JP2019522488A - 太陽光反応性マルチフィルム - Google Patents

Abstract

所定の温度および張力において予歪みを与えられた熱収縮材料の１以上の層を含む太陽光反応性マルチフィルムが提供される。このような予歪みを与えられた層を直ちに冷却することにより、分子の変形応力が該材料内で維持され、日射に曝された際に伸長ではなく収縮が促進される。このマルチフィルムは、縦に長い栽培床を覆うように敷設されることに適し、その側端が土壌に埋められることによって、しっかりと張った状態に保たれる。フィルムの覆われていない部分が日射に曝されると、１以上の方向における収縮が生じ、この収縮と、シートを押さえている土壌の重量との組合せによって、栽培期間を通して該マルチの緊張状態が維持される。このマルチフィルムの製造法および使用法もまた提供される。

Description

本発明は、農業用のシート状マルチに関し、特に、日射に曝された際に、従来技術のマルチフィルムが伸びるのとは逆に、縮んで表面積が小さくなるような、予歪みを与えられたマルチフィルムに関するが、これに限定はされない。また、本発明は、該マルチフィルムの使用方法および製造方法を含む。

従来技術の包装フィルムは、農業用マルチフィルムとは大きく異なる製品であるが、両製品の違いを認識および理解するために、最初にいくらか議論しておくことは有用である。

従来技術の熱収縮フィルムは、透明な包装フィルム用に設計されており、マルチフィルムとしての使用には適さない。直鎖状の低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンは、加熱された後の収縮はわずかである。押出配向を経ていない従来技術の工業用熱収縮フィルムは、加熱されるにつれて表面積が広がり、融点に達すると、縮んで荷物を包み込む。従来技術の収縮フィルムは、そのほとんどが、熱収縮マルチフィルムで必要とされる特性とは異なる特性を必要とするバンドルコレーション収縮包装での使用を目的として製造される。さらに、通常の産業用熱収縮フィルムは、収縮を達成するために、フィルムの融点を超える温度にまで上げる必要があるが、この融点は約１１０〜１２０℃である。

４０〜５５℃という低い温度で表面積を最大で２５％収縮させることのできるフィルムは、ポリエチレンフィルムではこれまでに知られていない。本発明を使用することにより得られるフィルムは、必要とされる温度が低く、かつ高度に収縮するため、屋外で使用されるマルチフィルムとして理想的である。

米国特許ＵＳ ３８９１７３７Ａの教示によれば、一般的な熱収縮フィルムにおいて有用な量の収縮を達成するには、当該ポリマーの融点を超えるまで加熱する必要がある。この特許に従って作製されるフィルムの延伸率は１．２：１〜１．３：１に過ぎず、またこのフィルムは、熱い状態でアニールされる。この収縮フィルムは、ヒートトンネルあるいはホットエアーガンによって収縮するように設計されており、屋外用途において日射に曝されて収縮するよう設計されたものではない。

ＵＳ ４４３６８８８Ａの教示によれば、この特許に従って作製される収縮フィルムは１２４〜１３８℃の温度を必要とし、その製造手順は、アニーリングと高温を含む軸延伸処理を伴う。

ＵＳ ４２７７５９４で教示される製造方法は、縦方向の配向と横方向の延伸をいずれも含む二軸延伸処理を伴い、該方法で製造されるフィルムは、高温でアニールされる。このフィルムは、包装フィルムとして品物を包むように設計されており、屋外での使用には適さない。

ＵＳ ５２９２５６１では、農業用マルチフィルムのためではなく、ボトルのラベルを生産するように設計されたフィルムの製造方法が教示される。

ＵＳ ５７０９９３２で教示されるフィルムは、１２０℃で収縮するように設計されているため、農業用マルチフィルムとしての使用には適さない。

ＵＳ２０１０００４０８７５ Ａ１ この文献は、優先権書類である特許出願２０１６９０１７２３について１５条（５）に基づいて実施され、２０１６年６月２３日に完了した国際型調査において、特に関連があるものとして参照された。したがって、この文献は、特に詳細に取り扱うこととする。

この文献では、一般的知識として、農業用マルチフィルムで生じる大きな問題、すなわち、太陽の下でフィルムが伸び、風ではためくという問題が明らかにされている。

この文献では、明らかにした問題に対する可能な解決策、すなわち、日光に曝されたフィルムを、伸びるのとは逆に収縮させることを提案している。

しかしながら、この解決策を達成するために記載されたフィルム特性は、実用的かつ有用な農業用マルチとしては致命的であり、得られたフィルムが、機械で敷設するフィルムとしては使用不可能なほどであった。

この特許では、収縮特性を達成するための製造方法が提案されており、フィルム全体に複数の縞を形成し、縞のそれぞれがフィルムの長手方向の長さ全体にわたって延び、それぞれが横方向にのみ広く薄く伸びることが記載されている。

しかしながら、マルチフィルムを敷設して使用する当業者であれば、この特許に従って製造されたフィルムが、商業的農業環境における実用的なマルチフィルムとしては機能しないことに気付くであろう。

フィルム押出およびマルチフィルム製造の当業者であれば、このフィルムの、マルチフィルムとしての使用への適合性を妨げる特徴にも気付くであろう。

このフィルムが役立たない理由を、要約して以下に列記する。
ａ．このフィルムは、筋状に、ウェブを横断する横方向にのみ伸び、フィルムに厚い部分と薄い部分の縞が複数できる。これらの縞は、ウェブの幅方向に並び、ウェブの長さ全体にわたって延びている。
ｂ．結果として、ウェブを横断する方向に、フィルムの弱い部分と強い部分の縞が複数できる。このマルチフィルムは、屋外環境において、薄い縞に沿ってより速く劣化する。このマルチフィルムは、機械によって床に敷かれる際、またはそのシーズンの終わりに機械によって床から剥ぎ取られる際に、弱い線に沿って裂けることとなる。
ｃ．フィルムが横方向にのみ伸びることで、このフィルムは、土壌から引き出される方向である縦方向に、さらに弱くなる。
ｄ．このフィルムは、縮んで狭くなる傾向があり、数百層を一定幅のロールとして巻き取ることは、不可能ではなくとも困難であろう。巻かれたフィルムをほどく際、フィルムは縮んで狭くなり、敷込ホイールからもそのようにして引き出される傾向がある。敷設され、敷込ホイールによって横方向に伸ばされると、このフィルムは、薄く伸ばされた細長い部分に沿って裂ける傾向がある。
ｅ．このフィルムのロールは、周方向に高い帯を複数有することとなり、機械によって敷かれた際に穴が開く原因となる。
ｆ．このフィルムは、苗を植えるために穴を開けたり切り込みを設けたりされると、裂ける傾向がある。横方向の収縮により、劣化時、あるいはフィルムに切り込みを入れた際に裂ける可能性が高くなる。
ｇ．フィルムの細長い部分のいくつかは全く伸長されない。この伸長されていない細長い部分は収縮せず、実質的に伸びることによって、伸長された領域の収縮を打ち消す可能性がある（例えば、表１）。
ｈ．薄い領域は、光を遮断せずに雑草の成長を許し、ＵＶ光による劣化に対する化学的保護効果も弱く、また、太陽エネルギーを吸収してフィルムを保護するための黒色顔料も少ない。
ｉ．表１で行われた実験では、収縮の度合いが非常に低く、６０℃未満の温度では全く収縮せず、逆に幾分か伸びることが示されている。これらの試験は、実験室の熱源を用いて行われており、太陽エネルギーを単独で用いてもフィルムが収縮するという証拠はなく、これは仮定または推定の域を出ない。
ｊ．上記の点は、この文献の考察、提案および仮定から推定されるものであり、このフィルムの収縮能力や農業用マルチフィルムとして機能する能力について具体的に記載した請求項は存在しない。

以下に、本願で提示される革新的かつ独創的な特徴のいくつかを列記する。このような特徴により、使用される該材料は、太陽により熱されて収縮する農業用マルチフィルムとして試験でも成功を収めた実証済みのものとなり、上記の不成功に終わった材料と区別される。
ａ．このシートは、長手方向にのみ予歪みが与えられている。
ｂ．このシートは、表面の全領域にわたって厚さが均一であり、薄かったり弱かったりする帯状部分を有さない。
ｃ．このシートには、太陽熱を生成し、雑草の成長を防止し、ＵＶ光による劣化からポリマーを保護するためのカーボンブラックが、一定した高いレベルで含有されうる。
ｄ．このシートは、長手方向の引張特性が改善されており、そのため、地面から剥ぎ取られる際に破れなどのないしっかりしたシートが維持される助けとなる。
ｅ．加熱され、直ちに冷却されることによって材料に歪みが与えられており、この歪みが維持されることで収縮力が材料内に閉じ込められ、その結果、畑で通常経験する４５〜７０℃という非常に低い温度でマルチが収縮する。
ｆ．このシートは、主として長さ方向に収縮するが、横方向にもわずかではあるが十分に収縮する。収縮は表面の全領域にわたって均一であり、線状に弱い部分が生じたり、植物を植えるための切り込みや穴に引裂応力が加わったりすることはない。
ｇ．ロールの幅は正確かつ一定であり、敷設時には平坦なシートとして供給される。
ｈ．製造方法および結果として得られる物理的特性が完全に異なっている。

具体的に言えば、従来技術の農業用プラスチックマルチフィルムは、主要な２つのタイプを含む。プラスチックシートマルチは、農産物が遭遇する最も困難な天候状況のうちいくつかの下で機能するよう設計されたユニークな製品である。

第１のタイプは、一般に比較的透明であり、土壌を温めて種子の発芽を促すような短期間の使用のために設計されている。第２のタイプは不透明であり、以下で説明するように、生育期全体にわたって生育状態を向上させるよう設計されている。

プラスチックマルチフィルムを、バンドル熱収縮フィルムやパレットストレッチラップなどの他のあらゆるプラスチック製品から差別化するものとして、以下の特性が挙げられる。
ａ）土壌を温める、水分を保持する、土壌の侵食を防ぐ、果実を保護する、雑草の成長を防ぐ、生育期の最後まで屋外で持ちこたえ、機械的手段によって栽培土壌に敷設され、また栽培土壌から剥ぎ取られる際に適切な強度を有しているなどの特定の機能を果たす必要がある。
ｂ）コスト低減のためにポリマーの使用量を抑えるべく、一般に薄く作られる必要があり、通常の厚さは１５〜４０ミクロン、最も一般的な厚さは２５ミクロンである。
ｃ）雑草の成長を防ぐために、光線の透過を実質的にすべて遮断する必要がある。
ｄ）地温をできる限り低く抑えるために、表面の色を、光を反射するような銀色または明るい色にできることが必要である。
ｅ）生育期の終わりに、土壌から機械的手段によって剥ぎ取ることができるように、紫外線による劣化に対する耐性を有していなければならない。
ｆ）農業従事者が、マルチを剥ぎ取らずに２毛目を栽培する決定を下した場合には、風、雨、直射日光、高温条件、凍結条件、動物の移動、機械類の移動、土壌の沈下を含む農業環境におけるあらゆる屋外状況に曝されつつも、最長１２ヶ月間、損なわれずに完全な状態を維持しなければならない。
ｇ）作物に散布される農薬による劣化に対する耐性を有さなければならない。
ｈ）薄いシートであっても、機械的手段によって栽培床上に敷設し、フィルムの一部を土壌の下に埋めることができる強度を有さなければならない。
ｉ）風ではためいたりめくれ上がったりすることのないよう、床にしっかりと張った状態で敷設するために、実質的に引っ張られた状態で床に適用して埋めることができる強度を有さなければならない。
ｊ）マルチフィルムを敷設するために使用する機械類の様式上の理由から、ロールの外形は一様でなくてはならない。これは、隆起した領域があれば、機械上でフィルムが引き出される際に、マルチが傷ついてしまうことによる。
ｋ）フィルムの下にある土壌に種子や苗を植え付ける目的でフィルムを切って穴やスリットを設ける際に、裂けたり破れたりしてはならない。
ｌ）生育期の終わりに、地面から機械的手段によって崩壊することなく剥ぎ取られるように、十分な強度を保存しなければならない。撤去後の土壌にプラスチックフィルムが少しでも残れば、後に同じ地面で栽培される作物に害を及ぼしうる。

プラスチックマルチフィルムを用いた作物の栽培には、以下のような利点もある。
ａ）土壌の温度をコントロールするために、マルチに色をつけることができる。黒いマルチフィルムは、苗の周囲の土壌を温めることで成長を早めるが、白いマルチフィルムは土壌をさほど熱することはなく、特に高温気候において効果的である。
ｂ）白いマルチは、より多くの光を反射して植物に当てることで、成長を加速する。
ｃ）マルチの下の点滴潅漑システムと組み合わせると、植物に与えられる水の量を正確にコントロールし、削減できる。
ｄ）植物の周囲における水の蒸発を減らすことで、全体的な水の消費量を削減できる。
ｅ）点滴システムを使用する場合、肥料および成長を助けるための別の補給物を植物に与えることができる。マルチフィルムが肥料の拡散をも食い止めることにより、植物に施す肥料の量を削減できる。
ｆ）濃い黒色の層を有するマルチフィルムであれば、雑草の成長を抑制する。雑草の実生は、光合成のための光を全く受け取ることができず、発芽してすぐに枯れる。
ｇ）イチゴ、メロン、キュウリ、カボチャなどのような果実が地表にできる植物の場合、プラスチックマルチは、土壌や土壌に棲む動物との接触による被害から果実を守る。これらの果実はまた、土壌と接触することなくプラスチック上で栽培されることにより、清潔に保たれる。
ｈ）マルチフィルムはまた、風や水の侵食による耕起土壌の損失を防ぐ。

標準的なシートマルチの大多数は、石油化学工業由来のエチレンから作られた長鎖ポリマー分子である直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（しばしばメタロセン触媒ＬＬＤＰＥと混合、あるいはメタロセン触媒ＬＬＤＰＥと共押出される）からできている。このような最新の高性能ポリマー材料の支えにより、マルチフィルムをより薄くしながら、フィルム強度の改善がなされてきた。

カーボンブラックの粒子は、当該プラスチックに当たる光のほとんどを吸収するようなフィルムの着色に使用される。これによって、ＵＶ光がポリマー分子に到達して、触媒による分子の分裂にエネルギーを与えることが防止される。分裂が生じると、個々の分子が短くなることでフィルム全体が脆くなり、破れて断片となってしまう。

完成品としてのポリエチレンマルチフィルムは、高濃度の着色添加剤に加えて、プラスチックを保護するように設計された多くの種類の化学薬品を含有している。そのような化学薬品には、製造プロセスにおける熱への曝露に抗するための薬品；使用環境における劣化要因に抗するための、紫外線吸収剤、紫外線安定剤および酸化防止剤など；ならびに加工助剤および光吸収剤、さらに不透過度を増したり光の反射を高めたりする成分が含まれる。これらはいずれも、当該プラスチックの寿命を延ばし、有用寿命が終わる時点で容易に収集および回収できるような長さとすることを目的として設計されている。

先端技術のポリマーを使用し、保護添加剤を相当量添加することにより、農業用マルチフィルムのポリマーミックス全体は、包装用として一般に使用されるポリマーフィルムと比べると極めて高価になる。フィルムの厚さを減じ、それによって原料を節約する方法があれば、農業従事者にとって恩恵となる。シートマルチの薄さは、適切に機能を果たすことができるような引張強度の保持とバランスを保たなければならない。

従来技術のマルチフィルムは、通常濃い黒色に作られており、上部表面が白い場合、下の層は黒色である。そのため、日射に曝されると、フィルムは熱くなる。太陽を受けて熱くなるにつれてフィルムが伸び、シートは床の上で弛む。

透明なマルチフィルムの場合、土壌が熱くなり、その結果、土壌とフィルムとの間に閉じ込められた空気も熱くなる。この熱で空気が熱されると、結果としてマルチフィルムが熱くなり、伸びてしまうこととなる。

弛んだマルチフィルムは、風で膨らんだりはためいたりしうる。そうなると、フィルムを切って設けられた穴やスリットに植えられた苗が損傷することがある。フィルムがはためき、苗よりも高く上がった後にまた下がると、苗用に切られた穴が元の位置に戻らず、フィルムが苗を潰してしまう可能性がある。

風の強い地域では、１０％を超える苗がこのようにして損傷することが報告されている。苗の交換には相当な費用がかかる上、困難な作業となりうる。

風にあおられてはためく力は強く、シートマルチの上にある幼果を持ち上げた後に落とすほどであり、作物に傷がつくなどの損傷が生じる。

プラスチックがはためくと、植物の茎がこすられ、茎に損傷が生じることもある。

このようにプラスチックシートに余計な動きが生じ、屈曲が繰り返されることによって、マルチフィルムにおける分子の破壊が進み、早期に劣化や崩壊が起こる可能性もある。

太陽の熱を受けたマルチフィルムが伸び、その結果風を受けてはためくことによって生じる作物の損傷に対する解決策を見出すために、以下のようないくつかの試みがなされてきた。
１．マルチフィルムは通常、トラクターの後方でけん引されるマルチ敷設機を有する機械的手段によって、床の上に敷設される。この敷設機は通常、床を形作り、床の上にフィルムを配置し、側部敷込ホイールを用いてフィルムを適所に保持しつつ、適所での保持を永続的なものとするために固定プラウによってフィルムの側端上に土をかける。フィルムをしっかりと土に抱き込むための、特に高さのある栽培床を使用する際の１つの解決策は、配置されたプラスチックが敷設される方向に対して外側に角度をつけて配置された敷込ホイールによってロールが引き出される際に、ロール上のブレーキを用いて強く引っ張りつつ、フィルムを床の上に敷設することであった。
２．従来技術のマルチフィルムは、シートに細かいディンプルパターンまたはダイヤモンドパターンのマイクロエンボス加工を施すキャストフィルムプロセスによって作製されうる。そのようなシートに張力をかけつつ敷設を行うと、型押しされたパターンは平らにされてシートから消え、シートの表面は平滑になる。日中にシートが熱くなるにつれて、シートが伸びるにもかかわらず緊張した状態に保つため、エンボス加工による型押しは消えていく。夜間や冷温時には、シートが収縮するにつれて、プラスチックに施されたエンボス加工による型押しは、さらに消えて平坦になる。
３．農業従事者は、マルチフィルムが熱い状態で敷設を行うために、日中の暑い時間に敷設を試みるであろう。
４．農業従事者の中には、この問題を解決するために、より剛性が高く、より強く張ることのできる、より厚いフィルムを使用する者もある。

フィルムがはためく問題を解決するための上記の試みはそれぞれ、以下の理由により失敗に終わることがあった。
ａ）従来技術の第１の解決策に関して言えば、高レベルの張力を使用することにより、フィルムの幅方向に少しでも厚さの変化があれば、フィルムを敷込ホイールの下に維持することにおいて問題が生じる可能性がある。
その結果、フィルムが動いてホイールからはみ出すことがある。
フィルムが高い応力下にあるため、少しでも欠陥があると、裂けや破れにつながりうる。
フィルムがあまりにも高い応力下で敷設されると、ホイールに伸ばされて薄くなり、シーズンの最後まで持ちこたえられるだけの十分な実体を持たない領域が生じうる。
低温で敷設されると、このフィルムは、敷込ホイールの圧力を受けて裂ける傾向を有することがあり、そのためにプロセスに遅れが生じる。
フィルムが裂けたり敷込ホイールの下から外れるリスクがあるため、敷設プロセスはゆっくり行わなければならない。
多くの農業従事者は、張力のかかったマルチフィルム敷設の熟練者ではない臨時雇いの労働者を使用するため、敷設プロセスの効率は悪くなる。
このマルチフィルムは熱くなると伸びるため、いかにしっかりと張って敷設されたとしても、やはりある程度のはためきは起こるであろう。
従来技術の第２の解決策に関して言えば、エンボス加工を施すことによって、微風であればシートを床の表面に保つ助けにはなりうるが、この収縮は一時的なものであり、太陽の熱を受けるとフィルムは伸びることになるが、エンボス加工による復元では、強い風によってフィルムが持ち上げられる影響を克服できるほどの強さはないことが多い。
これは特に、揚床が使用される場合に顕著であり、床の曲面上を進む空気が相当な空気力を生み出し、これはプラスチックを持ち上げるのに十分なものである。
ｂ）従来技術の第３の解決策に関して言えば、日中の暑い時間にフィルムの敷設を行うと、周囲温度によってフィルムがわずかに伸びた状態にあるため、多少の助けにはなるが、敷設された後の日射による温度は、敷設時の温度よりもはるかに高く、直射日光に曝されたフィルムは相当伸びることになる。
敷設時の他の環境条件によっては、日照条件下での敷設が必ずしも可能であるとは限らない。
ｃ）従来技術の第５の解決策に関して言えば、フィルムを厚くすると、使用するポリマーおよび添加剤の量に関して製品のコストが増すだけでなく、輸送のコストも上昇する。重いロールの取扱いにかかるコストや輸送および投棄のコストといった処分費もまた増加する。日射によって熱されると、厚いフィルムであっても伸びることとなり、作物がこれにこすられたり当たられたりすると、実際にはより大きな損傷を受けることもある。

本発明の全般的な目的は、直射日光に曝されると、既存のプラスチックマルチシートのように伸びるのではなく、むしろ収縮し、既存のマルチ敷設技術とともに使用することができ、従来技術のマルチフィルムに対して機能的にも経済的にも優位性を有することが証明される、新規かつ進歩的なマルチフィルムを提供することにより、従来技術に伴う上記の問題のうちのいくつかまたはすべてを改善することである。

具体的な目的の１つは、通常の条件下で機械的手段によって敷設することができ、日光に曝されると、シートの埋められた部分による制限下で最大現に収縮して栽培床上でしっかりと張られた状態を保ち、その結果、風によってはためいたマルチが稚苗に損傷を与えることが防止できるマルチを提供することである。

他の具体的な目的としては、本発明品の製造方法および使用方法の提供が挙げられる。

本発明によって提供される進歩性とは、日光によって熱されると伸びてしまう従来技術による農業用マルチフィルムの問題を成功裏に克服する農業用マルチフィルムを提供することである。太陽エネルギーの影響を受けて伸びるというこの問題は、マルチフィルムに特有であり、他の種類のフィルムやシートでは一切生じない。この問題のために、マルチフィルムはしばしば、作物を保護するように設計された農業用特殊製品としての目的を果たすことができなくなる。

この問題は従来技術によって明らかになっており、このような問題を軽減するために幾多の試みがなされてきたが、いずれも失敗に終わっている。

本発明によるマルチフィルムは、高温を維持しながら長手方向の伸長に供された後、直ちに冷却されているため、伸長されたポリマー分子の伸長応力が、該プラスチック材料に閉じ込められている。

他に類を見ないことであるが、本発明のマルチフィルムは、日射に曝されて熱されることで一旦軟化すると、延伸された分子が延伸前の位置に後退できるようになり、曝されている表面領域全体にわたって収縮が起こる。

意外にも、このマルチフィルムの収縮は、４０℃という低い温度で始まる。

収縮すると、結果としてフィルムは、農業用栽培床の長さ方向および幅方向にしっかりと張ることになるため、機械的手段によって床に配置された後に直射日光に曝された場合、伸長による問題は克服される。この機能を果たし、収縮するマルチフィルムに特有の恩恵を成功裡に提供する製品は、他には存在しない。

太陽光の力で収縮するマルチフィルムという本発明は、マルチフィルムシートの使用に影響する問題、すなわち日光に曝されるとシートが伸びるという問題に対する実証済みの解決策を提案するという点で新規である。

この問題は従来技術によって明らかになっており、このような問題を軽減するために幾多の試みがなされてきたが、いずれも失敗に終わっている。

本発明により提供される特性ならびに記載される製造パラメータおよび製造方法を包含するこの独特なマルチフィルムは新規であり、太陽によって熱されると表面積が広がるという農業用マルチフィルムの問題を、望ましい農業用マルチフィルムに求められる他の化学的特性および物理的特性をすべて維持しつつ、畑で太陽エネルギーによってフィルムが熱された際に達成可能な温度において、曝された表面領域において収縮するという特性を有することにより解決する。

この問題に対する解決策として、日光に曝されて収縮するマルチフィルムの可能性について過去に構想が描かれていたとしても、本発明によって製造されるマルチフィルムは、農業用マルチフィルムに求められる他の機能をすべて果たしつつ、日射に曝された際に伸びるのではなくむしろ収縮するマルチフィルムを提供するような、独自の機能的かつ実用的な実施形態を提供するものである。

本発明は新規であり、上記の問題を成功裏に解決する同様の方法、すなわち、機械的手段によってマルチフィルムを成功裡に敷設し、生育期の最後までその一体性を維持し、その後は土壌からフィルムを成功裏に回収することが可能であり、かつ、該マルチフィルムが日光を受けた際に、予期されるように伸びるのではなく収縮することにおいて信頼性を有するような方法は、他には存在しない。

一態様において、本発明は、農業用マルチフィルムの太陽光反応性シートであって、熱収縮材料の１以上の層である１以上のシートを含むこと、シートがそれぞれ一様な厚さを有し、前記材料が高温で長手方向に伸長される機械的プロセスに供された後に冷却されていること、および前記プロセスにより低温における収縮性が向上し、それによって前記材料が太陽エネルギーに曝されて昇温した際に該材料が確実に収縮することを特徴とする、太陽光反応性シートに関する。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層は、縦方向配向プロセスにより、所定の温度および該材料の降伏点を越えるような張力で長手方向に均一に予歪みを与えられ、該予歪みを与えられた１以上の層は、所定の降伏レベルに達した後に冷却されており、得られた分子変形応力が該材料内に保持されることで、日射に曝された際に伸張ではなく１以上の方向への収縮が促進される。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層は、周囲温度および該材料の降伏点を越えるような張力で長手方向に予歪みを与えられ、該予歪みを与えられた１以上の層は、周囲温度に保持され、得られた分子変形応力が該材料内に保持されることで、日射に曝された際に伸張ではなく１以上の方向への収縮が促進される。

より好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層は、所定の温度および該材料の降伏点を越えるような張力で長手方向に均一に予歪みを与えられ、該予歪みを与えられた１以上の層は、所定の降伏レベルに達した後直ちに冷却されており、得られた分子変形応力が該材料内に保持されることで、日射に曝された際に伸張ではなく１以上の方向への収縮が促進される。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層の長手方向の予歪みが、引張強度をも増強することによって、機械装置による機械的プロセスにおいて、機械装置によって敷設される際に裂けたり、撤去される際に寸断された残留物が残ったりする傾向を低減することが可能になる。

より好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層の長手方向の予歪みが、引張強度をも増強することによって、より薄いゲージで製造されつつも十分な性能を発揮することが可能になる。

前記熱収縮材料の１以上の層の低温における収縮性により、より薄く作製してより低い張力でより迅速に敷設しながらも、その後の収縮によって風によるはためきを防止することが可能となる。

隣り合うシートの側端同士は重なり合うことが好ましい。

別法において、隣り合うシートの側端同士は連結される。

好ましくは、前記熱収縮材料は、太陽エネルギーに曝されると昇温し、その結果柔軟化して分子運動が可能となり、予歪みによる収縮特性が発揮されるプラスチックフィルムである。

好ましくは、前記熱収縮プラスチックフィルムは、一枚巻きのシート、または単一のシートを形成するよう一体に貼り合わされた二枚巻きのシートのいずれかであり、ポリオレフィンポリマーの層を少なくとも２層含む。

好ましくは、前記熱収縮プラスチックフィルムは、共押出インフレーションまたはキャストフィルム押出プロセスによって製造され、押出し後に、縦方向配向（ＭＤＯ）として知られている改変プロセスによってインラインまたはオフラインで長手方向に延伸される。

好ましくは、前記縦方向配向プロセスに、それぞれ異なる線速度で回転する加熱されたインフィードニップローラーと冷却されたアウトフィードニップローラーとが組み込まれ、最大延伸応力下で分子の応力がシートに閉じ込められる。

好ましくは、前記シートは、延伸プロセスの後、スプールへの巻取りまでに、熱アニールまたは直接応力除去もしくは該プラスチックシートに閉じ込めた収縮力の安定化のような、該シートの応力を除去するよう設計された何らの押出し後プロセスにも供されず、製造プロセスの間に前記フィルムに閉じ込められた収縮応力が、非制限下では、５５℃という低温において、表面積で約１０〜３０％であり、このような収縮が、該フィルムがひとたび４０℃に達すると、該ポリマーの融点がそれをはるかに上回る場合（例えば、ポリエチレンであれば、約１１０〜１２０℃）であっても開始される。

好ましくは、前記シートは、配向プロセスの後、スプールへの巻取りまでに、該シートを降伏点未満で延伸することによって生じた残存弾性力の予緩和または応力の完全な除去を行うための緩和プロセスに供される。

より好ましくは、前記シートは、シートに残存する弾性を消散させるために、低い巻取り張力またはギャップ巻取り技術を使用してスプールに巻き取られてもよい。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層は、ポリオレフィンポリマーと、マルチフィルムの長寿命を保証する添加剤とを組み合わせた層であり、該添加剤は、加工助剤、酸化防止剤、ＨＡＬＳ型紫外線安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤および滑沢剤を含む。

好ましくは、前記ポリオレフィンポリマーは、ポリエチレンである。

さらに好ましくは、前記ポリオレフィンポリマーは、直鎖状低密度ポリエチレンである。

好ましくは、前記ポリオレフィンポリマーは、メタロセン直鎖状低密度ポリエチレンである。

好ましくは、前記ポリオレフィンポリマーは、直鎖状低密度ポリエチレンとメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンとの組合せである。

好ましくは、前記熱収縮材料は、少なくとも２以上の共押出し層からなる。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層は、気体不透過性である。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層は、サイズが１７〜１００ｎｍのカーボンブラック粒子を２％〜８％含む。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層は、サイズが１７〜５０ｎｍのカーボンブラック粒子を４％〜７％含む。

好ましくは、前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層は、サイズが１７〜２１ｎｍのカーボンブラック粒子を５．６％〜６．４％含む。

好ましくは、前記シートに吸収された日射によって、前記フィルムの温度は４５℃よりも高くなる。

好ましくは、前記フィルムは、ＨＡＬＳ型紫外線防護剤を含む。

好ましくは、前記シートの両面の色は異なり、前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層は、あらゆる光の透過を遮断して、該材料が収縮を開始するように該シートを熱するのに十分な太陽エネルギーを吸収することを保証するために黒色である。

好ましくは、前記シートは、機械的手段によって、縦に長い栽培床を長手方向に覆うように敷設されることに適し、シートのそれぞれは、その側端が土壌に埋められることによって、該床上に緊張した状態で張られ、該土壌の重量と、該シートが同時に収縮することの組合せによって、栽培期間を通して緊張状態が維持される。

また別の一態様において、本発明は、上述のマルチフィルムをフィルムインフレーションフィルムプロセスによって製造する方法であって、
（ａ）ポリマーを押出機の中で加熱し、溶融させる工程；
（ｂ）溶融したポリマーを円形ダイを通して押し出す工程；
（ｃ）押し出されたポリマーをバブルとして上方へ引き上げる工程；
（ｄ）潰したチューブを冷却空気リングによって冷却し、固化する工程；
（ｅ）前記バブルを、ひと組の安定板の間を通して筒状に潰す工程；
（ｆ）潰して二重のシートとした前記フィルムチューブを、それぞれ異なる速度で回転することによって該フィルムを延伸する加熱ローラーおよび冷却ローラーを備えたインラインの縦方向配向装置を通過させる工程；
（ｇ）前記フィルムを、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過させる工程；
（ｈ）シートの厚さが幅方向に実質的に均一となるように、フィルムの端部をトリミングする工程；ならびに
（ｉ）前記フィルムをスプールに巻く工程
を含む方法に関する。

また別の一態様において、本発明は、上述のマルチフィルムをキャストフィルム押出プロセスによって製造する方法であって、
（ａ）ポリマーを押出機の中で加熱し、溶融させる工程；
（ｂ）溶融したポリマーをフラットダイを通して押し出す工程；
（ｃ）前記平らに押し出されたフィルムを冷却されたローラーに上に渡し、該フィルムを冷却して固化させる工程；
（ｄ）固化した前記フィルムを、それぞれ異なる速度で回転することによって該フィルムを延伸する加熱ローラーおよび冷却ローラーを備えたインラインの縦方向配向装置を通過させる工程；
（ｅ）前記フィルムを、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過させる工程；
（ｆ）シートの厚さが幅方向に実質的に均一となるように、フィルムの端部をトリミングする工程；ならびに
（ｇ）前記フィルムをスプールに巻く工程
を含む方法に関する。

好ましくは、前記フィルムは最初、縦方向配向装置の通過前には、必要とされる厚さよりも厚く押し出され、該配向装置において、供給される該厚いフィルムの引張特性を実質的に保持したまま、より狭くより薄くなるように延伸される。

好ましくは、前記フィルムは縦方向配向装置によって延伸され、該延伸プロセスの開始時の温度は２０〜１２０℃である。

好ましくは、前記フィルムは、前記延伸プロセスの開始時に、４０〜９０℃の温度まで加熱される。

より好ましくは、前記フィルムは、前記延伸プロセスの開始時に、６０〜７０℃の温度まで加熱される。

好ましくは、縦方向配向装置によって前記フィルムが延伸された直後に、かつ延伸応力が該フィルム中に保持されたまま、該フィルムは１０〜４０℃に冷却される。

より好ましくは、縦方向配向装置によって前記フィルムが延伸された直後に、かつ延伸応力が該フィルム中に保持されたまま、該フィルムは１５〜２０℃に冷却される。

適切には、前記縦方向配向（ＭＤＯ）プロセスによって得られた分子の延伸応力は、前記フィルムが冷却される間、該フィルム内に保持される。

好ましくは、前記フィルムは、延伸された後、緩和またはアニールを行う何らの特定のプロセスにも供されない。

好ましくは、前記フィルムが加熱され、延伸され、かつ冷却されることによって生じて該フィルム中に保持されている弾性応力は、該フィルムの温度が４０〜６０℃に達した時点で解放され、該フィルムが栽培床上で十分に緊張した状態で張られるようにその表面積を収縮させる。

好ましくは、前記縦方向配向装置のインフィードニップローラーは、該押出プロセスの間に使用される最終の引き取りニップローラーと同じ表面線速度で回転する。

好ましくは、前記縦方向配向装置のアウトフィードニップローラーは、インフィードニップローラーの表面線速度の１．２５〜１０倍の表面線速度となるように回転する。

より好ましくは、前記縦方向配向装置のアウトフィードニップローラーは、インフィードニップローラーの表面線速度の１．５〜３．５倍の表面線速度となるように回転する。

あるいは、必要とされる延伸の度合いに応じて、前記縦方向配向装置のアウトフィードニップローラーは、インフィードニップローラーの表面線速度の２〜３倍の表面線速度となるように回転する。

好ましくは、前記フィルムの中心に沿って、植付けラインが長手方向に印刷される。

好ましくは、トリミングされた端部は、再利用のために押出機の中に戻され、その中にあるポリマーと混合される。

好ましくは、前記フィルムは２枚の別個のシートに分割された後、必要な長さになるまでスプールに巻き付けられる。

さらにまた別の一態様において、本発明は、上述のマルチフィルムを使用する方法であって、
（ａ）栽培床上にマルチフィルムの１以上のシートを敷設する工程；
（ｂ）前記１以上のシートの対向する端部を土壌の下に埋め、それぞれのシートが、緊張状態を保って前記床の表面を覆うようにする工程；
（ｃ）前記１以上のシートの露出した部分を直射日光に曝し、
（ｄ）それによって前記フィルムを縦横両方向に収縮させる工程；ならびに
該収縮と埋められた端部の上にある土壌の重量との組合せおよび協働によって、
（ｅ）栽培期間を通してマルチフィルムの緊張状態が維持される工程
を含む方法に関する。

本発明をよりよく理解し、実用的効果を得られるよう、添付の図面を参照されたい。
本発明によるインフレーションフィルムプロセスにより形成されるフィルムシートを示す。 本発明によるキャストフィルム押出プロセスにより形成されるフィルムシートを示す。 本発明による好ましい実施形態およびその使用を示す。 本発明による好ましい実施形態およびその使用を示す。 従来技術のマルチフィルムの対照的な作用を、本発明と比較して示す。 本発明による好ましい実施形態およびその使用を示す。

図１および図２を参照するが、記載の参照番号は、本文中では括弧内に記されている。発明の詳細な説明の全体にわたって、異なる図において同一の構成要素を参照する番号は、可能な限り同一のものとし、文脈上、また不明確さを回避する上で変更が必要である場合に限り、別の数字を使用する。

インフレーションフィルムプロセスによって熱収縮マルチを製造するプロセスを図１に示す。このプロセスは、１台または複数の押出機（４）の中でポリマーを溶融するまで加熱し、円形ダイ（５）を通して押し出すことを含む。フィルムは、バブルとして上方へ引き上げられる間に、冷却空気リング（６）により冷却されて固体状となり、第１組のトップニップローラー（８）によって、ひと組の安定板（７）を通過させられる。フィルムは、２重になったシートまたは潰れたチューブ（９）としてラインに沿ってさらに進む。

別法として、前記フィルムは、図２に示したキャストフィルム押出として知られるプロセスで押し出されてもよく、このプロセスにおいて、前記ポリマーは、１台または複数の押出機の中で加熱されて溶融し、共押出シートとして形成される。このポリマーは、フラットダイ（１８）を通って冷却されたローラー（１６）上に押し出され、マルチフィルム（１７）の１枚のシートとなる。

フィルムを構成するポリマーは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、メタロセン直鎖状低密度ポリエチレンまたはこれらの混合物の、いずれであってもよい。該ポリマーは、単層で押し出されてもよく、多層共押出しであってもよく、少なくとも１層は、高濃度のカーボンブラック粒子を含むこととなり、例えば、１７〜２５ｎｍサイズのカーボンブラック粒子を４０％含むカーボンブラックマスターバッチを１４％〜１６％含む。

適切には、前記マルチフィルムを構成するポリマーブレンドは、該マルチフィルムの長寿命を保証する、加工助剤、酸化防止剤、ＨＡＬＳ型紫外線安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤および滑沢剤のような添加剤を含む。

インフレーションフィルムラインのトップニップローラーを出た後、またはキャストフィルムラインの冷却されたキャストローラーを出た後、前記マルチフィルムは、ライン内にある縦方向配向（ＭＤＯ）機を通過するが、ここには該フィルムを該ＭＤＯ機に供給する第２組のニップローラー（１０）が存在し、先に通過したニップローラーと同じ表面線速度で回転している。この組のニップローラーは、ライン速度、フィルム厚さ、入力フィルム温度およびフィルムが熱ローラーに接触して移動する距離を考慮しつつ、好ましくは、１５０℃であってもよい温度まで加熱され、より好ましくは、前記シートの温度が約５５〜７５℃まで上がるように加熱される。

前記シートは、直ちに第３組のニップローラー（１２）を通過することになるが、この組のニップローラーは、好ましくは４０℃に、より好ましくは周囲温度に冷却されており、さらに好ましくは、前記シートが周囲温度に戻る前に冷却されるよう、約１５℃まで冷却されている。この第３組のニップローラーは、好ましくは、第２組の加熱されたニップローラーよりも１５０％〜３００％速く回転する。状況によっては、シートの延伸量を大きくするために、第３組のニップローラーをさらに速く回転させることが好ましいこともありうる。

前記シートは、第２組のニップローラーと第３組のニップローラーとの間で延伸されて最大延伸応力下に保持され、フィルムの温度が好ましくは約１５℃に下げられるまで、または少なくとも周囲温度に下げられるまで、緩和されることはない。

第２組のニップローラーと第３組のニップローラーとの間には、延伸プロセスにおいてフィルムの支持されていない部分を減らすための、より小さな遊転ローラー（１１）が配置されている。シートの支持されていない部分が少ないほど、延伸によるネックダウン（幅が狭まること）は少なくなるであろう。

ＭＤＯ機を出たフィルムは、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過する。

次いで、フィルム端部のより厚い部分の影響でフィルム厚さが一様でなくなることを避けるために、シートの両端をトリミングする（１３）。次いで、フィルムを、キャストラインまたは塞いだインフレーションフィルムのラインから、ボール紙製の筒である芯に一枚巻きのシートとして巻き付けてもよく、あるいは、フィルムが２枚の平坦なシートの形態である場合には、２枚の別個のシート（１４）に分離して、２本のチューブ芯（１５）に巻きつけて、マルチフィルムの所望のメーター数を含む一枚巻きのシートとしてもよい。

ＭＤＯプロセスにおいて、ＭＤＯ機に供給されたフィルムは、最初は必要とされる厚さよりも厚く押し出され、その後、より狭くより薄くなるように延伸されるが、薄くなったフィルムは、供給された厚いフィルムの引張特性を実質的に保持しており、この薄いフィルムに力を加えて最終的に破ろうとすれば、元の厚いフィルムを破るのと同等の力が必要となる。

場合により、押し出されるフィルムの厚さプロファイルを、バブルシートまたはキャストシートの厚さプロファイルから変更されたものとしておくこともある。すなわち、フィルムがＭＤＯに供されることで他の部分よりも厚い端部が生じることを見越して、調整のために端部を薄くしておく。この変更により、ＭＤＯ機に供給されるフィルムは、ウェブの幅方向にわたって厚さを測定すると、端部がそれ以外のフィルム本体よりも薄くなっており、その結果、ＭＤＯの間にフィルムのネックインが生じても、端部の肥厚化は、供給フィルムの端部が薄いことによって相殺される。この効果は、厚い端部の除去に関して非常に効率的であり、端部のトリミングが全く必要でなくなったり、少しのトリミングで足りるようになったりすることもある。

ＭＤＯプロセスを５５〜７５℃で実施し、最大延伸応力下で速やかに冷却することにより、フィルムは一定の塑性伸長を維持し、その後フィルムの表面温度が５５℃以上になると、約２５％の収縮が達成される。このような温度上昇は、例えば、完全に不透明なマルチフィルムが日射に曝された場合に起こる。この収縮効果は、４０℃という低い温度で始まり、温度が高くなるにつれて収縮率は増加する。

約２０℃程度の周囲温度において、フィルムの切れや破れを生じることなく直鎖状低密度ポリエチレンを延伸することは可能であるが、加熱を行うＭＤＯと比較すると、フィルムを延伸できる速度は低くなり、可能な延伸の程度も低くなり、ネックダウンの量およびその結果必要となるトリミングによる損失は増すことになる。

延伸プロセスの間にフィルムの温度を上げることによって、周囲温度における冷延伸と比べてより迅速、より滑らか、かつより一様な延伸を達成することができ、フィルムをインラインで延伸することが可能となる。これは特に、延伸倍率が低い場合に適している。また、フィルムの温度を上げることにより、通常の生産速度において、延伸プロセスの間にフィルムウェブの破れを生じさせることなく１００％を超える延伸倍率を達成できる。

しかしながら、周囲温度においてその降伏点を越えて伸長されており、日射に曝されると収縮するマルチフィルムもまた、本発明の熱収縮マルチフィルムを製造する方法に包含される。

延伸の際にフィルムが到達する温度が、供給ニップローラーの温度、フィルムがニップローラーを通過する速度、およびフィルムが加熱されたニップローラーに接している時間に依存することは明らかであろう。

マルチフィルムを使用する農業従事者が苗同士を近接して、例えば１５０ｍｍ以下の間隔で植えている場合、３００％を超えるような高度の延伸が行われていると、特にフィルムが地面から剥ぎ取られる場合に、フィルムは線状に引っ張られて穴と穴とに間で裂けることになり、機械的手段による撤去が困難となる。

３００％を超える高い延伸倍率が採用されている場合、フィルムは容易に裂け、敷設機の敷込ホイールの下に配置されて裂けることもある。

延伸倍率が１：２〜１：３であればフィルムは十分に収縮することとなり、確実に収縮して風によるはためきを防止できることがわかっている。

マルチシートが、１枚のシートを形成するよう一体に貼り合わされた２枚のシートを含む場合、２枚の別個のシートは互いに支持し合い、一方のフィルムに裂けようとする傾向があっても、貼り合わされた第２のシートがこれを阻止するため、１：６というさらに高い延伸倍率が可能となる。

第３組のニップローラーは、ＭＤＯ機から出たフィルムを搬送するものであり、約１５℃まで冷却されており、延伸プロセスの間に延伸応力を受けているフィルムを冷却することにより固化させる。

フィルム内の収縮応力は、コイル状の結晶としてランダムに配置されている長鎖ポリマー分子が、ポリマーを軟化させるような高温下で線形方向に伸長され、次いでそれよりも低い温度に冷却されることによって生じ、冷却されたポリマー分子は、延伸時と同様の温度まで昇温されない限り、容易に元の形態に戻ることはない。

ＭＤＯのセクションを通過した後、フィルムの両端のトリミングが行われ、平らになった２枚のプラスチックシートは分離され、ボール紙製の筒にそれぞれ一枚巻きのシートとして巻き取られる。

上述の方法によってマルチフィルムを生産してみれば、従来技術マルチフィルムと比較して、フィルム特性にいくつかの変化があることに気付くであろう。

第１に、このフィルムは、より薄く延伸されているにもかかわらず、縦方向の引張特性が向上していることに気付くであろう。これは、このフィルムが最初は厚いフィルムとして出発しており、薄く延伸されても、元の厚いフィルムの引張特性を保持しているものと考えられる。

さらに、ＭＤＯプロセスの間に、主鎖分子および側枝分子はいずれも縦方向に整列して、この方向の破壊強さを向上させる。結晶化は起こりにくいが、これは、分子がコイル状の結晶となることを許されずに強制的に整列させられていることによる。

第２に、直射日光の下に配置されると、フィルムの表面積は、最低でも２５％収縮することとなる。フィルムは、日光の下に配置される前には縮まず、フィルム中のカーボンブラックに捕捉された日射が、フィルムを４０〜５５℃を超える温度に熱するとすぐに、収縮し始める。この収縮は、太陽エネルギーが表面温度を４０〜５５℃に上げるだけで生じるが、より高温の気候においては、これよりもかなり高い温度となってもよい。

日射により加熱された際、フィルムが直ちに伸びるのではないことに気付くであろう。延伸された熱収縮マルチフィルムが、分子が自由に運動することでフィルムが伸びるのに十分な温度に達すると、フィルムに閉じ込められていた固有の収縮応力によって、フィルムは伸びるよりも大きな率で収縮する。

この収縮の速度は、温度上昇の程度によって決まり、温度上昇の程度は、フィルムに当たる太陽エネルギーの強さおよびフィルムの外側の色によって決まる。明るい夏の日光が射す高温条件では、フィルムは迅速に収縮し、制限がなければ、日光に曝されるとすぐに収縮する様子を目で見ることができる。秋のように日光が弱くより寒い条件では、フィルムはゆっくりと収縮し、最大収縮に達するまでに数分かかることもある。

本願に従って作製される収縮マルチフィルムは、通常必要とされるよりも薄く作製することができる。これは、このフィルムが、しばしば荒い土壌や石でありうるようなものの上で敷込ホイールによって強く伸ばされてもその一体性を維持できるような強度を有する必要がないことによる。このフィルムは、緩んだ状態で配置されてもよく、その後、太陽エネルギーを利用して収縮し、床の上にしっかりと張ることになる。薄く作製することで、プラスチック材料およびマルチフィルムのコストを節約することができ、またフィルムを床の上に強く張る必要がなければ敷設機をより速く移動させることができるため、敷設の時間も節約することができる。

このわずかに遅れた収縮が有利であるのは、既存のマルチ敷設装置を使用してこのマルチフィルムを床上に配置する場合に、フィルムが収縮して端部が敷込ホイールから外れるリスクがないことによる。一旦配置して端部を埋めた後、フィルムは、埋められた端部による限度一杯まで、栽培床の形に収縮することとなる。

通常、直鎖状低密度ポリエチレンやメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンからインフレーションフィルムプロセスによって作製されたシートが熱に曝されて実質的に収縮することはないため、この収縮は驚くべきことである。市販の熱収縮フィルムのほとんどは、収縮特性を有する低密度ポリエチレンから作られている。特に、ＬＬＤＰＥやｍＬＬＤＰＥの大幅に改善された引張特性と比べると、純粋な低密度ポリエチレンから作られたシートは、マルチフィルムとして成功裡に使用されるに足る引張特性を有していない。

熱収縮トンネルまたは熱風ブロワーを使用した市販の熱収縮フィルムは、最初は融点に近づくにつれて伸び、融点を超えると収縮する。本発明の革新的な熱収縮マルチフィルムは、最初に伸びることなく、温度が十分に上がれば直ちに収縮する。

また、フィルムが収縮する温度が低いことも驚くに値する。通常、ポリエチレンフィルムを収縮させるには、その温度を融点（約１１０〜１２０℃）付近まで上げなければならない。これは、インフレーションフィルムプロセスにおいて生じたポリマーの収縮メモリによるものである。このプロセスでは、ポリマーが押出ダイを出る際にバブルに閉じ込められた空気の周りで横方向に延伸され、さらにトップニップローラーにより上方に引き上げられることで長手方向に延伸される際に、応力が加わる。この応力は、押出プロセスにおいてシートが約１１０〜１２０℃で固化する際に、シートに閉じ込められる。

キャスト押出法を使用して製造された従来技術のフィルムは、再度加熱された際に伸びることはあっても通常は全く収縮することのない安定した製品である。この革新的な熱収縮マルチフィルムの製造方法を使用して作られたマルチフィルムは、最初のフィルムがキャストフィルム法によって作られたものであっても、太陽の下で収縮することとなる。

前記農業用マルチフィルムを加熱ＭＤＯに供した後に緩和を行わないことによって、フィルム内に応力が生じ、驚くべきことに、フィルム内の着色添加剤に吸収された日射の効果の下でフィルムが加熱されると達成される比較的低い温度において収縮が起こる。

このポリマーは通常、収縮の開始前に、融点付近まで温度を上げる必要がある。

マルチフィルムを５５℃まで加熱するだけで最大２５％もの収縮が得られることは特異であるが、この能力は、マルチフィルムがはためいたり翻ったりすることを防止する上で非常に有用であることがわかる。

フィルムに高濃度で含まれるカーボンブラックが、栽培床上に配置されたマルチフィルムに射す光を吸収し、この光が熱に変換されて、フィルムの温度を５５℃を超えて上昇させるエネルギーを供給する。この温度において、フィルムに閉じ込められていた応力が解放され、フィルムの表面積は永続的に収縮する。

例えばシートの端部が埋められることによって、マルチフィルムの収縮が制限されている場合、長鎖ポリマー分子は、物理的に許容される以上に、分子が塑性的に収縮する点まで収縮することとなり、結果としてフィルムは非常に強く引っ張られ、フィルムに一定の弾性が生じる。夜間などにフィルムが冷却されると、フィルム内に弾性張力が形成され、翌日に再度加熱されても、床の上で緊張を保った状態が維持される。

フィルムが透明に作製されている場合、本発明に従って作製されたマルチフィルムが土壌を熱し、土壌がフィルムと土壌との間に閉じ込められた空気を熱し、この空気がフィルムを熱して収縮させることが起こりうる。

本発明に従って作製されたマルチフィルムの収縮効果により、従来技術の既存のプラスチックマルチフィルムと比べて、本発明のマルチフィルムの品質および効果を大幅に改善されている。特に黒色マルチフィルムでも黒／白色マルチフィルムでも透明マルチフィルムでも収縮効果が得られることを考慮すると、この改善は顕著である。

図３、図４および図５Ｂを参照すると、巻きをほどいて高さのある栽培床（２０）の表面に適用されたマルチフィルム（２２）は、日射（２４）に曝されている。この日射は、フィルムに含有されている着色添加剤に吸収されて、マルチシートの表面温度を７０℃またはそれ以上に上昇させる。この表面温度の上昇により、延伸された分子の歪みは容易に除去され、元の状態へと収縮する。この収縮は、ＭＤＯによる延伸を受ける前の長さに戻ろうとして、主として縦方向（２６）に、また部分的には横方向（２８）に生じるものであり、少なくとも部分的には収縮が起こる結果、シート全体の表面積が小さくなる。

シートが制限を受けていなければ、マルチシートの温度が上昇する際の、シート温度上昇による影響を受けていることを示す最初の物理的な兆候は、シートが収縮することである。本発明とは対照的に、従来技術のマルチフィルム（図５Ａの５０を参照のこと）は、上述の方法により製造される際にあらかじめの処理を受けていないため、温度が上昇すると伸びはするが収縮はしない。

マルチフィルムが部分的に埋められていると（３０、３２）、土壌（３４）の重量があるため、露出している領域全体が収縮することは可能でないが、栽培床（２０）の形状に沿ってしっかりと張った状態で可能な限り収縮することとなる。その結果、植穴（４２、４４、４６）を通って成長する苗（３６、３８、４０）は、シートが風ではためいたり苗の茎にこすりつけられたりすることによる損傷は免れる。

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明を実施する上で有用である。図５Ａにおいて、従来技術のマルチフィルム（５０）は、土壌（３４）の下に埋められているにもかかわらず、太陽の熱を受けて収縮するのではなく伸びてしまっている。弛んだフィルムは、風が強いときには空気によって持ち上がったりはためいたりして、先に説明したように苗（図示せず）を損傷させる。

図５Ｂは、本発明のマルチフィルム（２２）の実施を示し、これもまた土壌（３４）の下に埋められている。このフィルム（２２）は、受ける日射が多いほど、収縮する。これは、日射に曝されるほど伸びる従来技術のマルチフィルム（５０）と対照的である。この結果は、本発明のマルチフィルムが、所定の張力と温度で長手方向に予歪みを与えられ、次いで直ちに冷却されていることによる。結果として材料内に生じる分子応力により、日射に曝されると収縮が促進されるが、伸びることはない。本発明の主題である太陽光反応性マルチおよびその製造方法は、農業用シートマルチの分野においてこれまで知られておらず、発明の進歩性を含んでいる。

傷のつかないフェルトペンを使用して、黒色マルチフィルムの試料および黒／白色マルチフィルムの試料の縦方向に沿って、１００ｍｍの間隔を空けて２本の線を引いた。さらに、各試料の横方向に沿って、１００ｍｍの間隔を空けて２本の線を引いた。

これらのマルチフィルム試料はいずれも本願に従って製造し、冷却したアウトフィードニップローラーをインフィード加熱ローラーの３倍の速度で回転させることにより、７５℃で延伸したものである。試料は、１８〜２１ミクロンの均一な厚さを有していたが、これらは、厚さ５５ミクロンのインフィードインフレーションフィルムを延伸することによって得たものである。

屋内で保管されていたロールから試料を採取し、次いで試料片を屋外の土壌の上に水平に配置した。

オーストラリア・ブリスベンの、雲のない秋の午後１：００、周囲温度は２５℃であった。

露出させたフィルムの温度を、非接触温度計を使用して評価したところ、黒色試料では６０〜７０℃に、白色試料では５０〜６０℃に上昇した。

フィルムを地面に配置してから数秒以内に収縮が始まり、１分以内に収縮が終わった様子が見られた。線と線との距離を再度測定したところ、黒色マルチフィルムは、縦方向に２８％、横方向に４％収縮し、白い面を上にした黒／白色フィルムは、縦方向に２４％、横方向に３％収縮していた。

さらに、土壌のタイプや気候条件が異なる様々な農場においてマルチロール全体の長さを用いた実用試験を行ったところ、いずれにおいても、従来技術のマルチと比べてより速い速度およびより低い緊張状態で機械による敷設ができること、ならびに本願に従って製造されたマルチフィルムは収縮して栽培床上でピンと張るため、風によるはためきを十分に克服できることがわかった。

また、これらの試験から、このフィルムは９ヶ月間の生育期の最後まで損傷することなく持ちこたえ、生育期の終わりには機械的手段による地面から剥ぎ取りが可能であることがわかった。

上記は、本発明を例示するものとして示されたが、当然のことながら、同様のあるいはその他の修正物および変化形もまた、本明細書で説明した本発明の広い範囲および領域に属することは、当業者には明らかであろう。

本明細書において、「含む」および「含有する」という用語は、「包含する」という用語と同様の広い意味を有するものと理解されるべきであり、記載の整数、工程、整数群または工程群を包含することを意味するが、それ以外の整数、工程、整数群または工程群を排除するものでないことは理解されるであろう。この定義はまた、「含む」および「含有する」という用語の変化形、すなわち「含んでいる」「含有している」、「含まれる」および「含有される」などにも適用される。

Claims (51)

1. 農業用マルチフィルムの太陽光反応性シートであって、
   熱収縮材料の１以上の層である１以上のシートを含むこと、
   シートがそれぞれ一様な厚さを有し、前記材料が高温で長手方向に伸長される機械的プロセスに供された後に冷却されていること、および
   前記プロセスにより低温における収縮性が向上し、それによって前記材料が太陽エネルギーに曝されて昇温した際に該材料が確実に収縮すること
   を特徴とする、太陽光反応性シート。
2. 前記熱収縮材料の１以上の層が、縦方向配向プロセスにより、所定の温度および張力で該材料の降伏点を越えるように長手方向に均一に予歪みを与えられている、請求項１に記載のマルチフィルム。
3. 前記予歪みを与えられた１以上の層が、所定の降伏レベルに達した後に冷却されており、得られた分子変形応力が該材料内に保持されていることで、日射に曝された際に伸張ではなく１以上の方向への収縮が促進される、請求項２に記載のマルチフィルム。
4. 前記熱収縮材料の１以上の層が、周囲温度で該材料の降伏点を越えるように長手方向に予歪みを与えられ、該予歪みを与えられた１以上の層が周囲温度で保持される、請求項３に記載のマルチフィルム。
5. 前記熱収縮材料の１以上の層が、所定の温度で該材料の降伏点を越えるように長手方向に予歪みを与えられ、該予歪みを与えられた１以上の層が、直ちに周囲温度より低い温度に冷却される、請求項３に記載のマルチフィルム。
6. 得られて該材料内に保持されている分子の変形応力によって、日射に曝された際に伸張ではなく１以上の方向への収縮が促進される、請求項３〜５のいずれかに記載のマルチフィルム。
7. 前記熱収縮材料の１以上の層の長手方向の予歪みが、引張強度をも増強することによって、機械装置による機械的プロセスにおいて、機械装置によって敷設される際に裂けたり、撤去される際に寸断された残留物が残ったりする傾向を低減することが可能になる、請求項６に記載のマルチフィルム。
8. 前記熱収縮材料の１以上の層の長手方向の予歪みが、引張強度をも増強することによって、より薄いゲージで製造されつつも十分な性能を発揮することが可能になる、請求項６に記載のマルチフィルム。
9. 前記熱収縮材料の１以上の層の低温における収縮性により、より薄く作製してより低い張力でより迅速に敷設しながらも、その後の収縮によって風によるはためきを防止することが可能となる、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
10. 隣り合うシートの側端同士が重なり合う、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
11. 隣り合うシート同士が永続的に連結される、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
12. 前記熱収縮材料が、太陽エネルギーに曝されると昇温し、その結果柔軟化して分子運動が可能となり、予歪みによる収縮特性が発揮されるプラスチックフィルムである、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
13. 前記プラスチックフィルムが一枚巻きのシートであるか、または単一のシートを形成するよう一体に貼り合わされた二枚巻きのシートである、請求項１２に記載のマルチフィルム。
14. 前記プラスチックフィルムが、共押出インフレーションまたはキャストフィルム押出プロセスによって製造され、押出し後に、縦方向配向（ＭＤＯ）プロセスによってインラインまたはオフラインで長手方向に延伸される、請求項１２に記載のマルチフィルム。
15. 前記縦方向配向プロセスに、それぞれ異なる線速度で回転する加熱されたインフィードニップローラーと冷却された延伸用アウトフィードニップローラーとが組み込まれ、最大延伸応力下で分子の応力がシートに閉じ込められる、請求項１４に記載のマルチフィルム。
16. 前記シートが、配向プロセスの後、スプールへの巻取りまでに、アニールまたは応力除去または該プラスチックシートに閉じ込めた収縮力の緩和を行う何らのプロセスにも供されず、製造プロセスの間に前記フィルムに閉じ込められた収縮応力が、非制限下では、５５℃という低温において、表面積で約１０％〜３０％であり、このような収縮が、該フィルムがひとたび４０℃に達すると、該ポリマーの融点がそれをはるかに上回る場合（例えば、ポリエチレンであれば、約１１０〜１２０℃）であっても開始される、請求項１５に記載のマルチフィルム。
17. 前記シートが、配向プロセスの後、スプールへの巻取りまでに、該シートを降伏点未満で延伸することによって生じた残存弾性力の予緩和または応力の完全な除去を行うための緩和プロセスに供される、請求項１５に記載のマルチフィルム。
18. 前記シートが、シートに残存する弾性を消散させるために、低い巻取り張力またはギャップ巻取り技術を使用してスプールに巻き取られる、請求項１６または１７に記載のマルチフィルム。
19. 前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層が、ポリオレフィンポリマーと、マルチフィルムの長寿命を保証する添加剤とを組み合わせた層であり、該添加剤が、加工助剤、酸化防止剤、ＨＡＬＳ型紫外線安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤および滑沢剤を包含する、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
20. 前記ポリオレフィンポリマーがポリエチレンである、請求項１９に記載のマルチフィルム。
21. 前記ポリオレフィンポリマーが直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項１９に記載のマルチフィルム。
22. 前記ポリオレフィンポリマーがメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項１９に記載のマルチフィルム。
23. 前記ポリオレフィンポリマーが、直鎖状低密度ポリエチレンとメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンとの組合せである、請求項１９に記載のマルチフィルム。
24. 前記熱収縮材料が、少なくとも２種類以上の共押出し層からなる、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
25. 前記熱収縮材料の１以上の層が気体不透過性である、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
26. 前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層が、サイズが１７〜１００ｎｍのカーボンブラック粒子を２％〜８％含む、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
27. 前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層が、サイズが１７〜５０ｎｍのカーボンブラック粒子を４％〜７％含む、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
28. 前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層が、サイズが１７〜２１ｎｍのカーボンブラック粒子を５．６％〜６．４％含む、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
29. 前記シートに吸収された日射によって温度が４５℃よりも高くなる、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
30. ＨＡＬＳ型紫外線防護剤を含む、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
31. 前記シートの両面の色が異なり、前記熱収縮材料の１以上の層のうち少なくとも１層が、あらゆる光の透過を遮断して、該材料が収縮を開始するように該シートを熱するのに十分な太陽エネルギーを吸収することを保証するために黒色である、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
32. 前記シートが、機械的手段によって、縦に長い栽培床を長手方向に覆うように敷設されることに適し、シートのそれぞれが、その側端が土壌に埋められることによって、該床上に緊張した状態で張られ、該土壌の重量と、該シートが同時に収縮することの組合せによって、栽培期間を通して緊張状態が維持される、上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルム。
33. 上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルムをインフレーションフィルムプロセスによって製造する方法であって、
    ａ．ポリマーを押出機の中で加熱し、溶融させる工程；
    ｂ．溶融したポリマーを円形ダイを通して押し出す工程；
    ｃ．押し出されたポリマーをバブルとして上方へ引き上げる工程；
    ｄ．潰したチューブを冷却空気リングによって冷却し、固化する工程；
    ｅ．前記バブルを、ひと組の安定板の間を通して筒状に潰す工程；
    ｆ．潰して二重のシートとした前記フィルムチューブを、それぞれ異なる速度で回転することによって該フィルムを延伸する加熱ローラーおよび冷却ローラーを備えたインラインの縦方向配向装置を通過させる工程；
    ｇ．前記フィルムを、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過させる工程；
    ｈ．シートの厚さが幅方向に実質的に均一となるように、フィルムの端部をトリミングする工程；ならびに
    ｉ．前記フィルムをスプールに巻く工程
    を含む方法。
34. 上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルムをキャストフィルム押出プロセスによって製造する方法であって、
    ａ．ポリマーを押出機の中で加熱し、溶融させる工程；
    ｂ．前記ポリマーをフラットダイを通して押し出す工程；
    ｃ．前記平らに押し出されたフィルムを冷却されたローラーに上に渡し、該フィルムを冷却して固化させる工程；
    ｄ．固化した前記フィルムを、それぞれ異なる速度で回転することによって該フィルムを延伸する加熱ローラーおよび冷却ローラーを備えたインラインの縦方向配向装置を通過させる工程；
    ｅ．前記フィルムを、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過させる工程；
    ｆ．シートの厚さが幅方向に実質的に均一となるように、フィルムの端部をトリミングする工程；ならびに
    ｇ．前記フィルムをスプールに巻く工程
    を含む方法。
35. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、該フィルムが最初、縦方向配向装置の通過前には、必要とされる厚さよりも厚く押し出され、該配向装置において、供給される該厚いフィルムの引張特性を実質的に保持したまま、より狭くより薄くなるように延伸されることを特徴とする方法。
36. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、該フィルムが縦方向配向装置によって延伸され、該延伸プロセスの開始時の温度が２０〜１２０℃であることを特徴とする方法。
37. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記延伸プロセスの開始時に、該フィルムが４０〜９０℃に加熱されることを特徴とする方法。
38. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記延伸プロセスの開始時に、該フィルムが好ましくは６０〜７０℃に加熱されることを特徴とする方法。
39. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、縦方向配向装置によって該フィルムが延伸された直後に、かつ延伸応力が該フィルム中に保持されたまま、該フィルムが１０〜４０℃に冷却されることを特徴とする方法。
40. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、縦方向配向装置によって該フィルムが延伸された直後に、かつ延伸応力が該フィルム中に保持されたまま、該フィルムが１５〜２０℃に冷却されることを特徴とする方法。
41. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記縦方向配向プロセスによって得られた分子の延伸応力が、該フィルムが冷却される間、該フィルム内に保持されることを特徴とする方法。
42. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、該フィルムが、延伸された後に、緩和またはアニールを行う何らの特定のプロセスにも供されないことを特徴とする方法。
43. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、該フィルムが加熱され、延伸され、かつ冷却されることによって生じて該フィルム中に保持されている弾性応力が、該フィルムの温度が４０〜６０℃に達した時点で解放され、該フィルムが栽培床上で十分に緊張した状態で張られるようにその表面積を収縮させることを特徴とする方法。
44. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記縦方向配向装置のインフィードニップローラーが、該押出プロセスで使用される最終の引き取りニップローラーと同じ表面線速度で回転することを特徴とする方法。
45. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記縦方向配向装置のアウトフィードニップローラーが、インフィードニップローラーの表面線速度の１．２５〜１０倍の表面線速度となるように回転することを特徴とする方法。
46. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記縦方向配向装置のアウトフィードニップローラーが、インフィードニップローラーの表面線速度の１．５〜３．５倍の表面線速度となるように回転することを特徴とする方法。
47. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、前記縦方向配向装置のアウトフィードニップローラーが、インフィードニップローラーの表面線速度の２〜３倍の表面線速度となるように回転することを特徴とする方法。
48. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、該フィルムの中心に沿って植付けラインが長手方向に印刷されることを特徴とする方法。
49. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、トリミングされた端部が、再利用のために押出機の中に戻され、その中にあるポリマーと混合されることを特徴とする方法。
50. 請求項３３または３４に記載のプロセスによって前記マルチフィルムを製造する方法であって、該フィルムが２枚の別個のシートに分割された後、必要な長さになるまでスプールに巻き付けられることを特徴とする方法。
51. 上記請求項のいずれかに記載のマルチフィルムまたはいずれかによって製造されたマルチフィルムの使用方法であって、
    ａ．栽培床上にマルチフィルムの１以上のシートを敷く工程；
    ｂ．前記１以上のシートの対向する端部を土壌の下に埋め、それぞれのシートが、緊張状態を保って前記床の表面を覆うようにする工程；
    ｃ．前記１以上のシートの露出した部分を直射日光に曝し、
    ｄ．それによって前記フィルムを縦横両方向に収縮させる工程；ならびに
    該収縮と埋められた端部の上にある土壌の重量との組合せおよび協働によって、
    ｅ．栽培期間を通してマルチフィルムの緊張状態が維持される工程
    を含む方法。