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생분해성 고분자와 멀칭매트의 물성
Properties of Biodegradable Polymer and Afforestation Seedling Mulching Mat 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.42 no.2 = no.135, 2010년, pp.75 - 81  

김강재 (경북대학교 농업생명과학대학 임산공학과) ,  김형진 (국민대학교 임산공학과) ,  엄태진 (경북대학교 농업생명과학대학 임산공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Characteristics of mixing biodegradable polymers and polymer impregnated paper for mulching mat for seedling were investigated. The mixed film of 70% PLA was most easily biodegradable. The surface of polymer films were changed to more rough due to enzymatic degradation of lipase. Tensile strength an...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • , USA)를 본 실험에 사용하였다.1) 이전의 연구에서 나타난 것처럼 생분해도와 물성에 변화를 주어 다양한 종류의 멀칭매트 제조용 고분자를 제조하기 위해 polyester와 PLA를 혼합 비율별로 제조하였으며 이에 대한 제반 특성을 Table 1에 나타내었다.
  • 4는 24시간이 경과한 후 고분자 film의 표면을 3D image로 관찰한 것이다. 48시간이 경과한 후 고분자 film은 원래 형태의 70% 이상이 분해가 일어나 정확한 측정이 불가능하여 24시간이 경과한 후의 표면을 측정하였다. 그 결과 생분해도가 가장 높은 4종의 혼합 고분자 표면이 상당히 거칠어 졌음을 알 수 있었다.
  • 고분자 film의 경우 용액의 30 mL를 12×15 cm 틀에 넣어 기건상에서 완전히 건조시켜 평균 평량이 175∼180 g/m 2 이 되도록 제조하였으며 고분자 함침 종이는 일반적으로 사용되고 있는 종이에 선행시험 후 적합한 원지 탐색을 위해 우선 B5용지(인쇄용지)를 함침시켜 평균 함침량이 5 g/m 2 이 되도록 만든 후 기건상에서 건조하여 함침 종이를 제작하였다.
  • 멀칭매트 제조 시 사용될 고분자를 선별하기 위하여 혼합비율에 따라 제조된 함침 종이의 인장강도, 신장률, 인열강도, 내절도 및 stiffness를 Table 2에 있는 방법으로 측정하였다.
  • 본 연구에서는 이전에 조사된 1) 최적의 PLA 1종과 polyester를 비율별로 혼합하여 고분자를 제조한 후 고분자 필름 자체의 특성 및 생분해성과 혼합 고분자를 함침시켜 제조한 멀칭매트의 물성을 측정하였다.
  • 이 때 lipase의 투입량은 30 mg/L이 되도록 하였다. 이 반응물을 37℃, 180 rpm의 rotary shaking incubator에서 반응시킨 후 filter paper로 걸러 30℃의 dry oven에서 8, 16, 24 및 48시간 동안 건조 후 무게 감소를 측정하였다. 측정 후 film 표면의 분해정도를 파악하고자 비디오 현미경 (SDC-411, Samsung)을 이용하여 3D화상으로 관찰하 였다.
  • 이전 연구 1) 에서 사용한 lipase (Pseudomonas sp.에서 추출)를 사용하여 생분해 실험 전・후의 무게 감소를 측정한 후 생분해도를 계산하였다.
  • 이 반응물을 37℃, 180 rpm의 rotary shaking incubator에서 반응시킨 후 filter paper로 걸러 30℃의 dry oven에서 8, 16, 24 및 48시간 동안 건조 후 무게 감소를 측정하였다. 측정 후 film 표면의 분해정도를 파악하고자 비디오 현미경 (SDC-411, Samsung)을 이용하여 3D화상으로 관찰하 였다.
  • 혼합 비율별로 제작된 고분자 film은 Table 2에 나타낸 방법으로 인장강도와 신장률을 측정하여 그 특성을 비교하였다.

대상 데이터

  • 국내에서 시판되고 있는 polyester (PES, Ire chemical Ltd., Korea) 1종과 이전 연구에서 생분해성이 가장 우수한 Polylactic acid(PLA, NatureWorks Co., USA)를 본 실험에 사용하였다.1) 이전의 연구에서 나타난 것처럼 생분해도와 물성에 변화를 주어 다양한 종류의 멀칭매트 제조용 고분자를 제조하기 위해 polyester와 PLA를 혼합 비율별로 제조하였으며 이에 대한 제반 특성을 Table 1에 나타내었다.

이론/모형

  • PLA 고분자 농도에 따른 관능기 변화를 관찰하기 위하여 ATR-IR (ALPHA-P model, Bruker Co., Germany)를 이용하여 film 표면의 관능기를 측정하였다. IR 측정 시 조건은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
멀칭이란 무엇이며, 무엇을 사용하는가? 멀칭(mulching)이란 농작물을 재배할 때 토양의 표면을 덮어주는 작업을 말하는 것으로 polyethylene, polyvinyl chloride 필름을 주로 사용하고 있다. 멀칭은 토양의 침식방지 및 수분유지, 지온조절, 잡초억제, 토양전염성 병균 방지 및 토양의 오염 방지 등 많은 이점이 생기게 된다.
생분해란? 생분해(biodegradation)란 효소의 활동, 살아있는 조직(박테리아, 균 등) 또는 그들의 분비 생성물과 관련 되어 화학적 분해를 통해 발생하는 하나의 결과이다. 미생물학적인 악화는 세포내 및 세포외 효소 또는 이들 로부터 생화학적으로 또는 화학적으로 분비되는 생성 물에 의해 이루어진다.
조림묘목 멀칭매트 제조시, 고분자의 혼합비율 및 멀칭 매트에 적용시 나타나는 물리,화학적 특성은 실험결과 어떻게 나타났는가? 1. PLA의 함량이 40% 이상일 때 혼합 고분자 film의생분해도는 70% 이상으로 높게 나타났다. 2. 혼합 고분자 film의 인장강도는 PLA의 함량이 높을수록 강도가 높았으며 신장률은 PLA 함량이 높을수록 낮게 나타났다. 3. PLA의 함량이 높아질수록 ester계 carboxyl group의 peak가 우세하였다. 4. 고분자 함침지의 강도는 PLA의 함량에 따라 큰 차이를 보이지 않았으나 control보다는 높은 값을 보였다. 5. Stiffness는 control과 함침지가 거의 유사한 값을 보였다.
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참고문헌 (8)

  1. K.J. Kim, H.J. Kim, T.J. Eom, Properties and biodegradation of polymer for afforestation seddling mulching mat, KTAPPI, 41(4), 8-14 (2009). 

  2. H.L. Lee, J.Y. Ryu, H.J. Yoon, S.B. Joo, Y. Park, Development of Multi-Functional Mulch Papers and Evaluation of Their Performance -Studies for Reducing the Basis Weight of Mulch Paper-, KTAPPI, 30(3), 38-45(1998). 

  3. 김공수, 특수기능고분자, 도서출판 개신, 청주, 237-248(2001). 

  4. 박정희, 홍은영, 제사속도와 열처리에 따른 polylactic acid 섬유의 물성 및 생분해성 변화, 한국의류학회지, 30, 607-614(2006). 

  5. S.S. Im, Structural and morphological effects on the biodegradation of aliphatic polyesters, J. Korean Ind. Eng. Chem., 13(5), 389-402(2002). 

  6. M.J. Lee, M.C. Lee, P.K. Shin, The properties and biodegradability of PCL/PLA blends, Polymer(Korea), 22(1), 93-98 (1998). 

  7. 이기영, 조종수, 생분해성 고분자, 전남대학교 출판부, 광주, 20-77(1998). 

  8. 정병욱, 신창호, 김영진, 장상희, 신부영, 퇴비화법에 의한 플라스틱 필름의 생분해도 연구, 공업기술연구소논문집, 27(1), 107-116(1999). 

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