JP2006187256A - 遮熱性および光透過性を有するネット状資材 - Google Patents
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Abstract
【課題】光を透過しながらも遮熱性に優れたネット状資材を提供する。
【解決手段】ネット状資材２は、２枚の一軸延伸割繊維フィルム２１を、その延伸方向が互いに直交するように積層して構成される。一軸延伸割繊維フィルム２１のベースとなる樹脂には、平均粒径が０．８μｍ以上、かつ０．４μｍ以上の粒子の割合が９０％以上の粒子が、樹脂の１００質量部あたり０．５〜３質量部の範囲で添加されている。
【選択図】図１
【解決手段】ネット状資材２は、２枚の一軸延伸割繊維フィルム２１を、その延伸方向が互いに直交するように積層して構成される。一軸延伸割繊維フィルム２１のベースとなる樹脂には、平均粒径が０．８μｍ以上、かつ０．４μｍ以上の粒子の割合が９０％以上の粒子が、樹脂の１００質量部あたり０．５〜３質量部の範囲で添加されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、遮熱性および光透過性を有するネット状資材に関する。
農作物の育成には、光、温度、水分、通気などの環境が大きく影響することは知られている。これまでに、光や熱の透過性を抑制したいわゆる遮光遮熱資材が開発されてきており、農作物の育成に大きく貢献している。
例えば、特許文献１には、ポリエステルフィルムからなる基材にアルミニウムを蒸着した透光遮熱シートが開示されている。また、特許文献２には、ヒドロキシ基を有する熱可塑性合成樹脂からなるスプリット繊維ウェッブを経緯交叉するように積層、接着して得た不織布の表面に、アルミニウム層又は黒雲母層、及び二酸化チタン層を順次設けてなる遮熱用被覆材が開示されている。これら各層は、不織布を、アルミニウム粉末又は黒雲母粉末配合親水性合成樹脂液に浸漬し、加熱乾燥し、次いで二酸化チタン粉末配合親水性合成樹脂液に浸漬、加熱乾燥することにより形成される。特許文献３には、雲母の表面に二酸化チタンを薄膜状にコーティングした虹彩色パール顔料を含有する遮熱領域を、全面または部分的に有するプラスチックシートからなる遮熱シートが開示されている。特許文献４には、不織布の少なくとも片面に、屈折率の高い白色顔料を分散した合成樹脂バインダーをコーティングした遮光資材が開示されている。
特開平１１−３３３９７８号公報
特許第２６１９３１３号明細書
特許第３２６８７３８号明細書
特許第３０６９７７６号明細書
しかしながら、アルミニウムを蒸着したものや、アルミニウム粉末、黒雲母粉末を用いたものは、遮光することによって遮熱するものであるので、光を必要とする用途には適さない。一方、二酸化チタン粉末を用いたものや顔料を用いたものは、上記のものと比較して光の透過性は高いが、満足な遮熱効果が得られ難い。十分な遮熱効果を得るためには、二酸化チタン粉末や顔料の添加量を多くすればよいが、これらの添加量を多くすると、光の透過性が低下してしまう。特に、顔料をコーティングした場合は、顔料が剥がれ易いという問題も生じる。
特に、農作物の育成用のハウスに利用する場合、育成中の農作物に遮熱が必要な時期であっても光は必要であり、また、ハウスの中が暗くなるとハウス内での作業がしずらくなる。したがって、遮熱性を有しながらも光（可視光）の透過性は必要である。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、光を透過しながらも遮熱性に優れたネット状資材を提供することを目的とする。
本発明者らは、光があたった粒子は、その粒径の２倍の波長の光を最も効率よく反射すること、および光の放射による温度上昇には可視光ではなく赤外線が大きく影響していることに着目し、粒子の平均粒径と粒径分布を変数として検討を重ねてきた。その結果、資材のベースとなる樹脂に添加する粒子の粒径、粒径分布、および添加量を適切な範囲に設定することで、光を透過しながらも優れた遮熱効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のネット状資材は、樹脂をベースとして作られたネット状資材であって、前記樹脂には、平均粒径が０．８μｍ以上、かつ０．４μｍ以上の粒子の割合が９０％以上の粒子が、前記樹脂の１００質量部あたり０．５〜３質量部の範囲で添加されている。
上記のように樹脂中に粒子を添加することで、入射する光の中でも、可視光の透過性は低下させず、特に赤外線のみを効果的に遮断する。
本発明のネット状資材の形態は特に限定されない。例えば、上記粒子を含有した樹脂から作られ一方向に延伸された複数のネット状フィルムを、延伸方向が互いに直交するように積層したものや、上記粒子を含有した樹脂から作られ一方向に延伸された複数のテープまたは複数のヤーンを、延伸方向が互いに直交するように組み合わせたものとすることができる。また、添加する粒子の材質も特に限定されない。
本発明のネット状資材によれば、可視光の透過性を抑制することなく赤外線を効果的に反射し、結果的に、光透過性および遮熱性に優れたネット状資材とすることができる。このようなネット状資材は、特に、作物の育成段階において光を作物に与えながら遮熱を必要とする農業用途に好ましく用いることができる。
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態によるネット状資材の平面図であり、図２は、図１に示すネット状資材を構成する一軸延伸割繊維フィルムの部分斜視図およびその拡大図である。
図１に示すように、本実施形態のネット状資材２は、２枚の一軸延伸割繊維フィルム２１を、その延伸方向を互いに直交させて積層したものである。一軸延伸割繊維フィルム２１は、一方向に延伸され、しかもネット状の構造を有しているので、少ない量の材料で延伸方向に高い引張強度を有する。したがって、２枚の一軸延伸割繊維フィルム２１をその延伸方向を直交させて積層することで、ネット状資材２は、その互いに直交する方向（例えば縦方向と横方向）の強度バランスに優れている。
一軸延伸割繊維フィルム２１は、粒子を添加した樹脂から作られる。添加される粒子は、平均粒径が０．８μｍ以上、好ましくは０．９μｍ以上であり、かつ、粒径が０．４μｍ以上の粒子の割合が９０％以上である。
光が粒子に照射されると、照射された光のうち、粒子の粒径に応じて特定の波長の光が反射・散乱する。最も反射・散乱されやすいのは、粒子の粒径の２倍の波長の光である。赤外線の波長は０．８μｍ以上であるので、粒径が０．４μｍ以上の粒子の割合を多くしてネット状資材２に粒子を添加することにより、ネット状資材２は、入射した光のうち特に赤外線を効果的に反射・散乱させることができる。
ネット状資材２のベースとなる樹脂に対する粒子の添加量は、樹脂１００質量部当たり０．５〜３質量部、好ましくは０．７〜３質量部である。粒子の添加量が０．５質量部未満であると、光透過性は向上するが、十分な遮熱性が得られ難くなる。一方、粒子の添加量が３質量部を超えると、遮熱性は向上するが、光透過性が悪くなる。
以上のように粒子を添加した樹脂を用いることで、可視光の透過性を抑制することなく赤外線を効果的に反射し、結果的に、光透過性および遮熱性に優れたネット状資材２とすることができる。添加する粒子の材質は問わない。もちろん、ネット状であるので、通気性にも優れている。
従来の遮熱資材は、光を遮って遮熱するものであった。これに対して本発明によるネット状資材２は、光を透過しながら遮熱するという、今までにない機能を持つものである。このようなネット状資材２は、特に農業用途に好ましく用いることができる。ネット状資材２を農業用途に用いた場合、作物の育成段階で、遮熱が必要な時期に使用することで、必要な光を作物に与えながら遮熱ができるので、効率よく作物を育成できるようになる。また、高原野菜は高温に弱い作物であるがゆえに、標高が高い地域で栽培がなされてきた。そこで、ネット状資材２を用いることで、より低地での栽培が可能となる。また、ハウスの周りにこのネット状資材２を被せたとしても、光透過率が高いのでハウスの中が暗くならず、作業の妨げになることはない。
次に、一軸延伸割繊維フィルム２１について説明する。
一軸延伸割繊維フィルム２１は、図２（ｂ）に示すように、第１の熱可塑性樹脂からなる層２１ａの両面に、第１の熱可塑性樹脂よりも低い融点を有する第２の熱可塑性樹脂からなる層２１ｂを積層した層構成を有し、図２（ａ）に示すように、互いに平行に延びた複数の幹繊維２３と、幹繊維２３に対して交差して延び、隣接する幹繊維２３同士を繋ぐ枝繊維２４とで構成される。各層２１ａ、２１ｂの少なくとも一方には前述したように粒子が含有されている。枝繊維２４は幹繊維２３と比べて細く、一軸延伸割繊維フィルム２１の機械的強度は、主として幹繊維２３によって与えられる。
第２の熱可塑性樹脂からなる層２１ｂの厚みは、一軸延伸割繊維フィルム２１全体の厚みの５０％以下、望ましくは４０％以下である。一軸延伸割繊維フィルム２１の熱圧着時の接着強度等の諸物性を満足させるためには、第２の熱可塑性樹脂からなる層２１ｂの厚みは５μｍ以上であればよいが、好ましくは１０〜１００μｍの範囲から選択される。
一軸延伸割繊維フィルム２１の製造方法としては、例えば、以下に示すような方法が挙げられる。
まず、多層インフレーション法あるいは多層Ｔダイ法などの押出成形により、第１の熱可塑性樹脂からなる層２１ａの両面に第２の熱可塑性樹脂からなる層２１ｂが積層された３層構造の原反フィルムを製造する。次いで、この原反フィルムを縦方向（図３に示すＬ方向）に延伸し、図３に示すように、原反フィルム２０に、縦方向に千鳥掛けに、スプリッターを用いて割繊（スプリット処理）するか、または熱刃によりスリット処理を施して多数の平行なスリット２０ａを形成する。そして、スリット２０ａを形成した原反フィルム２０を、スリット２０ａの方向と直交する方向に拡幅する。これにより、図２（ａ）に示すような、幹繊維２３がほぼ縦方向に配列された一軸延伸割繊維フィルム２１が得られる。
延伸倍率（配向倍率）は、１．１〜１５倍が好ましく、より好ましくは３〜１０倍である。延伸倍率が１．１倍未満では、機械的強度が十分でなくなるおそれがある。一方、延伸倍率が１５倍を超えると、通常の方法で延伸することが難しく、高価な装置を必要とするなどの問題が生じる。延伸は、多段で行うことが延伸むらを防止するために好ましい。
以上のようにして作製された一軸延伸割繊維フィルム２１を、幹繊維２３が互いに直交するように２枚重ね合せ、これを加熱して融着することにより、図１に示したようなネット状資材２が得られる。熱融着に際しては、重ね合わせた２枚の一軸延伸割繊維フィルム２１を、対向配置された一対の加熱シリンダ間に供給し、幅方向の収縮が生じないように固定しながら、しかも第１の熱可塑性樹脂からなる層２１ａの延伸効果が失われないように、第１の熱可塑性樹脂の融点以下で、かつ第２の熱可塑性樹脂の融点以上の温度で熱融着を行う。
幹繊維２３を直交させるためには、２枚の一軸延伸割繊維フィルム２１のうち一方は、そのまま供給することができるが、もう一方は、それと直角な方向から、製造すべきネット状資材２の幅と同じ長さに切断してタイル状として間欠的に供給する必要がある。そのため、図１に示したネット状資材２では、一定の間隔ごとに、タイル状とした一軸割繊維フィルム２１の継目が存在することになる。
以上、ネット状資材２に好適に用いられる素材として一軸延伸割繊維フィルム２１を例に挙げて説明したが、一軸延伸割繊維フィルム２１に類似した構造のフィルムとして一軸延伸スリットフィルムがあり、この一軸延伸スリットフィルムも本発明に好ましく用いることができる。以下に、一軸延伸スリットフィルムについて説明する。
図４（ａ）には、本発明に好ましく用いられる一軸延伸スリットフィルム２５が示される。一軸延伸スリットフィルム２５は、図２（ａ）に示した一軸延伸割繊維フィルム２１を製造するのに用いたのと同じ構造の原反フィルムから作ることができる。すなわち、一軸延伸スリットフィルム２５は、図４（ｂ）に示すように、第１の熱可塑性樹脂からなる層２５ａと、その両面に積層された、第１の熱可塑性樹脂よりも低い融点を有する第２の熱可塑性樹脂からなる層２５ｂとで構成される。そして、原反フィルムを、横方向（図４（ａ）に示す矢印Ｔ方向）に千鳥掛けに割繊またはスリット処理し、これを横方向に延伸し、スリットを縦方向に目開きさせる。これによって、一軸延伸スリットフィルム２５が得られる。前述したのと同様、継目が存在することにはなるが、図４（ａ）に示した一軸延伸スリットフィルム２５を、その延伸方向が直交するように積層して、縦方向および横方向の強度バランスに優れたネット状資材を得ることができる。
ネット状資材に継目が存在することが好ましくない場合は、図２（ａ）に示す一軸延伸割繊維フィルム２１と、図４（ａ）に示す一軸延伸スリットフィルム２５とを、互いの縦方向を一致させて積層する。これにより、一軸延伸割繊維フィルム２１と一軸延伸スリットフィルム２５とをそのまま連続的に供給して両者を熱融着し、継目のないネット状資材とすることができる。
一軸延伸割繊維フィルム２１と一軸延伸スリットフィルム２５とを積層したネット状資材とする場合、一軸延伸割繊維フィルム２１および一軸延伸スリットフィルム２５を予め作製しておき、これらをロール状に巻いた状態から繰り出しながら積層することもできるが、一軸延伸割繊維フィルム２１および一軸延伸スリットフィルム２５の一方のみを予め作製しておき、これを他方の製造ライン上に供給して両者を積層することもできる。後者の方法によれば、ネット状資材の製造工程を簡略化することができ、ネット状資材をより低コストで提供することができる。
また、上述した例では、縦方向および横方向に高い機械的強度を持たせるために２枚のフィルムを積層した例を示したが、一軸延伸割繊維フィルム２１および一軸延伸スリットフィルム２５は、それ自身がネット状の構造を有しているので、一方向のみに高い機械的強度を有していれば十分な用途においては、１枚の一軸延伸割繊維フィルム２１または一軸延伸スリットフィルム２５のみでネット状資材とすることもできる。さらには、必要に応じて３枚以上積層することもできる。
また、上述した例では、フィルム自身がネット状の構造を有していたが、熱可塑性樹脂からなる一軸延伸テープを組み合わせてネット状としたり、熱可塑性樹脂から紡糸した延伸ヤーンを組み合わせてネット状としたりすることもできる。その一例として、図５および図６は、一軸延伸多層テープ２８を用いたネット状資材２７、２９を示す。これらネット状資材２７，２９は、いずれも図２（ａ）に示した一軸延伸割繊維フィルム２１を製造するのに用いたのと同様の原反フィルムを１．１〜１５倍、好ましくは３〜１０倍に延伸した後、延伸方向に沿って２〜７ｍｍの幅で裁断した一軸延伸多層テープからなる。原反フィルムの裁断は延伸前であってもよい。図５に示すネット状資材２７は、複数の一軸延伸多層テープ２８を一定の間隔をあけて平行に並べ、それを一軸延伸多層テープ２８の長手方向が直交するように２層に積層したものである。図６に示すネット状資材２９は、この一軸延伸多層テープ２８を縦横に織成したものである。
以上、本発明について好ましい実施形態を例に挙げて説明したが、本発明のネット状資材は、ベースとなる樹脂に上述した所定の粒径の微粒子を所定の割合で含有し、ネット状に作られたものであれば、その構造や網目の形状は任意である。また、ベースとなる樹脂についても特に限定されるものではない。本発明のネット状資材のベースとなる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂などを、単独で、または２種以上を混合したものが挙げられる。さらに、ネット状資材の性能を損なわない範囲で、上述した微粒子の他に、酸化防止剤、耐候剤、滑剤、ブロッキング防止剤、難燃剤、核剤、帯電防止剤などの添加剤を必要に応じて添加してもよい。
本発明のネット状資材は、農業用途の他に、例えば、果物や野菜等の包装資材、自動車用の遮熱資材、テントやシートなどの屋外用資材など、様々な用途に使用することができる。
次に、本発明の具体的な実施例について、比較例とともに説明する。
まず、ベースとなる樹脂に添加する粒子として、酸化チタンを用いた。酸化チタンの平均粒径、および粒径０．４μｍ以上の粒子の割合を、表１に示すように調製し、粒子Ａ−１、粒子Ａ−２、比較粒子１〜４とした。
ベースとなる樹脂としてポリエチレンを用い、このポリエチレンに上記の粒子を所定の添加量（ベースとなる樹脂に対する質量％で表す）だけ添加してネット状資材を作製し、実施例１〜４、比較例１〜８とした。ネット状資材の形態は、図１に示したのと同様の、一軸延伸滑繊維フィルム２１を２層に経緯積層したものとし、具体的な仕様は、新日石プラスト（株）製の割繊維不織布である日石ワリフ（登録商標）のグレードＥＸ２４に準じた。
上記の実施例１〜４および比較例１〜８について、それぞれ遮熱性および光透過性を評価した。遮熱性および光透過性の評価は、以下のようにして行った。
〈遮熱性〉
実施例１〜４および比較例１〜８により得られたネット状資材を用いて、屋外に半径約４０ｃｍの半円筒状トンネルを設営し、梅雨が明けた夏最盛期（関東でいえば７月下旬から８月末ごろ）の晴天の日中に、トンネル外の地表面温度とトンネル内の地表面温度を測定し、両者の温度差で表した。ネット状資材を用いてトンネルを設営した場合はトンネル内のほうが温度が低くなり、トンネル外との温度差が大きいほど遮熱性が優れているといえる。
実施例１〜４および比較例１〜８により得られたネット状資材を用いて、屋外に半径約４０ｃｍの半円筒状トンネルを設営し、梅雨が明けた夏最盛期（関東でいえば７月下旬から８月末ごろ）の晴天の日中に、トンネル外の地表面温度とトンネル内の地表面温度を測定し、両者の温度差で表した。ネット状資材を用いてトンネルを設営した場合はトンネル内のほうが温度が低くなり、トンネル外との温度差が大きいほど遮熱性が優れているといえる。
〈光透過性〉
ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ（株）製の照明装置COLD LIGHT SOURCE HL150(品番)を用いて、照明の光源と照度計との間にネット状資材を挿入した場合としない場合の照度をそれぞれ測定し、挿入しない場合の照度に対する、挿入した場合の照度の比を光透過性として表した。この比が高ければ高いほど、すなわちネット状資材の有無での照度差が少ないほど、光透過性が優れているといえる。照明装置の光源としては、照度が２０００Ｌｘの白色ハロゲンランプを用いた。
ＨＯＹＡ−ＳＣＨＯＴＴ（株）製の照明装置COLD LIGHT SOURCE HL150(品番)を用いて、照明の光源と照度計との間にネット状資材を挿入した場合としない場合の照度をそれぞれ測定し、挿入しない場合の照度に対する、挿入した場合の照度の比を光透過性として表した。この比が高ければ高いほど、すなわちネット状資材の有無での照度差が少ないほど、光透過性が優れているといえる。照明装置の光源としては、照度が２０００Ｌｘの白色ハロゲンランプを用いた。
実施例１〜４および比較例１〜８についての、添加粒子の種類、添加量、および評価結果を表２に示す。
表２に示す結果から、実施例１〜４はいずれも遮熱性が５℃以上、かつ光透過性が７５％以上であり、遮熱性および光透過性の双方とも優れている。
一方、比較例１は、添加粒子としては実施例１〜３と同じものを用いているが、その添加量が少なすぎるため、遮熱性が劣っている。比較例２は、比較例１とは逆に添加量が多すぎるため、光透過性が劣っている。比較例３〜５は、添加粒子の粒径が小さすぎ、かつ粒径が０．４μｍ以上の粒子の割合も少なすぎるため、添加量を変化させても遮熱性および光透過性の少なくとも一方が劣る結果となった。比較例６は、比較例５と比べて添加粒子の粒径が大きく、かつ０．４μｍ以上の粒子の割合が多いものの、遮熱性および光透過性はまだ不十分である。比較例７は、添加粒子の粒径が小さすぎ、遮熱性が劣っている。比較例８は、粒径が０．４μｍ以上の粒子の割合が少なすぎ、光透過性が劣っている。さらに、添加量が１．２質量％の場合で比較すると、比較例５〜８は、実施例２，４と比較して、遮熱性および光透過性の双方とも劣っている。
２，２７，２９ ネット状資材
２１ 一軸延伸割繊維フィルム
２５ 一軸延伸スリットフィルム
２８ 一軸延伸多層テープ
２１ 一軸延伸割繊維フィルム
２５ 一軸延伸スリットフィルム
２８ 一軸延伸多層テープ
Claims (3)
- 樹脂をベースとして作られたネット状資材であって、
前記樹脂には、平均粒径が０．８μｍ以上、かつ０．４μｍ以上の粒子の割合が９０％以上の粒子が、前記樹脂の１００質量部あたり０．５〜３質量部の範囲で添加されているネット状資材。 - 前記粒子を含有した樹脂から作られ一方向に延伸された複数のネット状フィルムを、延伸方向が互いに直交するように積層してなる、請求項１に記載のネット状資材。
- 前記粒子を含有した樹脂から作られ一方向に延伸された複数のテープまたは複数のヤーンを、延伸方向が互いに直交するように組み合わせてなる、請求項１に記載のネット状資材。
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