JP2020528262A - 温室スクリーン - Google Patents

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Abstract

編み工程、経編み工程、または製織工程によって、緯方向の糸(12、14、18)および経方向の糸(13a、13b;15;19)の紡織糸システムによって相互に連結され、連続製品を形成する、フィルム材料のストリップ(11)を備える温室スクリーンが開示される。少なくともいくつかのストリップ(11)は、厚さ10−70マイクロメータ有する単層または複層ポリエチレンのフィルムの形態のフィルム材料を含む。フィルムは、2−10マイクロメータのD50を有する、少なくとも1.7wt%のSiO2で、最大4wt%のSiO2粒子を含む。フィルムは、有利に、光散乱特性を提供するスクリーンとして使用され、特に、温室用途にふさわしい。

Description

本発明は、連続製品を形成するように、編み工程、縦編み工程、または製織工程によって、紡績糸骨組みにより相互に連結された、複数の柔軟なストリップのフィルムを含むような温室スクリーンに関する。具体的には、本発明は、温室内でより均一な光分布を作り出し、植物の気候を穏やかにする、光を散乱させる遮光スクリーンに関する。
温室内の施設栽培の目的は、主に、収穫を増加させるように自然環境を変更すること、生産物の質を向上させること、省資源化を図ること、および、産地および収穫サイクルを拡大することである。温室の場所、およびその中で育てられる作物に応じて、生産量を低下させることになる有害なストレスを回避するために、年の全てまたは一部の間、作物は遮光される必要がある。
温室スクリーンは、省エネ、遮光、温度制御によく使用される。スクリーンは多くの要件を満たす必要がある。一方で、植物の成長に必要な光の一部を通過させる必要があるが、他方では有害な光と温室の過度の加熱につながる不要な部分を遮断する必要がある。
ある既知の温室スクリーンは、平行に延び、かつ連続製品を形成するように、編み工程、経編み工程、または製織工程、および紡績糸システムにより、相互に連結された、フィルム材料の複数の柔軟なストリップを備え、ストリップは製品の表面積の主要な部分を形成している。そのような温室スクリーンは、例えば、欧州特許出願公開第0109951号明細書によって知られている。このタイプのスクリーンの他の例は、仏国特許発明第2071064号明細書、欧州特許出願公開第1342824号明細書、および国際公開第2008/091192号に示されている。
フィルム材料のストリップは、反射と、光透過および伝熱に対して、所望の特性を提供する選択された材料であり得る。
遮光を提供する従来の方法は、温室のカバーにチョーク/漆喰を塗ることである。これは、温室に固定遮光を適用する安価で簡単な方法である。チョークの利点は、チョークを通過する光を拡散することであり、これにより、植物の下部の葉により多くの光が届き、光合成が増加するため、生産性が向上する。また、拡散光は、温室内の気候を穏やかにし、日差しが強い日には、植物の低いヘッド温度を引き起こすことになり、ストレスや生産の損失、品質の問題を防ぐ。この方法の主な欠点は、光の減少が望ましくない朝と午後の両方で、また曇りの日でも永続的に適用されることである。
上記の問題のいくつかは、可動性の遮光スクリーンを設置することで解決され、このスクリーンは、不要になったときに格納できる。これは、ほとんどの高級温室で、時には漆喰と組み合わせて、標準アイテムになった。非常に高い遮光レベルでのみ、良好な光拡散を与えるスクリーンがある。
欧州特許出願公開第0439227号明細書は、夜の寒さや日中の暑さから保護するために、温室や成長トンネルで使用するフィルムを開示している。このフィルムは、ポリエチレン、またはEVAと15%未満の酢酸ビニルとのコポリマーを含み、0.1−10マイクロメートルのサイズを有する1−15%の天然シリカを含み得る。フィルムの厚さは150マイクロメートルで、長波赤外線(1450−730cm−1)、つまり夜間に土壌から放出される放射線の透過を減少させると報告されている。赤外線は、熱の形でフィルムに吸収され、および温室またはカバーの内側と外側に再び送られ、夜間に温室内が高温になる。また、フィルムは、温室内で可視光の拡散の増加につながる濁度の増加をもたらし、それにより温室内で形成される影を減らす。
欧州特許出願公開第1095964号明細書は、温室または地面被覆等の農業で使用するための「熱」ポリオレフィンフィルムを開示している。このフィルムは、温室内に暖房がない場合、霜による損傷のリスクを減らすことを目的としている。フィルムは、低密度ポリエチレン、ホウ酸塩化合物、または無水ホウ砂と、添加剤として、シリカ、ケイ酸塩、炭酸塩、または硫酸塩化合物を含んでいる。200マイクロメートルの厚さを有し、ホウ酸亜鉛化合物と共に1−10マイクロメートルの粒径を有する1−15%のシリカを含むフィルム。実施例4は、89.7%の光透過を与える5.1%のシリカを含む200マイクロメートルの厚さを有するLDPEフィルムを開示している。
したがって、可視光に対して高い透明性を提供すると同時に、温室内でより均一な光分布を作りだすために良好な光拡散を提供する可動性の遮光スクリーンが必要である。
本発明の目的は、光を散乱させて温室内により均一な光分布を作り出し、それにより植物の気候を穏やかにする温室スクリーンを提供することである。さらなる目標は、低い製造コスト(つまり、原料が少なく、かつ生産コストが低い)、および必要に応じて、小ロットおよび大ロットで生産できるスクリーンを生産することである。さらに、スクリーンは、交換されなければならい前に、少なくとも数年間は寿命があることが重要である。
これは、連続製品を形成するように、編み工程、縦編み工程、または製織工程によって、緯糸と経糸の紡績糸システムにより相互に連結された、ストリップのフィルム材料を含む温室スクリーンであって、少なくともいくつかのストリップは、厚さが10−70マイクロメートルの単層または複層ポリエチレン(PE)フィルムの形態のフィルムを含み、フィルムは少なくとも1.7wt%で、最大4.5wt%の、2−10マイクロメートルのD50を有するSiO粒子を含む、温室スクリーンを提供する。
温室スクリーンは、紡績糸骨組みによって保持されたフィルム材料の複数の狭いストリップを含む。フィルム材料のストリップは、実質的に連続した表面を形成するように、端から端まで密接に配置されることが好ましい。スクリーンは、経方向yと緯方向xを有し、フィルム材料のストリップは経方向に延びている。いくつかの実施形態では、フィルム材料のストリップは、緯方向にも延び得る。ストリップの一般的な幅は、2mmと10mm間である。スクリーンは、スクリーンの下の熱蓄積を減らすためにストリップのないオープン領域を含み得る。
フィルム材料のストリップの少なくともいくつか、好ましくは10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%を超えるが、最も好ましくはスクリーン内の全てのストリップは、本願明細書に記載の単層または複層ポリエチレン(PE)フィルムの形態のフィルム材料を含む。単層または複層フィルムで使用されるポリマーは、ポリエチレン(PE)であり、ポリエテン(lUPAC)とも呼ばれる。ポリエチレンを温室スクリーンの主要成分として使用することには、いくつかの利点があり、それは温室フィルムでよく使用される成分であるポリエステルよりも安価であるだけでなく、小ロットで簡単に生産できるということである。ポリエチレンは、密度と分岐によって分類され、ポリエチレンは通常、エチレンの同様のポリマーの混合物である。本明細書に記載されるポリエチレンは、ポリエチレンまたはポリエチレンのコポリマーであり、ポリエチレンのコポリマーは、エタンと、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンなどの少なくとも1つのオレフィン、および混合物から調製される。
高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、および線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、またはそれらの混合物はすべて、本発明のスクリーンに使用されるフィルムの製造に使用できるポリエチレンである。
温室スクリーンに使用されるフィルムの主要成分は、高密度ポリエチレン(HDPE)樹脂である。HDPEは、0.941から約0.970g/cm以上の密度によって定義される。HDPEの分岐度は低い。ほとんどの線状分子はうまくまとめられているため、分子間力は高度に分岐したポリマーよりも強い。結果として、HDPEから作られたフィルムは、高い引張強度、高い破断伸度、およびフィブリル化の低い傾向を有する。有利には、フィルムまたはテープの延伸用のHDPEが使用される。
フィルムには、一定量の低密度ポリエチレン(LDPE)、または線状低密度ポリエチレン(LLDPE)も含まれる。
LDPEおよびLLDPEには独特のレオロジー特性または溶融流動性があるが、LDPEまたはLLDPPを使用する重要な目的の1つは、フィルムで使用される、SiO粒子、UV安定剤、またはその他の添加剤等の添加剤のキャリアとしてである。
本明細書に開示される温室スクリーンの主な目的は、入射日光を散乱させて、温室内により均一な光分布をもたらし、植物のため気候を穏やかにすることである。光の散乱は、必ずしもシステムから光を除去するわけではないが、その代わりに、フィルムからの光を元の色と強度で温室の内部に向け直す。光散乱は、スクリーンに存在する顔料粒子との接触時に発生する。
単層または複層ポリエチレン(PE)フィルムには、光散乱の目的で、二酸化ケイ素(「光散乱粒子」)が含まれる。単層または複層ポリエチレン(PE)フィルムは、少なくとも1.7wt%のSiOで、最大4.5wt%のSi0を含む。複層フィルムは、フィルムの総重量を基準として、少なくとも1.7wt%、例えば少なくとも1.8wt%、1.9wt%、2.0wt%、2.1wt%、2.2wt%、2.3wt%、2.4wt%、および、理想的には少なくとも2.5wt%のSiOまたは超を含むが、有利には4.4wt%、4.3wt%、4.2wt%、4.1wt%、4.0wt%、3.9wt%、3.8wt%、3.7wt%、3.6wt%、および理想的には3.5wt%以下のSiOを含むべきである。粒子の含有量が低すぎると、光拡散効果が低くなる。含有量が高すぎると、透明度が低下する。
ポリエステルは、前述のとおり、温室スクリーンを作るために一般的に使用される成分である。しかし、ポリエチレンで製造されたスクリーンは、同じ二酸化ケイ素の濃度のポリエステルスクリーンと比較して、より高い光透過率を達成し得、これは、ポリエチレンが非常に高い光透過率と光の良好な広がり(光拡散)を兼ね備えることができるので、低い遮光レベルの要求を備えるスクリーンのため大きな利点である。
光の散乱は、散乱効果を提供する粒子のサイズに大きく依存する。本願明細書に開示される温室スクリーンにおける、目的の光散乱で使用されるSiO粒子は、3−9マイクロメートル、4−8マイクロメートルのような2−10マイクロメートルの質量中央径(D50)値、および理想的には5−7マイクロメートルのD50値を有する。有利には、本明細書で使用されるSiO粒子は、2、2.5、3、3.5、4、4.5超、好ましくは少なくとも5マイクロメートル以上のD50値を有するが、有利には、SiO粒子のD50値は10、9.5、9、8.5、8、7.5未満であり、および好ましくは7マイクロメートル以下である。
本明細書で使用される「質量中央径(MMD)」という用語は、対数正規分布の質量中央径を意味することを意図しており、MMDは質量による平均粒子直径、すなわち、集団内の全ての粒子の質量の中央値を備える球形粒子の直径であると考えられる。
前述のサイズ範囲の粒子と比較して、D50値が2マイクロメートル未満の粒子を使用すると、粒子の含有量(wt%)が上記の範囲内のSiO粒子の含有量に相当するときより、低い光散乱角および大きい透明性低下を生じる。D50値が10マイクロメートルを超える粒子では、同じ粒子含有量(wt%)が得られますが、望ましいサイズ範囲の粒子と比較して、光散乱効果はさらに改善されない。さらに、大きな粒子の周囲に大きなボイド(空洞)が形成され、および、これらは透明性を低下させるよう作用する。
光散乱効果の影響を受ける要因
フィルムが温室スクリーンで使用される場合、適切な散乱挙動と組み合わせた透明度は特に重要である。原則として、植物にできるだけ多くの光を供給するために、特に高い透明度が望まれる。しかしながら、非常に温暖な気候の地域では、特に日光のピークの2時間のあたりで、光量を減らすことが望ましい場合があります。これらの気候帯のスクリーンに適した本発明のフィルムは、70−95%の間の透明性を持たなければならない。温暖な気候向け(例:欧州、北米、日本)、本発明のフィルムの透明度は、有利には少なくとも80%、および特に少なくとも83%である。本願明細書に記載される温室フィルムは、少なくとも70%の透明度、例えば、少なくとも75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%以上の透明度を有する。
透明度に加えて、適切な散乱特性を備えるフィルムを提供するために、3つのパラメータ、ヘイズ、清澄度、および拡散係数(SF)が必須である。最初の必須パラメータはヘイズである。ヘイズは50−75%、例えば54−70%、57−67とすべきである。有利には、ヘイズは50%、51%、53%、54%、55%、56%超、および好ましくは少なくとも57%以上であるが、有利には、ヘイズは75%、74%、73%、72%、71%、70%、69%、68%未満、および好ましくは67%以下である。
透明度は、材料を通過する光線の直線性に依存する。材料内の散乱中心によって引き起こされる光の小さな偏向は、画像の劣化をもたらす。これらの偏向は、ヘイズ測定で記録された偏向よりもはるかに小さい。ヘイズの測定は広角散乱に依存するが、フィルムの清澄度は小角散乱によって決まる。したがって、2番目のパラメータはフィルムの清澄度であり、15−50%、好ましくは18%−47%の間、例えば21%−45%の間、および理想的には24%−41%の間である。有利には、清澄度は15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%超、および好ましくは少なくとも24%以上であるが、有利には清澄度は50%、49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%、42%未満、および好ましくは41%以下である。
広角散乱と小角散乱は互いに直接関連しておらず、それは、ヘイズ測定が必ずしも試料の清澄度に関する情報を提供することができないことを意味し、およびその逆も同様であることを意味する。しかしながら、一般的に、次の関係が成り立ちます。ヘイズが高すぎる場合、または清澄度が低すぎる場合、光は非常に分散することになる。粒子によって引き起こされる強い後方散乱のため、高い透明度の値を達成できなくなり、および特に散乱光の割合が高いために、植物に到達せずに温室の環境で多くの光が失われる。それから、光散乱フィルムを使用することによる最終的な目標、つまり植物の下部の照明は、植物の上部領域が光を吸収して、近隣の植物の下部を遮蔽するため、達成できない。ヘイズが低すぎる場合、光は十分に分散されず、および植物の上部領域はあまりにも多くの光を受ける。
透明度、ヘイズ、および清澄度に加えて、拡散係数(SF)も考慮する必要がある。拡散係数は、ASTM D 1003−61(方法A)に従って測定された透明度と、Clarityportによって測定された透明度との比率である(詳細については、測定方法を参照)。
SF=ASTM D 1003−61(方法A)による透明度/Clarityportによって測定された透明度
最適な光散乱のために、拡散係数SFは1−8の間、好ましくは1.5−7の間、例えば1.8−6の間、例えば1.9−5の間、および理想的には2−4の間でなければならない。有利には、拡散係数SFは1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9超、および好ましくは少なくとも2.0以上であるが、有利には、拡散係数SFは、8、7.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5未満、および好ましくは4以下である。
拡散係数が低すぎると、散乱されていない光がフィルムを所定の透明度で通過しすぎる。光は十分に分散されず、および植物の上部領域は下部にドロップシャドウを投げる。上部の葉は過剰な光を受け取り、および過度の加熱により光合成活性が低下し、下部の葉は最大の光合成活性に十分な光を得られない。したがって、上記の制限内で、植物の最適な照明のために平均散乱角を最適化する必要がある。
設定された透明度で拡散係数が高すぎると、散乱効果のため温室の環境に多くの光が失われる。それから、光散乱フィルムを使用することによる最終的な目標、つまり植物の下部の照明は、植物の上部領域が光を吸収し、および隣接する植物の下部を遮光するため、達成できない。
フィルムの透明性とその散乱挙動(オプションとして、また、層に亘る粒子の分布)は、以下の調製プロセスで説明するポリマーを慎重に選択することにより、また、オプションとして、適切な粒子サイズおよび粒子含有量の光散乱粒子を追加することにより達成される。
有利に、フィルムは、少なくとも10マイクロメートルで、多くとも70マイクロメートルの総厚を有する。単層または複層のポリエチレンフィルムのストリップの最小厚さは、好ましくは10マイクロメートルである。好ましくは、フィルムの厚さは、少なくとも15マイクロメートルで、50マイクロメートル以下であり、および理想的には少なくとも20マイクロメートルで、最大40マイクロメートルである。有利には、フィルムの厚さは10、15、16、17、18、19超、および好ましくは少なくとも20マイクロメートル以上であるが、有利には、フィルムの厚さは70、65、60、55、50、45未満であり、および好ましくは35マイクロメートル以下である。フィルムの厚さが10マイクロメートル未満の場合、温室での適用中に亀裂形成のフィルムの損傷リスクが高まり、使用中に生じるスクリーンの引っ張り力に対応するためのフィルムの機械的強度が不十分になる。70マイクロメートルを超えると、フィルムが硬くなりすぎて管理が困難になる。また、スクリーンの束サイズは、フィルムの厚さの増加とともに増加する傾向があり、これはスクリーンの取り扱いおよび保管中に不利である。したがって、上記の開示された制限内の厚さを持つフィルムを生産することが重要である。
さらに、散乱プロセスは、光がフィルムを通過する距離と、光がパスに沿って散乱粒子と相互作用する可能性に依存する。したがって、フィルム内の散乱粒子の所定の濃度で、フィルムを通過する光の量は、フィルムの厚さが増すにつれて粒子に当たる可能性が高まるため減少する。この結果、90°以外の入射角でフィルムに当たる光は、フィルムを通る長い経路のために、垂直方向からフィルムに当たる光よりも多く散乱されることになる。
単層フィルムストリップは、ベース層(B層)とも呼ばれるフィルムの単一層のみからなる。複層の実施形態では、フィルムは、ベース層と少なくとも1つのさらなる層(例えば、Aおよび/またはC層)を含み、フィルム内の位置に応じて、少なくとも1つのさらなる層が2つの表面のそれぞれに配置されている場合は中間層、またはフィルムのコーティング層を形成する場合は外側層と呼ばれる。
ポリエチレンは、その安定した構造と発色団の欠如により、紫外線の影響下で理論的に安定である。しかしながら、処理中に、カルボニル基とヒドロキシル基が形成される部分酸化を受ける。また、光吸収発色団として機能し得るいくつかの不純物が含まれている。したがって、温室フィルムを日射、および特に紫外線から保護する必要があります。紫外線安定剤等の添加剤を使用することにより、光劣化に対する遅延または保護を行うことができる。紫外線安定剤は、多くの場合、光酸化に対する安定性を提供して紫外線による損傷からフィルムを保護するように、ポリマーに含まれる。紫外線安定剤は、紫外線吸収剤、励起状態消光剤、またはヒンダードアミン光安定剤(HALS)からなる群から選択される。
紫外線吸収剤は、290nm超の有害な紫外線を吸収し、およびPEの化学構造に存在する発色団に到達するのを防ぐ。
o−ヒドロキシベンゾフェノンまたはベンゾトリアゾールの誘導体は、紫外線吸収剤の例である。ニッケル励起状態消光剤は、エネルギー移動による光開始に関与する発色団の励起状態を非活性化するよう作用する。Ni消光剤の例は、ニッケルジブチルジチオカルバメートである。
ヒンダードアミン光安定剤(HALS)は、セバシン酸塩ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)に基づくもので、および、ほとんどのポリマーの光誘起劣化に対する非常に効率的な安定剤である。HALSは紫外線を吸収しないが、ポリマーの劣化を抑制するように作用する。それらは、酸化防止剤と同様の方法で、光化学的に開始される劣化反応をある程度遅くする。HALSの高い効率と寿命は、安定化プロセス中に消費されるよりむしろ、HALSが再生される循環プロセスによるものです。このプロセスの再生特性と安定剤の典型的な高分子量のために、ヒンダードアミン安定剤は極端な長期の熱および光安定性を提供することができる。
さらに、温室のスクリーン用途では、温室で頻繁に使用される農薬によってフィルムの紫外線安定性が悪化しないことが利点である。農薬は通常、硫黄またはハロゲン系化合物である。この状況では、HALSを金属酸化物等の酸スカベンジャーと組み合わせる必要があるかもしれない。多くの場合、ステアリン酸塩も共添加剤として添加され、それは、相乗効果を有し、および金属酸化物の機能を改善する。より良い特性が必要な場合、これは通常、農薬によって非活性化されないNOR−HALSによって実現できる。欠点は、NOR−HALSが非常に高価であることである。フィルムのUV安定剤として使用できるHALSの例は、BASF Schweiz AGから入手可能なFlamestabTMNOR 116または同じ会社のTinuvinTMNOR 371である。
温室内のスクリーンは潜在的な火災の危険性があり得、例えば、電気的障害による火災が温室全体に広がり、大きな経済的損害を引き起こす可能性がある。HALS FlamestabTMNOR 116は、リン系の難燃剤(FR)によって有利に補完され得る。イギリスのThor Group Limitedから入手可能なAflammit(登録商標)PCO 700、Aflammit(登録商標)PCO 800、およびAflammit(登録商標)PCO 900は、FlamestabTMNOR 116と相乗効果を示す難燃剤である。
調製のプロセス
フィルムの透明性とその散乱挙動は、以下の調製プロセスでのポリマーの選択、特定のサイズと含有量の適切な粒子の追加、およびオプションとして、層に亘る粒子の分布によって達成される。
フィルム加工は、次のステップ、1)ポリマー溶融物の押出、2)冷却によるフィルム固化、3)高温での一軸延伸、4)熱緩和または固定、および5)フィルムの最終巻き取り含む。
ポリマー溶融物の押し出しは、環状ダイまたはフラットダイを介して生じ得る。環状ダイを使用して溶融物を押し出す場合、空気を使用してフィルムを冷却および固化する。フラットダイを押し出しに使用する場合、ポリマーの溶融物は、浸漬またはチルロール処理のいずれかによって冷却および固化され得る。フィルムストリップへの切断は、フィルム固化後、延伸操作中、または最終巻き取り前のプロセスの後半で行われる。
SiO粒子およびUV安定剤は、実際のフィルム押出の前に、ペレットの形態で濃縮粒子含有または添加剤含有マスターバッチとしてHDPEポリマーに有利に添加される。SiO粒子を含むマスターバッチを加えて、フィルム中のSiO粒子の最終濃度が1.7−4.5wt%になるようにする。有利には、HALS(例えば、FlamestabTMNOR 116)をマスターバッチとして押出機に加えて、最終溶融物中のUV安定剤の最終濃度が0.2−4.0wt%になるようにする。
添加剤を含むマスターバッチは液化され、およびミキサーでHDPEポリマーと混合された後、押出機に移される。溶融物は、当業者に周知のインフレーションフィルムまたはキャストフィルムプロセスのいずれかにより平坦なフィルムに形成される。
インフレーションフィルムプロセスには、ハイストークおよびインポケットプロセスが含まれる。ハイストークプロセスでは、押出物は、押出ダイからある距離(通常はストークの長さ)だけ膨らんだ管状の「ストーク」の形でダイの環状開口部を出る。インポケットインフレーションロセスの場合、チューブが押出ダイを出るときにチューブが膨張する。
チューブの膨張により、フィルムの寸法が大きくなり、ポリマーの配向が得られる。チューブは冷却された空気のゾーンを通過し、ポリマーを固化して結晶化を制御する。チューブを平らにして冷却した後、フィルムを形成するように切り開かれ得る。
キャストフィルムは、非常に薄い水平スリットダイ(フラットダイ)から押し出される。その後、フィルムをウォーターバスまたはチルロールに通すことにより、ポリマー溶融物を冷却して固化させる。水急冷による急速凝固は、チューブ状のインフレーションフィルムと比較して、フィルムの引張強度を増加させる傾向がある。フィルムはその後、引き伸ばされる前にストリップに切断され得、代替的に、以下に説明するように、延伸中または延伸後にフィルムを切断する。
フィルムストリップは、a)フィルムをストリップに細長く切る前にフィルムを伸ばし得るか、b)フィルムを細かく切った後にフィルムストリップを伸ばし得るかの2つの異なる技術で製造できる。最初の技術(a)では、フィルムを機械方向(MDO)に一軸配向することにより、フィルムをその幅全体に引き伸ばす。MDOの間、インフレーションフィルムラインまたはキャストフィルムプロセスからのフィルムは、フィルムの融解温度よりも約5から7℃低い配向温度に加熱される。加熱は、好ましくは、複数の加熱ローラーを利用して実施される。加熱されたフィルムは、加熱ローラーと同じ回転速度のニップローラーを備えた低速延伸ロールに送られる。その後、フィルムは高速の延伸ロールに入る。高速延伸ロールの速度は、低速ドローロールの2から10倍速く、これにより、フィルムを連続的に効果的に配向させる。配向膜は、応力緩和を可能にするために膜を一定時間高温に保持することによりアニールされる。アニーリングのサーマルローラーの温度は、好ましくは約100から約125℃であり、アニーリング時間は約1から約2秒である。フィルムがストリップに切り取られた後にフィルムが引き伸ばされる場合(技術b)、ホットプレートでの引き伸ばしは、熱風オーブンでの引き伸ばしと比較して、熱がストレッチプレートの研磨されたスチール表面との直接接触によりフィルムに伝達されるため、有利であり得る。ストレッチプレートの加熱は、熱油循環で実施される。均一なフィルムテープを生成するには、温度がストレッチプレートに亘って均一に分布していることが重要である。温度が高すぎると、フィルムテープが柔らかくなり得、および金属表面にくっつくことがある。過度に低い延伸温度では、フィルムテープが破裂し得る。機械方向のプレート温度が上昇する温度プロファイルは、スムーズな延伸プロセスに最適な条件を提供する。
管状インフレーションフィルムは、次の3つの方法のいずれかで延伸され得る。
1)引き抜きニップロール手順の後にチューブを切り開き、および開く。単層フィルムはストリップに切断され、その後ストリップは上記のように引き伸ばされる。
2)フィルムチューブは二重層として引き伸ばされ、および切断は平坦化された二重層フィルムで行われる。上層のフィルムストリップはホットプレートの上側に引き伸ばされ、および下層のフィルムストリップはホットプレートの下側に引き伸ばされる。
3)フィルムは二重層で切断され、かつ引き伸ばされる。
経(一軸)延伸比は、1:3から1:10、好ましくは1:4から1:8、より好ましくは1:5から1:7の範囲である。有利には、延伸比は1:3、1:4、および好ましくは少なくとも1:5以上であるが、有利には、延伸比は1:10、1:9、1:8、および好ましくは1:7以下である。これは、延伸されたフィルムが前よりも延伸された後の3から10倍薄い最終厚さを有するように、フィルムが経方向に延伸されることを意味する。経方向の延伸比が9または10を超えると、光散乱効果が低下する傾向があるため、避けるべきである。延伸比が10を超えると、製造性(ティア)が著しく低下する。1:3未満の延伸比は、「曇り」フィルムになり得る。
その後、フィルムは通常の方法で巻き取られる。
有利には、フィルム材料のストリップの1つ以上は、経糸間の距離より小さい幅を有する。
有利には、フィルム材料の1つ以上のストリップと隣接するストリップとの間に隙間が形成され、隙間はスクリーンを通る換気を可能にする。
有利には、温室スクリーン内のフィルム材料のストリップの少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%が、単層または複層ポリエチレンフィルムを含む。
有利には、温室スクリーン内のフィルム材料の全てのストリップは、単層または複層ポリエチレンフィルムである。
本発明は、図面に示されるいくつかの実施形態を参照して以下に説明される。
図1は、第1実施形態に係る経編スクリーンの部分拡大図を示す。 図2は、第2実施形態に係る経編スクリーンの一部を示す。 図3は、織られたスクリーンの一部を拡大して示す。 図4は、さらなる実施形態係る織られたスクリーンの一部を示す。
本発明のフィルムは、特に温室におけるスクリーンの製造のため、光散乱フィルムとして非常に適している。
本発明に係る温室スクリーン10は、紡績糸骨組み12、13a、13b、14、15、18、19によって一緒に保持されたフィルム材料11の複数の細いストリップを含む。フィルム材料11のストリップは、実質的に連続した表面を形成するように、端から端まで密接に配置されることが好ましい。全ての実施形態において、ストリップ11間の距離は、紡績糸骨組みを見えるようにするよう、明確にするために誇張されている。スクリーンは、経方向yと緯方向xを有し、フィルム材料11のストリップは経方向に延びている。いくつかの実施形態では、フィルム材料11’のストリップは、緯方向にも延び得る。ストリップの一般的な幅は2mmと10mmの間である。
図1では、フィルム材料11のストリップは、欧州特許出願公開第0109951号明細書に記載されているような経編み手順により相互接続されている。紡績糸骨組みは、ループまたはステッチを形成し、および主に経方向yに延びる経糸12を含む。経糸12は、フィルムストリップに亘って延びる緯糸13aおよび13bによって互いに接続されている。
図1は、経編みプロセスにより製造されたファブリックのメッシュパターンの例を示し、4本のガイドバーが使用され、1本はフィルム材料11のストリップ用、2本はフィルムストリップを形成するための緯方向に延びる連結緯糸13aおよび13b用、および1本は縦方向の経糸12用である。
フィルム材料11のストリップ間の空間は、メッシュパターンを明確にするために非常に誇張されている。通常、フィルム材料11のストリップは、端から端まで密接に配置される。縦方向の経糸12は、スクリーンの片側である下側に配置され、一方、緯方向に接続する緯糸13aおよび13bは、ファブリックの両側、上側および下側に配置されている。この点で「緯」という用語は、経方向に垂直な方向に制限されず、図面に図示されるように、接続する緯糸13aおよび13bがフィルム材料11のストリップに亘って延びることを意味する。経方向の経糸12と緯方向の緯糸13aおよび13bとの間の接続は、好ましくは、ファブリックの下側で行われる。このようにして、フィルム材料11のストリップは、経方向の経糸12によって制限されることなく、端から端まで密接に配置され得る。
図1の経方向の経糸12は、フィルム材料11の隣接するストリップの対向する縁部に沿って、いわゆるオープンピラーステッチ形態で一連の編まれたステッチで切れ目なく連続して延びている。
緯方向の緯糸13aおよび13bは、フィルム材料のストリップを固定的に捕捉するために、同じ位置で、すなわち互いに対向して、フィルム材料11のストリップの上下を通過する。経方向の経糸12の各編まれたステッチは、それに係合する2つのそのような緯方向の緯糸13aおよび13bを有する。
図2は、図1に示したものと同様のファブリックのメッシュパターンの別の例を示している。違いは、緯方向の緯糸13aおよび13bが交互に1つおよび2つのフィルム材料11のストリップを通過することである。
図3は、フィルム材料11のストリップが、経方向yに延びる経糸14によって相互接続され、およびフィルム材料11のストリップを主に緯方向xに延びる緯糸15と織り合わされた織物スクリーンを示す。
図4は、米国特許第5,288,545号明細書に記載されている織物スクリーンの別の実施形態を示しており、経方向yに延びるフィルム材料11のストリップ(経糸)、および緯方向xに延びるフィルム材料11’のストリップ(緯糸)を含む。緯方向の緯糸ストリップ11’は、図4に示すように、経方向において経糸ストリップ11の常に同じ側にあってもよく、または経糸ストリップ11の上下で交互であってもよい。経糸および緯糸ストリップ11および11’は、経糸18および緯糸19を含む紡績糸骨組みによって一緒に保持される。スクリーンは、スクリーンの下に熱の蓄積を減らすためにストリップのないオープン領域を含み得る。
本発明のフィルムのストリップ(11)は、他のフィルムのストリップと組み合わせることができる。そのようなストリップは、所望の熱輸送および遮光特性を提供する材料のものであり得、およびプラスチック、金属箔、またはプラスチックと金属のラミネートであり得る。また、スクリーンを介して換気を可能にするストリップのない「オープン」領域を有するスクリーンを作ることも可能である。
所望の光散乱特性を提供するために、スクリーンの表面積の少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%は、本発明による単層または複層フィルムのストリップ(11)でなければならない。一実施形態によれば、スクリーン内の全てのストリップ(11)は、本願明細書に記載された単層または複層ポリエチレンフィルムであり、およびストリップ(11)は、実質的に連続した表面を形成するように端から端まで密接に配置される。代替的に、フィルム自体を温室に設置される。
いくつかの実施形態では、フィルムストリップは、毛管作用による液体輸送能力を有する紡績糸骨組みによって相互接続されてもよい。有利には、紡績糸骨組みは、フィルム材料のストリップの少なくとも片側に熱結合され、ストリップに熱結合される紡績糸骨組みの部分も、毛細管作用により液体輸送能力を有する。上記の設備により、植物に当たる光の量が減り、そのため日中の冷却につながる。同時に、空間内の高い光散乱により残りの光を均一に分配し、それによって全ての植物および植物の一部の良好な照明を保証する。夜の間、これらの設備は温室から外部への熱損失を少なくする。
ポリエチレン
本願明細書に記載されるフィルム材料に使用される適切な高密度ポリエチレン(HDPE)には、エチレンホモポリマーおよびエチレンとα−オレフィンのコポリマー(約0.1から約10wt%)を含む。適切なα−オレフィンには、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテン等、およびそれらの混合物が含まれる。有利には、HDPEは、190℃/5.0kgで1.6−2.0g/10分、および190℃/21.6kgで19−26g/10分のメルトフローレートを有し、好ましくはメルトフローレートは190℃/5.0kgで1.7−1.9g/10分、および190℃/21.6kgで20−25g/10分であり、より好ましくは190℃/5.0kgで1.8g/10分、および190℃/21.6kgで21−23g/10分である(ISO 1133−1に従って決定)。
有利には、HDPEは、0.940−0.955g/cmの密度、好ましくは0.943−0.950g/cmの密度、およびより好ましくは0.946−0.948g/cmの密度(ISO 1183−1)を有する。使用されるHDPEの例は、Lyondellbasell Industries Holdings、B.V.のHostalen ACP 7740 F2(190℃/5.0kgで1.8g/10分、および190℃/21.6kgで23g/10分のメルトフローレート(ISO 1133−1に従って決定)、0.948g/cmの密度(ISO 1183−1))、またはLyondellBasell Industries Holdings、BVのHDPE Hostalen GF 9045 F(190℃/5.0kgで1.8g/10分、および190℃/21.6kgで21g/10分のメルトフローレート(ISO 1133−1に従って決定)、0.946g/cm(ISO 1183−1)の密度)である。
フィルムには、一定量の低密度ポリエチレン(LDPE)、または線状低密度ポリエチレン(LLDPE)も含まれている。LDPEは、0.910−0.940g/cmの密度範囲により定義される。LDPEには、高度な短鎖および長鎖分岐があり、これは、鎖が結晶構造にもパックされないことを意味する。したがって、瞬間双極子誘起双極子引力が小さいため、HDPEよりも分子間力が弱い。単層または複層フィルムに一定量のLDPEを含めることにより、フィルムの延性が向上する。
LLDPEは、実質的に線状のポリマー(ポリエチレン)であり、一般にエチレンと長鎖オレフィンの共重合によって作られる、かなりの数の短い分岐を有する。線状低密度ポリエチレンは、長鎖分岐がないため、従来の低密度ポリエチレン(LDPE)と構造的に異なる。LLDPEは、エチレンとブテン、ヘキセン、またはオクテン等の高α−オレフィン(約5から約15wt%)の共重合により、より低い温度と圧力で生成される。共重合プロセスは、従来のLDPEよりも狭い分子量分布を持ち、かつ線形構造と組み合わせて、大幅に異なるレオロジー特性を持つLLDPEポリマーを生成する。LLDPEの密度は、約0.865から約0.925g/cmの範囲内である。
実施例1−6
実施例1−6では、次のポリマーとマスターバッチが使用される。
HDPE1
HDPE Hostalen ACP 7740 F2(LyondellBasell Industries Holdings、BV)は、190℃/5.0kgで1.8g/10分、および190℃/21.6kgで23g/10分のメルトフローレート(ISO 1133−1に準拠)、0.948g/cm(ISO 1183−1)を有する。
MB3.2
90wt%のLDPE+10wt%のSiO(D50=3.2μm)。Plastron ANT PO 10B、Plastron SAS、15 Rue des Marguerites、68920 Wintzenheim、フランス。Si0は、二軸押出機内のLDPEに組み込まれた。
MB5.8
80wt%LDPE+20wt%SiO(D50=5.8μm)。ARGUBLOCK AB 212 LD、ARGUS Additive Plastics GmbH、Oberer Westring 3−7、33142 Buren、ドイツ。Si0は、二軸押出機内のLDPEに組み込まれた。
MB16
90wt%LDPE+10wt%SiO(D50=16m)。Plastron ANT PO 10E、Plastron SAS、15 Rue des Marguerites、68920 Wintzenheim、フランス。Si0は、二軸押出機内のLDPEに組み込まれた。
結果
5.8μmのD50を有するSiO粒子を含むフィルムは、良好な光拡散特性を備えた均一で滑らかなフィルムを与えた。フィルムには粒子が視認されず、ポリマー混合物は容易に押し出された。
16μmのD50を有するSiO粒子を含むフィルムは、高い透明度を有するフィルムを生成したが、フィルム内で粒子が視認され、かつフィルムは光を十分に拡散できなかった。
50が3.2μmのSiO粒子を含むフィルムは、高い透明度を有するが、悪い光拡散特性を有するフィルムを与えた。粒子は視認されなかった。
実施例7−18
以下に示すテストでは、次のポリマーとマスターバッチが使用される。
HDPE2
HDPE Hostalen GF 9045 F(LyondellBasell Industries Holdings、BV)は、190℃/5.0kgで1.8g/10分、および190℃/21.6kgで21g/10分のメルトフローレート(ISO 1133−1に準拠)、0.946g/cm(ISO 1183−1)を有する。
MB ARX F85 LD:
マスターバッチは、70wt%+LLDPE+30wt%FlamestabTM NOR 116(Argus Additive Plastics GmbH)を含む。
MB WPT 1181 N
マスターバッチは、80wt%LLDPE+20wt%CaCO(Walter Kunstoffe GmbH)を含む。
ARX 601 AB02LD
80wt%のキャリアポリマー+20wt%のSiOで、シリカ粒子は約10μmのD50を有する(Argus Additive Plastics GmbH)。SiOは、二軸押出機内のLDPEに組み込まれた。
ARX V17/848
80wt%のキャリアポリマー+20wt%SiOで、シリカ粒子は約5.8μmのD50を有する(Argus Additive Plastics GmbH)。Si0は、二軸押出機内のLDPEに組み込まれた。
ARX V17/885
90wt%のキャリアポリマー+10wt%のSiOで、シリカ粒子は約2.8μmのD50を有する(Argus Additive Plastics GmbH)。Si0は、二軸押出機内のLDPEに組み込まれた。
試験フィルム7−18の場合、押し出された溶融物は、インフレートフィルムプロセスにより平坦なフィルムに形成され、および表2の設定を使用して機械方向に延伸された。
表3は、配合と得られたフィルム特性を概要である。
分析方法
以下の分析方法を使用して、使用したパラメータを決定した。
平均粒子径D50の測定
平均粒子サイズD50の決定は、Malvern Mastersizer 2000を使用して実施された。このため、粒子は、水に分散され、および計器内で分析されるキュベットに移動され、粒子のサイズがレーザ光回折で決定された。一般に、検出器は、数学上の相関性機能を使用して、角度依存光強度から回折されたレーザ光の画像強度を捕え、粒子サイズ分布が計算される。粒子サイズ分布は、2つのパラメータ、つまり、メジアン値D50(=平均値のための位置の測定)および分散度SPAN98(=粒径の分散の測定)によって特徴付けられる。試験手順は、自動的に実行され、およびD50値の数学的決定が含まれた。
透過度
透過度は、ASTM−D 1003−61(A法)に従って、ドイツBYK−Gardner GmbHのhaze−Gard plusによって測定された。
清澄度
清澄度の測定は、ASTM−D−1003に従い、およびBYK−Gardner GmbHのhaze−gard plus(BYK−Gardner GmbH、Lausitzer Strasse 8,82538 Geretsried、ドイツ)によって実行される。光は、小立体角内で偏光され、散乱光の量は細いローブ内に集められる。清澄度は、2.5°未満の角度範囲内で測定される。清澄度を測定するように、測定を行う際に、フィルムは、光出口開口に接して適用される(画像鮮鋭度)。
光散乱特性の評価(散乱係数SFの測定)
光散乱特性は、本発明のフィルムにとって特に重要である。測定は、BYK Gardnerの「haze−gard plus」透明度/不透明度メータ(BYK−Gardner GmbH、Lausitzer Strasse 8,82538 Geretsried、ドイツ)によって実施された。SFを測定するために、ASTM D−1003−61(A法)に記載されているように、ヘイズと透明度の測定に使用される測定開口部にフィルムを平らに保持することにより、フィルムをクランプリングの張力で保持したときのフィルムの透明度を測定する。次に、透明度を再度測定しながら、クランプされたフィルムを光出口開口と同じ高さに保持する(清澄度測定の場合と同様)。光散乱係数SFは、次の2つの読み取り値の比率に対応する。
散乱係数(SF)=透明度(ASTM D−1003−61 A法に従って測定)/光出口開口の前で測定された透明度(つまり、清澄度測定)。

Claims (22)

  1. フィルム材料のストリップ(11)を備える温室スクリーンであって、フィルム材料のストリップ(11)は、編み工程、経編み工程、または製織工程によって、緯方向の糸(12、14、18)および経方向の糸(13a、13b;15;19)の紡織糸システムによって相互に連結され、連続製品を形成し、少なくともいくつかの前記ストリップ(11)は、厚さ10−70マイクロメータの単層または複層のポリエチレンのフィルムの形態のフィルムであって、2−10マイクロメータのD50を有する、少なくとも1.7wt%で、最大4.5wt%のSiO粒子を含む前記フィルムを含む、ことを特徴とする温室スクリーン。
  2. 前記ポリエチレンが高密度ポリエチレン(HDPE)樹脂である、ことを特徴とする請求項1に記載の温室スクリーン。
  3. 前記高密度ポリエチレン(HDPE)樹脂が、190℃/5.0kgで1.6−2.0g/10分、および190℃/21.6kgで19−26g/10分(ISO 1133−1)のメルトフローレート、および0.940−0.955g/cm(ISO 1183−1)の密度を有する、ことを特徴とする請求項2に記載の温室スクリーン。
  4. 前記フィルムが、前記フィルムの総重量に基づき、重量で2.0−4.2wt%、例えば2.5−4.0wt%のSiOを含む、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  5. 前記SiO粒子が、3−9マイクロメータのD50値、例えば4−8マイクロメータのD50値、例えば5−7マイクロメータのD50値を有する、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  6. 前記フィルムが、少なくとも70%の透明度、例えば、少なくとも75%、80%、85%、86%、87%、88%、90%、91%、92%、93%の透明度、またはそれより高い透明度を有する、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  7. 前記フィルムが、50−75%、例えば54−70%、57−67%であるべきヘイズを有する、ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  8. 前記フィルムが、1.5と7の間、例えば1.8と6の間、例えば1.9と5の間、例えば2と4の間の散乱係数(SF)を有する、ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  9. 前記フィルムが、15−50マイクロメータ、例えば20−40マイクロメータ、例えば20−35マイクロメータの総厚さを有する、ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  10. 前記フィルムが、紫外線吸収剤、励起状態消光剤、またはヒンダードアミン光安定剤(HALS)からなる群から選択される、ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  11. 前記紫外線安定剤が、ヒンダードアミン光安定剤からなる群から選択される、ことを特徴とする請求項10に記載の温室スクリーン。
  12. 前記紫外線安定剤が、BASF Schweiz AGから入手可能なFlamestabTMNOR 116、またはBASF Schweiz AGから入手可能なTinuvinTMNOR 371である、ことを特徴とする請求項11に記載の温室スクリーン。
  13. FlamestabTMNOR 116が、リン系の難燃剤(FR)によって補完される、ことを特徴とする請求項12に記載の温室スクリーン。
  14. 前記リン系の難燃剤(FR)が、イギリスのThor Group Limitedから入手可能なAflammit(登録商標)PCO 700、Aflammit(登録商標)PCO 800、またはAflammit(登録商標)PCO 900である、ことを特徴とする請求項13に記載の温室スクリーン。
  15. 前記紫外線安定剤が、前記フィルムの重量に基づき、0.2と4wt%の間の量で前記フィルムに添加される、ことを特徴とする請求項10ないし14のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  16. 前記フィルムが、ストリップに切断される前に引き伸ばされる、ことを特徴とする請求項1ないし15のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  17. 前記フィルムが、ストリップに切断された後に引き伸ばされる、ことを特徴とする請求項1ないし16のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  18. 前記フィルムが、1:3から1:10、例えば1:4から1:8、例えば1:5から1:7の比に一軸延伸される、ことを特徴とする請求項1ないし17のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  19. フィルム材料の1以上の前記ストリップ(11)が、経方向の糸(13a、13b;15;19)の間の距離より小さい幅を有する、ことを特徴とする請求項1ないし18のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  20. 隙間がフィルム材料の前記1以上のストリップ(11)とフィルムの隣接するストリップ11の間に形成され、前記隙間が前記スクリーンを通る換気を可能とする、ことを特徴とする請求項19に記載の温室スクリーン。
  21. 少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、さらに好ましくは少なくとも30%、さらに好ましくは少なくとも40%、さらに好ましくは少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%、さらに好ましくは少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも90%の前記温室スクリーン内のフィルム材料の前記ストリップ(11)が、前記単層または複層のポリエチレンフィルムを含む、ことを特徴とする請求項1ないし20のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
  22. 前記温室スクリーン内のフィルム材料の全てのストリップ(11)が、前記ポリエチレンのフィルムである、ことを特徴とする請求項1ないし21のいずれか一項に記載の温室スクリーン。
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