JP2020048511A

JP2020048511A - 農業用マルチ資材

Info

Publication number: JP2020048511A
Application number: JP2018183045A
Authority: JP
Inventors: 勇佑濱辺; Yusuke Hamabe
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02

Abstract

【課題】地温上昇抑制効果に特に優れる農業用マルチ資材を得る。【解決手段】ポリエステル系繊維にて構成された不織布の表面に、平均粒子径が０．８〜１．２マイクロメートルであるとともに、濃度１．０、膜厚２５μｍの塗膜での分光反射測定における７８０〜２５００ナノメートルの日射反射率が７０％以上である酸化チタンがコーティングされている。【選択図】なし

Description

本発明は農業用マルチ資材に関する。

農業分野において、作物栽培に対して好適な土壌環境を作るために、土の表面を有機物やプラスチックフィルムなどで覆うことを総称してマルチ（またはマルチング）と呼び、覆う資材のことをマルチ資材と呼ぶ。マルチ資材を用いる主な目的は、地温制御、防草効果、害虫忌避、土および泥の跳ね上がり防止など多岐に渡る。これらの使用目的に関し、マルチ資材は、その種類によって性能が異なるため、目的に応じた使い分けが必要である。従来技術の一般的なマルチ資材としては、色で区別することが多く、透明マルチ、白黒マルチ、白マルチ、黒マルチ、銀マルチ（シルバーマルチ）、緑マルチなどが用いられている。その中でも、黒色のポリエチレンフィルムを用いる黒フィルムは、安価で汎用性も高く、保管もしやすいことからマルチ資材の主流となっている。

しかしながら、ポリエチレンフィルムをマルチ資材として使用した場合、光の透過量が多いほど地温上昇効果が高く、このため夏場の高温時の使用には向いていない。夏場の地温上昇の抑制を目的として、蒸発による潜熱損失を妨げることがない紙マルチや有機物マルチ（藁、もみがら、干した草、樹皮を粉砕したバーク）を用いる場合がある。しかし、取り扱い性に劣るといった問題がある。

特許文献１には、一方の面が黒色層で他方の面が白色層である多層のポリオレフィン系樹脂からなる農業用マルチフィルムであって、白色層の二酸化チタン濃度（ｗｔ％）の数値と厚さ（μｍ）の数値との積が６００以上あることを特徴とした農業用マルチフィルムが提案されている。この農業用マルチフィルムによって、裸地より２℃以上地温を低下させることに成功している。

特開２００７−１８９９８６号公報

本発明の課題は、上記した従来の技術をさらに改良して、地温上昇抑制効果に特に優れる農業用マルチ資材を得ることにある。

上記課題を解決するために、本発明の農業用マルチ資材は、ポリエステル系繊維にて構成された不織布の表面に、平均粒子径が０．８〜１．２マイクロメートルであるとともに、濃度１．０（酸化チタンとアルキドメラミン系樹脂とを混合比率１：１（質量比）としたもの）、膜厚２５μｍの塗膜での分光反射測定における７８０〜２５００ナノメートルの日射反射率が７０％以上である酸化チタンがコーティングされていることを特徴とする。

本発明の農業用マルチ資材では、不織布が長繊維不織布であることが好適であり、長繊維不織布がスパンボンド不織布であることが好ましい。また本発明の農業用マルチ資材では、不織布における繊維だけの目付が４０〜９０ｇ／ｍ^２であり、酸化チタンの付着量が８〜３０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

本発明の農業用マルチ資材は、ポリエステル系繊維にて構成された不織布の表面に、平均粒子径が０．８〜１．２マイクロメートルであるとともに、濃度１．０、膜厚２５μｍの塗膜での分光反射測定における７８０〜２５００ナノメートルの日射反射率が７０％以上である酸化チタンがコーティングされていることによって、近赤外領域の波長を選択的に反射することができて、使用時における地温の上昇を抑制する効果を発揮することができる。

本発明の農業用マルチ資材を形作る不織布は、ポリエステル系繊維によって構成される。その理由は、汎用性が高く、機械的強力や耐久性に優れるためである。

ポリエステル系繊維を形成するためのポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート単位あるいはブチレンテレフタレート単位に他の酸成分やジオール成分が共重合しているもの等が挙げられる。耐熱性および結晶性等の観点より、エチレンテレフタレート単位が８０モル％以上あるいはブチレンテレフタレート単位が８０モル％以上であることが好ましく、ポリエチレンテレフタレートがより好ましい。この共重合体は、エチレングリコール等のグリコール類や、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等のカルボン酸を、共重合していてもよい。

ポリエステル系樹脂は、カーボンブラック等の顔料を含んでいてもよい。マルチ資材の要求性能として挙げられる防草効果を発現するため、農業用マルチ資材およびこの資材の素材となるポリエステル系樹脂は、黒色あるいは灰色であることが好ましい。

上述の不織布は、スパンボンド法で製造された熱圧接長繊維不織布であることが好適である。熱圧接不織布ではない場合、例えばニードルパンチ不織布では、不織布の厚みが増すことで、マルチ資材として敷設、回収するときの作業性が悪くなる。また、短繊維不織布を使用した場合、繰り返し使用による繊維の脱落が発生する。この点からも長繊維不織布であることが好ましい。

上述の不織布の目付は、同不織布にその後にコーティングされ得る酸化チタンやバインダー樹脂などを含まない、繊維だけの状態で、４０〜９０ｇ／ｍ^２であることが好適である。目付が４０ｇ／ｍ^２未満であると、コート時に裏抜けが発生しやすく、加工性に劣る傾向となりやすい。また、目付が９０ｇ／ｍ^２を超えると、酸化チタンをコートした後の目付が過剰に高くなりやすく、その結果マルチ資材として敷設する際の作業性が悪くなりやすい。

不織布を構成するポリエステル系繊維の単糸繊度は、１〜１０デシテックスの範囲であることが好ましい。その理由は、単糸繊度が１デシテックス未満であると、紡糸工程において紡出糸条が延伸張力に耐え切れずに切れ糸が発生し、操業性が悪化するという傾向が生じやすいたてめである。また単糸繊度が１０デシテックスを超えると、紡糸工程において紡出糸条の冷却不足が生じ、繊維同士が密着することで開繊性に劣った不均一な不織布しか得られないという傾向が生じやすいためである。

本発明の農業用マルチ資材においては、不織布の好ましくは片面の表面に、平均粒子径が０．８〜１．２マイクロメートルの酸化チタンがコーティングにより付着されている。その理由は、次のとおりである。すなわち、太陽光は、その波長により紫外線領域、可視光領域、赤外線領域に分類することができる。赤外線の中でも、７８０ナノメートル〜２５００ナノメートルの近赤外領域は、太陽光エネルギーのうちの約５０％を占めており、多くの熱量を持っている。ｍｉｅ散乱に起因した散乱機構により、近赤外領域の波長の光は、直径約１マイクロメートル程度の大きさの粒子によって効率的かつ選択的に反射することが知られている。このために、酸化チタンの平均粒子径は０．８〜１．２マイクロメートルであることが必要である。
ここで、平均粒子径とは、体積基準の水平方向等分径の測定結果から得られた、一次粒子径の平均をいう。

本発明の農業用マルチ資材において、不織布に対する酸化チタンの付着量は、８〜３０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。付着量が８ｇ／ｍ^２未満であると、目的とする、地温の上昇を抑制する効果を、十分に発揮しにくい。また、付着量が３０ｇ／ｍ^２を超えると、酸化チタン粒子の脱落や作業性の低下が問題となりやすい。

所要の付着量とするための好ましい手法の例は、次のとおりである。すなわち、酸化チタンとアクリル系バインダーを質量比で５：１の割合で混合して塗料化し、この塗料化したものを更にアクリル系バインダーと水で適宜薄めることで、コート液を作製することができる。不織布にコーティングするにあたっては、得られる不織布に付着させる酸化チタンの付着量になるように、コート液中の酸化チタンの濃度とコートするコート液量を適宜選択することが好ましい。

本発明の農業用マルチ資材を構成する不織布は、不織ウェブの繊維同士の熱圧接により一体化することで得ることができる。そして、その後に酸化チタンをコーティングするのであるが、その際に、酸化チタンと共にバインダー樹脂等を混ぜ合わせて使用することが好ましい。酸化チタンを水などに分散させた後にコートしただけでは、乾燥後に脱落するために好ましくない。また、不織ウェブの繊維同士を熱圧接のみにより一体化させて不織布を構成しただけでは、所要の機械的特性を得るために高温の圧接が必要となる場合があり、その結果、熱及び圧力による繊維へのダメージが大きくなって、不織布の耐久性を損なう。これに対し、バインダー樹脂等を用いることで、不織布における所要の機械的物性を向上させることができるとともに、このバインダー樹脂等が不織布への酸化チタンの接着剤として機能するため、酸化チタンの脱落を抑制することができる。用いるバインダー樹脂は、特に限定はされないが、アクリル系、エステル系、ＥＶＡ、ポバール等が挙げられる。

酸化チタンを不織布にコーティングするための手法としては、含浸法、キスコートロール法、グラビアロールコーティング、ナイフコーティング、カーテンフローリングコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、プリント法などを挙げることができる。しかし、本発明における近赤外領域の波長の光を反射するという観点において、酸化チタンは不織布両面ではなく表面にのみコートとする方が、所望の効果が期待できる。そのため、含浸法のように不織布内部および裏面まで酸化チタンが付着する方法は、適用は可能であるが、あまり好ましくない。片面にコートするための手法の中でも、表面の均一性などの観点から、ナイフコーティングが好ましい。

なお、本発明の効果を奏する範囲内において、農業用マルチ資材を構成する不織布への要求性能に基づいて、同不織布またはその構成繊維またはその原料の樹脂に、防炎剤、防汚剤、消臭剤、紫外線吸収剤、光安定材、酸化防止剤等の各種添加剤を添加してもよい。

次に、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。

不織布の評価方法は、以下のとおりである。

（１）目付（ｇ／ｍ^２）：１０ｃｍ×１０ｃｍの試料片１０点を作成し、標準状態における試料片の質量（ｇ）を秤量し、得られた値の平均値を単位面積当たりに換算して、不織布の目付（ｇ／ｍ^２）とした。

（２）厚み（μｍ）：ＪＩＳＬ１９０６の５．１に準じ、１０ｋＰａの荷重を用いて測定した。

（３）酸化チタンの平均粒径：酸化チタンを透過型電子顕微鏡（日本電子社製透過型電子顕微鏡ＪＥＭ−１２３０）を用いて写真撮影し、自動画像処理解析装置（ニレコ社製ＬＵＺＥＸＡＰ）にて体積基準の水平方向等分径を測定し（約１００個）、その平均値を平均粒子径とした。

（４）透光率（％）：ＪＩＳＬ１９０６の５．１０に準じ、光源の照度を２０００ｌｘとして、試料数Ｎ＝５の平均値を透光率とした。

（５）遮光率（％）：透光率と同様にＪＩＳＬ１９０６の５．１０に準じ、光源の照度を１００００ｌｘとして、試料数Ｎ＝５の平均値を遮光率とした。

（６）通気度（ｃｃ／ｃｍ^２／ｓ）：ＪＩＳＬ１９１３フラジール法に準じて測定し、試料数Ｎ＝５の平均値を通気度とした。

（７）酸化チタンの濃度１．０、膜厚２５μの塗膜での分光反射測定における７８０〜２５００ナノメートルの日射反射率（％）：ＪＩＳＫ５６０２に準じ、分光反射スペクトルを測定し、得られた各波長における反射率から７８０〜２５００ナノメートルの日射反射率を求めた。なお、塗膜を形成するときの焼付条件は、１１０℃、３０分とした。

（８）遮熱性（℃）：縦４９ｃｍ、横３７ｃｍ、高さ１４ｃｍ、厚さ１．５ｃｍの直方体状の箱形の発泡スチロール製の容器の内底部に温度計を設置した。縦５０ｃｍ、横４０ｃｍの試料の酸化チタンコート面を上側として、容器の上端の開口部を覆い、レフランプにて試料から２０ｃｍの高さより加熱した。測定時間を４５分間として、１分ごとに測定値を取得し、最も高い値を最高温度とし、全測定値の平均値を平均温度とした。なお、後述の比較例２の農業用マルチ資材の最高温度（４５℃）と平均温度（４０．２℃）とを基準として、それ以外の実施例、比較例については、これらの基準の温度との差を求めた。

（実施例１）
ポリエステル系樹脂として、融点２５８℃、固有粘度０．７０のポリエチレンテレフタレートを使用した。このポリエステル系樹脂に対して、粒径約１マイクロメートルのカーボンブラックを含有したマスターバッチを添加し、スパンボンド法により、単糸繊度３デシテックスの長繊維が堆積してなる不織ウェブを得た。次いで、この不織ウェブを、エンボスロールと平滑ロールからなる熱エンボス装置に通して熱圧着処理を施し、部分的に熱圧着された目付７５ｇ／ｍ^２の灰色（グレー）のスパンボンド不織布を得た。不織布の厚みは２７９μｍであった。

得られたスパンボンド不織布の表面に、平均粒径１．０マイクロメートルの酸化チタン（テイカ社製ＪＲ−１０００、日射反射率７７．１％）とアクリル樹脂系のバインダーを混合したものを、酸化チタンの付着量が１０ｇ／ｍ^２となるようにコートして、目付１５６．３ｇ／ｍ^２の、実施例１の農業用マルチ資材を得た。得られた農業用マルチ資材の特性を表１および表２に示す。

（実施例２）
実施例１と比べて、酸化チタンの付着量を２０ｇ／ｍ^２となるよう変更した。それ以外は実施例１と同様にして、目付２０５．０ｇ／ｍ^２の農業用マルチ資材を得た。得られた農業用マルチ資材の特性を表１および表２に示す。

（比較例１）
実施例１と比べて、使用した酸化チタンを、平均粒径０．７マイクロメートルの酸化チタン（テイカ社製ＩＰ４５２、日射反射率６４．３％）に変更した。それ以外は実施例１と同様にして、目付１５０．０ｇ／ｍ^２の農業用マルチ資材を得た。得られた農業用マルチ資材の特性を表１および表２に示す。

（比較例２）
実施例１と比べて、酸化チタンとアクリル樹脂系のバインダーを混合したものをコートしていない、不織布のみの状態の、当該不織布の特性を、表１および表２に示す。

（比較例３）
比較例２と比べて、含有するカーボンブラックのマスターバッチ量を増やし、目付５０ｇ／ｍ^２の黒色の不織布を得た。それ以外は比較例２と同様にして、不織布を得た。得られた不織布の特性を表１および表２に示す。

実施例１、２は、日射反射率７０％以上の酸化チタンを付着させることにより、太陽光の中でも熱エネルギーの高い近赤外領域の波長の光を選択的に反射することで、遮熱性能が向上した。付着量を増やすことでその効果はさらに向上し、何もコートしていない不織布原反（比較例２）と比較して−７．２℃の地温低下効果を発現することが確認された。
であった。

これに対し比較例1は、酸化チタンの平均粒径が０．７マイクロメートルと、本発明で規定する範囲を下回っていたため、太陽光における近赤外領域の波長より短波長側の可視光領域の波長を反射するという現象が起こった。そのため実施例１、２に比べて近赤外領域の波長を選択的に反射する能力に劣り、実施例１、２に比べて使用時における地温の上昇を抑制する効果が低いものであった。
比較例２は、酸化チタンのコートが施されていない不織布単体のため、赤外領域の波長の反射率が低く、地温の上昇を抑制する効果が低いものであった。

比較例３は、比較例２に比べて含有するカーボンブラックの量が多いため黒色の不織布となり、黒は熱を吸収する効果があるため平均温度が高くなり地温の上昇を抑制する効果が低いものであった。

Claims

ポリエステル系繊維にて構成された不織布の表面に、平均粒子径が０．８〜１．２マイクロメートルであるとともに、濃度１．０、膜厚２５μｍの塗膜での分光反射測定における７８０〜２５００ナノメートルの日射反射率が７０％以上である酸化チタンがコーティングされていることを特徴とする農業用マルチ資材。
不織布が長繊維不織布であることを特徴とする請求項１記載の農業用マルチ資材。
長繊維不織布がスパンボンド不織布であることを特徴とする請求項２記載の農業用マルチ資材。
不織布における繊維だけの目付が４０〜９０ｇ／ｍ^２であり、酸化チタンの付着量が８〜３０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の農業用マルチ資材。