本发明的目的在于提供大幅度改善防雾性降低这一劣化现象的农业用聚烯烃系树脂薄膜。
本发明的要点在于在聚烯烃系树脂薄膜的一面或两面形成以硅溶胶和/或铝溶胶与作为粘结剂的疏水性热塑性树脂的混合物为主要成分的防雾剂组合物被膜层的农业用聚烯烃系树脂。
以下对本发明作详细说明。
本发明中的聚烯烃树脂为α-烯烃系的均聚物、以α-烯烃为主要成分的与不同单体的共聚物,具体的例子有聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物等。其中,密度0.890-0.935的低密度聚乙烯和乙烯-α-烯烃共聚物及乙酸乙烯酯含量30重量%以下的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,从透明性、耐候性及价格方面来说,用作农用薄膜均较好。
本发明的基质聚烯烃系树脂薄膜即使可为单层的,但从防尘性、柔软性及强度等方面考虑,以层压薄膜为好。
基质薄膜为层压薄膜时,较好的是至少由两层组成,其中至少一层是由聚乙烯或乙酸乙烯酯含量不到10重量%的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物组成的薄膜层(以下称作“薄膜层A”),至少一层是由乙酸乙烯酯含量10-30重量%的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物组成的薄膜层(以下称作“薄膜层B”),实际上,较好的是在薄膜层B的两面有薄膜层A的三层薄膜。
本发明的基质聚烯烃系树脂薄膜也可与每分子中含有1个以上下述通式(1)所示构造单位的有位阻的胺类化合物掺合起来。
(式(1)中,R1-R4为1-4个碳原子的烷基,R5为氢、1-4个碳原子的烷基或烷酯基)
有位阻的胺类化合物为日本专利公告公报No.59745/1987第5栏第37行-第16栏第18行,日本专利公开说明书No.30529/1990第20页第15行-第38页第3行中记载的有位阻的胺类化合物,具体的例子有:TINUVIN770、TINUVIN780、TINUVIN144、TINUVIN622LD、CHIMASSORB119FL、CHIMASSORB944(以上、チバガイギ-社制)、サノ-ルLS-765(三共(株)制)、MARK,LA-63、MARK LA-68、MARK LA-62、MARK LA-67、MARK LA-57(以上、ァデカ.ァ-ガス社制)等。
这些有位阻的胺类化合物可以使用一种,或两种以上组合使用,其掺合量的范围为每100重量份聚烯烃系树脂0.05-5重量份。掺合量不到0.05重量份时,基质薄膜与被膜的密合性不能提高,超过5重量份时,薄膜成型后流出加剧,透明性变差,与被膜的密合性降低,同时防雾性变差、因此,掺合量在0.05-5重量份范围内,以0.1-2重量份为较好。
有位阻的胺类化合物可均匀掺合在单层薄膜中,也可掺合在多层薄膜的最外层,中间层或所有的层中。
本发明的基质聚烯烃系树脂薄膜还可掺合无机填料,无机填料可为一般所用的各种化合物,特别以钙、镁、铝等的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐及其组合物为佳。具体可列举的有:粘土(高岭土、塑性粘土、硬粘土、烧成粘土、寿山石粘土)、滑石、石棉(纤蛇纹石、青石棉、菊面、直闪石、透闪石、阳起石)、云母、膨润土、绢云母、沸石、绿坡缕石、浮石粉、板岩粉、长石粉、轻灰石、漂白土、硅藻石、蛭石、以含水或无水沉淀硅酸钙、硅酸镁等为代表的硅酸盐、二氧化硅(石英粉、硅藻土、硅藻石粉、水凝胶、气溶胶)、水滑石类(含水或无水铝/镁碱式碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐:铝/锌碱式碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐)、三氧化锑、氧化镁、二氧化钛、氧化锌、氧化铝(含水或无水)等氧化物、碳酸钙(重碳钙、轻碳钙、胶质碳钙或沉淀碳钙、白垩、
、ゥィツチング、霰石)、碳酸镁(沉降性,含水及无水)等碳酸盐、硫酸钡(重晶石粉)、沉淀硫酸钡、硫酸钙(石膏、软石膏或沉淀性)、钡白等硫酸盐、石灰(氢氧化铝)、氢氧化镁等氢氧化物、炭黑(炉黑、管道黑、灯黑、热、电石气)、石墨、碳纤维、碳球、无烟碳粉等碳原子形成物、铜、铝、青铜、铅、锌、钢等金属粉末、纤维、ホイスカ-或绒、或纤维状、球状、发泡、フライアツシユ球、シラスバル-ン等玻璃物质、高铁酸钡、四氧化三铁、二硫化钼、钛酸钾等。
这些填料可使用一种,或两种以上组合使用。
这些无机填料的形状可为各种形状。具体的形状有球状、立方体状、板状、柱状、六角板状、纺锤状、针状、纤维状、薄片状等。
无机填料粒子的大小不受限制,但较好的为0.01-10微米左右。
无机填料的掺合量,相对于100重量份聚烯烃系树脂而言,在0.1-30重量份的范围内。掺合量不足0.1重量份时,与基质薄膜的密合性不能提高;而超出30重量份时,薄膜的透明性变差,同时防雾性也变差。因此,掺合量为0.1-30重量份,较佳的为0.5-20重量份。
无机填料可均匀掺合在单层薄膜中,也可掺合在多层薄膜的最外层、中间层或所有的层中,特别以掺合在中间层为佳。
按照需要,本发明的农业用薄膜中还可以常用量掺入树脂用的添加剂,如防雾剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、润滑剂、热稳定剂、颜料、染料等着色剂、防雾剂、抗静电剂等。
作为防雾剂,可为非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂等。其中,以非离子型表面活性剂为佳。
作为紫外线吸收剂,可为诸如苯并三唑类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、氰基丙烯酸酯类、水杨酸苯酯类等紫外线吸收剂。尤以二苯甲酮类紫外线吸收剂和/或苯并三唑类紫外线吸收剂为佳。
作为抗氧化剂,可为2,6-二叔丁基-4-甲基酚,2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-4-乙基酚)、硫代二丙酸二月桂酯等。
作为润滑剂或热稳定剂,可列举的有聚乙烯蜡、液体石蜡、双酰胺、硬脂酸、硬脂酸锌、脂肪叔醇、硬脂酸钙、硬脂酸钡、蓖麻醇酸钡、二丁基锡二月桂酸盐、二丁基锡二马来酸盐、有机磷酸金属盐、有机磷酸酯化合物、酚类、β-双酮类化合物等。
作为着色剂,可列举的有酞菁兰、酞菁绿、汉撒黄、茜素色淀、氧化钛、锌白、群青、永久红、喹吖酮、炭黑等。
作为防雾剂,可为氟系表面活性剂,具体地可为将普通表面活性剂疏水基C上结合的H部分或全部以F取代的表面活性剂,特别是以含有全氟代烷基或全氟代链烯基的表面活性剂为佳。
以上各种添加剂可分别用一种或两种以上组合使用。上述各种添加剂的掺合量可选在不使薄膜性能变坏的范围,通常每100重量份烯烃系树脂在5重量份以下的范围内。
在聚烯烃系树脂中掺入有位阻的胺类化合物或无机填料及各种添加剂时,分别称取需要量,可使用螺条混合机、班伯里混炼机、超级混炼机及其他众所周知的掺合机、混合机进行混合。将这样得到的树脂组合物薄膜化可采用其本身的众所周知的方法,例如溶融挤压成型法(包括T模塑法、吹塑薄膜法)、压延成型法等已往众所周知的方法。
本发明中的薄膜可为透明、梨皮样、半梨皮样的,其用途除了可使用于农业用温室,隧道等被复用途外,也可用于复盖用途、袋挂用途等。
关于薄膜厚度,从强度和费用等方面考虑,以0.03-0.3mm范围为佳,0.05-0.2mm更佳。
在基质薄膜的一面或两面上形成的被膜的防雾剂以硅溶胶和/或氧化铝溶胶为主成分,其中混入作为硅或铝粘合剂成分的疏水性热可塑性树脂。
硅溶胶和/或铝溶胶的平均粒径范围以5-100mμ为佳。平均粒经若超出100mμ,涂膜易发白,失去透明性,若不到5mμ,防雾剂组合物的稳定性欠缺,故而不理想。硅溶胶和铝溶胶可分别单独使用,也可将两者组合起来使用。单独或两者组合起来使用时,也可将平均粒径不同的两种以上溶胶组合使用。两者组合时,以硅溶胶/铝溶胶重量比95-5/5-95的比例为佳。
硅溶胶和/或铝溶胶可为通常市售的分散于水中的制剂,也可将通常市售的硅粉末、铝粉末分散在水中以形成水溶胶,两者均适用。
铝溶胶若以高浓度分散在水中时,分散液的粘度急剧升高,显示所谓的触变性,难以得到匀质的分散液,而若使用胶体磨之类介质剪切内部搅拌机,则可得到匀质的分散液。而且,在此分散液中混合硅溶胶时,可使分散液的粘度下降。
另一方面,硅溶胶在多数情况下表面带负电荷,在与铝溶胶组合使用时,使用带负电荷的硅溶胶不好。当硅溶胶与铝溶胶混合时,混合分散液急剧凝集,凝胶化,引起分散不良。因此,胶体硅以粒子表面带正电荷的为佳。
作为粘合剂成分使用的疏水性热可塑性树脂可列举的有丙烯酸系树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯系树脂、聚乙烯系树脂、氯乙烯系树脂、偏氯乙烯系树脂、聚氨酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、苯乙烯系树脂、乙酸乙烯系树脂、不饱和聚酯系树脂等,而防雾被膜的耐水性和防雾持续性方面,以玻璃化温度在35-80℃范围内的丙烯酸系树脂为适宜。它们也可使用一种,或两种以上组合使用。
疏水性丙烯系树脂是将至少共计70重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯类(以下称为(甲基)丙烯酸烷基酯类)、或(甲基)丙烯酸烷基酯类与链烯基苯类单体的混合物及0-30重量%的能共聚的α,β-乙烯型不饱和单体按通常的聚合条件,例如在表面活性剂存在下,进行聚合所得到的聚合物或共聚物。
防雾剂组合物的主成分硅溶胶和/或铝溶胶,其掺合量,按固体成分重量比计,为粘合剂成分的0.5-40倍的范围为佳。超过40倍时,不但防雾效果不与掺合量成比例地提高,而且涂布后形成的涂膜会白浊化,出现光线透过率降低的现象,而且涂膜粗糙,倾向于易发脆弱。另一方面,不足0.5倍时,难以发挥充分的防雾效果。
防雾剂组合物中,也可合用使粘合剂成分之间交联的交联性化合物。这样,可提高防雾被膜的防水性。交联性化合物的用量,相对于粘合剂成分的固体成分来说,在0.1-30重量%的范围内,特别是以0.5-10重量%范围为佳。
防雾剂组合物中,如果需要,还可混合消泡剂、润滑剂、抗静电剂及其他各种添加剂。
本发明的防雾剂组合物通常以液体状态使用。作为液体分散剂,可列举的有含水的亲水性或水可混性溶剂:水、甲醇、乙醇、异丙醇等一元醇,乙二醇、二甘醇、甘油等多元醇,苄醇等环状醇,乙酸溶纤剂,酮类等。
这些液体分散剂可单独使用,也可合并使用,对此,最好是对本发明中所用的防雾剂组合物的分散稳定性、在薄膜表面涂布后的浸润性、液状分散剂除去的难易性及经济性加以考虑后再作决定。
另外,基质薄膜表面形成的防雾剂组合物被膜层的固体成分附着量一般在0.01-10g/m2,特别以0.1-5g/m2的范围为佳。
在基质薄膜的表面形成组合物被膜层时,一般采用刮刀涂层法、滚筒涂层法、浸渍涂层法、喷涂法、棒条涂层法、棍涂层法、刷子涂层法将各组合物溶液或分散液涂布后干燥即可。涂布后的干燥方法,可采用自然干燥或强制干燥的方法,采用强制干燥方法时,通常可在50-250℃,较佳地在70-200℃温度范围内干燥。加热干燥可采用热风干燥法、红外线干燥法、远红外线干燥法等适宜的方法,如果考虑干燥速度、稳定性的话,则采用热风干燥法有利。
基质薄膜与被膜组合物形成的被膜的粘合性不足的时候,可以或者预先用醇或水洗净基质薄膜的表面,或者进行等离子放电处理、或者电晕放电处理,或用其他涂料或底层涂料作底涂等预处理。
在基质薄膜的一面或两面上形成由防雾剂组合物构成的被膜层,为了提高薄膜在暖房铺展时的作业性,可在基质薄膜的一面上形成,也可在两面上形成。
当将本发明中的农业用聚烯烃系树脂薄膜实际使用于农业时,若被膜仅在单面形成,则将铺设该被膜的面作为暖房或隧道的外侧来使用。
本发明中的农业用聚烯烃系树脂薄膜由于其基质薄膜中掺入无机填料,与表面的防雾剂组合物形成的被膜层的相乘效果,使防雾持续效果大幅度提高,故作为农业用被覆材料,其利用价值极大。
下面用实施例对本发明作详细说明,而只要不超出其要旨,本发明并不限于以下实施例。
实施例1-27,比较例1-6
(1)基质薄膜的制备
用三层吹塑薄膜成型装置的三层模头100mmφ((株)プラエ研制),挤压机外、内层30mmφ((株)プラ技研制)2台,中间层40mmφ((株)プラ技研制),成型温度160℃,吹风比2.0,卷取速度5m/分,得到由表1和表2所示成分形成的厚度0.15mm的多层或单层薄膜。
(2)防雾剂组合物被膜层的形成
取得表1和表2所示主成分、粘合剂成分、交联剂和液状分散剂掺合而成的防雾剂组合物。
用#5棒条涂布机,将上述防雾剂组合物分别涂布在(1)中制备的基质薄膜的单面上(若为多层薄膜,则涂在内层上)。将涂布好的薄膜在80℃烘箱中保持1分钟,使液状分散剂挥发掉。所得各薄膜的被膜量约为1g/m2。
对所得各薄膜进行如下评价试验,其结果列于表3。
1)透明性试验
用分光光度计(日立制作所制,330型)测定本发明中所得薄膜在波长555nm的平行光线透过率,列出该值。
2)防雾性试验
在三重县一志郡的苗圃中,构筑度5.4m、高3m、深15m的管状暖房6栋,在每栋上将上述薄膜中的一种的形成有防雾剂组合物被膜层的一面作为暖房的内侧而覆盖其上。评价方法是以肉眼经时观察在铺展的薄膜内侧下面水滴的附着状况。评价标准如下(实施例1-8、17-21和比较例1-3于1989年10月开始试验,实施例9-16、22-27和比较例4-6于1989年12月开始试验)。
◎在薄膜表面(暖房内侧面下方,以下同)附着的水滴相互并合,散布成薄膜状,此薄膜状部分的面积达到薄膜表面的2/3以上。
○可见薄膜表面附着的水滴相互合并,但该薄膜状部分的面积不到薄膜表面的2/3,在1/2以上。
○x可见薄膜表面附着的水滴相互合并,但该薄膜状部分的面积不到薄膜表面的1/2。
△可见薄膜表面附着的水滴相互合并,但未见薄膜状部分的形状。
×未见薄膜表面附着的水滴相互合并。
3)促进防雾性试验
在500ml烧杯中加入300ml水(50℃),用检体薄膜被复烧怀,使形成有防雾剂组合物被膜层的一面成为烧杯的内侧,然后,在恒温水槽(50℃)中使烧杯与地面倾斜成10度,从底部起至2/3部分浸入水中,在25℃恒温室中放置预定时间后,肉眼观察薄膜面的状况。按与上述防雾性试验同样的标准评价薄膜面水滴的流动状态。
4)密合性试验
在形成有防雾剂组合物被膜的一面上粘上玻璃纸带,剥下该玻璃纸带时,肉眼观察涂膜的剥离状况,评价标准如下:
○涂膜完全不剥离,完全保留下来。
○x涂膜的2/3以上不剥离而保留下来。
△涂膜的2/3以上剥离。
×涂膜完全剥离。
表3-1
表3-2
表3-3
表3-4
*1 LDPE:三菱化成(株)制 商品名
F131
(MFR=1.3g/10分)
EVA-2:三菱油化(株)制 商品名ユカロンエバV403E
(MFR=0.5g/10分)
EVA-1:日本ユニカ-(株)制 商品名NUC-3550
(MFR=0.5g/10分)
*2 MARK LA-57(商品名):アデカ.ア-ガス社制 有位阻的胺化合物
CHIMASSORB 944(商品名):チバ.ガィギ-社制 有位阻的胺化合物
*3 カタロイドSI-30、カタロイドSI-80P(注册商标):
触媒化成工業(株)制 水分散型胶体硅
OSCAL-1432(注册商标):触媒化成工業(株)制
溶液分散型胶体硅
铝溶胶520:日产化学工业(株)制 水分散型铝溶胶
*4 カャクリルレジンH-300(注册商标):日本化薬工业(株)制
アクリレエマルジョン
ダィャナ-ルBR-101(注册商标):三菱レィヨン(株)制
熱塑性アクリルレジン
メナロ-ズ65SH50:信越化学工業(株)制
水溶性繊維素醚类
聚合物-A:亲水性热塑性丙烯酸树脂
在四口烧瓶中装入聚环氧乙烷月桂基醚2重量份和水80重量份,在氮气流下加热至60-70℃,在其中添加过硫酸铵0.5重量份。然后,经3小时滴加如下各单体的混合物100重量份。然后,在同样温度下保持2小时,然后冷却,用氨水中和,得丙烯酸系树脂乳胶。
单体的混合物为:丙烯酸2-羟乙基酯70%,甲基丙烯酸甲酯20%,丙烯酸乙酯9%,丙烯酸1%。
*5 エピクロン860(注册商标):大日本ィンキ化学工業(株)制双酚A類型環氧化合物
T.A.Z.M:相互薬工(株)制氮杂环丙烷系化合物
*6 硅:住友ャメント(株)制(形状:粒状、粒
0.01-0.02μm)
氢氧化铝:昭和軽金属(株)制 商品名ハィジライトH42M(形状=六角板状、平均粒径=1.0μm)
水滑石类:协和化学(株)制 商品名アルカマィザ-1(形状=球状、平均粒径=0.4μm)
*7 紫外线吸收剂:大阪精化(株)制 商品名ャィカラィザ-E(二苯甲酮系紫外线吸收剂)。