JP2006115838A - 農業用光散乱性複合フイルム - Google Patents

農業用光散乱性複合フイルム Download PDF

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正憲 一宮
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Abstract

【課題】全光線透過率が高くて透過光の散乱性が良好で、紫外線透過率の低く、植物の栽培、育成に有効な農業用光散乱性複合フイルムを提供する。
【解決手段】透明な基材フイルム1と透明な樹脂層2から成る農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記基材フイルム1又は樹脂層2の少なくとも何れかに紫外線吸収剤が含有されていて、波長380nm紫外線透過率が60%以下であり、かつ、前記樹脂層2の表面には全光線透過率が85%以上、拡散透過率が6%以上とする無数の凹凸が設けられている農業用光散乱性複合フイルム。
【選択図】図3

Description

本発明は、農作物の栽培に有効な農業用光散乱性複合フイルムに関するもので、詳しくは、透明な基材フイルムに、表面に無数の凹凸を設けた透明な樹脂層を複合させて、透過光の散乱性が良好で、紫外線透過率が低く、断熱性に優れ、植物の栽培、育成に格別有効な農業用光散乱性複合フイルムに関するものである。
従来より、農業用のトンネル及びパイプハウスの被覆材として、ポリエチレンフイルム、ポリ塩化ビニルフイルム、ポリエステルフイルム等が使用されている。また、これらのフイルムに紫外線吸収剤を練り込んだ紫外線カットフイルムや、保温性を強化したフイルムも市販されている。近年、これらのフイルムとして光散乱性のフイルムを用いると、植物全体に満遍なく散乱光が到達して光合成率が向上するので、植物の栽培に有効であることが知られている。
特公平7−102046号公報には、少なくとも片面に凹凸条が平行に多数配列されており、かつ隣りあう条間には微細な平面が存在しているフイルムにおいて、凹凸条全表面積の30%〜80%がフイルム面に対して5°〜40°の傾斜角を有する斜面であり、かつ70%〜20%がフイルム面に対して0°〜5°の傾きを有するいわゆる水平面である異方性光散乱農業用ポリ塩化ビニルフイルムが開示されている。しかしながら、このフイルムは、凹凸条に規則性が有り、凹凸条の幅方向のみしか光は散乱しないので、光が当たらない陰葉部が多く残る欠点がある。また、基材フイルム自体に凹凸条が加工されているので基材フイルムの強度が低下する欠点もある。
また特開2002−139607号公報には農業用フイルムでは無いが、発泡性樹脂を塗布して光散乱機能膜を得る方法が提案されている。しかしながら、この発泡した気泡を均一に分散制御することが難しく、また樹脂層が薄いと破裂消滅してしまう欠点がる。
更に、特開平11−337711号公報には、粒子径1〜20μmの球形状または真球形状の粒子からなる光拡散剤を所定の重量比だけ加え、揮発性溶剤によって所定の粘度に調整した高光拡散塗料を塗布乾燥させて得る高光散乱性フイルムが提案されている。しかしながら、粒子径1〜20μmの球形状または真球形状の粒子を含有した塗料は、粒子を均一に分布させながら塗布することが難しく、また入射光が乱反射し、全光線透過率が低下するので好ましくない。そのうえ、現状では光拡散剤は高価である。
特公平7−102046号公報 特開2002−139607号公報 特開平11−337711号公報
本発明の課題は、上記問題点を解決することにあり、透明な基材フイルムと、透明な樹脂層とを有する農業用光散乱性複合フイルムにおいて、全光線透過率が高くて透過光の散乱性が良好で、紫外線透過率が低く、植物の栽培、育成のコントロールに有効な農業用光散乱性複合フイルムを提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果本発明に到達したものである。即ち本発明は、透明な基材フイルムAと透明な樹脂層Bから成る農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記基材フイルムA又は樹脂層Bの少なくとも何れかに紫外線吸収剤が含有されていて、波長380nm紫外線透過率が60%以下であり、かつ、前記樹脂層Bの表面には全光線透過率が85%以上、拡散透過率が6%以上とする無数の凹凸が設けられていることを特徴とする農業用光散乱性複合フイルムである。
本発明の農業用光散乱性複合フイルムにおいて、ヘーズ値[=(拡散透過率÷全光線透過率)×100%]が50%以下であることが好ましい。
また、前記無数の凹凸が、任意の垂直断面でランダムな変則サインカーブになっていることが好ましくい。
また、本発明の農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記基材フイルムAが、ポリ塩化ビニル、塩化ポリビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリフッ化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の生分解性樹脂等からなるフイルム、又はこれらの複合ラミネートフイルム、又はこれらのフイルムの少なくとも片面をコロナ放電処理、プラズマ放電処理、紫外線処理、オゾン処理、酸化チタン系光触媒や燐酸チタニウム無光触媒等の処理により親水性化したフイルムが好ましい。
また、本発明の農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記樹脂層Bが、アクリル酸エステル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル重合体、酢酸ビニル及び下記化1により表されるモノマーから成る共重合体(化1で表わされるモノマーは、例えばベオパ9、10等があり、ベオパ9はR+R+R=C15、ベオパ10はR+R+R=C17である)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル系重合体、塩化ビニデン重合体、アクリル−シリコン共重合体、シリカ含有アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン、ポリエチレン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッソ樹脂、ポリ乳酸系等の生分解性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合体ゴム等の少なくとも一種類から成る樹脂層であることが好ましい。
Figure 2006115838
但し、R〜Rはアルキルグループである。
また、本発明の農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記樹脂層Bが、紫外線吸収剤を含有する水溶性又は水分散性(=エマルジョン)樹脂塗料を塗工し、乾燥して成る樹脂コート層であることが好ましい。
また、本発明の農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記基材フイルムAが、ポリオレフイン系樹脂、ポリエステル樹脂、フッソ系樹脂等の難接着性のフイルムである場合、前記基材フイルムAの樹脂層B側の面に、接着性改善樹脂、就中粘着性の樹脂から成るプライマー層Cを設けることが好ましい。
本発明は、特許請求の範囲に記載された通りの発明であるので、下記のような効果がある。
本発明の農業用光散乱性複合フイルムには紫外線吸収剤が含有されており、波長380nm紫外線透過率が60%以下なので、有害な紫外線の大部分がカットされて、農業ハウス内の農作物の育成が促進され、各種害虫の侵入を抑制する。
また、本発明の農業用光散乱性複合フイルムの透明な樹脂層Bの表面には、全光線透過率が85%以上、拡散透過率が6%以上とする無数の凹凸が設けられており、農業用ハウス内の光線量がハウス外と比較し遜色なく植物の光合成が活発におこなわれ、また、直進光が直接当たらない陰葉部にも散乱光が到達し、植物全体が平均して光合成効率が向上し、果物や実物野菜の色むらが抑制され商品価値が向上する効果がある。
また、本発明の農業用光散乱性複合フイルムは、ヘーズ値が50%以下であることが好ましく、農業用ハウス外からハウス内が見えて、農作業性が向上する。
また、前記無数の凹凸が、任意の垂直断面でランダムな変則サインカーブになっていることが好ましく、この凹凸によって生じる散乱光は不規則となり、全ての透過光は次々と交差を繰返し、光線の強さがマクロ的に平均化される。即ち光の湯揉み効果が出て、柔らかいソフトな光線となってハウス内に満遍に散乱して、植物の葉に当るので、直進光のみの場合のような葉の陽焼けを抑制し、直進光が直接当たらない陰葉部にも満遍に到達し、植物全体が平均して光合成し植物の育成に好影響を与える。
更に、全光線透過率が85%以上、ヘーズが50%以下、前記無数の凹凸による不規則な散乱による拡散透過率が10%以上となると、ハウス内から見た太陽は、不規則にキラキラと輝き、フイルムの振動や人の目の僅かな動きによりチラチラしてくる(以下、キラキラチラチラ現象という)。このキラキラチラチラ現象は各種害虫のハウス内への侵入や増殖を抑制する。
本発明で用いる基材フイルムAが、ポリ塩化ビニル、塩化ポリビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリフッ化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の生分解性樹脂等からなるフイルム、又はこれらの複合ラミネートフイルム、又はこれらのフイルムの少なくとも片面をコロナ放電処理、プラズマ放電処理、紫外線処理、オゾン処理、酸化チタン系光触媒や燐酸チタニウム無光触媒等の処理により親水性化しているのが好ましく、透明性、強度、耐候性、樹脂層Bとの接着性に優れており、フイルム表面の汚染防止効果もある。
また、前記樹脂層Bが、アクリル酸エステル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル重合体、酢酸ビニル及び下記化1により表されるモノマーから成る共重合体(化1で表わされるモノマーは、例えばベオパ9、10等があり、ベオパ9はR+R+R=C15、ベオパ10はR+R+R=C17である)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル系重合体、塩化ビニデン重合体、アクリル−シリコン共重合体、シリカ含有アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン、ポリエチレン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッソ樹脂、ポリ乳酸系等の生分解性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合体ゴム等の少なくとも一種類から成る樹脂層とするのが好ましく、透明性、耐候性、耐水性、被着体(基材フイルムA)との接着性、防曇性等、目的性能に応じて適切な対応が可能である。
Figure 2006115838
但し、R〜Rはアルキルグループである。
更に、前記樹脂層Bは、紫外線吸収剤を含有する水溶性又は水分散性塗料(以下、水性塗料と称す)を無数の凹凸が発生するように塗工し、乾燥して成る樹脂コート層にするのが好ましい。製膜工程で基材フイルムと紫外線吸収剤を含有する樹脂層とを貼り合せて、前記樹脂層に凹凸加工し農業用光散乱性複合フイルムを作成する場合と比較すると、2枚のフイルムを貼り合わせる際に発生する気泡や皺が発生することがないし、コストも安い利点がある。また、溶剤系塗料を塗工乾燥して成る樹脂コート層と比較すると、環境汚染、VOC規制、危険物の観点や塗工機器装置の水による洗浄困難性等の溶剤系塗料特有の問題点がないので、水性塗料が最も優れていると言える。
また、本発明で用いる基材フイルムAが、ポリオレフイン系樹脂、ポリエステル樹脂、フッソ系樹脂等の難接着性のフイルムである場合、前記基材フイルムAの樹脂層B側の面を、接着性改善樹脂から成るプライマー層Cを設けるのが好ましく、基材フイルムAと樹脂層Bの接着性が向上する効果がある。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明は、上記のように、透明な基材フイルムAと透明な樹脂層Bから成る農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記基材フイルムA又は樹脂層Bの少なくとも何れかに紫外線吸収剤が含有されていて、波長380nm紫外線透過率が60%以下であり、かつ、前記樹脂層Bの表面には全光線透過率が85%以上、拡散透過率が6%以上とする無数の凹凸が設けられていることを特徴とする農業用光散乱性複合フイルムである。
前記基材フイルムAとして、ポリ塩化ビニル、塩化ポリビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリフッ化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の生分解性樹脂等からなるフイルム、又はこれらの複合ラミネートフイルムが用いられる。これらのフイルムは透明性、強度、耐候性、コスト面等用途に応じて選択可能であるが、通常、ポリ塩化ビニルフイルム、又はポリエチレンフイルムが多用される。
前記基材フイルムAの片面若しくは両面を、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、紫外線処理、オゾン処理、酸化チタン系光触媒や燐酸チタニウム無光触媒等の処理により親水性化するのが好ましく、前記樹脂層Bとの接着性が向上する。この場合は概してプライマー層は不要である。
前記親水性化処理は工場ラインで処理するのは容易であるが、既設の農業用ハウスに既に張られた基材フイルムAに前記親水化処理するのは困難なので、親水化処理の代りに基材フイルムAと樹脂層Bの中間に接着性改善するプライマー層Cを塗工し乾燥して設けるのが好ましく、前記基材フイルムAと樹脂層Bとの接着性が向上する。具体的には、アクリル共重合樹脂エマルジョン、天然ゴム、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム等のゴムラッテクス、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体等のスチレン系ブロック共重合体の乳化物、塩素化ポリプロピレンの乳化物、ウレタン樹脂エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル−塩ビ共重合体エマルジョン、エチレン−メタクリル酸共重合体エマルジョン、及びこれらエマルジョンにロジンエステル系樹脂やテンペル系樹脂乳化物等のタッキファイヤー、やオイル、ポリブテン等の軟化剤、及びアルコール、乳化剤等の濡れ性向上剤等を配合したものが挙げられるが、通常、既設の農業用ハウスのフイルムに常温で塗工し、乾燥する場合には、ガラス転移点が−10℃以下の粘着性アクリル樹脂等の水性エマルジョンが好適である。これらの物質は言うまでもなく、工場のラインで塗工することも容易である。
上記樹脂層Bとして、アクリル酸エステル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル重合体、酢酸ビニル及び下記化1により表されるモノマーから成る共重合体(化1で表わされるモノマーは、例えばベオパ9、10等があり、ベオパ9はR+R+R=C15、ベオパ10はR+R+R=C17である)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル系重合体、塩化ビニデン重合体、アクリル−シリコン共重合体、シリカ含有アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン、ポリエチレン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッソ樹脂、ポリ乳酸系等の生分解性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合体ゴム等の少なくとも一種類の樹脂を用いるのが良く、透明性、耐候性、耐水性、基材フイルムAとの接着性、防曇性、コスト等目的性能に応じて適する樹脂の選択が可能であるが、通常アクリル酸エステル等重合体のエマルジョンをベースにした塗料をコートし乾燥してなる樹脂層が好適である。
Figure 2006115838
但し、R〜Rはアルキルグループである。
また、前記基材フイルムAとして、ポリ塩化ビニルは安価で丈夫で取扱い性が良いので、従来から農業用フイルムとして最も多く使われているが、ポリ塩化ビニルに含有される可塑剤が樹脂層Bに移行して、樹脂層Bの表面がべたつきを生じ、汚染したり、ハウスフイルムを巻き上げる際にブロッキングを起こすことがある。これを防止するために、アクリロニトリルモノマーを共重合した樹脂、例えばスチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合樹脂でTg又はMFTが20〜60℃程度の水性エマルジョンを主成分とした透明な樹脂をコートし、乾燥して樹脂層Bとするのが好ましい。
本発明の農業用光散乱性複合フイルムには紫外線吸収剤が含有されていて、波長380nm紫外線透過率が60%以下である。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、シアノアクリレート系、微粒子酸化亜鉛、微粒子酸化チタン、微粒子酸化セリウム、微粒子酸化ジルコニウム、微粒子酸化鉄などがあげられる。
紫外線には、UV−A(320〜400nm)、UV−B(280〜320nm)、UV−C(190〜280nm)の3種類があり、最も有害なUV−Cは大気中のオゾン層で吸収されて地球上に到達しないので、問題となるのは、UV−AとUV−Bである。紫外線の農作物への悪影響はよく知られており、UV−AとUV−Bの紫外線、特に波長350〜380nmの紫外線は、植物の生育に対し概して抑制的である。一般的に言えば、波長が短い紫外線程透過率が急激に減少する傾向にあるので、波長380nm紫外線透過率が60%以下であれば、波長350〜380nm間の紫外線も大部分がカットされる。本発明の農業用光散乱性複合フイルムは、上記のように波長380nm紫外線透過率が60%以下なので、多くの野菜の育成が促進される。また、ハウス内部での害虫の発生、侵入を防ぐ効果もある。
本発明の農業用光散乱性複合フイルムには、紫外線吸収剤の他に赤外線吸収剤若しくは遮蔽剤も含有させるのが好ましい。具体的な赤外線吸収剤としては、NIR−AM1〜4(長瀬ケミテックス(株)製アルミニウム塩)、NIR−IM1〜4(長瀬ケミテックス(株)製イモニウム塩)、SDA−8470(トスコ(株)ニッケル錯体)、SDA−8662、−1037、−8051、−4972、−8700、−6122、−8080(トスコ(株)製)、SIR128、−130、−159(三井化学(株)製金属錯体)、PA−1001、−1005(三井化学(株)製金属錯体)、エポライト1125、1178、2057、4129、1117、2063、3063(エポリン社製)、ATO(住友大阪セメント(株)製アンチモンドープ酸化スズ)、ITO(住友大阪セメント(株)製スズドープ酸化インジウム)、スノーテックスC(日産化学(株)製コロイダルシリカ)などがあげられる。
赤外線は近赤外線(波長0.75〜20μm)と遠赤外線(波長20〜1000μm)があり、赤外線の農作物への直接の影響は定かでないが、農業用フイルムで赤外線をカットすると、夏場や昼間の農業用ハウス内の温度上昇を抑制し、夜間の温度低下を抑制するので、昼間と夜間の温度差が小さくなり、農業用ハウス内の植物の育成に好影響を与える。
前記の紫外線吸収剤や赤外線吸収剤若しくは遮蔽剤は、前記基材フイルムA及び樹脂層Bの両層に含有させてもよいが、コストアップになるので好ましくない。また、前記基材フイルムAのみに含有させた場合、樹脂層Bを農業用ハウスの外側にすると、樹脂層Bが紫外線劣化する傾向にあるので好ましくないし、逆に樹脂層Bを農業用ハウスの内側にすると、基材フイルムAがポリ塩化ビニルの場合、可塑剤が外側にブリードアウトしてべたつき汚染の原因になって好ましくない。従って、紫外線吸収剤や赤外線吸収剤若しくは遮蔽剤は、樹脂層Bに含有させて、樹脂層Bを外側にして農業ハウスに張るのが最も良いと言える。このようにすることにより、基材フイルムを紫外線や汚染から保護し、樹脂層Bは紫外線吸収剤を含有しているので、紫外線による劣化も抑制される。
上記樹脂層Bの表面には、前記農業用光散乱性複合フイルムの全光線透過率が85%以上、好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上であり、拡散透過率が6%以上、好ましくは10%以上、更に好ましくは20%以上とする無数の凹凸が設けられている。全光線透過率が上記下限未満になると、農業用ハウス内の全光線量が減少し、それに伴って野菜類の光合成も低下する。更に、冬期農業ハウス内の保温性が不足するので良くない。また、拡散透過率が上記下限未満になると、農業用ハウス内の作物に光が直接当らない部分が増えて、光合成むらが生じたり、果物や野菜に色むらが生じて商品価値が低下して良くない。しかしながら、前記拡散透過率が高すぎると、即ち、ヘーズ値も高くなり、ヘーズが50%を越えると、不透明感が増して農業用ハウス外からハウス内の人や植物が見え難くなって、農作業性上好ましくないし、光のキラキラチラチラ現象も発生しなくなる。尚、本発明でいう透明な樹脂層Bとは、樹脂層Bとして用いる樹脂が透明であるということであって、表面の無数の凹凸によって透明性が低下しても、全光線透過率が上記の値以上であれば植物の栽培、育成上問題ない。
本発明において、全光線透過率と拡散透過率は、JIS K−7105により、スガ試験機(株)製のダブルビーム式ヘーズコンピューターHGM−2B型を使用して測定したものである。
前記無数の凹凸が、任意の垂直断面でランダムな変則サインカーブになっていることが好ましい。この無数の凹凸に規則性があると、無数の凹凸によって生じる散乱光が単調となり、ムラを生じ、満遍に散乱しなくなり、植物の栽培、育成上、及び害虫の防除の面からも好ましくない。
前記の不規則な無数の凹凸があって、全光線透過率が85%以上、拡散透過率が10%以上、ヘーズが50%以下となると、光のキラキラチラチラ現象が発生してくる。この拡散透過率と光のキラキラチラチラ現象は、紫外線カット率が同等の紫外線除去フイルムと比較してシルバーリーフコナジラミ等の害虫のハウス内への侵入や増殖を抑制する大きな要因となる。
農業用フイルム、特にポリ塩化ビニルは汚れやすいので、本発明の農業用光散乱性複合フイルムの少なくとも外側面に、酸化チタン系光触媒、燐酸チタニア系触媒、四塩化チタン、燐酸又はその誘導体、珪酸塩の群からなる無機物質のうち少なくとも一種類を水、又は炭素数1〜3のアルコール分散液を吹き付けて乾燥した防汚層を設けるのが好ましい。ここで、複合フイルムへの付着性を向上させるために、上記分散液にアクリルエマルジョン、シリコン樹脂エマルジョン、アクリル−シリコン共重合エマルジョン、フッソ樹脂エマルジョン、シリカ含有アクリルエマルジョンをバインダー用樹脂として適量混合するのが良い。このように防汚層を設けることにより、前記複合フイルム表面の汚れを未然に防止し、可視光線のハウス内への高い透過量を長期間維持する効果が付与される。
上記農業用光散乱性複合フイルム表面の無数の凹凸を有する透明な樹脂層Bは、製膜工程で基材フイルムと紫外線吸収剤を含有する樹脂層とを貼り合せて、前記樹脂層に凹凸加工して農業用光散乱性複合フイルムを作成してもよいが、2枚のフイルムを貼り合わせる際に気泡や皺が発生したり、コストも高くなるので、紫外線吸収剤を含有する透明な樹脂塗料を無数の凹凸が生じるように塗工するのが、品質面並びにコスト面から好ましいと言える。
従来、基材フイルムにコートする樹脂塗料として、有機溶剤系の樹脂塗料が使用されている。これに対して水性樹脂塗料は、水の蒸発潜熱が高いためにフイルムメーカーでは殆ど採用されていないのが現状である。しかしながら、塗布量として5〜50g/mの範囲であれば溶剤系塗料に比較し乾燥条件は意外に遜色なく、逆に溶剤系塗料のかかえる特有の問題点、例えば環境汚染、VOC規制、危険物の観点のみならず、塗工機器装置の水による洗浄困難性等があるので、水性樹脂塗料が最も優れていると言える。
上記基材フイルムAの表面に水性樹脂塗料を無数の凹凸が発生するように塗工する方法として、下記の5つの塗工方法がある。
(1)スポンジローラ塗工法:表面に多数の窪み孔を有するスポンジローラを用いて塗工することにより、塗工面に自然に凹凸を付与する方法。
(2)スプレイ塗工法:圧空を用いたスプレイ塗工法で、スプレイノズルを塗工面から離して塗工斑が生じるように少な目に塗工して凹凸を付与する方法。塗工して乾燥する操作を複数回繰返すとより効果的であり、塗工中に外部から風力斑のある風を吹かすのも有効である。
(3)グラビア塗工法:表面に大きさや形の異なるランダムな無数の窪みを有する複数の版胴を用いてグラビア塗工することによって凹凸を付与する方法。
(4)スクリーン印刷法:スクリーンに大きさや形の異なる無数の模様を入れてスクリーン印刷することによって凹凸を付与する方法。
(5)風力乾燥法:塗工後乾燥硬化前に1乃至複数のエアーノズルから風速変動された風を送り、細波状の凹凸を付与する方法。
図1は、スポンジローラ塗工法によって得られた本発明の農業用光散乱性複合フイルムの一実施形態を示す平面図であり、図2は、図1のF2−F2矢視断面図である。また、図3は図2のF3部の拡大図である。
透明な基材フイルムAである1の片面には、紫外線吸収剤を含有する透明な樹脂層Bである2が積層されている。樹脂層Bである2の表面は、スポンジローラ塗工によって生じた無数の凸部Mi(i=1,2,3,…)があり、その凹凸は図3に示すようにランダムな変則サインカーブとなっている。前記凹凸の凹部Vi(i=1,2,3,…)の厚みDi(i=1,2,3,…)、凹凸の高低差Hi(i=1,2,3,…)、凸部間ピッチPi(i=1,2,3,…)は夫々ランダムである。これは図1の横方向のみではなくて、任意の方向、例えば縦方向や斜め方向についても同様である。
真昼の太陽S1からの日光は基材フイルムAである1にほぼ垂直に入射する。入射光I1は凹部V2を経て透過光O1となって直進するが、入射光I2、I3は凹部V2の両側斜面を経て夫々凸部M2、M3方向に屈折し、透過光O2、O3となって散乱する。また、入射光I4は凸部M3を隔てた隣りの斜面を経て凸部M3方向に屈折して透過し、透過光O4となって透過光O3と交差し、次いで直進透過光O1とも交差する。前記凹凸がランダムな変則サインカーブであると透過光の散乱と交差もランダムとなり、全ての透過光は次々と交差を繰返し、光の湯揉み効果が出て、柔らかいソフトな光線となってハウス内に満遍に散乱して、植物の葉に当るので、直進光のみの場合のような葉の陽焼けを抑制し、直進光が直接当たらない陰葉部やハウス骨組みによる影にも満遍に到達し、植物全体が平均して光合成し植物の育成に好影響を与える。植物の1点に当たる光が、直進光だけでなく散乱光、しかもハウス外表面を介して各所から散乱されてくる光の集合体となる。この光は時間的に時々刻々と変化し、そして葉の表面で揺らぐ。植物はいわば、湯揉みされた光の浴槽で、ゆったりと時を過ごすことになる。
また、朝又は夕方の太陽S2、S3からの入射光I5〜I8は、真昼の太陽S1からの入射光I1〜I4とは異なった入射角θ1、θ2で斜光して入射するので、その透過光O5〜O8は、透過光I1〜I4よりも大きく屈折して散乱し、真昼の太陽S1からの直進光や屈折した散乱光、及び、朝又は夕方の太陽S2、S3からの直進光では当らない植物の葉の部分にも当るので、植物の育成に好影響を与える。
図4は、スプレイ塗工法によって得られた本発明の農業用光散乱性複合フイルムの他の実施形態を示す平面図であり、図5は、図4のF5−F5矢視断面図である。また、図6は図5のF6部の拡大図である。
樹脂層Bである4の表面は、スプレイ塗工法によって生じた無数の凸部mi(i=1,2,3,…)があり、その凹凸断面は図3と同様に樹脂層Bの任意の垂直断面がランダムな変則サインカーブとなっている。即ち、前記凹凸の凹部vi(i=1,2,3,…)の厚みdi(i=1,2,3,…)、凹凸の高低差hi(i=1,2,3,…)、凸部間ピッチpi(i=1,2,3,…)は夫々ランダムである。図3のスポンジローラ塗工の場合と異なる点は、凹部v5のように厚みが零となる凹部が存在することである。即ち、基材フイルムAに樹脂層Bが塗工されていない部分も存在し、樹脂層Bは必ずしも連続層である必要はない。このようにスプレイ塗工の場合は厚み零となる凹部が散在する方が、同じ塗工量では拡散透過率が高くなる傾向がある。
樹脂層Bである2、4の平均厚さDa、daは5〜50μmであり、凹部の厚みDi、diの平均値は、スポンジローラ塗工の場合はDaの(1/3〜2/3)、スプレイ塗工の場合はdaの(1/4〜2/3)である。また、凹凸の高低差Hi、hiの平均値はDa又はdaの(2/3〜4/3)であり、凸部間平均ピッチPi、piは、スポンジローラ塗工の場合は1〜5mm、スプレイ塗工の場合は0.03〜3.0mm、また、グラビア塗工の場合は0.05〜3.0mmである。
次ぎに、代表的な2つの塗工方法について、図面を用いて説明する。
図7は、スポンジローラ塗工装置の一例を示す斜視図である。基材フイルムAである5は矢印→の方向に走行され、チクソ性の高い水性塗料(チクソ係数3〜6)がスリットノズル6に送られて基材フイルム5上に吐出され、ドクターブレード7にて一定厚みに均整化された後、スポンジローラ8で無数の凹凸が付与される。その後熱風乾燥機9で乾燥されるが、乾燥条件は樹脂層Bの平均厚みにより異なる。この場合、スプレー塗工に比較して厚く塗られるために充分に乾燥する必要があり、概して(40〜100℃)×(20秒〜5分)が好適である。乾燥後冷却し図示しない巻取機にてロールに巻き取られる。
図8は、スプレイ塗工装置の一例を示す斜視図である。基材フイルムAである10は矢印→の方向に走行され、通常1Pas以下の低い粘度の水性塗料が樹脂塗料供給管11を経てスプレイノズルni(i=1〜8)に送られる。一方、圧空も圧空配管12を経てスプレイノズルni(i=1〜8)に送られて、水性樹脂を噴霧状にスプレイし、走行中の基材フイルム10上に無数の凹凸を付与する。その後熱風乾燥機13で乾燥されるが、この場合の乾燥条件は(40〜100℃)×(20秒〜2分)が好適である。乾燥後冷却し図示しない巻取機にてロールに巻き取られる。図8の例では、エアスプレイ塗工について説明したが、エアレススプレイ塗工も採用可能である。
本発明の農業用光散乱性複合フイルムを農業用ハウスに張る場合、樹脂層Bを外側にしても良いし、内側にしても良い。樹脂層Bを外側にすると、基材フイルムAを紫外線から保護する効果がある反面、樹脂層Bが日光や風雨に曝されて劣化や汚染される欠点がある。これを抑制するために上記の防汚剤を樹脂層Bの外側にコートするのが良い。一方、基材フイルムAを外側にすると、逆に基材フイルムAが紫外線や風雨によって劣化や汚染されることになるので一長一短がある。基材フイルムAとして、ポリ塩化ビニルを用いた場合は、可塑剤が表面に出て汚染され易いので、上記のように基材フイルムAの外側にスチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョン等をコートし、乾燥して樹脂層Bを設けるのが良い。また、既設の農業ハウスの基材フイルムに樹脂層Bを塗工する場合は、作業性や環境面から外側に塗工するのが良い。
[塗工液の調整]
[塗工液1]:GD90(日本エヌエスシー社製 スチレン−アクリル−アクリロニトリル共重合体エマルジョン、濃度:48%、Tg:50℃)100重量部、チヌビン1130(チバスペシャリティーケミカルス(株)製 ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤)10重量部、ブチルセルソルブ(造膜助剤)6重量部、CS12(チッソ(株)製 造膜助剤)3重量部、ノプコ8034(サンノプコ(株)製 消泡剤)0.5重量部、EFKA3580(濡れ性改良剤)0.5重量部を添加し、20℃で3時間撹拌し、水を加えて、粘度9.5秒(N−2カップ/25℃)の塗工液1を調整した。
[塗工液2]:モビニール8030(クラリアントポリマー(株)製コロイダルシリカ複合体粒子アクリルエマルジョン、濃度:44%、MFT:30℃)100重量部に、プチルセロソルブ5重量部、ダルパッドD(ダウケミカル社製 造膜助剤)3重量部、SEESORB102(シプロ化成(株)製 紫外線吸収剤)2−ヒドロキシ−4−ン−オクトキシベンゾフェノン)4重量部、チヌビン1130を6重量部、アンチモンドープ酸化スズの超微粒子(住友大阪セメント(株)製)の40%水分散体を40重量部、SNデフォーマー398を1重量部、ペレックスOTP(花王(株)製 乳化剤)1.5重量部、UH−420(旭電化製 粘性調節剤)1重量部を添加し、30℃にて3時間撹拌し、水を加えて、粘度11.0秒(N−2カップ/25℃)の塗工液2を調整した。
[塗工液3]:モビニール701(クラリアントポリマー(株)製 アクリルエマルジョン、Tg:−20℃、濃度:44%)100重量部に、エタノール30重量部、ペレックスOTP1重量部、水70重量部を加え均一に混合して、プライマー用の塗工液3を調整した。
[塗工液4]:エコキメラCW−50(YOOコーポレーション社製 防汚剤燐酸チタニウム液)100重量部、ヨドゾールKD11(日本エヌエスシー(株)製 アクリルシリコンエマルジョン)1重量部、エタノール20重量部を均一混合し、塗工液4を調整した。
[実験例1]
[測定試料の準備]
ポリ塩化ビニルフイルム75μm厚(チッソ(株)製 JAノービ ハイヒット21)に、図8の装置を用いて、前記塗工液1を乾燥後の塗布量が表1となるように変えてスプレイ塗工して乾燥し、実施例1〜実施例6用の試料と、無塗工の比較例1用の試料を夫々準備した。
次に、ポリ塩化ビニルフイルム100μm厚(アキレス製のアキレスノンキリーあすか防霧滴)に、図7のスポンジローラ塗工装置を用いて、前記塗工液1にSNシックナー640(増粘剤)を加えて増粘し、乾燥後の塗布量が表1となるように塗工して乾燥し、実施例7〜9用の試料と、無塗工の比較例2用の試料を夫々準備した。
また、ポリ塩化ビニルフイルム100μm厚(アキレス製のアキレスノンキリーあすか防霧滴)に、グラビアコート機を用いて、乾燥後の塗布量が表1となるように塗工して乾燥し、実施例10用の試料と比較例3用の試料を準備した。
更に、比較例4用として、市販の梨地加工したポリ塩化ビニルフイルム75μm厚(チッソ(株)製)も準備した。
[全光線透過率、拡散透過率と波長370nmの紫外線透過率の測定]
前記準備した実施例1〜10と比較例1〜4の試料について、スガ試験機(株)製のダブルビーム式ヘーズコンピューターHGM−2B型を使用して、全光線透過率と拡散透過率を、また、大塚電子(株)製のMCPD−2000SPECTRUMにて波長370nmの紫外線透過率を測定した。その結果を表1に示す。
Figure 2006115838
表1から明らかなように、スポンジローラコートよりもスプレーコートの方が同じ塗布量では、拡散透過率が高くて、ヘーズ値も高いことがわかった。また、スプレーコートにおいて、塗布量が多くなると、実施例5(25.8g/m)までは拡散透過率とヘーズ値は高くなるが、実施例6(35.5g/m)になると逆に下がることがわかった。更にまた、ヘーズ値が50%を越えると殆ど不透明となり、フイルムの反対側2m離れた人の確認が殆どできず、この値が農業用フイルムとしての上限値であることがわかった。しかしながら、不透明なフイルムでも全光線透過率が85%以上、拡散透過率が6%以上、波長370nm紫外線透過率が50%以下であれば、農作物の栽培、育成上問題はない。
[実験例2]
[試験ハウスの準備]
実施例11用の試験ハウスの準備:ポリ塩化ビニルフイルム75μm厚(チッソ(株)製 JAノービ ハイヒット21)に、図8の装置を用いて、前記塗工液1を乾燥後の塗布量が20g/mとなるようにスプレイ塗工して乾燥し、凹凸表面を有する樹脂層Bを形成させた複合フイルムを得た。この複合フイルムを用いて樹脂層Bを外側にして農業用ハウス(幅3m×長さ80m×高さ2.5m)に張って準備した。
実施例12用の試験ハウスの準備:工場ラインでポリエステルフイルム75μm厚の片側表面にコロナ放電処理を行ない、三日目に処理表面上に塗工液1をグラビアコート機を用いて乾燥後の塗布量が20g/mになるように塗工して乾燥し、凹凸表面を有する樹脂層Bを形成させた複合フイルムを得た。この複合フイルムを用いて実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
実施例13用の試験ハウスの準備:ポリオレフインフイルム100μm厚(シーアイ化成(株)製 スカイコート)に、前記塗工液3を乾燥後の塗布量が10g/mとなるように均一塗工して乾燥した後、塗工液1を前記実施例11と同一条件で塗工して乾燥し、実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
実施例14用の試験ハウスの準備:塗工液4を前記実施例11と同一の複合フイルムの樹脂層B上にスプレイ塗工して乾燥し、実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
比較例5用の試験ハウスの準備:ポリ塩化ビニルフイルム75μm厚(チッソ(株)製 JAノービ ハイヒット21)の樹脂層Bを設けない単層のフイルムを用いて、実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
比較例6用の試験ハウスの準備:紫外線吸収剤を練り込んだ未塗工ポリ塩化ビニルフイルム75μm厚(三菱化学MKV(株)製 ノービカットエースキリナイン)を用いて、実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに張って準備した。
比較例7用の試験ハウスの準備:ポリ塩化ビニルフイルム75μm厚(チッソ(株)製 JAノービ ハイヒット21)に塗工液1を乾燥後の塗布量が20g/mで均一な厚みになるようにスプレイ塗工して乾燥し、樹脂層Bを有する複合フイルムを作成し、実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
比較例8用の試験ハウスの準備:実施例11において、ポリオレフインフイルム0.1mm厚(シーア化成製スカイコート)を使用した以外は実施例11と同一条件で複合フイルムを作成し、実施例11と同一の形状と大きさの農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
実施例15用の試験ハウスの準備:ポリ塩化ビニルフイルム0.1mm厚(アキレス(株)製アキレスノンキリーあすか)に図8のスプレイ塗工装置を用いて塗工液2を乾燥後の塗布量が20g/mになるように塗工して乾燥し、凹凸表面を有する樹脂層Bを形成させた。このフイルムを11月中旬に生姜栽培中の500坪の農業用ハウスに樹脂層Bを外側にして張って準備した。
比較例9用の試験ハウスの準備:実施例15と同一のポリ塩化ビニルフイルム0.1mm厚(アキレス(株)製 アキレスノンキリーあすか)に塗工液2を塗工することなく、実施例15と同様に11月中旬に生姜栽培中の500坪の農業用ハウスに同一要領で張って準備した。
[試験ハウス内での野菜育成テスト]
前記準備した実施例11〜14用と比較例5〜8用の試験ハウス内に、5月初旬にトマトの苗を植えて7月下旬まで、その育成状況を観察し、その結果を表2に示す。
また、前記準備した実施例15用と比較例9用の試験ハウス内を重油ストーブで暖房し、ハウス内の温度が常時20℃以上になるように12月中旬より8日間維持して、その期間に消費した重油量を測定し、生姜の育成状況も翌年3月に観察し、その結果を表2に示す。
Figure 2006115838
表2から明らかなように、紫外線吸収剤を含有した塗工液1を凹凸塗工した実施例11〜14は、紫外線透過率が少なく、全光線透過率の経日低下が小さく、ハウス内の日中平均温度がハウス外よりも平均3℃低く、ハウス内の影が少なく、トマトの果実表面の色斑が無くて赤い、また、ハウス内の害虫の発生も少ない。更に、実施例14は防汚剤も塗工しているので、全光線透過率の経日低下が非常に小さい。これに対して、樹脂層Bが無い比較例5との差は歴然としてる。また、紫外線吸収剤を練り込んだ比較例6と、塗工液1を均一塗工した比較例7は、紫外線透過率は少ないが、ハウス内の影が多く、トマトの色斑が目立つ。また、ポリオレフィンフイルムに塗工液1を凹凸塗工した比較例8は、ハウス内の影が多く、トマトの色斑が目立つ、更に、2週間後の樹脂層Bの剥離が目立ち、樹脂層Bの剥離後、紫外線透過率が高く、害虫の発生が多い。
一方、紫外線吸収剤と赤外線遮蔽剤を含有した塗工液2を凹凸塗工した実施例15は、未塗工の比較例9よりも暖房用の重油消費量が少なく、断熱効果があることが判る。
[実験例3]
面積が54m/区の小型ビニルハウス3区準備し、実施例16のUVカット液処理区として実施例2と同一のフイルム(塗工液1をスプレイ凹凸塗工したポリ塩化ビニルフイルム)を張り、比較例10の無処理フイルム区として比較例1と同一のフイルム(無塗工のポリ塩化ビニルフイルム)を張り、比較例11の市販UVカットフイルム区として前記比較例6と同一のフイルム(紫外線吸収剤を練り込んだ市販の未塗工ポリ塩化ビニルフイルム)を張って準備した。
5月9日にトマトを前記各区に44株宛植えて、コナジラミ類、ハモグリバエ類、アザミウマ類、アブラムシ類についてその発生状況を調べた。その結果を表3に示す。
Figure 2006115838
Figure 2006115838
表3を見ると、市販UVカットフイルム区は無処理フイルム区よりも、各害虫とも発生率が少なく、UVカットの効果が認められるが、本発明のUVカット液をスプレイ凹凸塗工した処理区は、市販UVカットフイルム区よりも各害虫の発生率が更に少なくなっている。このことはUVカットの効果に加えて、本発明のUVカット液をランダム凹凸塗工したことにより、拡散透過率と光のキラキラチラチラ現象が高くなった効果であることが認められる。
スポンジローラ塗工法によって得られた本発明の農業用光散乱性複合フイルムの一実施形態を示す平面モデル図である。 図1のF2−F2矢視断面図である。 図2のF3部の拡大図である。 スプレイ塗工法によって得られた本発明の農業用光散乱性複合フイルムの他の実施形態を示す平面モデル図である。 図4のF5−F5矢視断面図である。 図5のF6部の拡大図である。 スポンジローラ塗工装置の一例を示す斜視図である。 スプレイ塗工装置の一例を示す斜視図である。
符号の説明
1、3、5、10 基材フイルム
2、4 樹脂層B
6 スリットノズル
7 ドクターブレード
8 スポンジローラ
9、13 熱風乾燥機
11 樹脂塗料供給管
12 圧空配管
Mi(i=1,2,3,…)、mi(i=1,2,3,…) 凸部
Vi(i=1,2,3,…)、vi(i=1,2,3,…) 凹部
Di(i=1,2,3,…)、di(i=1,2,3,…) 凹部の厚み
Hi(i=1,2,3,…)、hi(i=1,2,3,…) 凹凸の高低差
Pi(i=1,2,3,…)、pi(i=1,2,3,…) 凸部間ピッチ
S1 真昼の太陽
S2 朝の太陽
S3 夕方の太陽
I1〜I8 入射光
O1〜O8 透過光
θ1、θ2 入射角
ni(i=1〜8) スプレイノズル

Claims (7)

  1. 透明な基材フイルムAと透明な樹脂層Bから成る農業用光散乱性複合フイルムにおいて、前記基材フイルムA又は樹脂層Bの少なくとも何れかに紫外線吸収剤が含有されていて、波長380nm紫外線透過率が60%以下であり、かつ、前記樹脂層Bの表面には全光線透過率が85%以上、拡散透過率が6%以上とする無数の凹凸が設けられていることを特徴とする農業用光散乱性複合フイルム。
  2. ヘーズ値が50%以下である請求項1記載の農業用光散乱性複合フイルム。
  3. 前記無数の凹凸が、任意の垂直断面でランダムな変則サインカーブになっていることを特徴とする請求項1記載の農業用光散乱性複合フイルム。
  4. 前記基材フイルムAが、ポリ塩化ビニル、塩化ポリビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリフッ化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等の生分解性樹脂等からなるフイルム、又はこれらの複合ラミネートフイルム、又はこれらのフイルムの少なくとも片面をコロナ放電処理、プラズマ放電処理、紫外線処理、オゾン処理、酸化チタン系光触媒や燐酸チタニウム無光触媒等の処理により親水性化することを特徴とする請求項1記載の農業用光散乱性複合フイルム。
  5. 前記樹脂層Bが、アクリル酸エステル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル重合体、酢酸ビニル及び下記化1により表されるモノマーから成る共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル系重合体、塩化ビニデン重合体、アクリル−シリコン共重合体、シリカ含有アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン、ポリエチレン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッソ樹脂、ポリ乳酸系等の生分解性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合体ゴム等の少なくとも一種類の樹脂から成る層であることを特徴とする請求項1記載の農業用光散乱性複合フイルム。
    Figure 2006115838
    但し、R〜Rはアルキルグループである。
  6. 前記樹脂層Bが、紫外線吸収剤を含有する水溶性又は水分散性樹脂塗料を塗工し、乾燥して成る樹脂層であることを特徴とする請求項1、3又は5記載の農業用光散乱性複合フイルム。
  7. 前記基材フイルムAが、ポリオレフイン系樹脂、ポリエステル樹脂、フッソ系樹脂等の難接着性フイルムである場合、基材フイルムAの樹脂層B側の面に、接着性改善樹脂から成るプライマー層Cを設けることを特徴とする請求項1、又は4記載の農業用光散乱性複合フイルム。
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