JP5632005B2 - Film and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、植物栽培用フィルムとして好適なフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法に関する。より詳細には、ポリビニルアルコールとカルボキシル基が中和されていてもよいポリカルボン酸とを用いて形成されたフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法に関する。 The present invention relates to a film suitable as a film for plant cultivation, a production method thereof, and a plant cultivation method using the same. More specifically, the present invention relates to a film formed using polyvinyl alcohol and a polycarboxylic acid whose carboxyl group may be neutralized, a method for producing the film, and a plant cultivation method using the film.
植物の養液栽培において、養液と植物体との間にフィルムを配置することにより養液の腐敗を抑制する植物栽培方法が提案されている(特許文献1参照)。当該フィルムは養分を透過することが重要であり、フィルム材料として、ポリビニルアルコール、セロファン、酢酸セルロース、硝酸セルロース、エチルセルロース、ポリエステル等の親水性材料が提案されている。しかしながら、上記の栽培方法により植物を栽培する際にこのような親水性材料を単純に用いた場合には、根による貫通部を通じて細菌等が養液に移動し養液が腐敗する懸念が未だ存在していた。 In plant hydroponics, a plant cultivation method has been proposed that suppresses the decay of the nutrient solution by placing a film between the nutrient solution and the plant body (see Patent Document 1). It is important for the film to transmit nutrients, and hydrophilic materials such as polyvinyl alcohol, cellophane, cellulose acetate, cellulose nitrate, ethyl cellulose, and polyester have been proposed as film materials. However, when such a hydrophilic material is simply used when cultivating a plant by the above cultivation method, there is still a concern that bacteria or the like will move to the nutrient solution through the root penetration and the nutrient solution will rot. Was.
根の貫通を抑制する方法としてフィルムの強度を上げることが考えられるが、単純にフィルムの強度を上げるだけでは、養分透過性など、強度以外の他の性質が悪くなるといった問題があった。例えば、ポリビニルアルコールフィルムの強度を上げる手法として架橋の導入があるが、特許文献2および3に記載されているように架橋剤としてポリアクリル酸やその部分中和物を使用して高温で長時間熱処理したフィルムでは、強度は高くなるものの、養分透過性が非常に悪く、植物栽培用フィルムとしては適さなかった。なお、架橋を導入する手法に関し、特許文献2および3以外にも、ポリビニルアルコールの存在下でメタクリル酸を重合することにより得られる組成物からなるフィルム(特許文献4参照)や、特定のポリビニルアルコールと、特定のカルボキシル基含有重合体とを含む組成物から形成されるフィルム(特許文献5参照)が知られているが、これらのフィルムはフィルム強度の点でさらなる改良の余地があった。そのため、フィルム強度が高く、かつ養分透過性にも優れるフィルムが求められていた。 Although it is conceivable to increase the strength of the film as a method of suppressing root penetration, there is a problem that properties other than strength, such as nutrient permeability, are deteriorated simply by increasing the strength of the film. For example, there is introduction of crosslinking as a technique for increasing the strength of a polyvinyl alcohol film, but as described in Patent Documents 2 and 3, polyacrylic acid or a partially neutralized product thereof is used as a crosslinking agent for a long time at a high temperature. The heat-treated film has high strength, but the nutrient permeability is very poor and is not suitable as a film for plant cultivation. In addition to the methods disclosed in Patent Documents 2 and 3, in addition to Patent Documents 2 and 3, a film made of a composition obtained by polymerizing methacrylic acid in the presence of polyvinyl alcohol (see Patent Document 4) or a specific polyvinyl alcohol. And a film formed from a composition containing a specific carboxyl group-containing polymer (see Patent Document 5), these films have room for further improvement in terms of film strength. Therefore, a film having high film strength and excellent nutrient permeability has been demanded.
本発明の目的は、フィルム強度が高くて根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れていて植物体の生長が良好になる、植物栽培用フィルムとして好適なフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法を提供することにある。 An object of the present invention is a film suitable as a film for plant cultivation, which has high film strength and can suppress root penetration, is excellent in nutrient permeability, and has good plant growth, and its production It is in providing a method and a plant cultivation method using the method.
本発明者らは上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリビニルアルコールと、カルボキシル基が中和されていてもよいポリカルボン酸とを65:35〜95:5の質量比で用いてフィルムとし、これを特定の条件下に熱処理することによってその軟化点を75〜90℃に調整すると、フィルム強度が高くて根の貫通を抑制することができ、しかも養分透過性にも優れていて植物体の生長が良好になるフィルムとなることを見出した。本発明者らはこれらの知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have used polyvinyl alcohol and polycarboxylic acid whose carboxyl group may be neutralized at a mass ratio of 65:35 to 95: 5. If the softening point is adjusted to 75-90 ° C. by heat-treating the film under specific conditions, the film strength is high and root penetration can be suppressed, and the nutrient permeability is also excellent. And found that the film grows well. The present inventors have further studied based on these findings and completed the present invention.
すなわち、本発明は、
[1]ポリビニルアルコール(以下、「ポリビニルアルコール」を「PVA」と略称する場合がある)と、カルボキシル基が中和されていてもよいポリカルボン酸(以下、「カルボキシル基が中和されていてもよいポリカルボン酸」を単に「ポリカルボン酸」と略称する場合がある)とを65:35〜95:5の質量比で用いて形成され、軟化点が75〜90℃であるフィルム、
[2]前記ポリカルボン酸が、ポリ(メタ)アクリル酸系重合体およびポリ(メタ)アクリル酸系重合体の中和物の少なくとも一方である、上記[1]のフィルム、
[3]20℃の水中に1分間浸漬した後に、JIS A5508:2009に規定される太め鉄丸くぎ(CN65)を突き刺した際の最大荷重として測定される貫通抵抗力が、厚みが60μmのときの値に換算した際に17.0N以上である、上記[1]または[2]のフィルム、
[4]植物栽培用フィルムである、上記[1]〜[3]のいずれか1つのフィルム、
[5]PVAと、ポリカルボン酸とを65:35〜95:5の質量比で含む原液から製膜されたフィルムを、130〜170℃の範囲内の温度で6〜14分間熱処理する工程を含む、フィルムの製造方法、
[6]前記ポリカルボン酸が、ポリ(メタ)アクリル酸系重合体およびポリ(メタ)アクリル酸系重合体の中和物の少なくとも一方である、上記[5]の製造方法、
[7]植物栽培用フィルムの製造方法である、上記[5]または[6]の製造方法、
[8]植物と上記[4]のフィルムとが直接接触するように植物を栽培する、植物栽培方法、
に関する。That is, the present invention
[1] Polyvinyl alcohol (hereinafter, “polyvinyl alcohol” may be abbreviated as “PVA”) and a polycarboxylic acid whose carboxyl group may be neutralized (hereinafter, “the carboxyl group is neutralized”) A film having a softening point of 75 to 90 ° C., which may be abbreviated as “polycarboxylic acid” in a mass ratio of 65:35 to 95: 5,
[2] The film of [1], wherein the polycarboxylic acid is at least one of a poly (meth) acrylic acid polymer and a neutralized product of a poly (meth) acrylic acid polymer,
[3] When the penetration resistance measured as the maximum load when piercing a thick iron round nail (CN65) specified in JIS A5508: 2009 after being immersed in water at 20 ° C. for 1 minute is 60 μm in thickness The film of [1] or [2], which is 17.0 N or more when converted to the value of
[4] Any one film of the above [1] to [3], which is a film for plant cultivation,
[5] A step of heat-treating a film formed from a stock solution containing PVA and polycarboxylic acid in a mass ratio of 65:35 to 95: 5 at a temperature in the range of 130 to 170 ° C. for 6 to 14 minutes. Including a method for producing a film,
[6] The method according to [5], wherein the polycarboxylic acid is at least one of a poly (meth) acrylic acid polymer and a neutralized product of a poly (meth) acrylic acid polymer,
[7] The method according to [5] or [6] above, which is a method for producing a film for plant cultivation,
[8] A plant cultivation method for cultivating a plant so that the plant and the film of [4] are in direct contact with each other,
About.
本発明によれば、フィルム強度が高くて根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れていて植物体の生長が良好になる、植物栽培用フィルムとして好適なフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法が提供される。 According to the present invention, the film strength is high, the penetration of roots can be suppressed, the nutrient permeability is excellent, and the growth of the plant body is improved, and the film suitable as a film for plant cultivation, its production A method and a plant cultivation method using the method are provided.
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明において使用されるPVAとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸イソプロペニル等のビニルエステルの1種または2種以上を重合して得られるポリビニルエステルをけん化することにより得られるものを使用することができる。上記のビニルエステルの中でも、PVAの製造の容易性、入手容易性、コスト等の点から、酢酸ビニルが好ましい。The present invention is described in detail below.
Examples of PVA used in the present invention include vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl pivalate, vinyl versatate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, and isopropenyl acetate. What can be obtained by saponifying the polyvinyl ester obtained by superposing | polymerizing 1 type (s) or 2 or more types of ester can be used. Among the above vinyl esters, vinyl acetate is preferable from the viewpoints of ease of production of PVA, availability, cost, and the like.
上記のポリビニルエステルは、単量体として1種または2種以上のビニルエステルのみを用いて得られたものが好ましく、単量体として1種のビニルエステルのみを用いて得られたものがより好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、1種または2種以上のビニルエステルと、これと共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。 The polyvinyl ester is preferably obtained using only one or two or more vinyl esters as monomers, and more preferably obtained using only one vinyl ester as a monomer. However, as long as it does not impair the effects of the present invention, it may be a copolymer of one or more vinyl esters and other monomers copolymerizable therewith.
上記のビニルエステルと共重合可能な他の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等の炭素数2〜30のα−オレフィン;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルへキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸またはその塩、(メタ)アクリルアミドプロピルジメチルアミンまたはその塩、N−メチロール(メタ)アクリルアミドまたはその誘導体等の(メタ)アクリルアミド誘導体;N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等のN−ビニルアミド;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル;(メタ)アクリロニトリル等のシアン化ビニル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;不飽和スルホン酸などを挙げることができる。上記のポリビニルエステルは、前記した他の単量体の1種または2種以上に由来する構造単位を有することができる。 Examples of other monomers copolymerizable with the vinyl ester include α-olefins having 2 to 30 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene and isobutene; methyl (meth) acrylate, (meth) Ethyl acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, ( (Meth) acrylic acid esters such as 2-ethylhexyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, octadecyl (meth) acrylate; (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) ) Acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, (meth) acrylamide Pansulfonic acid or a salt thereof, (meth) acrylamidepropyldimethylamine or a salt thereof, (meth) acrylamide derivatives such as N-methylol (meth) acrylamide or a derivative thereof; N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone N-vinylamides such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether, and other vinyl ethers; (meth) acrylonitrile Vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride and vinylidene fluoride; allylation such as allyl acetate and allyl chloride Compound; Vinylsilyl compound such as vinyltrimethoxysilane; Unsaturated sulfonic acid and the like. Said polyvinyl ester can have a structural unit derived from 1 type, or 2 or more types of an above described other monomer.
上記のポリビニルエステルに占める前記した他の単量体に由来する構造単位の割合は、ポリビニルエステルを構成する全構造単位のモル数に基づいて、15モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましい。
特に前記した他の単量体が、不飽和スルホン酸などのように、得られるPVAの水溶性を促進する可能性のある単量体である場合には、得られるフィルムを植物栽培用フィルムとして使用する際などにおいてフィルムが溶解するのを防止するために、ポリビニルエステルにおけるこれらの単量体に由来する構造単位の割合は、ポリビニルエステルを構成する全構造単位のモル数に基づいて、5モル%以下であることが好ましく、3モル%以下であることがより好ましい。The proportion of structural units derived from the other monomers described above in the polyvinyl ester is preferably 15 mol% or less based on the number of moles of all structural units constituting the polyvinyl ester, and is preferably 10 mol%. More preferably, it is more preferably 5 mol% or less.
In particular, when the other monomer described above is a monomer that may promote water solubility of the obtained PVA, such as unsaturated sulfonic acid, the obtained film is used as a plant cultivation film. In order to prevent the film from dissolving when used, the proportion of structural units derived from these monomers in the polyvinyl ester is 5 moles based on the number of moles of all structural units constituting the polyvinyl ester. % Or less, and more preferably 3 mol% or less.
上記のPVAは、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、1種または2種以上のグラフト共重合可能な単量体によって変性されたものであってもよい。当該グラフト共重合可能な単量体としては、例えば、不飽和スルホン酸またはその誘導体;炭素数2〜30のα−オレフィンなどが挙げられる。PVAにおけるグラフト共重合可能な単量体に由来する構造単位の割合は、PVAを構成する全構造単位のモル数に基づいて、5モル%以下であることが好ましい。 The PVA may be modified with one or two or more types of graft copolymerizable monomers as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the graft copolymerizable monomer include unsaturated sulfonic acid or a derivative thereof; α-olefin having 2 to 30 carbon atoms. The proportion of structural units derived from the graft copolymerizable monomer in PVA is preferably 5 mol% or less based on the number of moles of all structural units constituting PVA.
上記のPVAは、その水酸基の一部が架橋されていてもよいし架橋されていなくてもよい。また上記のPVAは、その水酸基の一部がアセトアルデヒド、ブチルアルデヒド等のアルデヒド化合物などと反応してアセタール構造を形成していてもよいし、これらの化合物と反応せずアセタール構造を形成していなくてもよい。 In the PVA, a part of the hydroxyl groups may be cross-linked or may not be cross-linked. The PVA may have a hydroxyl group partially reacted with an aldehyde compound such as acetaldehyde or butyraldehyde to form an acetal structure, or does not react with these compounds to form an acetal structure. May be.
上記のPVAの重合度は1500〜6000の範囲内であることが好ましく、1800〜5000の範囲内であることがより好ましく、2000〜4000の範囲内であることがさらに好ましい。重合度が1500未満であると得られるフィルムの貫通抵抗力が低くなる傾向がある。一方、重合度が6000より大きいと製造コストの上昇や、製膜時における工程通過性の不良などにつながる傾向がある。なお、本明細書でいうPVAの重合度は、JIS K6726−1994の記載に準じて測定した平均重合度を意味する。 The polymerization degree of the PVA is preferably in the range of 1500 to 6000, more preferably in the range of 1800 to 5000, and still more preferably in the range of 2000 to 4000. When the degree of polymerization is less than 1500, the penetration resistance of the resulting film tends to be low. On the other hand, if the degree of polymerization is greater than 6000, the production cost tends to increase and the process passability during film formation tends to be poor. In addition, the polymerization degree of PVA as used in this specification means the average polymerization degree measured according to description of JISK6726-1994.
上記のPVAのけん化度は、得られるフィルムの耐水性の点から、98.0モル%以上であることが好ましく、98.5モル%以上であることがより好ましく、99.0モル%以上であることがさらに好ましい。けん化度が98.0モル%未満であると、PVAが溶出して強度が低下する傾向がある。なお、本明細書におけるPVAのけん化度とは、PVAが有する、けん化によってビニルアルコール単位に変換され得る構造単位(典型的にはビニルエステル単位)とビニルアルコール単位との合計モル数に対して当該ビニルアルコール単位のモル数が占める割合(モル%)をいう。けん化度はJIS K6726−1994の記載に準じて測定することができる。 The saponification degree of the PVA is preferably 98.0 mol% or more, more preferably 98.5 mol% or more, and 99.0 mol% or more from the viewpoint of water resistance of the obtained film. More preferably it is. When the saponification degree is less than 98.0 mol%, PVA tends to be eluted and the strength tends to decrease. In this specification, the degree of saponification of PVA refers to the total number of moles of structural units (typically vinyl ester units) that can be converted into vinyl alcohol units by saponification and the vinyl alcohol units of PVA. The proportion (mol%) occupied by the number of moles of vinyl alcohol units. The degree of saponification can be measured according to the description of JIS K6726-1994.
本発明において使用されるポリカルボン酸としては、分子内に2個以上のカルボキシル基を有する化合物のいずれも使用することができる。このような化合物の例としては、カルボキシル基を有する重合体(カルボキシル基含有重合体);マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、フタル酸等の分子量500以下の低分子化合物などが挙げられ、これらのうちの1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 As the polycarboxylic acid used in the present invention, any compound having two or more carboxyl groups in the molecule can be used. Examples of such compounds include polymers having carboxyl groups (carboxyl group-containing polymers); molecular weights of malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, phthalic acid, etc. 500 The following low molecular weight compounds are exemplified, and one of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
上記のカルボキシル基含有重合体の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボキシル基を有する不飽和化合物の1種または2種以上を重合して得られるものを挙げることができる。また、カルボキシル基含有重合体は、上記のカルボキシル基を有する不飽和化合物の1種または2種以上とカルボキシル基を有さない不飽和化合物とを共重合して得られるものであってもよい。カルボキシル基含有重合体を構成する全構造単位のモル数に対して上記のカルボキシル基を有する不飽和化合物に由来する構造単位のモル数が占める割合は、50〜100モル%の範囲内であることが好ましく、80〜100モル%の範囲内であることがより好ましく、95〜100モル%の範囲内であることがさらに好ましく、100モル%であることが特に好ましい。本発明においては、カルボキシル基含有重合体として1種類のカルボキシル基含有重合体のみを使用してもよいし、2種類以上のカルボキシル基含有重合体を併用してもよい。 Specific examples of the carboxyl group-containing polymer include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, 2- (meth) acryloyloxyethylmaleic acid, and 2- (meth) acryloyloxyethyl. Mention may be made of those obtained by polymerizing one or more unsaturated compounds having a carboxyl group such as phthalic acid and 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid. The carboxyl group-containing polymer may be obtained by copolymerizing one or more of the above unsaturated compounds having a carboxyl group and an unsaturated compound having no carboxyl group. The ratio of the number of moles of structural units derived from the unsaturated compound having a carboxyl group to the number of moles of all structural units constituting the carboxyl group-containing polymer is in the range of 50 to 100 mol%. Is more preferable, it is more preferably in the range of 80 to 100 mol%, further preferably in the range of 95 to 100 mol%, particularly preferably 100 mol%. In the present invention, only one kind of carboxyl group-containing polymer may be used as the carboxyl group-containing polymer, or two or more kinds of carboxyl group-containing polymers may be used in combination.
カルボキシル基含有重合体の数平均分子量は50000〜1000000の範囲内であることが好ましく、100000〜500000の範囲内であることがより好ましい。数平均分子量が50000未満の場合には、得られるフィルムの強度が低下する傾向があり、1000000を超える場合には、水溶液を調製した際にその粘度が高くなりフィルムの製造が困難になる傾向がある。 The number average molecular weight of the carboxyl group-containing polymer is preferably in the range of 50,000 to 1,000,000, and more preferably in the range of 100,000 to 500,000. When the number average molecular weight is less than 50000, the strength of the resulting film tends to decrease, and when it exceeds 1000000, the viscosity tends to increase when an aqueous solution is prepared, making it difficult to produce the film. is there.
ポリカルボン酸が有するカルボキシル基は、その一部または全部が中和されていてもよい。ポリカルボン酸が有するカルボキシル基が中和されている場合は、中和されているカルボキシル基は、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等の金属の塩の形態になっていることが好ましい。 Some or all of the carboxyl groups of the polycarboxylic acid may be neutralized. When the carboxyl group which polycarboxylic acid has is neutralized, it is preferable that the neutralized carboxyl group is in the form of a metal salt such as sodium, calcium or magnesium.
ポリカルボン酸としてカルボキシル基が中和されているものを用いる場合、使用される全ポリカルボン酸における中和度(中和されていてもよいカルボキシル基の総モル数に対して中和されたカルボキシル基のモル数が占める割合)は、20モル%以下であることが好ましく、15モル%以下であることがより好ましい。 When using a neutralized carboxyl group as the polycarboxylic acid, the degree of neutralization in all polycarboxylic acids used (carboxyl neutralized relative to the total number of moles of carboxyl groups that may be neutralized) The ratio of the number of moles of the group) is preferably 20 mol% or less, and more preferably 15 mol% or less.
本発明において使用されるポリカルボン酸としては、得られるフィルムのフィルム強度などの観点からカルボキシル基含有重合体が好ましい。また当該カルボキシル基含有重合体のうちでも、入手性に優れ、低コストでもあることから、ポリ(メタ)アクリル酸系重合体およびポリ(メタ)アクリル酸系重合体の中和物の少なくとも一方が好ましく、ポリアクリル酸系重合体およびポリアクリル酸系重合体の中和物の少なくとも一方がより好ましく、ポリアクリル酸系重合体がさらに好ましく、アクリル酸の単独重合体であるポリアクリル酸が特に好ましい。 The polycarboxylic acid used in the present invention is preferably a carboxyl group-containing polymer from the viewpoint of the film strength of the obtained film. Also, among the carboxyl group-containing polymers, since they are excellent in availability and low in cost, at least one of a poly (meth) acrylic acid polymer and a neutralized product of a poly (meth) acrylic acid polymer is Preferably, at least one of a polyacrylic acid polymer and a neutralized product of a polyacrylic acid polymer is more preferable, a polyacrylic acid polymer is more preferable, and a polyacrylic acid that is a homopolymer of acrylic acid is particularly preferable. .
本発明のフィルムは、PVAとポリカルボン酸とを、PVA:ポリカルボン酸=65:35〜95:5の範囲内の質量比で用いて形成されたものである。ポリカルボン酸に対するPVAの質量比が上記の範囲よりも低いと、得られるフィルムのフィルム強度が低下する。一方、ポリカルボン酸に対するPVAの質量比が上記の範囲よりも高いと、得られるフィルムの養分透過性が悪化する。PVAとポリカルボン酸との質量比は、68:32〜90:10の範囲内であることが好ましく、70:30〜85:15の範囲内であることがより好ましい。 The film of the present invention is formed by using PVA and polycarboxylic acid at a mass ratio in the range of PVA: polycarboxylic acid = 65: 35 to 95: 5. When the mass ratio of PVA to polycarboxylic acid is lower than the above range, the film strength of the resulting film is lowered. On the other hand, when the mass ratio of PVA to polycarboxylic acid is higher than the above range, nutrient permeability of the resulting film is deteriorated. The mass ratio of PVA to polycarboxylic acid is preferably in the range of 68:32 to 90:10, and more preferably in the range of 70:30 to 85:15.
本発明のフィルムは、フィルム強度を高める点で可塑剤を含まないことが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、生産性や取り扱い性が向上することから可塑剤を含んでいてもよい。可塑剤としては、多価アルコールが好ましく用いられ、具体例としては、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、本発明のフィルムはこれらの可塑剤の1種または2種以上を含むことができる。これらのうちでも、フィルムの取り扱い性が向上する点でグリセリンが好ましい。 The film of the present invention preferably does not contain a plasticizer in terms of increasing the film strength. However, if it is within the range not impairing the effects of the present invention, the plasticizer is included because productivity and handleability are improved. May be. As the plasticizer, polyhydric alcohol is preferably used, and specific examples include ethylene glycol, glycerin, propylene glycol, diethylene glycol, diglycerin, triethylene glycol, tetraethylene glycol, trimethylolpropane, etc. The inventive film may contain one or more of these plasticizers. Among these, glycerin is preferable in terms of improving the handleability of the film.
本発明のフィルムにおける可塑剤の含有量は、使用されるPVAとポリカルボン酸の合計100質量部に対して、0〜20質量部の範囲内であることが好ましく、0〜12質量部の範囲内であることがより好ましく、0〜8質量部の範囲内であることがさらに好ましい。 The content of the plasticizer in the film of the present invention is preferably in the range of 0 to 20 parts by mass, and in the range of 0 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of PVA and polycarboxylic acid used. It is more preferable that it is in the range of 0 to 8 parts by mass.
後述する原液を原料に用いて本発明のフィルムを製造する場合には、製膜性が向上して得られるフィルムの厚み斑の発生が抑制されると共に、製膜に金属ロールやベルトを使用してフィルムを製造する場合にこれらの金属ロールやベルトからのフィルムの剥離が容易になることから、当該原液中に界面活性剤を配合することが好ましい。界面活性剤が配合された原液から本発明のフィルムを製造した場合には、当該フィルム中には界面活性剤が含有される。上記の界面活性剤の種類は特に限定されないが、金属ロールやベルトからの剥離性の観点から、アニオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤が好ましく、ノニオン性界面活性剤がより好ましい。 When the film of the present invention is produced using a stock solution described later as a raw material, the occurrence of thickness unevenness in the film obtained by improving the film forming property is suppressed, and a metal roll or belt is used for film formation. Therefore, when the film is produced, it is preferable to blend a surfactant in the stock solution because the film can be easily peeled off from these metal rolls and belts. When the film of the present invention is produced from a stock solution containing a surfactant, the film contains a surfactant. Although the kind of said surfactant is not specifically limited, From a peelable viewpoint from a metal roll or a belt, an anionic surfactant or a nonionic surfactant is preferable and a nonionic surfactant is more preferable.
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸カリウム等のカルボン酸型;ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸塩、オクチルサルフェート等の硫酸エステル型;ドデシルベンゼンスルホネート等のスルホン酸型などが好適である。 Suitable examples of the anionic surfactant include carboxylic acid types such as potassium laurate; sulfate ester types such as polyoxyethylene lauryl ether sulfate and octyl sulfate; and sulfonic acid types such as dodecylbenzene sulfonate.
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル型;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル型;ポリオキシエチレンラウレート等のアルキルエステル型;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル等のアルキルアミン型;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド等のアルキルアミド型;ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテル等のポリプロピレングリコールエーテル型;オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド型;ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル等のアリルフェニルエーテル型などが好適である。 Nonionic surfactants include, for example, alkyl ether types such as polyoxyethylene oleyl ether; alkylphenyl ether types such as polyoxyethylene octylphenyl ether; alkyl ester types such as polyoxyethylene laurate; polyoxyethylene laurylamino Alkylamine type such as ether; alkylamide type such as polyoxyethylene lauric acid amide; polypropylene glycol ether type such as polyoxyethylene polyoxypropylene ether; alkanolamide type such as oleic acid diethanolamide; polyoxyalkylene allyl phenyl ether The allyl phenyl ether type is preferred.
これらの界面活性剤は1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。 These surfactants can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、使用されるPVAとポリカルボン酸の合計100質量部に対して、0.01〜0.5質量部の範囲内であることが好ましく、0.02〜0.3質量部の範囲内であることがより好ましく、0.05〜0.1質量部の範囲内であることがさらに好ましい。界面活性剤の配合量が使用されるPVAとポリカルボン酸の合計100質量部に対して0.01質量以上であることにより、製膜性および剥離性を向上させることができる。一方、界面活性剤の配合量が使用されるPVAとポリカルボン酸の合計100質量部に対して0.5質量部以下であることにより、得られるフィルムの表面に界面活性剤がブリードアウトしてブロッキングが生じるのを抑制することができる。 When the surfactant is blended, the blending amount is preferably in the range of 0.01 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of PVA and polycarboxylic acid used. It is more preferably in the range of 02 to 0.3 parts by mass, and still more preferably in the range of 0.05 to 0.1 parts by mass. When the blending amount of the surfactant is 0.01 mass or more with respect to a total of 100 mass parts of PVA and polycarboxylic acid to be used, the film forming property and the peelability can be improved. On the other hand, when the compounding amount of the surfactant is 0.5 parts by mass or less with respect to the total of 100 parts by mass of PVA and polycarboxylic acid used, the surfactant bleeds out on the surface of the obtained film. It is possible to suppress the occurrence of blocking.
本発明のフィルムは、必要に応じて、酸化防止剤、凍結防止剤、pH調整剤、隠蔽剤、着色防止剤、油剤などの成分をさらに含有していてもよい。
本発明のフィルムにおける、PVAおよび/またはポリカルボン酸に由来する成分、可塑剤ならびに界面活性剤の合計の占める割合としては、50〜100質量%の範囲内であることが好ましく、80〜100質量%の範囲内であることがより好ましく、95〜100質量%の範囲内であることがさらに好ましい。The film of the present invention may further contain components such as an antioxidant, an antifreezing agent, a pH adjuster, a hiding agent, a coloring inhibitor, and an oil as necessary.
The proportion of the total of components derived from PVA and / or polycarboxylic acid, plasticizer and surfactant in the film of the present invention is preferably in the range of 50 to 100% by mass, and 80 to 100% by mass. % Is more preferable, and a range of 95 to 100% by mass is even more preferable.
本発明のフィルムの軟化点は、75〜90℃の範囲内であることが必要であり、76〜88℃の範囲内であることが好ましく、77〜85℃の範囲内であることがより好ましい。フィルムの軟化点が75℃より低いとフィルム強度が低くなる。一方、フィルムの軟化点が90℃より高いと養分透過性が悪化する。なお、フィルムの軟化点は実施例において後述する方法により測定することができる。 The softening point of the film of the present invention is required to be in the range of 75 to 90 ° C, preferably in the range of 76 to 88 ° C, and more preferably in the range of 77 to 85 ° C. . When the softening point of the film is lower than 75 ° C., the film strength is lowered. On the other hand, when the softening point of the film is higher than 90 ° C., the nutrient permeability deteriorates. In addition, the softening point of a film can be measured by the method mentioned later in an Example.
本発明は、上記したPVAと上記したポリカルボン酸とを65:35〜95:5の質量比で含む原液から製膜されたフィルムを130〜170℃の範囲内の温度で6〜14分間熱処理する工程(熱処理工程)を含むフィルムの製造方法を包含する。当該製造方法により、上記した本発明のフィルムを効率よく円滑に製造することができる。 In the present invention, a film formed from a stock solution containing the above-described PVA and the above-described polycarboxylic acid in a mass ratio of 65:35 to 95: 5 is heat-treated at a temperature in the range of 130 to 170 ° C. for 6 to 14 minutes. The manufacturing method of the film including the process (heat treatment process) to include is included. By the said manufacturing method, the above-mentioned film of this invention can be manufactured efficiently and smoothly.
上記の原液としては、上記したPVA、ポリカルボン酸、および、必要に応じてさらに可塑剤、界面活性剤等の成分が溶剤中に溶解したものや、PVA、ポリカルボン酸、および、必要に応じてさらに可塑剤、界面活性剤等の成分を含み、PVAが溶融したものを用いることができる。これらの原液において各成分は均一に混合されていることが好ましい。 As said undiluted | stock solution, above-mentioned PVA, polycarboxylic acid, and what melt | dissolved components, such as a plasticizer and surfactant further in the solvent as needed, PVA, polycarboxylic acid, and as needed In addition, it is possible to use a material in which PVA is melted, further including components such as a plasticizer and a surfactant. In these stock solutions, each component is preferably mixed uniformly.
原液中における、PVAとポリカルボン酸との質量比は、PVA:ポリカルボン酸=65:35〜95:5の範囲内であり、68:32〜90:10の範囲内であることが好ましく、70:30〜85:15の範囲内であることがより好ましい。 The mass ratio of PVA to polycarboxylic acid in the stock solution is preferably in the range of PVA: polycarboxylic acid = 65: 35 to 95: 5, and preferably in the range of 68:32 to 90:10, More preferably, it is within the range of 70:30 to 85:15.
原液の調製に使用される上記溶剤としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどを挙げることができ、これらのうちの1種または2種以上を使用することができる。そのうちでも、環境に与える負荷や回収性の点から水が好ましい。 Examples of the solvent used for preparing the stock solution include water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, glycerin, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and trimethylol. Propane, ethylenediamine, diethylenetriamine and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. Among these, water is preferable from the viewpoint of environmental load and recoverability.
また原液の揮発分率(製膜時に揮発や蒸発によって除去される溶剤などの揮発性成分の、原液中における含有割合)は、製膜方法、製膜条件などによって異なるが、50〜95質量%の範囲内であることが好ましく、55〜90質量%の範囲内であることがより好ましい。原液の揮発分率が50質量%以上であることにより、原液の粘度が高くなり過ぎず、原液調製時の濾過や脱泡が円滑に行われ、異物や欠点の少ないフィルムの製造が容易になる。一方、原液の揮発分率が95質量%以下であることにより、原液の濃度が低くなり過ぎず、フィルムの工業的な製造が容易になる。 Further, the volatile content ratio of the stock solution (the content ratio of volatile components such as a solvent removed by volatilization or evaporation during film formation in the stock solution) varies depending on the film forming method, film forming conditions, etc., but is 50 to 95% by mass. Is preferably within the range of 55 to 90% by mass. When the volatile content of the stock solution is 50% by mass or more, the viscosity of the stock solution does not become too high, and filtration and defoaming during the preparation of the stock solution are performed smoothly, making it easy to produce a film with less foreign matter and defects. . On the other hand, when the volatile content of the stock solution is 95% by mass or less, the concentration of the stock solution does not become too low, and the industrial production of the film becomes easy.
原液の調製方法としては、PVAとポリカルボン酸とを混合してから溶剤に溶解する方法;PVAとポリカルボン酸とを別々に溶剤に溶かして溶液とした後、両方の溶液を適当な割合で混合する方法;溶剤にPVAおよびポリカルボン酸のいずれか一方を溶解させた後に残りの重合体を溶解させる方法(例えば、PVA溶液にポリカルボン酸を溶解させる方法等)など、一般的な混合方法を採用することができる。ただし、PVAとポリカルボン酸を混合してから高温にすると、粘度が上がり製膜が困難になる傾向があるため、PVA溶液を予め調製しておき、これとポリカルボン酸またはその溶液とを、比較的低温、好ましくは70℃以下で混合する方法が好ましい。 As a method for preparing the stock solution, PVA and polycarboxylic acid are mixed and then dissolved in a solvent; PVA and polycarboxylic acid are separately dissolved in a solvent to form a solution, and then both solutions are mixed at an appropriate ratio. General mixing methods such as a method of mixing; a method of dissolving one of PVA and polycarboxylic acid in a solvent and then dissolving the remaining polymer (for example, a method of dissolving polycarboxylic acid in a PVA solution) Can be adopted. However, when the PVA and the polycarboxylic acid are mixed and then heated to a high temperature, the viscosity tends to increase and film formation tends to be difficult. Therefore, a PVA solution is prepared in advance, and this and the polycarboxylic acid or the solution thereof, A method of mixing at a relatively low temperature, preferably 70 ° C. or lower is preferred.
上記の原液から熱処理工程に供されるフィルムを製膜する際の製膜方法としては、例えば、湿式製膜法、ゲル製膜法、乾式によるキャスト製膜法、押出製膜法などが挙げられる。これらの製膜方法は、1種のみを採用しても2種以上を組み合わせて採用してもよい。 Examples of the film forming method for forming a film to be subjected to the heat treatment step from the above stock solution include a wet film forming method, a gel film forming method, a dry cast film forming method, and an extrusion film forming method. . These film forming methods may be employed alone or in combination of two or more.
上記の製膜方法の中でも、T型スリットダイ、ホッパープレート、I−ダイ、リップコーターダイ等を用いるなどしたキャスト製膜法が好ましい。キャスト製膜法の具体的な方法としては、例えば、上記の原液を回転する加熱したロール(あるいはベルト)の周面に吐出または流延して乾燥する方法が挙げられる。特に、連続してキャスト製膜する場合には、上記の原液を最上流側に位置する回転する加熱したロール(あるいはベルト)の周面上に均一に吐出または流延し、このロール(あるいはベルト)の周面上に吐出または流延された膜の一方の面から揮発性成分を蒸発させて乾燥し、続いてその下流側に配置した1個または複数個の回転する加熱したロールの周面上でさらに乾燥するか、または熱風乾燥装置の中を通過させてさらに乾燥した後、巻き取り装置により巻き取る方法を工業的に好ましく採用することができる。加熱したロールによる乾燥と熱風乾燥装置による乾燥とは、適宜組み合わせて実施してもよい。
フィルムを適切な状態に調整するためには、調湿装置;各ロールを駆動するためのモータ;変速機等の速度調整機構などが付設されることが望ましい。Among the film forming methods described above, a cast film forming method using a T-shaped slit die, a hopper plate, an I-die, a lip coater die or the like is preferable. As a specific method of the cast film forming method, for example, there is a method in which the above-mentioned stock solution is discharged or cast onto the peripheral surface of a heated roll (or belt) that rotates and dried. In particular, when continuously forming a cast film, the above-described stock solution is uniformly discharged or cast on the peripheral surface of a rotating heated roll (or belt) positioned on the most upstream side, and this roll (or belt) The peripheral surface of one or a plurality of rotating heated rolls disposed on the downstream side thereof by evaporating and drying volatile components from one surface of the film discharged or cast on the peripheral surface It is possible to employ industrially preferably a method of further drying on the above or passing it through a hot-air drying device and further winding it with a winding device. Drying with a heated roll and drying with a hot air dryer may be performed in an appropriate combination.
In order to adjust the film to an appropriate state, it is desirable to provide a humidity control device; a motor for driving each roll; a speed adjustment mechanism such as a transmission.
上記のように連続してキャスト製膜する場合に、本発明の製造方法における熱処理工程は、巻き取り装置により巻き取った後のフィルムに対して、必要に応じて巻き出しをした後に行ってもよいし、あるいは、加熱したロールや熱風乾燥装置による乾燥の途中または乾燥後であって、巻き取り装置により巻き取る前に行ってもよい。このうちでも、フィルムの生産性に優れることから、巻き取り装置により巻き取る前に熱処理工程を行うことが好ましい。 When continuously casting as described above, the heat treatment step in the production method of the present invention may be performed after unwinding the film after being wound by the winding device, if necessary. Alternatively, it may be performed during or after drying with a heated roll or hot air drying device and before winding with a winding device. Among these, since it is excellent in productivity of a film, it is preferable to perform a heat treatment process before winding with a winding device.
熱処理工程に供されるフィルムの水分率は、熱処理工程の効果を向上させることができることから、1〜15質量%の範囲内であることがより好ましく、2〜13質量%の範囲内であることがさらに好ましい。なお、フィルムの水分率はフィルムの乾燥前後の質量から算出することができ、具体的には、対象となるフィルムの質量(A)と、当該フィルムを50℃で4時間真空乾燥した後の質量(B)とから、下記式(1)によって算出することができる。
水分率(質量%) = 100 × [(A−B)/A] (1)Since the moisture content of the film subjected to the heat treatment step can improve the effect of the heat treatment step, it is more preferably in the range of 1 to 15% by mass, and in the range of 2 to 13% by mass. Is more preferable. The moisture content of the film can be calculated from the mass before and after the drying of the film. Specifically, the mass (A) of the target film and the mass after vacuum drying the film at 50 ° C. for 4 hours. From (B), it is computable by following formula (1).
Moisture content (mass%) = 100 × [(A−B) / A] (1)
熱処理工程における熱処理方法としては、例えば、加熱したロールに接触させる方法や熱風を当てる方法などが挙げられるが、均一に熱処理を行うことができることから、加熱したロールに接触させる方法が好ましい。これらの熱処理方法は、1種のみを採用しても2種以上を組み合わせて採用してもよい。熱処理工程によって、フィルムにおける架橋反応を適度に進行させることができ、それによって軟化点が調整されたフィルムを得ることができる。 Examples of the heat treatment method in the heat treatment step include a method of contacting a heated roll and a method of applying hot air, but a method of contacting the heated roll is preferable because the heat treatment can be performed uniformly. These heat treatment methods may be employed alone or in combination of two or more. By the heat treatment step, the crosslinking reaction in the film can be appropriately advanced, whereby a film having a softening point adjusted can be obtained.
熱処理工程の温度は、フィルムにおける架橋反応を適度に進行させるために、130〜170℃の範囲内であり、135〜165℃の範囲内であることが好ましく、140〜160℃の範囲内であることがより好ましい。当該温度が130℃より低いと、フィルム強度が低くなる。一方、当該温度が170℃より高いと、養分透過性が悪化する。 The temperature of the heat treatment step is in the range of 130 to 170 ° C., preferably in the range of 135 to 165 ° C., and in the range of 140 to 160 ° C. in order to cause the crosslinking reaction in the film to proceed appropriately. It is more preferable. When the said temperature is lower than 130 degreeC, film strength will become low. On the other hand, when the said temperature is higher than 170 degreeC, nutrient permeability will deteriorate.
熱処理工程における熱処理時間は、フィルムにおける架橋反応を適度に進行させるために、6〜14分間の範囲内であり、7〜13分間の範囲内であることが好ましく、8〜12分間の範囲内であることがより好ましい。熱処理時間が6分間より短いと、熱処理斑ができやすく架橋反応を均一に行うのが困難である。一方、熱処理時間が14分間より長いと、養分透過性が悪化する。 The heat treatment time in the heat treatment step is in the range of 6 to 14 minutes, preferably in the range of 7 to 13 minutes, and in the range of 8 to 12 minutes, in order to appropriately advance the crosslinking reaction in the film. More preferably. If the heat treatment time is shorter than 6 minutes, it is easy to form heat treatment spots and it is difficult to carry out the crosslinking reaction uniformly. On the other hand, when the heat treatment time is longer than 14 minutes, nutrient permeability deteriorates.
本発明のフィルムは高いフィルム強度を有する。ここでフィルム強度は、後述する実施例において具体的に説明するように、対象となるフィルムを20℃の水に1分間浸漬した後に、JIS A5508:2009に規定される太め鉄丸くぎ(CN65)を突き刺した際の最大荷重として測定される貫通抵抗力によって評価することができる。すなわち、当該貫通抵抗力が高いほど、フィルム強度が高いと判断することができる。貫通抵抗力は、フィルムの軟化点が高いときや、厚みが厚いときに高くなる傾向がある。本発明のフィルムは、その厚みが60μmのときの貫通抵抗力(60μm値)として、17.0N以上であることが好ましく、17.5N以上であることがより好ましく、18.0N以上であることがさらに好ましい。貫通抵抗力(60μm値)が上記範囲にあることにより、当該フィルムを植物栽培用フィルムとして使用した際に根が当該フィルムを貫通するのをより効果的に抑制することができる。なお、本発明のフィルムの厚みが60μm以外のときには、そのフィルムの厚み(Xμm)のまま測定して得られた貫通抵抗力(Xμm値)を用いて、下記式(2)により厚みが60μmのときの値に換算して上記貫通抵抗力(60μm値)とすることができる。
貫通抵抗力(60μm値) = 貫通抵抗力(Xμm値) × 60/X (2)The film of the present invention has a high film strength. Here, the film strength is a thick iron round nail (CN65) defined in JIS A5508: 2009 after the target film is immersed in water at 20 ° C. for 1 minute, as will be specifically described in the examples described later. It can be evaluated by the penetration resistance force measured as the maximum load when stabbed. That is, it can be determined that the higher the penetration resistance, the higher the film strength. The penetration resistance tends to increase when the softening point of the film is high or when the thickness is thick. The film of the present invention has a penetration resistance (60 μm value) when the thickness is 60 μm, preferably 17.0 N or more, more preferably 17.5 N or more, and 18.0 N or more. Is more preferable. When the penetration resistance (60 μm value) is in the above range, the root can penetrate more effectively when the film is used as a plant cultivation film. When the thickness of the film of the present invention is other than 60 μm, the penetration resistance (X μm value) obtained by measuring the film thickness (X μm) is used, and the thickness is 60 μm according to the following formula (2). It can be set as the said penetration resistance force (60 micrometer value) in terms of the time value.
Penetration resistance (60 μm value) = Penetration resistance (X μm value) x 60 / X (2)
本発明のフィルムの厚みは、貫通抵抗力、生産性および取り扱い性の点から、10〜200μmの範囲内であることが好ましく、20〜150μmの範囲内であることがより好ましく、30〜120μmの範囲内であることがさらに好ましく、40〜100μmの範囲内であることが特に好ましい。なお、フィルムの厚みは、任意の5箇所の厚みを測定し、それらの平均値として求めることができる。 The thickness of the film of the present invention is preferably in the range of 10 to 200 μm, more preferably in the range of 20 to 150 μm, more preferably in the range of 30 to 120 μm, from the viewpoints of penetration resistance, productivity, and handleability. It is more preferable that it is within the range, and it is particularly preferable that it is within the range of 40 to 100 μm. In addition, the thickness of a film can measure the thickness of arbitrary 5 places, and can obtain | require it as those average values.
本発明のフィルムの形状は特に制限されず、四角形(例えば、長方形、正方形等)、円形、三角形などの形状が挙げられ、本発明のフィルムの用途や使用形態などに応じて適宜設定することができるが、連続的に製造することができ、保管や輸送も容易になることから、長尺のフィルムがロール状に巻かれた形状であることが好ましい。上記長尺のフィルムの幅は特に制限されず、その用途や使用形態などに応じて適宜決めることができるが、例えば、本発明のフィルムを植物栽培用フィルムとして使用する場合には、幅が広すぎると、植物の世話を行うのが困難になりやすいので、2m以下であることが好ましく、10cm〜1.5mの範囲内であることが好ましい。植物栽培用フィルム以外の用途に使用する場合には、長尺フィルムの幅は10cm〜4mの範囲内であることが好ましく、50cm〜3mの範囲内であることがより好ましい。また、長尺のフィルムの長さも特に制限されず、例えば、5〜5000mを例示することができる。 The shape of the film of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a quadrangle (for example, a rectangle, a square, etc.), a circle, a triangle, and the like, and can be appropriately set according to the use and usage of the film of the present invention. However, since it can be continuously manufactured and storage and transportation become easy, it is preferable that the long film is wound in a roll shape. The width of the long film is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the use or usage pattern. For example, when the film of the present invention is used as a plant cultivation film, the width is wide. If it is too high, it is difficult to care for the plant, so it is preferably 2 m or less, and preferably in the range of 10 cm to 1.5 m. When using it for uses other than the film for plant cultivation, the width of the long film is preferably in the range of 10 cm to 4 m, and more preferably in the range of 50 cm to 3 m. Moreover, the length of a long film is not specifically limited, For example, 5-5000 m can be illustrated.
本発明のフィルムの用途に特に制限はないが、本発明のフィルムは、フィルム強度が高くて根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れていて植物体の生長が良好になることから、植物栽培用フィルムとして使用することが好ましい。本発明のフィルムを植物栽培用フィルムとして使用する場合には、本発明のフィルムをそのまま使用してもよいし、裁断、重ね合わせ等を適宜行うことにより所望とする形状にした後に使用してもよい。 Although there is no particular limitation on the use of the film of the present invention, the film of the present invention has high film strength and can suppress root penetration, and is excellent in nutrient permeability and has good plant growth. Therefore, it is preferably used as a film for plant cultivation. When the film of the present invention is used as a film for plant cultivation, the film of the present invention may be used as it is, or may be used after making it into a desired shape by appropriately performing cutting, overlapping, etc. Good.
本発明のフィルムの植物栽培用フィルムとしての使用方法としては、本発明のフィルム上で植物を栽培するなど、植物と本発明のフィルムとが直接接触するように植物を栽培する方法が挙げられる。本発明のフィルムの植物栽培用フィルムとしての具体的な使用方法は、例えば、必要に応じて窪みを設けた大地土壌の上に、所望の形状を有する本発明のフィルムを配置し、その上に植物体を配置することによって大地土壌と植物体とを当該フィルムで隔てて、これらが直接接触しないようにして植物体を生育させる方法;植物体の養分を含む水溶液(養液)の上に、所望の形状を有する本発明のフィルムを配置し、その上に植物体を配置することによって、上記水溶液と植物体とを当該フィルムで隔てて、これらが直接接触しないようにして植物体を生育させる方法などが挙げられる。このようにすることにより、大地土壌中の微生物、細菌類、ウイルス類、残留農薬等によって植物体が汚染されるのを抑制したり、植物体の養分を含む水溶液中に植物体の根を介して細菌等が浸入して水溶液が腐敗するのを抑制したりすることができる。 Examples of the method of using the film of the present invention as a film for plant cultivation include a method of cultivating a plant so that the plant and the film of the present invention are in direct contact, such as cultivating a plant on the film of the present invention. A specific method of using the film of the present invention as a plant cultivation film is, for example, by placing the film of the present invention having a desired shape on the earth soil provided with a depression as necessary, and on the ground soil. A method of growing a plant body by separating the ground soil and the plant body by arranging the plant body so that they are not in direct contact with each other; on an aqueous solution (nutrient solution) containing nutrients of the plant body, By disposing the film of the present invention having a desired shape and disposing the plant body thereon, the aqueous solution and the plant body are separated by the film, and the plant body is grown so that they are not in direct contact with each other. The method etc. are mentioned. By doing so, it is possible to suppress the contamination of the plant body by microorganisms, bacteria, viruses, residual agricultural chemicals, etc. in the ground soil, or through the root of the plant body in an aqueous solution containing the nutrients of the plant body. In this way, it is possible to prevent bacteria and the like from entering and the aqueous solution from decaying.
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例において採用された、フィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性、ならびに根による貫通試験の各測定または評価方法を以下に示す。The present invention will be specifically described with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
In addition, each measurement or evaluation method of the softening point of a film, penetration resistance, nutrient permeability, and penetration test with roots employed in the following Examples and Comparative Examples is shown below.
フィルムの軟化点の測定方法
以下の実施例または比較例で得られたフィルムの軟化点を第一理化株式会社製 自動軟化点測定装置「EX−820」を使用して測定した。すなわち、フィルムを3cm角のサイズにカットし、中央に直径1cmの円形の穴のあいた厚み1mmの3cm角のステンレス板と中央に1cm×2cmの長方形の穴のあいた厚み1mmの3cm角のステンレス板に挟み、円形の穴のあいたステンレス板の方を上面にして架台に設置して、円形の穴の中央に位置するフィルム上にJIS B 1501:2009に定める鋼球(呼び:3/8(直径9.525mm)、等級:G60、質量:3.5g±0.05g)を載せた。続いて25℃の蒸留水を750ml入れ、毎分5℃で昇温し、フィルムが架台から25mmの位置まで降下したときの温度をフィルムの軟化点とした。フィルムの軟化点が90℃を超える場合には測定不能として「>90」とした。 Method for Measuring Softening Point of Film The softening point of the film obtained in the following examples or comparative examples was measured using an automatic softening point measuring device “EX-820” manufactured by Daiichi Rika Co., Ltd. That is, the film was cut into a 3 cm square size, a 1 mm thick 3 cm square stainless steel plate with a 1 cm diameter circular hole in the center, and a 1 mm thick 3 cm square stainless steel plate with a 1 cm × 2 cm rectangular hole in the center. The steel plate with a circular hole is placed on the base with the circular hole in the upper surface, and a steel ball (Nominal: 3/8 (Diameter: JIS B 1501: 2009) is placed on the film located in the center of the circular hole. 9.525 mm), grade: G60, mass: 3.5 g ± 0.05 g). Subsequently, 750 ml of 25 ° C. distilled water was added, the temperature was raised at 5 ° C. per minute, and the temperature when the film was lowered from the pedestal to a position of 25 mm was taken as the softening point of the film. When the softening point of the film exceeded 90 ° C., measurement was impossible and “> 90” was set.
フィルムの貫通抵抗力の評価方法
以下の実施例または比較例で得られたフィルムを3cm角のサイズにカットし、20℃の1000gの蒸留水中に浸漬した。1分間浸漬後にフィルムを取り出し、中央に直径1cmの穴のあいた厚み1mmの3cm角のステンレス板2枚の間に挟み、左右2箇所をクリップで留めた。次に株式会社島津製作所製 卓上形精密万能試験機「オートグラフAGS−J」の下のつかみ具に上記サンプルを固定し、上のつかみ具にJIS A5508:2009に規定される太め鉄丸くぎCN65を固定し、速度100mm/分でステンレス板の穴の中央に位置するフィルムを突き刺した。そのときの最大荷重を貫通抵抗力(単位:N)とした。なお、フィルムの乾燥を防ぐため、水に浸漬して取り出した後から突き刺すまでの作業を30秒以内に実施した。また、測定温度は20℃とした。貫通抵抗力(60μm値)が17.0N以上の場合を「○」(良好)と評価し、貫通抵抗力(60μm値)が17.0N未満の場合を「×」(不良)と評価した。 Evaluation method of penetration resistance of film The films obtained in the following Examples or Comparative Examples were cut into a 3 cm square size and immersed in 1000 g of distilled water at 20 ° C. After immersion for 1 minute, the film was taken out and sandwiched between two 3 cm square stainless steel plates having a thickness of 1 mm with a hole having a diameter of 1 cm in the center, and the left and right portions were clipped. Next, the above sample is fixed to the grip under the tabletop precision universal testing machine “Autograph AGS-J” manufactured by Shimadzu Corporation, and the thick iron round nail CN65 as defined in JIS A5508: 2009 is attached to the top grip. Was fixed, and a film located at the center of the hole in the stainless steel plate was pierced at a speed of 100 mm / min. The maximum load at that time was defined as penetration resistance (unit: N). In addition, in order to prevent the film from drying, the work from immersing in water to taking out was performed within 30 seconds. The measurement temperature was 20 ° C. The case where the penetration resistance (60 μm value) was 17.0 N or more was evaluated as “◯” (good), and the case where the penetration resistance (60 μm value) was less than 17.0 N was evaluated as “x” (defect).
フィルムの養分透過性の評価方法
ボウルの内側にざるを配置し、ざるの上に以下の実施例または比較例で得られたフィルムを配置した。次にボウルとフィルムの間に濃度5%のグルコース水溶液を150g入れ、フィルムの上には蒸留水を150g入れることで、グルコース水溶液と蒸留水とがフィルムによって隔離されるようにした。続いて水分の蒸発を防ぐため、全体をポリ塩化ビニリデンフィルムで包んだ。これを23℃で24時間放置後、ボウル側の液(当初のグルコース水溶液)と、ざる側の液(当初の蒸留水)のそれぞれについて、グルコースの濃度を測定した。両濃度の差が1.6%未満の場合を「○」(良好)と評価し、1.6%以上の場合を「×」(不良)と評価した。なお、上記評価においてグルコースの濃度はサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製デジタル屈折計「AR200」を用いて測定したBrix濃度を意味する。 Method for evaluating nutrient permeability of film A sieve was placed inside the bowl, and a film obtained in the following Examples or Comparative Examples was placed on the sieve. Next, 150 g of an aqueous glucose solution having a concentration of 5% was placed between the bowl and the film, and 150 g of distilled water was placed on the film so that the aqueous glucose solution and the distilled water were separated from each other by the film. Subsequently, the whole was wrapped with a polyvinylidene chloride film to prevent evaporation of moisture. After standing at 23 ° C. for 24 hours, the concentration of glucose was measured for each of the liquid on the bowl side (original glucose aqueous solution) and the liquid on the other side (original distilled water). The case where the difference between both concentrations was less than 1.6% was evaluated as “◯” (good), and the case where it was 1.6% or more was evaluated as “x” (bad). In the above evaluation, the glucose concentration means the Brix concentration measured using a digital refractometer “AR200” manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.
根による貫通試験
ボウルに養液(株式会社ハイポネックスジャパン製「ハイポネックス」EC=2を200倍に希釈したもの)200gを入れ、養液に片面が接触するように以下の実施例または比較例で得られたフィルムを配置した。フィルムの上に、土壌としてヤシガラチップ50gを置き、芝の種(タキイ種苗株式会社製 西洋芝「ベントグラス・ハイランド」)を蒔き、霧吹きで充分給水し、乾燥を防ぐため、全体をポリ塩化ビニリデンフィルムで包んだ。これを15〜25℃の室内におき、人工灯を用いて栽培した。なお、芝が生長しポリ塩化ビニリデンフィルムに接触してからは、ポリ塩化ビニリデンフィルムを除いた。根がフィルムを貫通した日が栽培してから150日以上の場合を「○」(良好)と評価し、150日未満の場合を「×」(不良)と評価した。200g of nutrient solution ("Hyponex" EC = 2 manufactured by Hyponex Japan Co., Ltd., diluted 200-fold) is put into the penetration test bowl with roots , and obtained in the following examples or comparative examples so that one side is in contact with the nutrient solution. The film was placed. Place 50 g of coconut chip as soil on the film, sow turf seeds (Western turf "Bentgrass Highland" manufactured by Takii Seed Co., Ltd.) Wrapped with film. This was placed in a room at 15 to 25 ° C. and cultivated using an artificial light. After the turf grew and contacted the polyvinylidene chloride film, the polyvinylidene chloride film was removed. The case where the day when the root penetrated the film was cultivated for 150 days or more was evaluated as “◯” (good), and the case of less than 150 days was evaluated as “x” (bad).
[実施例1]
酢酸ビニルの単独重合体をけん化して得られたPVA(重合度2400、けん化度99.9モル%)100質量部に対して、界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム0.1質量部を添加し、PVA濃度が10質量%になるように蒸留水を加え、95℃で3時間撹拌してPVA水溶液を作製した。そのPVA水溶液を60℃まで冷却し、数平均分子量150000のポリアクリル酸をPVA80質量部に対して20質量部の割合で添加し、60℃で均一になるまで充分に撹拌して製膜原液とした。その後、60℃の金属ロール上に製膜原液を流延して水分率が3質量%になるまで乾燥し、続いて150℃で10分間熱処理して、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Example 1]
0.1 parts by mass of sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate as a surfactant with respect to 100 parts by mass of PVA (polymerization degree 2400, saponification degree 99.9 mol%) obtained by saponifying a homopolymer of vinyl acetate Distilled water was added so that the PVA concentration was 10% by mass, and the mixture was stirred at 95 ° C. for 3 hours to prepare an aqueous PVA solution. The PVA aqueous solution is cooled to 60 ° C., polyacrylic acid having a number average molecular weight of 150,000 is added at a ratio of 20 parts by mass with respect to 80 parts by mass of PVA, and sufficiently stirred at 60 ° C. until uniform, did. Thereafter, the stock solution was cast on a metal roll at 60 ° C. and dried until the water content became 3% by mass, followed by heat treatment at 150 ° C. for 10 minutes to produce a 60 μm thick film.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1において、ポリアクリル酸をPVA80質量部に対して20質量部の割合で使用したことに代えて、PVA70質量部に対して30質量部の割合で使用したこと以外は実施例1と同様の方法により、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Example 2]
In Example 1, it replaced with having used polyacrylic acid in the ratio of 20 mass parts with respect to 80 mass parts of PVA, and was using it in the ratio of 30 mass parts with respect to 70 mass parts of PVA. A film having a thickness of 60 μm was prepared by the above method.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
実施例1において、ポリアクリル酸をPVA80質量部に対して20質量部の割合で使用したことに代えて、PVA90質量部に対して10質量部の割合で使用したこと以外は実施例1と同様の方法により、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Example 3]
In Example 1, it replaced with having used the polyacrylic acid in the ratio of 20 mass parts with respect to 80 mass parts of PVA, and was used in the ratio of 10 mass parts with respect to 90 mass parts of PVA. A film having a thickness of 60 μm was prepared by the above method.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[実施例4〜7および比較例1〜6]
実施例1において、熱処理の温度または時間を表1に示したものに変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Examples 4 to 7 and Comparative Examples 1 to 6]
A film having a thickness of 60 μm was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature or time was changed to that shown in Table 1 in Example 1.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例7]
実施例1において、ポリアクリル酸をPVA80質量部に対して20質量部の割合で使用したことに代えて、PVA60質量部に対して40質量部の割合で使用したこと以外は実施例1と同様の方法により、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Comparative Example 7]
In Example 1, it replaced with having used polyacrylic acid in the ratio of 20 mass parts with respect to 80 mass parts of PVA, and was used similarly to Example 1 except having been used in the ratio of 40 mass parts with respect to 60 mass parts of PVA. A film having a thickness of 60 μm was prepared by the above method.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例8]
実施例1において、ポリアクリル酸を添加せずに、PVA水溶液をそのまま製膜原液として使用したこと以外は実施例1と同様の方法により、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Comparative Example 8]
A film having a thickness of 60 μm was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polyacrylic acid was not added and the PVA aqueous solution was used as it was as a film-forming stock solution.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例9および10]
比較例8において、熱処理の温度を表1に示したものに変更したこと以外は比較例8と同様の方法により、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Comparative Examples 9 and 10]
In Comparative Example 8, a film having a thickness of 60 μm was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that the heat treatment temperature was changed to that shown in Table 1.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例11]
酢酸ビニルの単独重合体をけん化して得られたPVA(重合度2400、けん化度99.9モル%)を20質量%含む水溶液40質量部、メタクリル酸4質量部、および水10質量部を混合し、90℃で16時間加熱してメタクリル酸を重合させた後、得られた組成物をキャスト製膜した。キャスト製膜における乾燥後に得られたフィルムを140℃で5分間熱処理して、厚み60μmのフィルムを作製した。
得られたフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Comparative Example 11]
40 parts by mass of an aqueous solution containing 20% by mass of PVA (degree of polymerization 2400, degree of saponification 99.9 mol%) obtained by saponifying a vinyl acetate homopolymer, 4 parts by mass of methacrylic acid, and 10 parts by mass of water are mixed. After heating at 90 ° C. for 16 hours to polymerize methacrylic acid, the resulting composition was cast into a film. The film obtained after drying in cast film formation was heat-treated at 140 ° C. for 5 minutes to produce a film having a thickness of 60 μm.
Using the obtained film, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the method described above, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
[比較例12]
酢酸ビニルの単独重合体をけん化して得られたPVA(重合度2400、けん化度99.9モル%)100質量部、重量平均分子量5000のポリアクリル酸(和光純薬工業株式会社製)10質量部およびグリセリン12質量部を含むPVA水溶液(PVA濃度は10質量%)を60℃の金属ロール上で乾燥して厚み75μmのフィルムを得た。得られたフィルムを枠に固定して120℃で3分間熱処理した。
熱処理後のフィルムを用いて、上記した方法によりフィルムの軟化点、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表1に示した。[Comparative Example 12]
100 mass parts of PVA (polymerization degree 2400, saponification degree 99.9 mol%) obtained by saponifying a homopolymer of vinyl acetate, polyacrylic acid having a weight average molecular weight of 5000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 10 mass PVA aqueous solution (PVA concentration is 10% by mass) containing 12 parts by mass and glycerin was dried on a metal roll at 60 ° C. to obtain a film having a thickness of 75 μm. The obtained film was fixed to a frame and heat-treated at 120 ° C. for 3 minutes.
Using the film after heat treatment, the softening point, penetration resistance and nutrient permeability of the film were measured or evaluated by the above-described method, and a penetration test using roots was performed. The results are shown in Table 1.
実施例1〜7では、貫通抵抗力、養分透過性および根による貫通試験のいずれの評価結果も「○」(良好)であって、フィルム強度が高くて根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れていて植物体の生長が良好になる、植物栽培用フィルムとして好適なフィルムが得られた。一方、比較例1〜12では、貫通抵抗力、養分透過性および根による貫通試験の全てが良好なPVAフィルムは得られなかった。 In Examples 1 to 7, all the evaluation results of penetration resistance, nutrient permeability, and penetration test with roots were “◯” (good), and the film strength was high and root penetration could be suppressed. Thus, a film suitable for a plant cultivation film having excellent nutrient permeability and good plant growth was obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 12, a PVA film having good penetration resistance, nutrient permeability, and penetration test using roots was not obtained.
本発明のフィルムは、フィルム強度が高くて根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れていて植物体の生長が良好になることから、草花だけでなく比較的大きな果菜や葉菜の栽培における植物栽培用フィルムとして好ましく使用することができる。 The film of the present invention has high film strength and can suppress penetration of roots, and also has excellent nutrient permeability and good plant growth. It can be preferably used as a plant cultivation film in the cultivation of leafy vegetables.
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