 무기 광물질의 미세한 입자인 실리카, 규조토, 카올린 및 탈크 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 생분해성 수지 조성물.
폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 20중량% 이상 50중량% 이하;
폴리부틸렌 석시네이트 30중량% 이상 70중량% 이하, 및;
폴리유산 0중량% 초과 10중량% 이하를 포함하는 생분해성 농업용 멀칭 필름.
제 7항에 있어서,
천연 고분자 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 농업용 멀칭 필름.
제 8항에 있어서,
상기 천연 고분자는 쌀, 왕겨, 옥수수, 감자, 고구마, 밀, 타피오카, 또는 이들의 변성 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 생분해성 농업용 멀칭 필름.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 천연 고분자는 입경이 10~300㎛인 분말 형태인 것을 특징으로 하는 생분해성 농업용 멀칭 필름.
제 7항에 있어서,
가공 기능제 0중량% 초과 10중량% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 농업용 멀칭 필름.
제 11항에 있어서,
상기 가공 기능제는 무기 광물질의 미세한 입자인 실리카, 규조토, 카올린 및 탈크 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 생분해성 농업용 멀칭 필름.