JP6584706B1 - 農業用フィルム及び農園芸用施設 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)当該フィルム表面に対して垂直方向、且つ当該フィルム面内の遅相軸と平行方向に切断した断面において、前記分散相のうち円相当径が1μm以上10μm以下である分散相の断面の面積の比率が、前記層の断面の面積に対して1%以上30%以下、
(B)下記式(1)により算出される線膨張係数が1.5×10−4K−1以上2.8×10−4K−1以下、
線膨張係数=(L25℃−L0℃)/(25℃−0℃) (1)
ここで、L25℃は25℃における当該フィルム表面に対して垂直方向の当該フィルムの長さを表し、L0℃は0℃における当該フィルム表面に対して垂直方向の当該フィルムの長さを表す。
本発明の一形態に係る農業用フィルムは、連続相と分散相とからなる層を少なくとも1層有するフィルムであり、フィルム表面に対して垂直な方向(厚さ方向とも称す)において、線膨張係数が1.5×10−4K−1以上2.8×10−4K−1以下である。本発明の一形態に係る農業用フィルムは、植物栽培用の温室の外張り又は内張りフィルム、及びトンネルの被覆材等として好適に用いることができる。
本明細書中において、線膨張係数とは、温度の変化量ΔTに対する長さの変化量ΔLの割合であり、ΔL/ΔTで表される。本明細書中において、本発明の一態様に係る農業用フィルム表面に対する垂直方向における線膨張係数は、下記式(1)により算出される。
ここで、L25℃は25℃におけるフィルム表面に対して垂直方向のフィルムの長さであり、L0℃は0℃におけるフィルム表面に対して垂直方向のフィルムの長さである。すなわち、本発明の一態様に係る農業用フィルムは、線膨張係数を求めるための長さの基準としてフィルムの厚さを採用する。
(a)連続相と分散相とからなる層における各相の成分の種類及び割合
(b)フィルムにおける連続相と分散相とからなる層の厚さの比率
上記(a)、(b)と線膨張係数との関係の詳細については、以下に後述する。
なお、本明細書において、ヘイズ値は、温度以外の測定条件をJIS K 7136:2000に準拠して、株式会社村上色彩技術研究所製 温調ヘイズメーター(THM−150TL)を使用して測定される値である。本明細書において、フィルムの光散乱性はヘイズ値によって評価され得る。
1%正割弾性率は、フィルムを幅20mm、長さ125mmに切り出した試験片を用いて測定する。なお、本明細書において、1%正割弾性率 (1% Secant Modulus,以下1%SMと略記)は、引張試験機(例えば、島津製作所株式会社製、AGS−100B)にチャック間距離5cmで取り付け、5mm/分の速度で引っ張り、測定される1%伸長時の荷重値から、下記式(2)により算出される値である。
1%SM = F/S/0.01 (2)
ここで、Fは試験片の1%伸長時における荷重、Sは試験片の引張方向に垂直な断面の初期の面積を表す。なお、初期の面積とは、引張試験を行なう前の面積である。
連続相と分散相とからなる層は、一態様に係る農業用フィルムを構成する主たる層であり、本明細書中、単に「層」と記載されており、特に説明がない場合、当該「層」とは、連続相と分散相とからなる層のことを示す。
連続相は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂は海島構造における海に相当する部分を形成することができる熱可塑性樹脂であればよく、限定されるものではないが、分散相を形成するために用いられる成分よりも、線膨張係数が大きいことが好ましい。連続相と分散相とからなる層の線膨張係数を上述の範囲に調整するためにより好ましい熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン系共重合体、プロピレン系重合体等を挙げることができる。
エチレン系共重合体としては、例えば、エチレン−ビニルエステル共重合体、エチレンと不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体との共重合体(以下、エチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体とも称する)、エチレン−α−オレフィン共重合体等が挙げられる。エチレン系共重合体は単独で用いてもよく、2種類以上のエチレン系共重合体を併用してもよい。
E(質量%)=
(E1・W1+E2・W2+…+Em・Wm)/(W1+W2+…Wm) (3)
(ただし、エチレン−ビニルエステル共重合体1、エチレン−ビニルエステル共重合体2、…エチレン−ビニルエステル共重合体mのm種のエチレン−ビニルエステル共重合体を併用する(mは3以上の整数)とし、エチレン−ビニルエステル共重合体kにおけるエチレンに由来する単量体単位の含有量(質量%)をEk、樹脂組成物中のエチレン−ビニルエステル共重合体kの含有量をWkとする(kは1からmまでの整数)。)
同様にして、エチレン−ビニルエステル共重合体として2種類以上のエチレン−ビニルエステル共重合体を併用する場合、共重合体におけるビニルエステルに由来する単量体単位の含有量E'は、下記式(4)により算出される。
E'(質量%)=
(E'1・W1+E'2・W2+…+E'm・Wm)/(W1+W2+…Wm) (4)
(ただし、共重合体1、共重合体2、…共重合体mのm種の共重合体を併用する(mは3以上の整数)とし、共重合体kにおけるビニルエステルに由来する単量体単位の含有量(質量%)をE'k、樹脂組成物中の共重合体kの含有量をWkとする(kは1からmまでの整数)。)
なお、エチレン−ビニルエステル共重合体におけるエチレンに由来する単量体単位の含有量、及び、ビニルエステルに由来する単量体単位の含有量は、けん化法により定量することができ、より具体的には、エチレン系共重合体がエチレン‐酢酸ビニル共重合体である場合、JIS K 7192:1999に従って定量することができる。
ニュクレル(登録商標)(エチレン−メタクリル酸共重合体、三井・デュポンポリケミカル株式会社製)
(ii)エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部を金属イオンで中和したアイオノマー
ハイミラン(登録商標)(エチレン−メタクリル酸共重合体のカルボキシル基の一部を亜鉛イオン又はナトリウムイオンで中和したアイオノマー、三井・デュポンポリケミカル株式会社製) (iii)エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体
アクリフト(登録商標)(エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、住友化学株式会社製)、レクスパール(登録商標)EMA(エチレン−アクリル酸メチル共重合体、日本ポリエチレン株式会社製)、レクスパール(登録商標)EEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体、日本ポリエチレン株式会社製)、ロトリル(登録商標)(エチレン−アクリル酸メチル共重合体またはエチレン−アクリル酸ブチル共重合体、アルケマ社製)、エルバロイ(登録商標)AC(エチレン−アクリル酸メチル共重合体・エチレン−アクリル酸エチル共重合体・エチレン−アクリル酸ブチル共重合体のいずれか、デュポン社製)
エチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体は単独で用いてもよく、2種類以上のエチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体を併用してもよい。
E''(質量%)=
(E''1・W'1+E''2・W'2+・・・+E''m・W'm)/(W'1+W'2+・・・W'm) (5)
(ただし、エチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体1、エチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体2、・・・エチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体mのm種のエチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体を併用する(mは2以上の整数)とし、エチレン−不飽和カルボン酸(誘導体)共重合体kにおけるエチレンに由来する単量体単位の含有量をE''k、樹脂組成物中の共重合体kの含有量をW'kとする(kは1からmまでの整数)。)
プロピレン系重合体としては、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレン及び/又は炭素数4以上のα−オレフィンとの共重合体等を挙げることができ、中でもプロピレンとエチレン及び/又は炭素数4以上のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。
分散相は、有機系粒子、無機系粒子及び連続相の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂から選択される少なくとも1つの成分を含むことが好ましい。本発明の一態様に係る農業用フィルムは、連続相と分散相とからなる層における円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率を低くする程、線膨張係数がより高くなるように調整でき、円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率を高くする程、線膨張係数がより低くなるように調整することができ、これによって線膨張係数が1.5×10−4K−1以上2.8×10−4K−1以下に調整できることはすでに説明した通りである。なお、連続相と分散相とからなる層における分散相の成分は、有機系粒子、無機系粒子及び連続相の熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。分散相に含まれる成分の屈折率は、特に限定されないが、1.50以上1.53以下であることが好ましく、1.50よりも高く1.53よりも低いことがより好ましく、1.51以上1.52以下であることがさらに好ましく、1.51以上1.52よりも低いことが最も好ましい。分散相に含まれる成分の屈折率が1.50以上1.53以下であり、線膨張係数が上述の範囲内であることにより、気温が40℃付近に達する夏季においてはフィルムの光散乱性を高め、0℃付近に達する冬季においては光散乱性を低くし、気温の高低差に依存する光散乱性の差を大きくすることができる。なお、当該屈折率は室温にて粒子液浸法を用いて測定した値であり、ここで、屈折率の値における小数点第3位以下は四捨五入される。
有機系粒子としては、例えば、架橋アクリル系粒子が挙げられる。架橋アクリル系粒子としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルとスチレンとの架橋共重合体粒子(架橋MMA−St共重合体粒子)等が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等を挙げることができ、好ましくはアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル又はメタクリル酸ブチルであり、より好ましくはメタクリル酸メチルである。
無機系粒子としては、例えば、ガラス粒子、カオリン、アルミノケイ酸塩(ゼオライト)等が挙げられる。
分散相に含まれ得る熱可塑性樹脂としては、連続相となる熱可塑性樹脂中において海島構造における島に相当する部分を形成することができる熱可塑性樹脂であればよく、連続相に用いられる熱可塑性樹脂よりも線膨張係数が小さい熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。連続相となる熱可塑性樹脂にオレフィン系樹脂を用いる場合、例えば、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル−メタクリル酸フェニル共重合体等の架橋されていないアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール(PVOH)、環状オレフィンコポリマー(COC)等が挙げられる。
本発明の一形態に係る農業用フィルムは、連続相と分散相とからなる層のみを有するフィルムであってもよく、連続相と分散相とからなる層以外の層を有するフィルムであってもよい。本発明のフィルムの好ましい形態の一つとして、連続相と分散相とからなる中間層が、2つのポリオレフィン系樹脂層の間に存在する多層フィルムを挙げることができる。この層構成により、フィルムの強度を向上させることができるという利点が得られる。
本発明の一形態に係る農業用フィルムで被覆された農園芸用施設においては、40℃付近に達する夏季にフィルムの光散乱性が高いため過剰な直射光に起因する作物の葉焼け等の障害を防ぐことができる。また、0℃付近に達する冬季にはフィルムの光散乱性が低いため作物に十分な直射光を届けることができる。一年を通じて使用でき、安定した光量を届けることができる。前記農園芸用施設は、ホウレンソウ、トマト、ネギ、キュウリ、イチゴ等の栽培に好適に用いられる。
<線膨張係数>
フィルムから5mm×5mmの試験片を切り出し、圧縮モードに設定した熱機械分析装置(製品名:TMA402 F1 Hyperion(NETZSCH社製))にセットし、荷重を0.05Nとし、試験片を−15℃以下まで冷却した。その後、5℃/minの速度で、60℃まで昇温しながら、0℃及び25℃における表面に垂直な方向の長さ、すなわち厚さを測定した。なお、測定はヘリウム雰囲気下で行った。
線膨張係数=(L25℃−L0℃)/(25℃−0℃) (1)
上記操作をフィルム内の2箇所について行い、その平均値を、当該フィルムの線膨張係数とした。
フィルム表面に対して垂直方向、且つフィルム面内の遅相軸と平行方向にフィルムを切断した。光学顕微鏡(株式会社ニコン製、ECLIPSE(登録商標) LV100DA−U)を用いて、観察倍率は500倍とし、フィルムの断面の任意の2箇所の画像を取得した。後述する実施例に記載の、フィルムの断面画像の遅相軸に平行な方向の長さは実寸相当で238μmであった。なお、フィルムの遅相軸は、位相差測定装置(王子計測機器株式会社製、KOBRA(登録商標)−WPR)を用い、波長586nmにて求めた。
株式会社村上色彩技術研究所製 温調ヘイズメーター(THM−150TL)を使用し、0℃及び40℃において測定を行った。温度以外の測定条件はJIS K 7136:2000に準拠した。
幅20mm、長さ125mmの試験片を切り出し、引張試験機(島津製作所株式会社製、AGS−100B)にチャック間距離5cmで取り付け、5mm/分の速度で引っ張り、1%伸長時における荷重を求め、下記式(2)にて計算した。
1%SM = F/S/0.01 (2)
ここで、Fは試験片の1%伸長時における荷重、Sは試験片の引張方向に垂直な断面の初期の面積を表す。
なお、インフレーション成形機にて作製したフィルムについては、MD方向を引張方向とした場合、及びTD方向を引張方向とした場合のそれぞれについて測定を行った。
以下に、使用した材料を示す。
エチレン系共重合体:
(1)エチレン−メタクリル酸メチル共重合体(以下、EMMA−1とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 7g/10分
エチレンに由来する単量体単位の含有量 75質量%、メタクリル酸メチル(MMA)に由来する単量体単位の含有量 25質量%(EMMA−1の質量を100質量%とする)
(アクリフト(登録商標)WK307 住友化学株式会社製)
(2)エチレン−メタクリル酸メチル共重合体(以下、EMMA−2とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 2g/10分
エチレンに由来する単量体単位の含有量 80質量%、メタクリル酸メチル(MMA)に由来する単量体単位の含有量 20質量%(EMMA−2の質量を100質量%とする)
(アクリフト(登録商標)WH206−F 住友化学株式会社製)
(3)エチレン−メタクリル酸メチル共重合体(以下、EMMA−3とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 2g/10分
エチレンに由来する単量体単位の含有量 90質量%、メタクリル酸メチル(MMA)に由来する単量体単位の含有量 10質量%(EMMA−3の質量を100質量%とする)
(アクリフト(登録商標)WD201−F 住友化学株式会社製)
(4)エチレン−メタクリル酸メチル共重合体(以下、EMMA−4とする)
MFR(190℃、21.18N、B法) 450g/10分
エチレンに由来する単量体単位の含有量 68質量%、メタクリル酸メチル(MMA)に由来する単量体単位の含有量 32質量%(EMMA−4の質量を100質量%とする)
(アクリフト(登録商標)CM5022 住友化学株式会社製)
(5)エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)(以下、EVA−1とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 7g/10分
エチレンに由来する単量体単位の含有量 72質量%、酢酸ビニル(VA)に由来する単量体単位の含有量 28質量%(EVA−1の質量を100質量%とする)
(スミテート(登録商標)KA−30 住友化学株式会社製)
(6)エチレン−1−ヘキセン共重合体(以下、ER−1とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 3.2g/10分
(エクセレンFX307 住友化学株式会社製)
プロピレン系重合体:
(1)プロピレン−エチレンランダム共重合体(以下、rPP−1とする)
MFR(230℃、21.18N、A法) 1.5g/10分
(ノーブレン(登録商標)S131 住友化学株式会社製)
ポリオレフィン系樹脂:
(1)ポリエチレン樹脂(PE)(以下、PE−1とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 0.5g/10分
(エクセレン(登録商標)GMH GH030 住友化学株式会社製)
(2)ポリエチレン樹脂(PE)(以下、PE−2とする)
MFR(190℃、21.18N、A法) 0.4g/10分
(エクセレン(登録商標)GMH GH051 住友化学株式会社製)
粒子:
(1)OMicron(登録商標) NP5−P0(Sovitec社製ガラスビー
ズ)(以下、粒子−1とする)
体積中位径=5μm(レーザー回折法)
屈折率(23℃)=1.51
(2)OMicron(登録商標) NP3−P0(Sovitec社製ガラスビー
ズ)(以下、粒子−2とする)
体積中位径=3μm(レーザー回折法)
屈折率(23℃)=1.51
(3)架橋メタクリル酸メチル−スチレン共重合体粒子(以下、粒子−3とする)
体積中位径=5μm(コールターカウンター法)
屈折率(23℃)=1.51
(テクポリマーMSX−5Z 積水化成品工業株式会社製)
樹脂組成物の層を備えた実施例1〜4及び比較例1のフィルムを作成し、評価を行なった。
EMMA−1 75質量%と、粒子−2 25質量%とを混合し、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)に供し、温度150℃、回転数60rpmの条件で5分間混練し、樹脂組成物を得た。当該樹脂組成物を150℃でプレス成形し、その後10℃でプレス冷却することにより厚さ100μmのフィルムを得た。得られたフィルムの線膨張係数、円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率、0℃及び40℃におけるヘイズ値、並びに23℃における1%SMの値を表2に示す。
EMMA−1に代えてEMMA−2を用い、また、粒子−2に代えて粒子−1を用いたほかは、実施例1と同じように樹脂組成物及びフィルムを得た。得られたフィルムの線膨張係数、円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率、0℃及び40℃におけるヘイズ値、並びに23℃における1%SMの値を表2に示す。
EVA−1 45質量%と、ER−1 20質量%と、rPP−1 20質量%と、粒子−3 15質量%とを混合し、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)に供し、温度150℃、回転数60rpmの条件で5分間混練し、樹脂組成物を得た。当該樹脂組成物を150℃でプレス成形し、その後30℃でプレス冷却することにより厚さ100μmのフィルムを得た。得られたフィルムの線膨張係数、円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率、0℃及び40℃におけるヘイズ値、並びに23℃における1%SMの値を表2に示す。
<マスターバッチ>
EVA−1 50重量部と粒子−3 50重量部とからなるマスターバッチを使用した。このマスターバッチをMB−1とした。
内層用押出機(40mm押出機)と、中間層用押出機(40mm押出機)と、外層用押出機(40mm押出機)と、100mmφダイス(リップ間隙1.2mm)とを備えた3層インフレーション成形機(株式会社プラコー製)を用い、三層のチューブ状フィルムを成形した。
<フィルムの作製>
外層用ポリオレフィン系樹脂組成物の材料は、PE−1及びPE−2であり、配合量は、PE−1が50質量%であり、PE−2が50質量%であった。また、実施例5の中間層用樹脂組成物の材料は、EVA−1、ER−1、rPP−1、及びMB−1であり、配合量は、EVA−1が10質量%であり、ER−1が40質量%であり、rPP−1が20質量%であり、MB−1が30質量%であった。内層用のポリオレフィン系樹脂組成物の材料は、外層用のポリオレフィン系樹脂組成物の材料と同様とした。それ以外は実施例4と同様にして三層の多層フィルムを得た。
EMMA−2に代えてEMMA−3を用いたほかは、実施例2と同じように樹脂組成物及びフィルムを得た。得られたフィルムの線膨張係数、円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率、0℃及び40℃におけるヘイズ値、並びに23℃における1%SMの値を表2に示す。
EMMA−1 50質量%と、EMMA−4 25質量%と、粒子−1 25質量%とを混合し、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製)に供し、温度100℃、回転数60rpmの条件で5分間混練し、樹脂組成物を得た。当該樹脂組成物を100℃でプレス成形し、その後10℃でプレス冷却することにより厚さ100μmのフィルムを得た。得られたフィルムの線膨張係数、円相当径1μm以上10μm以下の分散相比率、0℃及び40℃におけるヘイズ値、並びに23℃における1%SMの値を表2に示す。
<マスターバッチ>
EMMA−2 49.2質量部と、粒子−1 50質量部と、酸化防止剤としてIrganox(登録商標)1010(BASF社製)0.8質量部とをインテンシブミキサー(日本ロール製造株式会社製)に供給し、160℃で5分間混合し、得られた混合物を65mmφ単軸押出機(株式会社日本製鋼所製)に供給して押出し、ペレット化することで、中間層用樹脂組成物のためのマスターバッチを得た。このマスターバッチをMB−2とした。
内層用押出機(40mm押出機)と、中間層用押出機(40mm押出機)と、外層用押出機(40mm押出機)と、100mmφダイス(リップ間隙1.2mm)とを備えた3層インフレーション成形機(株式会社プラコー製)を用い、三層のチューブ状フィルムを成形した。
<フィルムの作製>
外層用ポリオレフィン系樹脂組成物の材料は、PE−1及びPE−2であり、配合量は、PE−1が50質量%であり、PE−2が50質量%であった。また、比較例4の中間層用樹脂組成物の材料は、EMMA−1及びMB−2であり、配合量は、EMMA−1が50質量%であり、MB−2が50質量%であった。内層用のポリオレフィン系樹脂組成物の材料は、外層用のポリオレフィン系樹脂組成物の材料と同様とした。それ以外は比較例3と同様にして三層の多層フィルムを得た。
Claims (5)
- 連続相と分散相とからなる層を少なくとも1層有し、下記(A)及び(B)を満たす農業用フィルム;
(A)当該フィルム表面に対して垂直方向、且つ当該フィルム面内の遅相軸と平行方向に切断した断面において、前記分散相のうち円相当径が1μm以上10μm以下である分散相の断面の面積の比率が、前記層の断面の面積に対して1%以上30%以下、
(B)下記式(1)により算出される線膨張係数が1.7×10−4K−1以上2.6×10−4K−1以下、
線膨張係数=(L25℃−L0℃)/(25℃−0℃) (1)
ここで、L25℃は25℃における当該フィルム表面に対して垂直方向の当該フィルムの長さを表し、L0℃は0℃における当該フィルム表面に対して垂直方向の当該フィルムの長さを表す。 - 前記連続相は熱可塑性樹脂を含む請求項1に記載の農業用フィルム。
- 前記熱可塑性樹脂はポリオレフィン系樹脂である請求項2に記載の農業用フィルム。
- 前記分散相に含まれる成分の屈折率は、1.50以上1.53以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の農業用フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の農業用フィルムが農園芸用施設フレームに展張された農園芸用施設。
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