JP2011254761A

JP2011254761A - 光質調整フィルム

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Publication number: JP2011254761A
Application number: JP2010132830A
Authority: JP
Inventors: Jun Hasegawa; 準長谷川
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】特定の波長の光を選択的に吸収・発光し、かつ高い効率で変換光を取り出すことが可能な光質調整フィルムを提供する。
【解決手段】蛍光体１１ｂを含有する光波長変換層１１を有することによって、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光を多く発光することができる。また、表面に凹凸構造が形成された表面凹凸構造層１２を有することによって、光取出し性能や防汚性、洗浄の簡便性の低下を少なくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光質調整フィルムに関し、特に農業分野で利用可能な光質調整フィルムに関する。

農業用フィルムは、作物を外部の環境から保護し、収率を高めることや収穫時期を変更するために用いられている。農業フィルムとしては、高い光線透過性、長期使用が可能な耐久性や汚れによる光線透過の阻害を防止する防汚性等が提案されてきた。又、ＵＶ非透過性や光選択透過性等の光質調整機能も提案されている。
上記光質調整機能は、入射する光を実質的に遮断することで実現されており、遮断された分だけ光を損失していると言える。そのため、より有効に光を活用する方法として、光波長変換機能を有する資材を用いる方法が提案されている（特許文献１）。

特公平７−６１２２２号公報

しかしながら、従来技術に示されるような組成では、まだ光の利用効率として満足と言えるものではない。
そこで、本発明は、上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、特定の波長の光を選択的に吸収・発光し、かつ高い効率で変換光を取り出すことが可能な光質調整フィルムを提供することを目的とする。

本発明に係る第１の光質調整フィルムは、少なくとも１種類の蛍光体が分散され、光の波長を変換する光波長変換層を少なくとも１層有し、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の波長の光を４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光に変換し、５００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の波長の光を６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光に変換することを特徴とする。
この第１の光質調整フィルムによれば、光波長変換層を通過する光の成分のうち、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光量と、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光量とを増加させることが可能となる。

本発明に係る第２の光質調整フィルムは、前記蛍光体の含有率が、前記光波長変換層を形成する透明樹脂の１００質量部に対して、０．００１質量部以上、１０．０質量部以下であることを特徴とする。
この第２の光質調整フィルムによれば、蛍光体の含有率を上記の値にするによって、耐光性や濃度消光、透明性の低下を最も抑えることが可能となる。

本発明に係る第３の光質調整フィルムは、最表面層の表面に、凹凸構造が形成された表面凹凸構造層をさらに有し、前記凹凸構造は、表面粗度Ｒｚが１μｍ以上、５０μｍ以下であり、ヘイズ値が２０％以上、１００％以下であることを特徴とする。
この第３の光質調整フィルムによれば、表面凹凸構造層の表面密度およびヘイズ値を上記の値にすることによって、光取出し性能や防汚性、洗浄の簡便性の低下を最も抑えることが可能となる。
本発明に係る第４の光質調整フィルムは、透明樹脂を主材とする透明樹脂層をさらに有することを特徴とする。
この第４の光質調整フィルムによれば、透明樹脂層を積層することで、光波長変換層から色素がブリードアウトすることを防ぎ、耐候性を高めることが可能となる。

本発明によれば、植物の成長に有利な波長の光を増加させ、かつ変換光の取出し効率を向上させることができるため、植物の成長を良好に促すことができる。
また、耐光性や濃度消光、透明性が良好で、光取出し性能や防汚性、洗浄の簡便性も良好であるため、植物を生育する様々な農業用設備に利用することができる。さらに、耐候性も高いため、農業用設備のメンテナンスの手間を容易にすることができる。

第１実施形態に係る光質調整フィルム１０の層の構造を示す断面図である。図１に示した光質調整フィルム１０の太陽光透過スペクトルと、図３に示した比較例１の光質調整フィルム１８の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。比較例１の光質調整フィルム１８の層の構造を示す断面図である。図１に示した光質調整フィルム１０の太陽光透過スペクトルと、図５に示した比較例２の光質調整フィルム１９の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。比較例２の光質調整フィルム１９の層の構造を示す断面図である。第２実施形態に係る光質調整フィルム２０の層の構造を示す断面図である。図６に示した光質調整フィルム２０の太陽光透過スペクトルと、図３に示した比較例１の光質調整フィルム１８の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。第３実施形態に係る光質調整フィルム３０の層の構造を示す断面図である。図８に示した光質調整フィルム３０の太陽光透過スペクトルと、図３に示した比較例１の光質調整フィルム１８の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、第１実施形態に係る光質調整フィルム１０の構造を説明する。
図１に示す光質調整フィルム１０は、光波長変換層１１の上に、表面凹凸構造層１２が形成されている。

光波長変換層１１は、透明樹脂１１ａを主材とし、蛍光体１１ｂが分散されている。
透明樹脂１１ａは、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の透明性の高い樹脂である。特に、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体を用いることが好ましい。

又、透明樹脂１１ａには、耐候性や熱安定性の観点から、紫外線吸収剤や酸化防止剤を添加しても良い。
耐光性を向上させるために用いられる紫外線吸収剤としては、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。

又、熱安定性を向上させるために用いられる酸化防止剤としては、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート等が挙げられる。

蛍光体１１ｂは、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光を発光する蛍光物質と、５００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光を発光する蛍光物質とからなる。
蛍光物質は、吸収蛍光特性を満たす限りどのような化合物を用いても良いが、樹脂中への相溶性の高い有機系化合物を用いることが好ましい。又、蛍光体１１ｂの含有率は、光波長変換層１１を形成する樹脂１００質量部に対して、０．００１質量部以上、１０．０質量部以下が好ましく、特に０．０１質量部以上、２．０質量部以下とすることがより好ましい。この値が０．００１を下回るだけで、耐光性が低下し屋外での長期使用に問題が起こり易くなる。逆に、値が１０．０を上回ると、濃度消光や透明性の低下して見栄えが悪くなる。

表面凹凸構造層１２は、透明樹脂１１ａを主材とし、その表面に凹凸構造が形成されている。表面凹凸構造層１２は、表面粗度Ｒｚが１μｍ以上、５０μｍ以下であり、ヘイズ値が２０％以上、１００％以下であることが好ましい。表面粗度Ｒｚが１μｍ未満でヘイズ値が２０％未満では、良好な光取出し性能を得ることができず、表面粗度Ｒｚが５０μｍ以上ではフィルム表面の防汚性、洗浄の簡便性が低下する。

又、各層間の密着性を高めるためにシランカップリング剤を添加しても良い。シランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシプロピルシラン、トリメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリクロロプロピルシラン、トリエトキシフェニルシラン等が挙げられる。

又、光波長変換層１１及び表面凹凸構造層１２をそれぞれ単独で成膜し、各樹脂層間に透明粘着剤を介してこれらを張り合わせて積層しても良い。又、光波長変換層１１と表面凹凸構造層１２とを同一の層であっても構わない。また、光波長変換層１１等を複数積層しても構わない。
光質調整フィルム１０の製造方法の一例としては、主材料・添加剤を混合して加熱溶融させた樹脂を、直線状スリットを有するＴダイを用いて、押し出し法にて成膜する方法がある。又、組成の異なる樹脂を２種類以上同時に押出して積層する共押し出し法にて成膜しても良い。

その成膜工程の中で、過熱溶融した状態の樹脂フィルムを、表面に凹凸構造が形成されている金属又はゴム製のロールにかける。これにより、樹脂フィルムの片面にそのロールの凹凸構造を転写させ、光質調整フィルム１０に表面凹凸構造を形成する。
具体的な光質調整フィルム１０の製造方法として、透明樹脂１１ａにポリエチレンを用いる場合、ポリエチレン１００質量部に対し、青色発光蛍光体を０．０２質量部、赤色発光蛍光体を０．００５質量部、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノンを０．１質量部配合し、Ｔダイ法により成膜する方法がある。さらに、成膜の工程で熱溶融した状態の樹脂フィルムを、凹凸構造が形成されたロールにかけることで、フィルムの片面に凹凸構造を転写、成形する。なお、光質調整フィルム１０の平均の厚みは、１００μｍとする。

続いて、図２〜図５を参照して、図１に示した光質調整フィルム１０による光質調整の効果を説明する。
図２は、図１に示した光質調整フィルム１０の太陽光透過スペクトルと、図３に示す比較例１の光質調整フィルム１８の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。グラフの横軸は波長を示し、縦軸は分光フォント照射強度を示す。太陽光透過スペクトルを測定するのにあたっては、分光放射照度計を用いて、受光側に凹凸構造がくるように配置して行った。

比較例１の光質調整フィルム１８は、図３に示すように、ポリエチレン１００質量部に対し、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノンを０．１質量部配合した樹脂材料を用いて、Ｔダイ法により成膜したものである。光質調整フィルム１８の平均の厚みは、１００μｍとする。
図２からもわかるように、比較例１の光質調整フィルム１８のよも光質調整フィルム１０の方が、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光とを多く発光している。

また、図４は、図１に示した光質調整フィルム１０の太陽光透過スペクトルと、図５に示す比較例２の光質調整フィルム１９の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。
比較例２の光質調整フィルム１９は、図５に示すように、凹凸構造を転写されていない以外は、光質調整フィルム１０と構造が全く同じものである。
図５に示すように、比較例２の光質調整フィルム１９よも光質調整フィルム１０の方が、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光をより多く発光している。
上記のような特性を持つ光質調整フィルム１０で、例えば植物を囲うことで、植物の成長を促進する効果を得られることが期待できる。

（第２実施形態）
続いて、図６を参照して、第２実施形態の光質調整フィルム２０の構造を説明する。
図２に示す光質調整フィルム２０は、２つの樹脂材料をそれぞれ熱溶融し、共押し出し法により一体化して成膜したものである。
１つ目の樹脂材料は、ポリエチレン１００質量部に対し、青色発光蛍光体を０．０４質量部、赤色発光蛍光体を０．０１質量部、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノンを０．１質量部配合したものである。青色発光蛍光体および赤色発光蛍光体の含有率が、光質調整フィルム１０よりも高い。また、２つ目の樹脂材料は、ポリエチレン１００質量部に対し、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクチルオキシベンゾフェノンを０．１質量部配合したものである。
又、上述したように凹凸構造が形成されたロールにかけることで、光質調整フィルム２０の片面に表面凹凸構造が成形されている。光波長変換層１１の平均の厚みは５０μｍであり、フィルムの全体の平均の厚みは１００μｍである。

続いて、図７を参照して、図６に示した光質調整フィルム２０による光質調整の効果を説明する。
図７は、図１に示した光質調整フィルム１０の太陽光透過スペクトルと、図３に示す比較例１の光質調整フィルム１８の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。
蛍光体１１ｂの含有率を高めることによって、図５からもわかるように、比較例１の光質調整フィルム１８のよりも光質調整フィルム２０の方が、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光を発光している。また、上述した光質調整フィルム１０よりも、上記の波長の光を多く発光している。

（第３実施形態）
続いて、図８を参照して、第３実施形態の光質調整フィルム３０の構造を説明する。
図８に示す光質調整フィルム３０は、図６に示した光質調整フィルム２０の表面凹凸構造層１２とは逆の面に、透明樹脂層３１が粘着剤を介して張り合わせられている。
透明樹脂層３１は、例えばＰＥフィルム等である。透明樹脂層３１を張り合わせることで、光質調整フィルム３０の平均の厚みは、１５０μｍになる。

続いて、図９を参照して、図８に示した光質調整フィルム３０による光質調整の効果を説明する。
図９は、図８に示した光質調整フィルム３０の太陽光透過スペクトルと、図３に示す比較例１の光質調整フィルム１８の太陽光透過スペクトルとを示すグラフである。
光質調整フィルム３０は透明樹脂層３１が積層されているが、図９からもわかるように、比較例１の光質調整フィルム１８のよりも、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光と、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光を多く発光している。このように、透明樹脂層３１を積層することで、上述した発光特性を保ちながら、光波長変換層１１から色素がブリードアウトすることを防ぎ、光質調整フィルムの耐候性を高めることができる。

本発明は、特定の波長の光を選択的に吸収・発光し、かつ高い効率で変換光を取り出すことが可能な光質調整フィルムとして、植物を生育する様々な農業用設備で用いることができる。

１０，２０，３０光質調整フィルム
１１光波長変換層
１１ａ透明樹脂
１１ｂ蛍光体
１２表面凹凸構造層
３１透明樹脂層

Claims

少なくとも１種類の蛍光体が分散され、光の波長を変換する光波長変換層を少なくとも１層有し、
３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の波長の光を４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の波長の光に変換し、５００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の波長の光を６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の波長の光に変換することを特徴とする光質調整フィルム。
前記蛍光体の含有率が、前記光波長変換層を形成する透明樹脂の１００質量部に対して、０．００１質量部以上、１０．０質量部以下であることを特徴とする請求項１に記載の光質調整フィルム。
最表面層の表面に、凹凸構造が形成された表面凹凸構造層をさらに有し、
前記凹凸構造は、表面粗度Ｒｚが１μｍ以上、５０μｍ以下であり、ヘイズ値が２０％以上、１００％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光質調整フィルム。
透明樹脂を主材とする透明樹脂層をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光質調整フィルム。