JP5459118B2 - 農業用フィルム - Google Patents
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Description
具体例を挙げると、特許文献3の実施例1〜6で作製されているフィルムの日射透過率は50〜73%、可視光線透過率は70〜84%であり、特許文献4の実施例1〜4で作製されているフィルムの初期の日射透過率は50.8〜69.0%、可視光線透過率は69.9〜81.5%である。
このような赤外線遮断フィルムを農業被覆材として使用することは、夏季の暑さ対策には確かに有効である。しかし逆に冬季は、冬季のハウスの暖房費がかさむと共に、植物の生育が悪くなる問題もあった。そのため、従来の赤外線遮断フィルムを被覆材として用いたハウスでは、周年栽培、特に冬季の栽培を良好に実施することは難しかった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、冬季、夏季のいずれにおいても植物の栽培を良好に実施できる農業用フィルムを提供する。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、以下の態様を有する。
[1]JIS R3106に準拠して求められる可視光線透過率が85%以上、日射透過率が80%以上、日射吸収率が8〜15%の樹脂フィルムからなる農業用フィルム。
[2]前記樹脂フィルムがフッ素樹脂フィルムである、[1]に記載の農業用フィルム。
[3]前記樹脂フィルムが赤外線吸収フィラーを含有する、[1]または[2]に記載の農業用フィルム。
[4]前記赤外線吸収フィラーが、六ホウ化物粒子を有効成分として含む、[3]に記載の農業用フィルム。
[5]前記樹脂フィルムの単位面積あたりの六ホウ化物の含有量が0.01〜0.1g/m2である、[4]に記載の農業用フィルム。
該樹脂フィルムを構成する樹脂としては、たとえばフッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン樹脂等)、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート(以下、PETという。)等)、ポリ塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、いずれか1種単独であっても2種以上をブレンドしたものであってもよい。
フッ素樹脂としては、樹脂の分子構造式中にフッ素原子を含有する熱可塑性樹脂であれば特に限定されず、公知の各種の含フッ素樹脂が使用可能である。具体的には、エチレン−テトラフルオロエチレン(以下、ETFEという。)系共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系共重合体(以下、FEPという。)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)−テトラフルオロエチレン系共重合体(以下、PFAという。)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン系共重合体(以下、THVという。)、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、ポリフッ化ビニル、これらの樹脂のいずれか2種以上のブレンド等が挙げられる。これらの中でも、耐候性の点から、ETFE、FEP、PFAおよびTHVからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、更に、コスト、機械的強度等の点から、ETFEが好ましい。
フッ素ゴムとしては、テトラフルオロエチレン−プロピレン系弾性共重合体、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン−プロピレン系弾性共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系弾性共重合体、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系弾性共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)系弾性共重合体等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
フッ素ゴムの配合量は、フッ素樹脂の100質量部に対して、40質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
該他の熱可塑性樹脂としては、たとえばポリオレフィン樹脂(ポリエチレン樹脂等)、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
前記樹脂フィルムの厚さ(多層フィルムの場合は全層の合計の厚さ)は、6〜500μmが好ましく、10〜200μmがより好ましい。該厚さがこの範囲にあると、耐久性及び光線透過性に優れる。一方、該厚さが薄すぎると農業ハウスの支柱等との擦れにより破れを生じやすくなる。また、該厚さが厚すぎると、透過する太陽光の量が減少する。
すなわち、本発明者らは、種々の検討の結果、以下の(1)〜(3)の知見を得ている。
(1)夏季においては、栽培植物の温度上昇を抑制するため、ある程度太陽光線を遮光して日射量を低下させた方が良いが、冬季に充分な光合成が行われるためには、太陽光から発せられる、植物の光合成に利用される波長領域(380〜780nmの可視光線域と一致)の光量を充分に確保する必要がある。すなわち、可視光線透過率が高いことが好ましい。そのためには、ある程度の日射透過率の高さが必要である。
(2)冬季における光合成域の光量の確保を効率良く行うためには、フィルム自体が持つ可視光線透過率を高めることに加えて、フィルム表面に付着する小さな結露水による可視光線透過率の低下を防止することが重要である。小さな結露水は、フィルムを曇らせ、可視光線透過率を5%〜10%減少させる。小さな結露(水つぶ)が大きな結露となり、それが流滴剤等の作用で水膜の形となると、可視光線透過率が回復するが、その時間は1時間程度かかることがある。フィルムとしてある程度高い日射吸収率を有するものを用いると、該フィルムが太陽光から発せられる赤外線を吸収し、フィルム自体の温度が上昇しやすくなることで、この時間を短縮させる、或いは結露しにくくすることができる。
(3)ある程度高い日射吸収率を有するフィルムは、さらに、滑雪も早い。これは、該フィルムが太陽光を吸収し、それ自体の温度が高くなり、フィルムと雪の間の水膜が早く形成されるためである。そのため、積雪によって太陽光のハウス内への供給が阻害される時間が短くなる。また、滑雪を目的としてハウス内を過剰に暖房する必要がなく、ハウスの暖房費用も低減できる。
上記のように、本発明者らは、農業用フィルムとして使用する上で日射吸収率も重要であることを見出した。このような知見はこれまで知られていない。
日射透過率は、80〜88%が好ましく、80〜85%がより好ましい。
日射吸収率は、8〜15%が好ましく、10〜15%がより好ましい。
なお、日射吸収率に関し、JIS R3106では、日射透過率および日射反射率を測定し、それらの値から日射吸収率を算出するようになっている。つまり、日射透過率(%)+日射反射率(%)+日射反射率(%)=100%であることから、日射吸収率(%)は、100−(日射透過率(%)+日射反射率(%))により求められる。
本発明において、前記樹脂フィルムの日射反射率は、特に限定されないが、充分な可視光線透過率を確保しやすい点から、3〜7%が好ましく、3〜6%がより好ましい。
紫外線領域の光の透過率は、紫外線の吸収または反射により紫外線遮断機能を発揮する既存の紫外線遮蔽剤(酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化チタンなど)を添加する方法にて調整することができる。ただし、紫外線遮蔽剤は、その粒子径にもよるが、可視光線領域や赤外線領域の光も吸収または反射するものが多い。よって、紫外線遮蔽剤を添加する場合、その添加量は、可視光線透過率、日射透過率および日射吸収率がそれぞれ所定の値となる範囲内とする。
なお、本発明においては、日射透過率や日射吸収率を所定の範囲内とするために、後述する赤外線吸収剤、金属(酸化物)薄膜等の赤外線遮断手段が好ましく用いられるが、該赤外線遮断手段は、一般的に、紫外線領域の光についても吸収または反射する。そのため、本発明に用いられる樹脂フィルムは、通常、紫外線領域の光も少なからず遮断することとなる。
たとえば可視光線透過率は、使用する樹脂の種類、樹脂フィルムの厚さ、樹脂フィルムへの添加剤の配合等により調節できる。
日射透過率および日射吸収率は、赤外線を選択的に吸収する赤外線遮断特性を付与することにより制御される。樹脂フィルムにこのような赤外線遮断特性を付与する方法として、たとえば、樹脂フィルム中に、赤外線吸収色素、赤外線吸収フィラー等の赤外線吸収剤を含有させる方法が挙げられ、特に、耐候性、耐熱性等に優れる点から、赤外線吸収フィラーを含有させる方法が好ましい。
該方法においては、使用する赤外線吸収剤の種類、配合量等を調整することにより、日射透過率および日射吸収率を調節できる。
赤外線吸収フィラーとしては、たとえば六ホウ化物、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛等を有効成分とする固体粒子が挙げられる。
ここで「有効成分」とは、赤外線の吸収等により赤外線遮断効果を奏する成分を意味する。たとえば後述するシリカ表面処理複合粒子(シリカで表面処理された六ホウ化物粒子)におけるシリカは、赤外線遮断効果を奏さないため有効成分ではない。
本発明においては特に、六ホウ化物を有効成分とするものが好ましい。このような赤外線吸収フィラーは、近赤外線を吸収する効果が高く、日射吸収率を所望の値とするために必要な配合量が少なくてすむため、可視光線透過率を高くすることができる。六ホウ化物粒子が近赤外線遮断特性を有する理由は明確ではないが、六ホウ化物は自由電子を多く含み、その粒子の内部及び表面の自由電子によるバンド間の間接遷移の吸収エネルギーが可視光〜近赤外線領域付近にあるため、近赤外線を吸収すると考えられる。
本明細書において、平均粒径は、レーザー回折散乱法により粒度分布を測定し、粒子の集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径、すなわち50%径(累積中位径)の値を意味する。
シリカで表面処理された六ホウ化物粒子(以下、シリカ表面処理複合粒子ということがある。)を用いることで、樹脂フィルム中の六ホウ化物濃度が長期にわたって維持され、樹脂フィルムの近赤外線遮断特性が維持される。具体的には、六ホウ化物粒子の表面が不定形シリカで被覆されているため、水への溶解性が低下し、樹脂フィルムから溶出しにくい。また、樹脂フィルムがフッ素樹脂フィルムである場合、フッ素樹脂は化学的に安定であるが、10〜15年間屋外暴露すると、フッ素樹脂が部分劣化し、フッ素樹脂フィルム中に遊離のHFを生ずる場合がある。このHFは六ホウ化物と反応してその濃度を低下させる。しかしシリカで表面処理すると、シリカがHFの受酸剤として作用し、HFと六ホウ化物との反応を顕著に抑制するため、フッ素樹脂フィルム中の六ホウ化物濃度が維持される。
なお、シリカは、六ホウ化物粒子の光学特性に影響を与えないため、シリカ表面処理複合粒子は、六ホウ化物粒子と同様、400〜700nmの可視光線を透過し、700〜1800nmの近赤外線を遮断する特性を有する。
シリカによる表面処理は、公知の方法、たとえば特開2004―43764号公報に記載の方法により実施できる。
表面処理後、得られた6ホウ化物粒子を焼成することが好ましい。焼成は、表面処理時に添加又は生成した水が完全に除去されるように行うことが好ましい。水を完全に除去することで、樹脂分散時のフィルム外観が改善される。また、6ホウ化物粒子表面を被覆するシリカの表面処理膜が、焼成により緻密となるので好ましい。焼成条件としては、100〜600℃で10分以上が好ましく、400〜550℃で1時間以上がより好ましい。焼成雰囲気は、空気中でも窒素等の還元雰囲気中でもよい。
前記六ホウ化物粒子を不定形シリカで表面処理すると、不定形シリカをバインダーとして複数の六ホウ化物粒子が集合し、1〜100μm程度の粒子に成長する。そのため、表面処理後または焼成後、必要に応じて、粒子の平均粒径が所望の値となるよう、粉砕等の処理を行ってもよい。
(1)3号ケイ酸ナトリウムの場合:
塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸を水で稀釈して鉱酸溶液を調製し、別途、3号ケイ酸ナトリウム水溶液を準備する。ついで、50℃以上に保温した六ホウ化物粒子の水分散液に、前記鉱酸溶液と3号ケイ酸ナトリウム水溶液をよく撹拌しながら素早く滴下することにより、シリカ表面処理複合粒子のスラリーを生成させる。この時、六ホウ化物量に対し、所定のSiO2量になるように、ケイ酸ナトリウム添加量を調整する。六ホウ化物粒子は、水に徐々に溶解するので、反応を1時間以内に終了させる。
生成したスラリーを水洗し、ろ過し、100〜150℃程度で乾燥後、生成した粒子を必要に応じて粉砕して所定の平均粒子径のシリカ表面処理複合粒子を得る。
このとき、フッ素樹脂フィルムの赤外線遮断性の耐候性や耐湿性をより向上させるために、粉砕を行う前に、生成した粒子を250〜600℃で30分以上焼成してもよい。
六ホウ化物粒子をイソプロパノール等のアルコール溶液に分散させ、ついで、所定の量のテトラアルキルシリケート、塩酸又はアンモニアを添加し、更に最後に水を加え、60℃〜70℃でテトラアルキルシリケートを加水分解させる。この時、加水分解が終了するまで、撹拌を続けて生成した不定形シリカを六ホウ化物粒子に固着させる。
ついで、3号ケイ酸ナトリウムの場合と同様にして、生成した粒子を水洗、乾燥、焼成、粉砕する。
テトラアルキルシリケートとしては、テトラメチルシリケートやテトラエチルシリケート等を用いることが好ましい。これらは、加水分解後にSiO2だけが生成するので、焼成工程又はフッ素樹脂との混練時にも耐熱性に優れ、例えば、300℃以上で焼成しても得られるシリカ表面処理複合粒子が変色しない。
不定形シリカの比率が低すぎると、六ホウ化物粒子を完全に表面処理することができず、表面処理の効果が充分に得られない。六ホウ化物粒子の平均粒径がより細かければ、比表面積が増大するため、その表面処理のためにより多くの不定形シリカが必要となる。上記範囲内において、不定形シリカの比率が高いほど近赤外線遮断特性の低下が生じにくくなる。一方、不定形シリカの比率が高すぎると、所定の近赤外線遮断特性を発現させるために必要な配合量が増加するため、樹脂フィルムのヘイズ(曇度)が増し、透明性が損なわれるおそれがある。
前記疎水化処理剤としては、ケイ素原子に結合した加水分解性基または水酸基を有する有機ケイ素化合物が好ましい。
有機ケイ素化合物における加水分解性基は、加水分解して水酸基を生じ得る基であり、具体例としては、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、イソシアネート基、塩素原子等が挙げられ、炭素数1〜4のアルコキシ基が特に好ましい。1つのケイ素原子に結合する加水分解性基または水酸基の数は、1〜4個であり、2または3個が好ましい。
シランカップリング剤としては、前記加水分解性基を有し、且つ反応性官能基を有しないものが好ましく、特に、疎水性を有する有機基を有するものが好ましい。ここで、反応性官能基は、シリカ表面処理複合粒子表面との反応に関与せずに、樹脂との相溶性の改善のみに関与する官能基を意味し、エポキシ基、アミノ基等が挙げられる。
疎水性を有する有機基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルアルキル基、フルオロアルキル基、フルオロアリール基等が好ましい。該アリール基またはフルオロアリール基は、水素原子またはフッ素原子がアルキル基、フルオロアルキル基等の置換基で置換されてもよい。該疎水性を有する有機基としては、特に、炭素数2〜20のアルキル基、炭素数2〜20のフルオロアルキル基、アルキル基またはフルオロアルキル基で置換されてもよいアリール基等が好ましい。該アリール基としては、フェニル基が好ましい。
オルガノシリコーン化合物としては、有機基と、ケイ素原子に結合した水酸基または加水分解性基とを有するオルガノシリコーンが好ましい。該有機基としては、炭素数1〜4アルキル基またはフェニル基が好ましい。このようなオルガノシリコーンとしては、たとえば、シリコーンオイルと呼ばれるものが挙げられる。
これらのなかでも、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンが好ましい。これらは、シリカ表面処理複合粒子との反応性が高く、かつ、少量でシリカ表面処理複合粒子を疎水化できる。
疎水化処理剤による処理方法としては、特に限定されないが、疎水化処理剤を溶解させた水、アルコ−ル、アセトン、n−ヘキサン、トルエン等の溶液にシリカ表面処理複合粒子を分散させ、その後乾燥する方法が好ましい。
なお、シリカ表面処理複合粒子の平均粒径は、疎水化処理剤で処理されていない状態での平均粒径を意味する。
また、樹脂フィルムが多層フィルムである場合、少なくとも1層に赤外線吸収剤を含有させればよく、赤外線吸収剤を含有しない層があってもよい。該多層フィルムは、複数のフィルムを積層したものであってもよく、樹脂フィルムの表面に、赤外線吸収剤をバインダーと共にコーティングすることにより膜(赤外線吸収層)を形成したものであってもよい。
赤外線吸収層の形成に用いるバインダーとしては、たとえば、樹脂フィルムを構成する樹脂として挙げたものと同様のものが挙げられる。赤外線吸収層の厚さは0.5〜10μm程度が好ましい。
たとえば赤外線吸収剤が、六ホウ化物粒子を有効成分とする赤外線吸収フィラーものである場合、つまり赤外線吸収フィラーとして六ホウ化物粒子または前記シリカ表面処理複合粒子を配合する場合、その配合量は、樹脂フィルムの単位面積あたりの六ホウ化物の含有量(g/m2)が0.01〜0.1g/m2となる量であることが好ましい。該含有量は0.02〜0.08g/m2がより好ましい。該含有量が上記範囲の下限値以上であれば、8%以上の日射吸収性能が発現し、上限値以下であれば、充分な可視光線透過率が確保される。
なお、該含有量は、当該樹脂フィルム中に含まれる六ホウ化物の質量および該樹脂フィルムの単位面積あたりの質量から求められる平均の値である。
赤外線吸収フィラーとして、六ホウ化物量と不定形シリカのSiO2換算量との質量比が100:30〜100であるシリカ表面処理複合粒子を用いて上記のような六ホウ化物の濃度とする場合、該シリカ表面処理複合粒子の配合量は、樹脂フィルムの単位面積当たりの含有量(g/m2)として、0.012〜0.2g/m2程度となる。該含有量は、0.03〜0.1g/m2がより好ましい。
該方法においては、使用する金属または金属酸化物の種類、金属(酸化物)薄膜の膜厚等を調整することにより、日射透過率および日射吸収率を調節できる。
スパッタリング法による金属(酸化物)薄膜の形成手順の一例を挙げると、たとえばITOの場合、インジウム−錫化合物をターゲット材とし、スパッタリングチャンバーに不活性ガスと酸素ガスとを導入し、スパッタリングを行うことにより、樹脂フィルム上に酸化錫ドープ酸化インジウム膜を成膜できる。
金属(酸化物)薄膜の膜厚(複数の層よりなる場合は合計の膜厚)は、フィルムの柔軟性を保持し、かつ、該金属(酸化物)薄膜のフィルムからの脱離を防ぐためには、600nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましい。
ただし本発明はこれに限定されるものではなく、金属(酸化物)薄膜のみを利用してもよく、金属(酸化物)薄膜および赤外線吸収剤を併用してもよい。
たとえば、可視光線透過率を制御するために、酸化鉄粒子、酸化コバルト粒子等の無機顔料を含有させてもよい。
また、酸化セリウム粒子及び/又は酸化亜鉛粒子を含有させてもよい。酸化セリウム粒子及び/又は酸化亜鉛粒子を併用すると、赤外線遮断特性がより長期に維持される。この場合、酸化セリウム粒子及び/又は酸化亜鉛粒子は、シリカ表面処理複合粒子と同様、疎水化処理剤で疎水化処理してから樹脂に混錬することが好ましい。
上記の他、耐摺動性(ハウスの金属骨材に対する耐磨耗性)を向上させるために、扁平状のマイカ、タルクなどのフィラーを含有させてもよい。
また、ハウスの骨材の影による発育のばらつきを少なくする、あるいは強烈な直進光による葉やけを防止するために、フィルム表面に凹凸をつけてナシジ化(粗面化)し、フィルムを透過した光線の内の拡散光の割合を30%〜80%に制御することも可能である。
流滴剤は、植物、動物、土壌等から発生する水蒸気がフィルムの表面で冷やされて、結露し、大きな水滴を作るのを防止するためのコーティング材である。流滴剤でコートした後の水接触角は5度〜20度程度であり、結露した水蒸気は、玉のような水滴にはならず、水膜を作って広がるため、太陽光の透過率を妨げることはない。
本発明の農業用フィルムは、冬場に太陽光線が当たる晴れの時間帯、或いは曇りの時間帯において、フィルムの表面温度が上昇して結露しにくい、或いは結露が短時間で終了するため、ハウス内へ透過する光合成に必要な光量を多くできるという効果を奏するものであるが、フィルムの表面温度が低下する夜間の結露は解消しにくい。よって流滴剤を塗工することで、日中だけでなく夜間の結露の防止効果も向上する。
流滴剤としては、シリカやアルミナなどの親水性の微粒子(平均粒径0.01μm程度)ものを、シランカップリング剤、またはポリビニルアルコール(PVA)等のバインダーに分散させたものが一般的に用いられており、その塗工量は、通常、固形分皮膜が0.2〜0.5g/m2程度となる量である。
流滴剤を塗工する場合、農業用フィルムの塗工面は、予め、コロナ放電処理等の表面処理を施しておくことが好ましい。コロナ放電処理等の前処理により、空気中から酸素や窒素を有する表面官能基を導入することで、その後にコートする流滴剤との密着力が向上する。ただしフィルム表面に前述した赤外線反射膜(金属または金属酸化物の薄膜)がある場合は、流滴剤との密着力に優れるため、特に前処理は必要としない。
具体的には、夏季においては、ハウス内の温度や作物の葉温の上昇を抑制できる。葉温の上昇が抑制され、光合成に適した温度となることで、光合成が活発になり、収穫量が向上する。また、透明な農業用フィルムでは夏場に栽培することが難しいチンゲンサイ、ホウレンソウ、イチゴ等の作物を栽培できる。
また、冬季においては、それらの作物の栽培を、従来よりも短期間での実施することができ、収穫量を増やすことができる。短期間での栽培が可能となるのは、日の出とともにフィルムの表面温度が上昇しやすく、日照時間が不足する冬季において、日照量をさらに低下させる要因となる結露や氷結、積雪等が解消されやすいためと考えられる。つまり、冬季は太陽光の近赤外領域を吸収することによりフィルム温度が上昇し、夜露や積雪がフィルム外側に残っている時間、結露時間、凍結時間など、太陽光のハウス内への供給が阻害される時間を短くさせることができる。
そのため、本発明の農業用フィルムによれば、夏季、冬季いずれにおいても、作物の収穫量を増やすことができ、周年栽培を良好に実施できる。
本発明の農業用フィルムがフッ素樹脂フィルムである場合、上記効果がさらに向上する。さらに、耐候性、透明性、耐汚染性等の特性にも優れ、その特性が屋外で15年以上にわたり維持される。
以下の各例において用いた測定方法および試験方法は下記のとおりである。
[平均粒径]
粒径レーザー回折、散乱式粒度分布測定器(セイシン企業製、LMS24)で、平均粒径を測定した。
[可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、日射吸収率]
島津製作所UV−VIS−IR分光測定機UV3100を用い、JIS R3106「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に準拠して、可視光線透過率、日射透過率および日射反射率の測定ならびに日射吸収率の算出を行った。日射透過率と日射吸収率と日射反射率との合計が100%であることから、日射吸収率は、(100−日射透過率(%)−日射吸収率(%))により算出される。
[320nm透過率、290nm透過率]
島津製作所UV−VIS−IR分光測定機を用いて、320nm、290nmの透過率を測定した。
高知県にある、間口7m、高さ3m、長さ100mのハウスに、該当するフィルムを6mの幅で展張し、その下でキュウリの栽培を行い葉の温度を測定した。尚、夏の栽培を想定し、ハウスのサイドは開放した。
葉の温度は、2009年9月10日の午前9時00分〜10時25分の平均の温度であり、実際に葉温にプラスチック温度計を取り付けて測定を行った。
葉温については、40℃を超えると完全に光合成が行われなくなり、更に45℃を超えると熱死すること、また、30℃〜34℃の範囲においては、0.5℃の差は有意差であり、低いほうが、光合成が活発となることが報告されている。よって、後述する比較例7(市販の透明な農業用フィルムであるフィルムLを使用)での平均葉温:33.4℃よりも0.5℃以上低い場合を「遮熱効果あり」と評価した。
なお、ここでの評価結果から、日射透過率と葉温との相関性の高さが確認できた。
高知県にある、間口7m、高さ3m、長さ100mのハウスに、該当するフィルムを6mの幅で展張し、その下でチンゲンサイの栽培を行い、種まきから収穫までに要した日数を調査した。尚、実施期間は、2009年の11月1日から12月にかけてであり、ハウスのサイドは寒さ対策で閉鎖した。
チンゲンサイは、露地ものにおいては秋が旬とされているが、生育期間が40〜50日と短く、また気温の変化に比較的強いことから日本ではハウス栽培の活用によって一年中市場に出回っている。収穫に要する時間は短いほど好ましい。よって、後述する比較例7(市販の透明な農業用フィルムであるフィルムLを使用)での栽培日数である42日よりも1日以上短い場合を「生育促進効果あり」と評価した。
高知県にある、間口7m、高さ3m、長さ100mのハウスに、該当するフィルムを6mの幅で展張し、2010年6月3日の午前7時00分から該フィルムのハウス内側の表面を観察し、夜露の有無および夜露があった場合に該夜露が消えた時刻を確認した。
また、該フィルムの表面温度を温度計で測定し、同日午前8時30分〜12時00分の平均温度を求めた。
ETFE(旭硝子製、フルオンETFE88AX)の2500gを2軸押出機にて320℃でペレット化した。このペレットを用いて、Tダイ方式により、320℃で60μm厚のフィルムA(ETFE100%)を成形した。
フィルムAについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。また、フィルムAの波長300〜2100nmにおける透過率および反射率の光学チャート(チャート1)を図1に示す。
また、フィルムAの片面にコロナ放電処理を行い、その上に流滴剤(日産化学工業株式会社製メタノールシリカゾル100部に対して、信越シリコーン株式会社製シランカップリング剤KBM−303を1.5部混合した液を希釈したもの)を、固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。この流滴剤は、元のフィルムの光学・熱特性に影響を与えない。
ETFE(旭硝子製、フルオンETFE88AX)の2500gと、青顔料(アルミコバルト酸化物)の7.5gとをVミキサにて乾式混合した。この混合物を2軸押出機にて320℃でペレット化した。このペレットを用いて、Tダイ方式により、320℃で60μm厚のフィルムBを成形した。このフィルムBは青顔料を0.3質量%含む。
フィルムBについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。また、フィルムBの波長300〜2100nmにおける透過率および反射率の光学チャート(チャート2)を図2に示す。
また、フィルムBの片面にコロナ放電処理を行い、その上に比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
60μm厚のETFEフィルム(比較例1で作製したフィルムA)をスパッタ装置内に設置し、インジウム−錫化合物をターゲット材とし、スパッタリングチャンバーに不活性ガスと酸素ガスとを導入し、成膜圧力0.2Paにてスパッタリングを行うことにより、ETFEフィルム上に膜厚80nmのITO膜を成膜してフィルムC(ETFEフィルム/ITO膜の積層体)を得た。ITO膜の膜厚は、X線光電子分光分析(ESCA)装置により、ITO面からフィルム面への深さ方向の元素分析を行うことにより測定した。
フィルムCについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。また、フィルムCの波長300〜2100nmにおける透過率および反射率の光学チャート(チャート3)を図3に示す。
また、フィルムCのITO面に、比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
平均粒径180nmのLaB6微粒子の10gをイソプロパノールの50gを、分散機を用いて30分間混合し、LaB6微粒子の16.7%イソプロパノール分散液を作成した。
つぎに、テトラエチルシリケートの22g(SiO2として6.6g)、イソプロパノールの40g、アンモニア水の0.5g、前記LaB6微粒子のイソプロパノール分散液の60g、さらに水の60gを順次加えて混合し、60℃でテトラエチルシリケートの加水分解を行うことにより、LaB6微粒子の表面処理を行った。その後、液中の粒子をろ取し、イソプロパノールで洗浄し、120℃で乾燥した後、粉砕機にて粉砕することにより、不定形シリカで表面処理されたLaB6複合粒子を得た。該LaB6複合粒子の組成(質量比)は、LaB6:不定形シリカ(SiO2換算)=100:67であり、平均粒径は1.0μmであった。以下、該LaB6複合粒子をシリカ67表面処理LaB6複合粒子1という。
なお、以下の各例で「シリカnn表面処理LaB6複合粒子」とは、LaB6の100質量部に対して、SiO2換算でnn質量部の不定形シリカで表面処理された複合粒子をいう。
疎水化処理シリカ67表面処理LaB6複合粒子1の組成(質量比)はLaB6:不定形シリカ(SiO2換算):フェニルメチルシリコーン=100:67:23であり、平均粒径は2.0μmであった。
フィルムDについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。また、フィルムDの波長300〜2100nmにおける透過率および反射率の光学チャート(チャート4)を図4に示す。
また、フィルムDの片面にコロナ放電処理を行い、その上に、比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
エチルシリケートの仕込み量とフェニルメチルシリコーンの量を変更した以外は、実施例2と同様な操作手順にて、疎水化処理シリカ30表面処理LaB6複合粒子2を得た。その組成はLaB6:不定形シリカ(SiO2換算):フェニルメチルシリコーン=100:30:10であり、平均粒径は1.2μm(疎水化処理前の平均粒径は1.0μm)であった。
次に、疎水化処理シリカ67表面処理LaB6複合粒子1の代わりに疎水化処理シリカ30表面処理LaB6複合粒子2を用いた以外は実施例2と同様な方法にて、60μm厚のフィルムEを成形した。このフィルムE中のLaB6濃度は0.044質量%、単位面積あたりのLaB6含有量は0.046g/m2であった。
フィルムEについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。
また、フィルムEの片面にコロナ放電処理を行い、その上に、比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
LaB6微粒子として平均粒径150nmのものを使用した以外は、実施例3における疎水化処理シリカ30表面処理LaB6複合粒子2の作製と同様な操作手順にて、疎水化処理シリカ30表面処理LaB6複合粒子3を得た。その組成はLaB6:不定形シリカ(SiO2換算):フェニルメチルシリコーン=100:30:10であり、平均粒子径は1.4μm(疎水化処理前の平均粒径は1.2μm)であった。
次に、疎水化処理シリカ30表面処理LaB6複合粒子2の代わりに疎水化処理シリカ30表面処理LaB6複合粒子3を、フィルム中のLaB6濃度がそれぞれ表1に示す濃度となるように用いた以外は実施例3と同様な方法にて、60μm厚のフィルムF、G、Hを成形した。フィルムF、G、H中のLaB6濃度はそれぞれ0.022質量%、0.017質量%、0.008質量%であり、単位面積あたりのLaB6含有量はそれぞれ0.023g/m2、0.018g/m2、0.0084g/m2であった。
フィルムF、G、Hについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。
また、フィルムF、G、Hの片面にそれぞれコロナ放電処理を行い、その上に、比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
疎水化処理シリカ67表面処理LaB6複合粒子1の配合量を、フィルム中のLaB6濃度がそれぞれ表1に示す濃度となるように変更した以外は実施例2と同様な方法にて、60μm厚のフィルムI、Jを成形した。フィルムI、J中のLaB6濃度はそれぞれ0.062質量%、0.103質量%であり、単位面積あたりのLaB6含有量はそれぞれ0.065g/m2、0.108g/m2であった。
フィルムI、Jについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。
また、フィルムI、Jの片面にそれぞれコロナ放電処理を行い、その上に、比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
比較例6として、夏涼しいハウスを提供するために製造された市販のポリオレフィン(PO)系農業フィルムであるフィルムK(アキレス社のハイベールクール、厚さ100μm)を用意した。
比較例7として、市販のPET系農業フィルムであるフィルムL(MKVドリーム社のシクスライトクリーンムテキ、厚さ160μm)を用意した。
フィルムK、Lについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。また、フィルムKの波長300〜2100nmにおける透過率および反射率の光学チャート(チャート5)を図5に示す。
これらのフィルム(流滴剤は既に付いている)について、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察を実施した。結果を表1に示す。
比較例8として、150μmのPETフィルムに、銀−パラジウム化合物のスパッタ層とチタン亜鉛酸化物のスパッタ層を複数層状に重ねて作成された赤外線反射フィルムであるフィルムMを用意した。
フィルムMについて、可視光線透過率、日射透過率、日射反射率、320nm透過率、290nm透過率を測定し、日射透過率および日射反射率から日射吸収率を算出した。結果を表1に示す。
また、フィルムMのスパッタ面に、比較例1で用いたのと同じ流滴剤を固形分皮膜が0.3g/m2になるように塗布し、乾燥した後、夏季栽培試験、冬季栽培試験、フィルム表面観察に使用した。結果を表1に示す。
また、従来、チンゲンサイ等の軟弱野菜は、透明なフィルムを用いた方が成長が早いと考えられていた。実際、可視光線透過率が81.4%のフィルムKを用いた場合の栽培日数は45日で、可視光線透過率が90%超のフィルムA、Lよりも、栽培日数が3日も長くなっていた。しかしフィルムC〜Gは、意外にも、可視光線透過率が90%以下であるにもかかわらず、透明なフィルムA、Lと比べて栽培日数が2日短縮されており、フィルムKと比べると5日も短縮されていた。
これらの結果から、フィルムC〜Gが、夏季栽培における遮熱効果を確保しつつ、冬季栽培における生育促進効果も有しており、周年栽培に適していることが確認できた。
すなわち、日射吸収率が8.7%以上のフィルムC〜G、Mは、7時までに夜露が蒸発し完全に消えていたが、日射吸収率が6.2%以下のフィルムA、B、H、K、Lは、8時の時点まで夜露が消えず、特にフィルムA、Kは8時50分まで夜露が消えなかった。この結果から、日射吸収率と、夜露が消える時間と、フィルムの温度との相関性の高さが確認された。
なお、チンゲンサイは、暑い7、8月を除いては1年中栽培され、7作(さく)程度行われているので、栽培日数を1日でも短縮できる効果は大きい。たとえば1作あたり3日間の短縮は、1年あたりの栽培日数を21日短縮することとなる。
Claims (5)
- JIS R3106に準拠して求められる可視光線透過率が85%以上、日射透過率が80%以上、日射吸収率が8〜15%の樹脂フィルムからなる農業用フィルム。
- 前記樹脂フィルムがフッ素樹脂フィルムである、請求項1に記載の農業用フィルム。
- 前記樹脂フィルムが赤外線吸収フィラーを含有する、請求項1または2に記載の農業用フィルム。
- 前記赤外線吸収フィラーが、六ホウ化物粒子を有効成分として含む、請求項3に記載の農業用フィルム。
- 前記樹脂フィルムの単位面積あたりの六ホウ化物の含有量が0.01〜0.1g/m2である、請求項4に記載の農業用フィルム。
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