JP4623093B2

JP4623093B2 - 農園芸用覆土フィルム

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Publication number: JP4623093B2
Application number: JP2007509141A
Authority: JP
Inventors: 佳世矢吹; 広充武田; 賢一藤田; 健治足立
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-11-08
Also published as: CN101141874B; EP1859674A1; RU2007138567A; EP1859674B1; EP1859674A4; RU2385895C2; JPWO2006100799A1; CN101141874A; WO2006100799A1

Description

本発明は、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、太陽光などからの赤外線を吸収する赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有し、可視光を反射し赤外光を吸収することで、植物の生育に必要な光は植物側に反射し、熱となる赤外光は吸収して土を暖め、温室内等の雰囲気の気温を上げない農園芸用覆土フィルムに関する。

植物の成長を促進する方法として、アルミニウム等の金属膜を用いた反射シート、白色光反射材料の膜を用いて白色光を反射するシート、前記反射シート上にさらに反射材料をコートしたシートなどを用いて、土壌表面を被覆する方法が知られている。しかし、これらのシートは、地表に到達する太陽光線を満遍なく反射するため、植物の成長は促進されるが、熱となる赤外光も反射してしまい、温室内等の雰囲気の気温が上昇してしまう欠点を有している。また、アルミニウム等の金属膜を用いた反射シートは、アルミニウム蒸着加工を施すことが一般的であり、これにはコストアップ等の問題があった。

一方、土壌を保温するシートとしては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂シートが一般的に知られている。しかし、これらの合成樹脂シートは、一般に赤外線の透過率が高いため、土壌の保温効果が充分ではなかった。この課題を解決するため、特許文献１では、赤外線反射性を有する帯状フィルムと、赤外線吸収性を有する帯状フィルムとを、それぞれ経糸あるいは緯糸として編織物とした、地面を被覆する保温シートが提案されている。しかし、この保温シートにおいても、赤外線反射性を有するフィルムがアルミ蒸着加工を施したものであるためコストが高いという点が問題であった。

また、特許文献２では、全光線透過率を３．０％以上、拡散反射率を４０％以上にした白化フィルムの表面上に、カーボンブラックなどの黒色あるいは青色などの顔料をバインダーに分散して印刷した農作物栽培用フィルムが提案されている。しかし、着色被膜層の面積が１．０〜６０％であり、また、熱となる近赤外線を効率良く吸収する構成ではないため、土壌を加温する効果が充分では無かった。
特開平９−１０７８１５号公報特開昭５５−１２７９４６号公報

そこで本発明は、可視光を反射して、植物の生育に必要な光を植物側に供給し、赤外光を吸収して、土を暖め、温室内等の雰囲気の気温を上げない農園芸用覆土フィルムを提供することを目的とする。

本発明者らは、研究の結果、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子を含有している赤外光吸収層とを有している農園芸用覆土フィルムに想到した。
さらに、酸素欠損を持つ３酸化タングステン等のタングステン酸化物や、３酸化タングステンにＮａ等の陽性元素を添加した複合タングステン酸化物は導電性材料であり、自由電子を持つ材料であることが知られている。そして、本発明者らは、これらの材料の単結晶等の分析により、赤外線領域の光に対する自由電子の応答が示唆されたことから、これらタングステン酸化物および／または複合タングステン酸化物を微粒子化して、その粒子直径を１ｎｍ以上８００ｎｍ以下とし、更に該微粒子中の自由電子量を増加させて熱線吸収成分とする処方に想到した。
さらに、本発明者らは、当該熱線吸収材料微粒子を適宜な媒体中に分散させて製造した膜は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法及び化学気相法(ＣＶＤ法)などの真空成膜法等の乾式法で作製した膜や、スプレー法で作製した膜と比較して、光の干渉効果を用いずとも太陽光線、特に近赤外線領域の光をより効率良く吸収し、同時に可視光領域の光を透過させることに想到した。

すなわち、本発明の第１の構成は、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子として一般式Ｍ _ＹＷＯ _Ｚ（Ｍ元素は、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｌｉから選択される少なくとも１種類以上であり、０．００１≦Ｙ≦１．０、２．２≦Ｚ≦３．０）で示され、且つ六方晶の結晶構造を持つ複合タングステン酸化物微粒子を含有している赤外光吸収層とを有していることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第２の構成は、第１の構成に記載の農園芸用覆土フィルムであって、白色光反射層が、白色光反射材料が内部に分散されたフィルムであって、該フィルムの片面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層を有していることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第３の構成は、第１の構成に記載の農園芸用覆土フィルムであって、白色光反射材料と赤外線吸収材料微粒子とがフィルムの内部に分散されて、白色光反射層と赤外光吸収層となっていることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第４の構成は、第１の構成に記載の農園芸用覆土フィルムであって、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、さらに該白色光反射層の上に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有し、もしくは、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、フィルムのもう一方の面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有していることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第５の構成は、第１乃至第４の構成のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルムであって、白色光反射材料が、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＣＯ_３、ＢａＳＯ_４、ＺｎＳ、ＰｂＣＯ_３から選択される少なくとも１種類以上であることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第６の構成は、第１乃至第５の構成のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルムであって、赤外線吸収材料微粒子の粒子直径が１ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第７の構成は、第１乃至第６の構成のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルムであって、赤外線吸収材料微粒子の表面が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される少なくとも１種類以上の元素を含有する酸化物で被覆されていることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

第８の構成は、第１乃至第７の構成のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルムであって、フィルムが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリエステル樹脂から選ばれた少なくとも１種類以上であることを特徴とする農園芸用覆土フィルムである。

本実施形態の農園芸用覆土フィルムは、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子を含有している赤外光吸収層を有するフィルムである。具体的には、本実施形態の農園芸用覆土フィルムは、白色光反射層が、白色光反射材料が内部に分散されたフィルムであって、該フィルムの片面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層を有する構成のフィルムや、白色光反射材料と赤外線吸収材料微粒子とがフィルムの内部に分散されて、白色光反射層と赤外光吸収層となっている構成のフィルムや、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、さらに該白色光反射層の上に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有し、もしくは、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、フィルムのもう一方の面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有する構成のフィルムとする。

このような簡便な方法で、赤外線吸収材料微粒子、好ましくはタングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子を含有する赤外光吸収層を形成させることにより、耐候性が良く、低コストであり、しかも、少ない微粒子量で太陽光からの近赤外線を効率良く吸収し、可視光線を反射する農園芸用覆土フィルムを提供できる。
このフィルムを、植物等を栽培する地面に使用することで、被覆された地面の温度が上昇して土を暖め、温室内等の雰囲気の気温は上げない効果があり、また、植物の生育に必要な可視光波長領域の光を反射して、植物の成長を促進する効果もあり、極めて有用である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明するが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
本実施形態の農園芸用覆土フィルムは、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子を含有している赤外光吸収層を有するフィルムであり、可視光領域の光の拡散反射率が高く、赤外領域の光の吸収率が高いという特性を有するフィルムである。

地表に到達する太陽光線は、一般に、約２９０〜２１００ｎｍの波長域であるといわれ、このうち約３８０〜７８０ｎｍの可視光波長領域の光は、植物の生育に必要な光である。従って、約３８０〜７８０ｎｍの可視光波長領域の光は反射し、約７８０〜２１００ｎｍの近赤外光だけを選択的に効率よく吸収することにより、植物の生育に必要な光は植物側に反射し、熱となる赤外光は吸収して土を暖め、温室内の雰囲気の気温は上げないような構成とすることが好ましい。

本実施形態の農園芸用覆土フィルムは、具体的には、白色光反射層が、白色光反射材料が内部に分散されたフィルムであって、該フィルムの片面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層を有する構成とすることで得られる。また、白色光反射材料と赤外線吸収材料微粒子とがフィルムの内部に分散されて、白色光反射層と赤外光吸収層とする構成とすることで得られる。また、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、さらに該白色光反射層の上に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有し、もしくは、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、フィルムのもう一方の面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有する構成とすることで得られる。

上記農園芸用覆土フィルムでは、日照による太陽熱を赤外線吸収材料微粒子が吸収することで、赤外線がフィルムに吸収されてフィルム温度が上昇し、それに伴い輻射熱も増加し、被覆された土壌内部は速やかに温度が上昇するが、温室内の雰囲気の気温は上がらない。また、可視光線は白色光反射材料により反射されるため、植物に当たる光量が増すことで光合成量が増え、植物の成長を促進できる。

本実施形態の赤外線吸収材料微粒子の適用方法として、上記微粒子をコーティングして形成される適宜な媒体中に分散した赤外光吸収層を、所望の基材表面に形成する方法がある。この方法は、あらかじめ高温で焼成して得られた赤外線吸収材料微粒子を、フィルム基材中に練り込むか、もしくはバインダーによって基材表面に結着させることが可能であるので、樹脂材料等の耐熱温度の低い基材材料への応用が可能であり、形成の際に大型の装置を必要とせず安価であるという利点がある。

また、本実施形態の赤外線吸収材料微粒子は導電性材料であるため、赤外線吸収材料微粒子が連接して連続的な膜となっている場合には、携帯電話等の電波を吸収反射して妨害する恐れがある。しかし、赤外線吸収材料を微粒子としてマトリックス中に分散した場合には、粒子一つ一つが孤立した状態で分散しているため、電波透過性を発揮することができ、汎用性を有している。

上述のように、白色光反射材料がフィルム内部に分散されたフィルムの、片面に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて赤外光吸収層が形成されている場合、フィルム基材の片面に白色光反射材料がコーティングされて白色光反射層が形成され、さらに該白色光反射層上に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて赤外光吸収層が形成されている場合、もしくは、フィルム基材の片面に白色光反射材料がコーティングされて白色光反射層が形成され、もう片面に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて赤外光吸収層が形成されている場合には、例えば、赤外線吸収材料微粒子を適宜な溶媒中に分散させ、これに樹脂バインダーを添加した後、フィルム基材表面にコーティングし、溶媒を蒸発させて所定の方法で樹脂を硬化させれば、当該赤外線吸収材料微粒子が媒体中に分散した薄膜の形成が可能となる。

フィルム基材表面へのコーティング方法は、フィルム基材表面に赤外線吸収材料微粒子含有樹脂が均一にコートできればよく、特に限定されないが、例えば、バーコート法、グラビヤコート法、スプレーコート法、ディップコート法、フローコート法、スピンコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、ブレードコート法等が挙げられる。また、赤外線吸収材料微粒子を直接バインダー樹脂中に分散したものは、フィルム基材表面に塗布後、溶媒を蒸発させる必要が無く、環境的、工業的に好ましい。

上記樹脂バインダーは、例えば、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂、電子線硬化樹脂、常温硬化樹脂、熱可塑性樹脂等が目的に応じて選択可能である。
この樹脂バインダーとしては、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ふっ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂が挙げられる。また、金属アルコキシドを用いたバインダーの利用も可能である。上記金属アルコキシドとしては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等のアルコキシドが代表的である。これら金属アルコキシドを用いたバインダーは、加水分解して加熱することで酸化膜を形成することが可能である。

また、上述のように、赤外線吸収材料微粒子を白色光反射材料が分散されたフィルム基材の内部に分散させてもよい。該微粒子を基材中に分散させるには、基材表面から浸透させてもよく、また、基材の溶融温度以上に温度を上げて溶融させた後、赤外線吸収材料微粒子と基材樹脂とを混合してもよい。また、あらかじめ基材原料樹脂に上記微粒子を高濃度に含有せしめたマスターバッチを製造し、これを所定の濃度に希釈調整してもよい。このようにして得られた赤外線吸収材料微粒子含有樹脂は、所定の方法でフィルム状に成形し、赤外線吸収材料として応用可能である。

上記マスターバッチの製造方法は特に限定されないが、例えば、タングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子分散液と、熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレットと、必要に応じて他の添加剤とを、リボンブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー等の混合機、およびバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、一軸押出機、二軸押出機等の混練機を使用して溶剤を除去しながら均一に溶融混合することで、熱可塑性樹脂に上記微粒子を均一に分散した混合物を調整することができる。

さらに、タングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子分散液の溶剤を公知の方法で除去し、得られた粉末と熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレット、および必要に応じて他の添加剤を均一に溶融混合する方法を用いて熱可塑性樹脂に上記微粒子を均一に分散した混合物を調整することもできる。そのほか、タングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子の粉末を、直接、熱可塑性樹脂に添加し、均一に溶融混合する方法を用いることもできる。
上述した方法により得られた混合物を、ペント式一軸もしくは二軸の押出機で混練し、ペレット状に加工することにより、熱線吸収成分含有マスターバッチを得ることができる。

上記赤外線吸収材料微粒子を樹脂に分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、超音波分散、媒体攪拌ミル、ボールミル、サンドミル等を使用することができる。
上記赤外線吸収材料微粒子の分散媒は特に限定されるものではなく、配合する媒体樹脂バインダーに合わせて選択可能であり、例えば、水、アルコール、エーテル、エステル、ケトン、芳香族化合物などの一般的な有機溶媒の各種が使用可能である。また、必要に応じて酸やアルカリを添加してｐＨを調整してもよい。さらに、赤外線吸収材料微粒子の分散安定性を一層向上させるために、各種の界面活性剤、カップリング剤などを添加することも可能である。

本実施形態の農園芸用覆土フィルムに使用される白色光反射材料は、特に限定されないが、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＣＯ_３、ＢａＳＯ_４、ＺｎＳ、ＰｂＣＯ_３等が好ましい。これら白色光反射材料は、単独で用いても２種類以上を併用してもかまわない。

次に、本実施形態の農園芸用覆土フィルムに適用され赤外領域を吸収する赤外線吸収材料について詳細に説明する。
本実施形態の農園芸用覆土フィルムに使用される赤外線吸収材料微粒子は、所望の赤外光を吸収する特性を有していれば特に限定されず、アンチモン含有酸化錫（ＡＴＯ）、錫含有酸化インジウム（ＩＴＯ）、タングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子、フタロシアニン系吸収剤、ジイモニウム系吸収剤などがあるが、特に、タングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子が好ましい。

本実施形態に適用される赤外線吸収機能を有する微粒子は、一般式ＷＯ_Ｘ（２．４５≦Ｘ≦２．９９９）で示されるタングステン酸化物微粒子、および／または一般式Ｍ_ＹＷＯ_Ｚ（０．００１≦Ｙ≦１．０、２．２≦Ｚ≦３．０）で示され、且つ六方晶の結晶構造を持つ複合タングステン酸化物微粒子である。上記タングステン酸化物の微粒子や複合タングステン酸化物の微粒子は、各種フィルムに適用された場合、熱線(赤外線)吸収成分として有効に機能する。

上記一般式ＷＯ_Ｘ（２．４５≦Ｘ≦２．９９９）で示されるタングステン酸化物微粒子としては、例えばＷ_１８Ｏ_４９、Ｗ_２０Ｏ_５８、Ｗ_４Ｏ_１１などを挙げることができる。Ｘの値が２．４５以上であれば、当該赤外線吸収材料中に目的外であるＷＯ_２の結晶相が現われるのを完全に回避することが出来ると共に、材料の化学的安定性を得ることが出来る。一方、Ｘの値が２．９５以下であれば、十分な量の自由電子が生成され効率よい赤外線吸収材料となる。Ｘの範囲が２．４５≦Ｘ≦２．９５であるようなＷＯ_Ｘ化合物は、いわゆるマグネリ相と呼ばれる化合物に含まれる。

上記一般式Ｍ_ＹＷＯ_Ｚ（０．００１≦Ｙ≦１．０、２．２≦Ｚ≦３．０）で示され、且つ六方晶の結晶構造を持つ複合タングステン酸化物微粒子としては、例えばＭ元素が、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｓｎから選択される少なくとも１種類以上を含むような複合タングステン酸化物微粒子が挙げられる。
添加元素Ｍの添加量は、０．００１以上１．０以下が好ましく、更に好ましくは０．３３付近が好ましい。これは六方晶の結晶構造から理論的に算出される値が０．３３であり、この前後の添加量で好ましい光学特性が得られるからである。典型的な例としてはＣｓ_０．３３ＷＯ_３、Ｒｂ_０．３３ＷＯ_３、Ｋ_０．３３ＷＯ_３、Ｂａ_０．３３ＷＯ_３などを挙げることができるが、Ｙ、Ｚが上記の範囲に収まるものであれば、有用な熱線吸収特性を得ることができる。

本実施形態のタングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子は、近赤外線領域、特に９００〜２０００ｎｍ付近の光を大きく吸収するため、その透過色調は青色系から緑色系となる物が多い。

また、当該赤外線吸収材料の粒子の粒子径は、その使用目的によって、各々選定することができる。まず、透明性を保持して使用する場合は、８００ｎｍ以下の粒子径を有していることが好ましい。これは、８００ｎｍよりも小さい粒子は、散乱により光を完全に遮蔽することが無く、可視光線領域の視認性を保持し、同時に効率よく透明性を保持することができるからである。特に可視光領域の透明性を重視する場合には、さらに粒子による散乱を考慮することが好ましい。

この粒子による散乱の低減を重視するとき、粒子径は２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下が良い。この理由は、粒子の粒子径が小さければ、幾何学散乱もしくはミー散乱による、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光線領域の光の散乱が低減される結果、赤外線吸収膜が曇りガラスのようになって、鮮明な透明性が得られなくなることを回避できるからである。すなわち、粒子径が２００ｎｍ以下になると、上記幾何学散乱もしくはミー散乱が低減してレイリー散乱領域になり、このレイリー散乱領域では、散乱光が粒子径の６乗に反比例して低減するため、粒子径の減少に伴い散乱が低減して透明性が向上するからである。さらに粒子径が１００ｎｍ以下になると、散乱光は非常に少なくなり好ましい。光の散乱を回避する観点からは、粒子径は小さい方が好ましく、粒子径が１ｎｍ以上であれば工業的な製造が容易である。

また、本実施形態の農園芸用覆土フィルムに使用される赤外線吸収材料を構成する微粒子の表面が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される少なくとも１種類以上を含有する酸化物で被覆されていることは、当該赤外線吸収材料の耐候性の向上の観点から好ましい。これらの酸化物は基本的に透明であり、添加したことで可視光透過率を低下させることはない。被覆方法は特に限定されないが、当該赤外線吸収材料微粒子を分散した溶液中へ、上記金属のアルコキシドを添加することで、赤外線吸収材料微粒子の表面を被覆することが可能である。

本実施形態の農園芸用覆土フィルムに使用されるフィルムは、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリエステル樹脂が挙げられる。これらの樹脂に、安定剤、安定化助剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤等の添加剤が添加されていてもよい。

このように本実施形態の農園芸用覆土フィルムは、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子を含有している赤外光吸収層を有するフィルムであり、簡便な方法で、赤外線吸収材料微粒子、好ましくはタングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子を含有する赤外光吸収層を形成させることにより、耐候性が良く、低コストであり、しかも、少ない微粒子量で太陽光からの近赤外線を効率良く吸収し、可視光線を反射する農園芸用覆土フィルムを提供できる。

このフィルムを、植物等を栽培する地面に使用することで、被覆された地面の温度が上昇して土を暖め、温室内等の雰囲気の気温は上昇させない効果があり、また、植物の生育に必要な可視光波長領域の光を反射して、植物の成長を促進する効果もあり、極めて有用である。

以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
(実施例１)
Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３微粒子(比表面積２０ｍ^２／ｇ)を１０重量部、トルエン８０重量部、微粒子分散用分散剤１０重量部を混合し、媒体攪拌ミルで分散処理を行ない、平均分散粒子径８０ｎｍのＣｓ_０．３３ＷＯ_３微粒子の分散液を作製した(Ａ液)。このＡ液５０重量部とハードコート用紫外線硬化樹脂(固形分１００％)３０重量部とを混合して赤外線吸収材料微粒子分散体液とした。この赤外線吸収材料微粒子分散体液を、白色光反射材料としてＴｉＯ₂微粒子が含有されているポリエチレンフィルム上にバーコーターを用いて塗布し成膜した。この膜を６０℃で３０秒間乾燥し溶媒を蒸発させた後、高圧水銀ランプで硬化させ、可視光領域の拡散反射率が高い赤外線吸収膜を得た。
作製された膜の分光特性を、日立製作所製の分光光度計を用いて波長２００〜２１００ｎｍの光の透過率により測定し、ＪＩＳＡ５７５９に従って可視光透過率、日射透過率、可視光反射率、日射反射率、日射吸収率を算出した。（ここで、日射吸収率は、日射吸収率（％）＝１００％−日射透過率（％）−日射反射率（％）から算出した。）
この結果を図１に示す。また、図１には下記の実施例２〜５、比較例１で得られた結果についても併せて示す。

(実施例２)
Ｒｂ_０．３３ＷＯ_３微粒子(比表面積２０ｍ^２／ｇ)を１０重量部、トルエン８０重量部、微粒子分散用分散剤１０重量部を混合し、媒体攪拌ミルで分散処理を行ない、平均分散粒子径８０ｎｍのＲｂ_０．３３ＷＯ_３微粒子の分散液を作製した(Ｂ液)。このＢ液５０重量部とハードコート用紫外線硬化樹脂(固形分１００％)３０重量部とトルエン５０重量部とを混合して赤外線吸収材料微粒子分散体液とした。この赤外線吸収材料微粒子分散体液を、白色光反射材料としてＴｉＯ_２微粒子が含有されているポリエチレンフィルム上にバーコーターを用いて塗布し成膜した。この膜を６０℃で３０秒間乾燥し溶媒を蒸発させた後、高圧水銀ランプで硬化させ、可視光領域の拡散反射率が高い赤外線吸収膜を得た。この膜の光学特性を図１に示す。

(実施例３)
Ｗ_１８Ｏ_４９微粒子(比表面積２０ｍ^２／ｇ)を１０重量部、トルエン８０重量部、微粒子分散用分散剤１０重量部を混合し、媒体攪拌ミルで分散処理を行ない、平均分散粒子径８０ｎｍのＷ_１８Ｏ_４９微粒子の分散液を作製した(Ｃ液)。このＣ液７５重量部とハードコート用紫外線硬化樹脂(固形分１００％)４５重量部とトルエン１２０重量部とを混合して赤外線吸収材料微粒子分散体液とした。この赤外線吸収材料微粒子分散体液を、白色光反射材料としてＴｉＯ_２微粒子が含有されているポリエチレンフィルム上にバーコーターを用いて塗布し成膜した。この膜を６０℃で３０秒間乾燥し溶媒を蒸発させた後、高圧水銀ランプで硬化させ、可視光領域の拡散反射率が高い赤外線吸収膜を得た。この膜の光学特性を図１に示す。

（実施例４）
Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３微粒子（比表面積２０ｍ^２／ｇ）を１０重量部、トルエン８０重量部、微粒子分散用分散剤１０重量部を混合し、媒体攪拌ミルで分散処理を行ない、平均分散粒子径８０ｎｍのＣｓ_０．３３ＷＯ_３微粒子の分散液を作製した（Ａ液）。さらにスプレードライヤーを用いて（Ａ液）のトルエンを除去し、Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３分散粉である（Ａ粉）を得た。
得られた（Ａ粉）を、ポリエチレン樹脂ペレットに添加し、ブレンダーで均一に混合した後、二軸押出機で溶融混練し、押出されたストランドをペレット状にカットし、Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３を含有するマスターバッチを得た。
同様の方法でＴｉＯ_２を含有するマスターバッチを得た。
このＣｓ_０．３３ＷＯ_３を含有するマスターバッチとＴｉＯ_２を含有するマスターバッチとを、同じ方法で調製した無機微粒子を添加していないマスターバッチと混合した。この混合マスターバッチを押出し成形して、厚さ５０μｍのフィルムを形成した。この膜の光学特性を図１に示す。

（実施例５）
Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３微粒子（比表面積２０ｍ^２／ｇ）を１０重量部、トルエン８０重量部、微粒子分散用分散剤１０重量部を混合し、媒体攪拌ミルで分散処理を行ない、平均分散粒子径８０ｎｍのＣｓ_０．３３ＷＯ_３微粒子の分散液を作製した（Ａ液）。このＡ液５０重量部とハードコート用紫外線硬化樹脂（固形分１００％）３０重量部とを混合して、赤外線吸収材料微粒子分散体液とした。同様の方法で、ＴｉＯ_２微粒子を含有する白色光反射材料微粒子分散体液を得た。この赤外線吸収材料微粒子分散体液をポリエチレンフィルム上にバーコーターを用いて塗布し成膜した。この膜を６０℃で３０秒間乾燥し溶媒を蒸発させた後、高圧水銀ランプで硬化させた。その後、ポリエチレンフィルムのもう片面に、同様の方法で白色光反射材料微粒子を塗布して成膜し、硬化させ、可視光領域の拡散反射率が高い赤外線吸収膜を得た。この膜の光学特性を図１に示す。

(比較例１)
白色光反射材料としてＴｉＯ_２微粒子を含有させたポリエチレンフィルムを得た。この膜の光学特性を図１に示す。

（評価）
実施例１〜実施例５と比較例１とを比較すると、Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３、Ｒｂ_０．３３ＷＯ_３、Ｗ_１８Ｏ_４９等のタングステン酸化物微粒子、複合タングステン酸化物微粒子をコーティングして形成される赤外光吸収層を、フィルム中に白色光反射材料が分散されているフィルムに形成することで、フィルムの赤外光吸収率が大幅に増加し、可視光線を反射し、蓄熱性に優れることが判明した。つまり、実施例１〜５では、可視光線の反射率を６〜７割近くに保持でき、且つ日射吸収率を４〜６割程度まで向上させることができることが判明した。

本実施形態の農園芸用覆土フィルムは、白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子を含有している赤外光吸収層を有するフィルムであり、具体的には、白色光反射層が、白色光反射材料が内部に分散されたフィルムであって、該フィルムの片面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層を有する構成のフィルムや、白色光反射材料と赤外線吸収材料微粒子とがフィルムの内部に分散されて、白色光反射層と赤外光吸収層となっている構成のフィルムや、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、さらに該白色光反射層の上に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有し、もしくは、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、フィルムのもう一方の面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有する構成のフィルムとする。
このような簡便な方法で、赤外線吸収材料微粒子、好ましくはタングステン酸化物微粒子および／または複合タングステン酸化物微粒子を含有する赤外光吸収層を形成させることにより、耐候性が良く、低コストであり、しかも、少ない微粒子量で太陽光からの近赤外線を効率良く吸収し、可視光線を反射する農園芸用覆土フィルムを提供することができる。

実施例１〜５及び比較例１における、赤外線吸収材料微粒子、ＴｉＯ_２微粒子を含有した膜の光学特性を示す図表である。

Claims

白色光反射材料を含有している白色光反射層と、赤外線吸収材料微粒子として一般式Ｍ _ＹＷＯ _Ｚ（Ｍ元素は、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｌｉから選択される少なくとも１種類以上であり、０．００１≦Ｙ≦１．０、２．２≦Ｚ≦３．０）で示され、且つ六方晶の結晶構造を持つ複合タングステン酸化物微粒子を含有している赤外光吸収層とを有していることを特徴とする農園芸用覆土フィルム。
白色光反射層が、白色光反射材料が内部に分散されたフィルムであって、該フィルムの片面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層を有していることを特徴とする請求項１に記載の農園芸用覆土フィルム。
白色光反射材料と赤外線吸収材料微粒子とがフィルムの内部に分散されて、白色光反射層と赤外光吸収層となっていることを特徴とする請求項１に記載の農園芸用覆土フィルム。
フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、さらに該白色光反射層の上に赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有し、もしくは、フィルムの片面に、白色光反射材料がコーティングされて形成される白色光反射層と、フィルムのもう一方の面に、赤外線吸収材料微粒子がコーティングされて形成される赤外光吸収層とを有していることを特徴とする請求項１に記載の農園芸用覆土フィルム。
白色光反射材料が、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＣＯ_３、ＢａＳＯ_４、ＺｎＳ、ＰｂＣＯ_３から選択される少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルム。
赤外線吸収材料微粒子の粒子直径が１ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルム。
赤外線吸収材料微粒子の表面が、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される少なくとも１種類以上の元素を含有する酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルム。
フィルムが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル、ポリエステル樹脂から選ばれた少なくとも１種類以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の農園芸用覆土フィルム。