JP2018530455A - 優れた液垂れ防止性能を備えた温室用多層フィルム - Google Patents

優れた液垂れ防止性能を備えた温室用多層フィルム Download PDF

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Abstract

多層フィルムであって、ａ）ｉ）ポリオレフィン成分、ならびにｉｉ）２〜６の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーを含む第１の層と、ｂ）ｉ）ポリオレフィン成分、ｉｉ）ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステル、フッ素系化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１〜５重量パーセントの添加剤であって、７〜１８の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、添加剤、ならびにｉｉｉ）無機充填剤、を含む第２の層であって、第１の層に隣接している、第２の層と、ｃ）ポリオレフィン成分を含むスキン層と、を含む多層フィルムが開示されている。この多層フィルムは温室用途で使用される。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリオレフィンフィルムに関する。より具体的には、本発明は温室用途で使用されるポリオレフィンフィルムに関する。
液垂れは一般に、「遮蔽された空間」内部の空気と外部の空気との温度差及び界面の局所的冷却によって生じる現象である。農業用フィルムに包まれた温室内部の空気は、土壌からまたは植物から蒸発する水蒸気で満たされており、水の表面張力は非常に高く（約７２ｍＮ／ｍ）かつ、通常はポリエチレン（ＰＥ）、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）、またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から作製される温室用フィルムの表面エネルギーが低いため、水蒸気は低温のフィルムの内側表面上に液滴状に凝結し、水の液垂れを引き起こす。フィルム上の水滴は乱反射によって日光の入射を大きく低減し、さらに植物に落下するその液滴は、作物の物理的損傷をもたらし得る。
したがって、液垂れを回避するために、液垂れ防止処理が利用され、温室用フィルムの内側表面を性質上親水性にし、または界面活性剤を添加することで水の表面張力を低減する。両方の方法は、蒸気の凝結による液滴が表面上で拡散し、流出することを引き起こし得、これが温室内への日光の透過を確実にし、かつ植物の物理的損傷を低減する。
現在、市販の液垂れ防止フィルムの大半は、バルク状のフィルムマトリックスからプラスチックフィルム表面へ移動する低分子量添加剤（例えば、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステルなどの非イオン性界面活性剤）が配合されている。表面上のこれらの低分子量界面活性剤は水に溶解し、水の表面張力を低減することができ、「改質された水」がフィルム上に拡散することができる。典型的な液垂れ防止添加剤の濃度は１〜５重量パーセントの範囲である。多層フィルム、特に３層フィルムは温室用途として幅広く使用されてきた。市販の３層フィルムの大半は、低分子量添加剤がフィルムの内側及び中間層の両方に配合されており、これら２層中の液垂れ防止組成物は同一である。中間層は液垂れ防止添加剤の貯蔵所として機能する。しかし、通常これらの市販の界面活性剤添加剤の大半は、無極性ポリエチレンフィルムマトリックスとの良好な親和性を有していない。これらの添加剤は、フィルムの外側へ速やかに拡散し、凝結した水によって容易にフィルム表面から洗い流される可能性があり、液垂れ防止の性能有効時間（ｓｅｒｖｉｃｅ・ｔｉｍｅ）の低減、及びフィルムの液垂れ防止性能の比較的短時間での消失がもたらされる。
したがって、長い性能有効時間を有する液垂れ防止添加剤が所望される。
本発明の実施形態では、多層フィルムが開示され、この多層フィルムは、ａ）ｉ）ポリオレフィン成分、ならびにｉｉ）ＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨ及びＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＯ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨからなる群から選択される構造を有するポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは９〜２５であり、ｂは１〜１０であって、２〜６の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーを含む第１の層と、ｂ）ｉ）ポリオレフィン成分、ｉｉ）ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステル、フッ素系化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１〜５重量パーセントの添加剤であって、７〜１８の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、添加剤、ならびにｉｉｉ）無機充填剤、を含む第２の層であって、第１の層に隣接している、第２の層と、ｃ）ポリオレフィン成分を含むスキン層と、を含む。
本発明を例証するため、本開示で好ましいとされる本発明の形態を図面によって示す。しかしながら本発明は、図面に示された実施形態に限定されないことを理解すべきである。
８０日間にわたる実地試験の後に撮影された実施例１のフィルムの写真を示す（左：内部から外部に向かって撮影した写真、右：外部から内部に向かって撮影した写真）。 ８０日間にわたる実地試験の後に撮影された比較実施例Ａのフィルムの写真を示す（左：内部から外部に向かって撮影した写真、右：外部から内部に向かって撮影した写真）。 ８０日間にわたる実地試験の後に撮影された比較実施例Ｂのフィルムの写真を示す（左：内部から外部に向かって撮影した写真、右：外部から内部に向かって撮影した写真）。 ８０日間にわたる実地試験の後に撮影された比較実施例Ｃのフィルムの写真を示す（左：内部から外部に向かって撮影した写真、右：外部から内部に向かって撮影した写真）。 比較実施例Ｄのフィルムの写真を示す（左：内部から外部に向かって撮影した写真、右：外部から内部に向かって撮影した写真）。
本発明の広い一態様は、ａ）ｉ）ポリオレフィン成分、ならびにｉｉ）ＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨ及びＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＯ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨからなる群から選択される構造を有するポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは９〜２５であり、ｂは１〜１０であり、２〜６の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーを含む第１の層と、ｂ）ｉ）ポリオレフィン成分、ｉｉ）ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステル、フッ素系化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１〜５重量パーセントの添加剤であって、７〜１８の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、添加剤、ならびにｉｉｉ）無機充填剤、を含む第２の層であって、第１の層に隣接している、第２の層と、ｃ）ポリオレフィン成分を含むスキン層と、を含むか、これらからなるか、または本質的にこれらからなる。
第１の層は少なくとも１つのポリオレフィン成分を含む。ポリオレフィンの例には、モノオレフィン及びジオレフィンのポリマー、例えばポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタ−１−エン、ポリ−４−メチルペンタ−１−エン、ポリイソプレンまたはポリブタジエン、ならびにシクロペンタンまたはノルボルネンなどのシクロオレフィンのポリマー、ポリエチレン、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、高密度高分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ−ＨＭＷ）、高密度超高分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ−ＵＨＭＷ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、及び線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が含まれるが、これらに限定されない。
上記ポリオレフィン、例えばポリイソブチレンとポリプロピレン、ポリエチレン（例えばＰＰ／ＨＤＰＥ）とポリプロピレンの混合物、及び異なる種類のポリエチレン（例えばＬＤＰＥ／ＨＤＰＥ）の混合物を使用できる。
ポリオレフィン成分の他の例には、モノオレフィン及びジオレフィン相互のまたは他のビニルモノマーとのコポリマー、例えば、エチレン／プロピレンコポリマー、ＬＬＤＰＥ及びＬＤＰＥとこれらの混合物、プロピレン／ブタ−１−エンコポリマー、プロピレン／イソブチレンコポリマー、エチレン／ブタ−１−エンコポリマー、エチレン／ヘキサンコポリマー、エチレン／メチルペンテンコポリマー、エチレン／ヘプテンコポリマー、エチレン／オクタンコポリマー、プロピレン／ブタジエンコポリマー、イソブチレン／イソプレンコポリマー、エチレン／アルキルメタクリレートコポリマー、エチレン／ビニルアセテートコポリマー及びこれらの塩、ならびにプロピレン及びヘキサジエン、ジシクロペンタジエンまたはエチリデン−ノルボルネンなどのジエンとエチレンのターポリマー、ならびにこのようなポリマー相互の及び上述の他のポリマーとの混合物、例えばポリプロピレン／エチレン−プロピレンコポリマー、ＬＤＰＥ／エチレン−ビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡ）、ＬＤＰＥ／エチレン−アクリル酸コポリマー（ＥＡＡ）、ＬＬＤＰＥ／ＥＶＡ、ＬＬＤＰＥ／ＥＡＡ及びこれらの混合物が含まれる。
第１の層はまた、疎水性のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーを有するコポリマーを含む。このコポリマーは一般に、ＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨ及びＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＯ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨからなる群から選択される構造を有するポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであり、式中、ａは９〜２５であり、ｂは１〜１０である。
疎水性ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーの親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）値は一般に、２〜６の範囲内である。２〜６の範囲内に含まれるあらゆる範囲が本明細書に含まれ、本明細書で開示され、例えばＨＬＢ値は２〜５、３〜５または４〜６であってよい。
ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーは一般に、第１の層中に１〜５重量パーセントの範囲内の量で存在する。１〜５重量パーセントの範囲内のあらゆる及びすべての範囲が本明細書に組み込まれ、本明細書に開示され、例えばコポリマーは第１の層中に１〜４重量パーセント、１〜３重量パーセントまたは２〜３重量パーセントあるいは３〜５重量パーセントの範囲内の量で存在してよい。
−構成要素（ｂ）−第２の層
フィルムの第２の層は第１の層に隣接している。第２の層はポリオレフィン成分を含む。ポリオレフィンは上記において列挙したどのポリオレフィンから選択してもよい。様々な実施形態では、ポリオレフィン成分はＬＤＰＥまたはＬＬＤＰＥであってよい。
第２の層はまた、親水性の添加剤を含む。この添加剤はソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステル、フッ素系化合物及びこれらの混合物からなる群から選択される。これらの添加剤は比較的小さい分子量（一般に、分子量５００未満）を有する。市販の液垂れ防止剤の一例としては、Ｌｉｎ’ａｎ ａｕｘｉｌｉａｒｙのＬＹ−６が挙げられる。
親水性添加剤のＨＬＢ値は一般に、７〜１８の範囲内である。７〜１８の範囲内に含まれるあらゆる範囲が本明細書に含まれ、本明細書で開示され、例えばＨＬＢ値は８〜１６、１０〜１５または１１〜１４であってよい。
添加剤は一般に、第２の層中に１〜５重量パーセントの範囲内の量で存在する。１〜５重量パーセントの範囲内のあらゆる及びすべての範囲が本明細書に組み込まれ、本明細書に開示され、例えば添加剤は第２の層中に１〜４重量パーセント、１〜３重量パーセントまたは２〜３重量パーセントあるいは３〜５重量パーセントの範囲内の量で存在してよい。
第２の層はさらに、無機充填剤を含む。充填剤は多孔質構造を有してよい。使用できる無機充填剤の例には、珪藻土、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔質チタニア、多孔質アルミナ及びアタパルジャイトが含まれるが、これらに限定されない。無機充填剤はこの層中に配合され、親水性添加剤の移動率をコントロール及び／または低減する。
無機充填剤は一般に、第２の層中に０．５〜５重量パーセントの範囲内の量で存在する。０．５〜５重量パーセントの範囲内のあらゆる及びすべての範囲が本明細書に組み込まれ、本明細書に開示され、例えば無機充填剤は第２の層中に０．５〜４重量パーセント、１〜４重量パーセントまたは１〜３重量パーセントあるいは２〜３重量パーセントの範囲内の量で存在してよい。
−構成要素（ｃ）−スキン層
フィルムの外側の層すなわちスキン層は、ポリオレフィン成分を含む。ポリオレフィンは上記において列挙したどのポリオレフィンから選択してもよい。様々な実施形態では、ポリオレフィン成分はＬＤＰＥまたはＬＬＤＰＥであってよい。
フィルムはさらに、ポリオレフィン成分を有する追加の１〜４層を含んでよい。ポリオレフィンは上記において列挙したポリオレフィンから選択してよい。追加の層は第２の層とスキン層との間にある。１〜４の範囲内のあらゆる値が本明細書に組み込まれ、本明細書に開示され、例えば１つ、２つ、３つまたは４つの追加の層があってよい。
任意の成分
いくつかの実施形態では、フィルム中に酸化防止剤が存在してよい。酸化防止剤の例には、アルキル化モノフェノール、アルキル化ヒドロキノン、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキルジエンビスフェノール、ベンジル化合物、アシルアミノフェノール、一価または多価アルコールとｂ−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸のエステル、一価または多価アルコールとｂ−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−プロピオン酸のエステル、ｂ−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸のアミド及びこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、フィルム中に紫外線安定剤が存在してよい。紫外線安定剤の例には、２−（２’−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−ヒドロキシ−ベンゾフェノン、置換された安息香酸のエステル、アクリレート、マロネート、立体障害のあるアミン、ヒドロキシフェニル−ｓ−トリアジン及びこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
組成物の製造方法
本発明の多層フィルムは、当該技術分野において一般的に知られているブローフィルム法で成形されることが好ましいが、キャストフィルムまたはラミネーションなど他の方法を使用してもよい。
使用した原材料を表１に示す。
フィルム作製方法：
コンパウンディング
第一に、ＬＬＤＰＥ樹脂中にＵＶ ９４４及びＡＯ Ｂ９００を含むマスターバッチが二軸スクリュー押出成形機を使用して作製された。曇り止め剤（ＴＳ−４０３）のマスターバッチが同様の方法で作製された。ペレットの形態のこれらのマスターバッチが液垂れ防止剤及び無機充填剤（組成物に充填剤があった場合）と共に、ＬＤＰＥ粉末と一緒に混合された。ＵＶ ９４４及びＡＯ Ｂ９００の含量は、最終的なフィルム組成物中でそれぞれ１．０及び０．２重量％だった。次いでコンパウンディングが４０ｍｍ二軸スクリュー押出成形機で実施された。ＬＬＤＰＥが１つフィーダから供給され、ＬＤＰＥ粉末が他のすべての添加剤と共に別のフィーダから供給された。温度は約１８０℃に設定され、スクリュー速度は２５０ｒｐｍだった。溶融温度は約２３０℃で測定された。
コンパウンディング工程で得られたペレットは、フィルムブロー工程の前に完全に乾燥させた。
フィルムブロー
フィルムは３層ブローフィルムラインで作製された。ブローアップ比（ＢＵＲ）は約２．５だった。フィルムの厚さは約１００ｕｍになるように制御された。層の厚さは１／１／１だった。
本発明のすべての組成物は表２にまとめられている。実施例１では、内側層の添加剤として疎水性ＰＥＯ−ＰＥ（Ｕｎｉｔｈｏｘ ４２０）を使用した。１．０％のＣ１８−ＥＯ９及び１．０％のＵｎｉｔｈｏｘ ４５０も内側層に配合され、表面親水性をさらに向上させた。低分子量添加剤のＬＹ−６が珪藻土と共に混合され、中間層に配合された。
比較実施例Ａは、実施例１と同一の液垂れ防止組成物を内側層及び中間層に有したが、中間層に珪藻土を有さなかった。比較実施例Ｂ、Ｃ、及びＤは同一の添加剤及び添加剤の量を内側層及び中間層に有した。比較実施例Ｂは、実施例１と同一の添加剤を内側層に有した。比較実施例Ｃは、実施例１の中間層と同一の液垂れ防止添加剤を有した。比較実施例Ｄは、添加剤及び充填剤の両方を内側／中間層に有した。比較実施例Ｅは、実施例１と同一の中間層を有したが、疎水性ＰＥＯ−ＰＥを内側層に有さなかった。
光学特性試験：
フィルムサンプルのヘイズについてＢＹＫガードナーヘイズメーターで試験した。光学試験の前に、フィルム表面上に現れた添加剤を除去するためにエタノールを使用した。
フィルムの液垂れ防止加速試験：
中国国家標準ＧＢ４４５５−２００６に従ってフィルムの液垂れ防止性能が試験された。フィルムは水浴を備えたケージに固定され、遮蔽空間を形成し、フィルムには加圧コーンによって１５度の傾斜角がつけられた。水浴中の水を６０℃まで加熱し、水蒸気が凝結し、ＰＥフィルム上に水の薄層を形成した。凝結した水は、水浴に流れて戻り、液垂れ防止剤が徐々に流出した。不透明な水滴及び／または透明な水のフレーク／筋がフィルムの内側表面上に形成され、液垂れ防止性能が失われた。
性能不良の基準は以下のように規定された。
１．フィルム総面積の３０％を超える不透明な水滴の領域。
２．フィルム総面積の５０％を超える水のフレーク／筋を有する領域。
液垂れ防止の性能有効時間は液垂れ防止性能が不良となった時に記録された（単位：日）。
液垂れ防止性能の実地試験：
本発明の研究で得られたフィルムを使用して温室が設置された。実地試験は中国北部で実施された。温室は長さ６０ｍ、幅８ｍ、高さ３ｍである。試験は２０１５年４月〜６月に実施され、環境温度は−２〜３５℃の範囲内で変動した。温室内部の湿度は、３０〜８０％の範囲内であったと記録された。
結果：
すべてのフィルムサンプルの液垂れ防止性能は表３にまとめられている。
８０日間の実地試験の後、様々なフィルムサンプルの液垂れ防止性能が図１〜５に示されている。実施例１は良好な液垂れ防止性能を示した。実施例１のフィルムは試験時間を通して良好な透明性を維持し、水滴または曇りはフィルム表面上に見つからなかった。
また、中間層に珪藻土が添加されていない比較実施例Ａも優れた液垂れ防止性能を８０日間の実地試験後に示した。しかし加速試験の結果から、本発明の実施例ははるかに長い液垂れ防止寿命を有したことは明らかである。珪藻土の添加がＬＹ−６を閉じ込め、その拡散を減速させることができたため、はるかに長い液垂れ防止性能をもたらした。
比較実施例Ｂ、Ｃ及びＤについては、小さな液滴が内側表面上に凝結した。これらの水滴は、フィルムの透明性の大幅な低下をもたらした。
比較実施例Ｅについては、親水性界面活性剤（ＬＹ−６）が内側層の疎水性ＰＥＯ／ＰＥコポリマーと置き換わった時、５日間の加速試験後に水滴が見つかったが、我々の発明実施例１は透明性を維持し、＞２７日にわたって液滴の形成が起こらなかった。
本発明の研究の別の利点として、中間層中に充填剤を添加することで（充填剤添加によって引き起こされる）光学特性への負の影響を低減する点が挙げられる。表３に示されているように、比較実施例Ａ（フィルム中に充填剤を含まない）と比較して、実施例１のヘイズはわずかな増加しか示さなかった。充填剤が表面層（内側層）に添加された比較実施例Ｄでは、ヘイズの増加がはるかに大きなものとなった。

Claims (6)

  1. 多層フィルムであって、
    ａ）
    ｉ）ポリオレフィン成分、ならびに
    ｉｉ）ＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨ及びＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＯ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨからなる群から選択される構造を有するポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは９〜２５であり、ｂは１〜１０であり、２〜６の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーを含む第１の層と、
    ｂ）
    ｉ）ポリオレフィン成分、
    ｉｉ）ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステル、フッ素系化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１〜５重量パーセントの添加剤であって、７〜１８の範囲内の親水性−親油性バランス値を有する、添加剤、ならびに
    ｉｉｉ）無機充填剤、を含む第２の層であって、
    前記第１の層に隣接している、第２の層と、
    ｃ）ポリオレフィン成分を含むスキン層と、を含む、多層フィルム。
  2. １〜４つのポリオレフィン層を前記第２の層と前記スキン層との間にさらに含む、請求項１に記載の多層フィルム。
  3. 前記無機充填剤は、珪藻土、ゼオライト、多孔質シリカ、多孔質チタニア、多孔質アルミナ、及びアタパルジャイトからなる群から選択され、かつ前記第２の層中に０．５重量パーセント〜５重量パーセントの範囲内で存在する、請求項１または２に記載の多層フィルム。
  4. 前記ポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーは、前記第１の層中に１重量パーセント〜５重量パーセントの範囲内で存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  5. 前記スキン層は、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィン成分を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の多層フィルムから作製される温室用フィルム。
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