JP2020068740A - 農業用遮光剤 - Google Patents

Abstract

【課題】顔料の添加を抑えつつ、シート材の外表面に散布され形成された遮光層が、遮光性が必要な時期には存在しながらも、その時期を経過した後には降雨などによって自然に流れ落ちて遮光性を失うように形成可能な農業用遮光剤を提供する。【解決手段】水と水系バインダーと酸化チタンとを含有してなる農業用遮光剤であって、水系バインダーは、酸価が３０以上３００以下の水系樹脂エマルジョンであり、前記酸化チタンがアナターゼ型であり、水１００質量部に対し、前記酸化チタンの添加量が１質量以上２０質量部以下、前記水系樹脂エマルジョンの樹脂固形分は０．３質量部以上４５質量部以下であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、農業用遮光剤に関する。

ハウス栽培やトンネル栽培などの太陽光の熱エネルギーを利用した保温栽培で栽培される植物が、夏場の強い太陽光等といった強い光線を浴びた場合、植物に葉焼け等といった現象が引き起こされてしまう虞が高くなる。こうした現象は植物の生育に悪影響を与える虞がある。そこで、強い光線による植物への悪影響を抑制する方法として、ハウス栽培を行うためのハウスやトンネル栽培を行うためのトンネルを構成するビニルシート等のシート材外側表面上に、遮光ネットを被せる方法（遮光ネット被覆法と呼ぶ）や、シート材の外表面上に農業用遮光剤を散布して光をある程度まで遮断可能な遮光層を形成する方法（遮光面形成法と呼ぶ）が実施されてきた。

保温栽培において、遮光ネット被覆法や遮光面形成法は、通常、強い太陽光線が地表に降り注ぐ時期という特定の時期を狙って実施される。そして、そのような時期以外では実施されない。むしろ、強い太陽光線が地表に降り注ぐ時期以外の時期では、積極的に太陽光線の熱エネルギーを活用するべく光を効率的に取り込むことが重要とされる。

この点、遮光ネット被覆法には、遮光ネットを被覆する工程が煩雑であり、遮光ネット自体が高価であることから準備コストが嵩むという問題があり、また、実施を終了する際には設置された遮光ネットの取り外しが容易でないという問題があった。

こうした問題から、これまで強い光線による植物への悪影響を抑制する方法として、遮光面形成法が汎用されてきた。遮光面形成法において、遮光層を形成する農業用遮光剤としては、水と水系バインダーと顔料を含む組成物で構成されたものが用いられている。顔料としては、白色の炭酸カルシウムが主に用いられており、最近では、酸化チタンを使用したものも知られている（特許文献１，２）。
このような農業用遮光剤を用いて形成された遮光層は、顔料に由来する白色を呈しており、シート材を通過して植物に照射される光線量をある程度のレベルまでやわらげ、強い光線による植物への悪影響が抑えられる。

特開２００５−４１９８５号公報 特開２０１５−６１５４号公報

ところが、遮光性を必要としない時期には遮光層を取り除く必要があるものの、炭酸カルシウムは降雨などによってシート材から流れ落ちやすく、遮光性を必要とする期間まで遮光層をシート材の表面上に保持させにくいという問題があった。そのため、遮光性を維持できる期間を確保するためには、炭酸カルシウムの使用量を多くする必要があるが、重量が増えてしまい保管場所から散布場所までの運搬性に劣ってしまう。
一方で、白色顔料として用いられているルチル型の酸化チタンは、シート材（塩化ビニル、オレフィン）との親和性が高く、或いは酸化チタンに表面処理を施すことで、遮光性が長期持続するものであったが、遮光性を必要としない時期には、アルカリ性などの溶剤を用いて遮光層を除去することが必要となる。しかしながら、溶剤を用いてもこすり洗いをしなければ遮光層を除去できず、遮光ネット被覆法と同様に、遮光層を除去するのは容易でないという問題があった。

本発明は、顔料の添加を抑えつつ、シート材の外表面に散布され形成された遮光層が、遮光性が必要な時期には存在しながらも、その時期を経過した後には降雨などによって自然に流れ落ちて遮光性を失うように形成可能な農業用遮光剤を提供することを目的とする。

本発明は、水と水系バインダーと酸化チタンとを含有してなる農業用遮光剤であって、水系バインダーは、酸価が３０以上３００以下の水系樹脂エマルジョンであり、前記酸化チタンがアナターゼ型であり、水１００質量部に対し、前記酸化チタンの添加量が１質量部以上２０質量部以下、前記水系樹脂エマルジョンの樹脂固形分は０．３質量部以上４５質量部以下であることを特徴とする。

本発明は、アナターゼ型の酸化チタンを特定量含有した農業用遮光剤であり、シート材の外表面に散布されることでその外表面に遮光層を形成し、当該遮光層は、遮光性が必要な時期には遮光性に優れ、その時期を経過後は、降雨などによって自然に流れ落ちて除去することができる。そのため、別途、アルカリ性除去液などを用いて遮光層を除去する必要がなくなる。

本発明の農業用遮光剤は、水と水系バインダーとアナターゼ型の酸化チタンとを含有してなる。

本発明の水系バインダーは、酸価が３０以上３００以下の水系樹脂エマルジョンである。水系樹脂エマルジョンを構成する樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等をあげることができるが、水分散性アクリル系樹脂、水分散性スチレン系樹脂、または水分散性アクリル−スチレン共重合体樹脂を好ましく選択される。

酸価は、フェノールフタレインなどを指示薬として、水酸化カリウム滴定により求められる。

一般に、樹脂における酸価は、樹脂を構成する高分子鎖１本あたりの遊離カルボン酸基の平均数に関係する値とされる。樹脂における酸価の値が大きいほど、その樹脂は、耐水性が乏しくなり、すなわち水に溶けやすくなる。樹脂における酸価の値が小さいほど、その樹脂は、水に溶けにくい性質を有する。これを考慮して、農業用遮光剤に含まれる水系バインダーが、水系樹脂エマルジョンであり、且つ、その水系樹脂エマルジョンを構成する樹脂成分の酸価を３０以上３００以下とされていることで、水系バインダーの水に混ざった状態が効果的に形成できるようになるとともに、農業用遮光剤が所定のシート材の外表面に散布されて遮光性構造を形成してシート材の外表面側を遮光面となした際、その遮光面をある程度の期間にわたって耐水性を確保できるものとすることができる。

なお、水系樹脂エマルジョンが、酸価が３０未満の樹脂のエマルジョンであると、降雨などによって自然に流れ落ちにくく、遮光性が必要な時期を経過しても遮光性が継続してしまう虞がある。水系樹脂エマルジョンが、酸価が３００を越える樹脂のエマルジョンであると、遮光性構造の耐水性が低下し、雨風で遮光性構造がシート材から流れ落ちやすくなって、所定期間にわたって遮光性構造を保持できなくなる虞がある。

水系樹脂エマルジョンの状態で樹脂の平均粒径は、水系樹脂エマルジョンをエマルジョンとしてより確実に機能可能なものとすることを考慮して、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。

農業用遮光剤における水系バインダーの含有量は、水１００質量部に対して水系バインダーに含まれる樹脂固形分が０．３質量部以上４５質量部以下である。農業用遮光剤における水系バインダーに含まれる樹脂固形分が、水１００質量部に対して０．３質量部未満であると、シート材上への遮光性構造の形成が不十分となる。農業用遮光剤における水系バインダーに含まれる樹脂固形分が、水１００質量部に対して４５質量部を超える場合には、農業用遮光剤の散布作業性が低下するとともに、散布後の乾燥に時間がかかる虞があり、また、降雨などで自然に流れ落ちることはない。

本発明は、顔料としてアナターゼ型の酸化チタンが用いられる。アナターゼ型は、ルチル型よりも遮光剤を塗布するシート材の樹脂である塩化ビニル樹脂やオレフィン系樹脂との親和性が低く、遮光性が必要な時期を経過後には降雨などによって落ち易いため、別途にアルカリ性の除去液を用いることなく、遮光層を除去することができる。

酸化チタンは、白色度が高いため、少量で高い遮光性を得ることができる。そのため、酸化チタンの含有量は、水１００質量部に対し、１質量部以上２０質量部以下であれば、十分な遮光性が一定期間得られる。
１質量部未満であると、十分な遮光性が得られず、２０質量部を超える場合には、液の粘度が大きく、塗布ムラが生じてしまい、遮光性にバラツキが生じてしまう。

また、本発明の酸化チタンの平均粒子径は０．１μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。なお、この範囲程度の平均粒子径であれば酸化チタンの光触媒性能が劣るものであり、シート材や遮光層への影響（分解など）は少ないものと思われる。酸化チタンの平均粒子径が０．５μｍを超えると、沈降しやすくなる傾向にあって、作業性の良好な農業用遮光剤を得ることが困難になる虞がある。酸化チタンの平均粒子径が０．１μｍ未満であると、凝集しやすくなる傾向が強まり、農業用遮光剤を所定のシート材の外表面に散布してシート材に遮光性構造を形成して遮光面を形成しても、遮光性が発現しない虞がある。

本発明では、アナターゼ型の酸化チタンの表面処理を施さなくても十分に効果を発揮できるが、必要に応じて表面処理を施したものを用いてもよい。
例えば、特殊高分子、脂肪酸、スルホン酸、アルミニウム化合物、亜鉛化合物、シリカなどによる修飾を施す方法を、あげることができる。このように酸化チタンが表面親水化処理を施されていると、酸化チタンの表面の濡れ性が向上して、水中で分散状態を形成しやすくなる。

本発明において、酸化チタン以外の顔料を使用してもよい。例えば、炭酸カルシウム、タルク、クレー、シリカ、マイカ、硫酸バリウムなどを挙げられる。

農業用遮光剤には、上記した各成分のほか、本発明の趣旨を没却しない程度の範囲で必要に応じて、さらに各種の添加剤が添加されていてもよい。添加剤としては、硬化剤、防腐剤、増粘剤、減粘剤、分散剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、アルコール類等をあげることができる。

農業用遮光剤は、保温栽培で使用可能なシート材（農業用シート材ということがある）の外表面上に散布されて使用されることができる。農業用遮光剤の散布方法は特に限定されず、スプレー散布など適宜の方法を用いることができる。なお、農業用遮光剤の散布を実施する際には、アナターゼ型の酸化チタンと水系バインダーと水を混合して農業用遮光剤原液を調製し、農業用遮光剤原液を水で適宜倍率に希釈して希釈液を調製して、この希釈液を散布される農業用遮光剤として用いられることが、保管場所から散布場所までの運搬作業性を向上させる観点からは好適である。

本発明では、炭酸カルシウムを使用する場合と比べて、酸化チタンの添加量が少なくても遮光性に優れるため、農業用遮光剤の散布量を低減でき、保管場所から散布場所まで運搬しやすくなる。

保温栽培で使用可能な農業用シート材としては、塩化ビニル系樹脂フィルムやオレフィン系樹脂フィルム、フッ素系フィルムなどが好適に選択され、また単層構造でもよいし、多層構造でもよい。なお、本発明の遮光剤は、農業用シート材の他、ガラス表面にも使用するこができる。

塩化ビニル系樹脂としては、ポリ塩化ビニルホモポリマーおよび塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−プロピレン共重合体、塩化ビニル−イソブチレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−スチレン−無水マレイン酸三元共重合体、塩化ビニルとアルキル、シクロアルキルまたはアルキルマレイミドとの共重合体、塩化ビニル−スチレン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−ブタジエン共重合体、塩化ビニル−イソプレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−ウレタン共重合体などの塩化ビニル共重合体が挙げられる。

オレフィン系樹脂としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒を用いて重合したポリエチレン等のポリエチレン；ランダム重合ポリプロピレン、ブロック重合ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン等のポリプロピレン；エチレン−酢酸ビニル、エチレン−アクリル酸、エチレン−アクリル酸エステル、エチレン−メタクリル酸、エチレン−メタクリル酸エステル等のエチレン系共重合体等のオレフィン系樹脂であり、これら単独またはこれらの混合物を使用することができる。

保温栽培で使用可能なシート材に対する農業用遮光剤の散布量は、特に限定されないが、農業用遮光剤の塗布量は、農業用遮光剤に含まれる固形分が０．１ｇ／ｍ^２以上１０ｇ／ｍ^２以下となる量であることが好ましい。０．１ｇ／ｍ^２未満であると、充分な遮光効果を得にくくなる虞がある。また１０ｇ／ｍ^２を超える場合には、散布作業中にシート材から農業用遮光剤の落滴によるロスが生じる虞がある。

こうしてシート材に農業用遮光剤の散布が施されると、シート材面上に遮光層が形成されてそのシート材面が遮光面をなす。遮光層は、シート材面上に細かな粒状の構造を多数付着してなる構造をなしてよいし、シート材面上に膜状に形成されてもよい。

その遮光層は、吹付け直後の遮光性は高く、遮光性が必要である期間は遮光性を維持しつつ、不要となる時期には、降雨などで自然に流れ落ちるため、従来のようにアルカリ性の除去液などで除去する手間を省くことができる。なお、本発明において、遮光性が必要な期間とは、夏場の強い太陽光等を浴びる期間であって、およそ６ヶ月を想定している。

なお、上記では農業用遮光剤を散布して遮光性構造を形成する例について説明したが、農業用遮光剤を用いた遮光性構造の形成方法は、これに限定されず、農業用遮光剤をローラーなどで塗布することによって形成されてもよい。

本発明について実施例および比較例を用いて、以下により詳細に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されなくてもよい。

〔実施例１〜５、比較例１〜６〕
表１、２に示す通り、各原料を計量し、スターラーで１０分間撹拌を行って各試験液を配合した。なお、表中の配合量の単位は質量部である。
次に、長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚み０．１ｍｍの塩化ビニル樹脂製の農業用フィルム（アキレス社製、商品名「晴天」）を用い、その表面から２０ｃｍ離れた位置から、霧吹きを用いて各試験液０．６ｃｃを一回吹きつけ、十分乾燥させ、表面に遮光層が形成された試験フィルムを得た。

使用した原料は、以下の通りである。
〔水系樹脂エマルジョン〕
水分散性スチレン−アクリル共重合体（ＢＡＳＦ社製、商品名「ＪＯＮＣＲＹＬ ６２Ｊ」、固形分酸価：２００、樹脂固形分：３４質量％）
〔顔料〕
ルチル型・酸価チタン（テイカ社製、商品名「ＪＲ−６００Ａ」、平均粒子径：０．２５μｍ）
アナターゼ型・酸価チタン（テイカ社製、商品名「ＪＡ−１」、平均粒子径：０．１８μｍ）
炭酸カルシウム（丸尾カルシウム社製、商品名「ルミナス」、平均粒子径：０．１μｍ）

得られた各試験フィルムに関し、以下の評価を行った。結果は表１，２に示す。

〔密着性〕
得られた試験フィルムの遮光層を指でこすったときに、塗膜、或いは顔料が脱落しないものを○、脱落するものを×で評価した。

〔遮光性：吹きつけ直後〕
得られた試験フィルムと遮光層が形成されていない塩化ビニル樹脂製の農業用フィルム（ブランク用フィルム）のそれぞれに、厚み方向から人工光源光（キセノンライプ、５００Ｗ）を照射し、透過した光の照度を照度計（マザーツール社製、商品名「ＬＸ−１０５」）を用いて測定した。ブランク用フィルムについて測定された透過する光の強さ（Ａ）に対する試験フィルムについて測定された透過する光の強さ（Ｂ）、すなわち（１−Ｂ／Ａ）×１００の値（％）（遮光率（％）と呼ぶ）を特定した。
なお、本発明において、吹きつけ直後の遮光率としては、２０〜４０％程度であれば実用性ありと判断する。

〔遮光性：６ヶ月後〕
得られた試験フィルムを設置面に対し３０度の傾斜をつけた台に遮光面を表面にして貼り付け、屋外（自然の雨が当たらず、なおかつ日光が十分当たる環境）に放置した。このとき、１週間毎に６ｍｌ／ｃｍ^２の水（試験フィルムの面積は４００ｃｍ^２であるので、２４００ｍｌとなる。）を試験フィルム全面に如雨露を用いて散布し、これを６ヶ月間繰り返した。これは、降水量の多い高知県の２０１４年度年間降水量３６５９ｍｍを参考とし、年間降水量を３０００ｍｍと想定して、自然の降雨でどれだけ遮光層が流れ落ちるのかを評価したものである。
なお、本発明において、６ヶ月後の遮光率は、吹きつけ直後の遮光率の半分以下であれば実用性ありと判断する。

実施例１〜５に示されるように、アナターゼ型の酸化チタンを用いた例では、６ヶ月後の遮光率が吹きつけ直後から半減しており、吹付け直後の遮光性は高く、遮光性が必要である期間は遮光性を維持しつつ、不要となる時期には、降雨などで自然に流れ落ちる遮光剤が得られた。
それに対し、ルチル型の酸化チタンを用いた比較例５では、６ヶ月後の遮光率が吹きつけ直後とほぼ差がなく、降雨などで自然に流れ落ちる遮光剤ではないことが確認できた。

Claims (1)

1. 水と水系バインダーと酸化チタンとを含有してなる農業用遮光剤であって、
   水系バインダーは、酸価が３０以上３００以下の水系樹脂エマルジョンであり、
   前記酸化チタンがアナターゼ型であり、
   水１００質量部に対し、前記酸化チタンの添加量が１質量部以上２０質量部以下、前記水系樹脂エマルジョンの樹脂固形分は０．３質量部以上４５質量部以下であることを特徴とする農業用遮光剤。