JP7105552B2 - 農業用ポリオレフィン系多層フィルム - Google Patents
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Description
[1]少なくとも外層、中間層及び内層を有し、以下の要件を満たす農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
(i)少なくも外層及び内層に、エチレン(A)と下記式(1)で表される環状アミノビニル化合物(B)との共重合体(1)を8重量部より多く含有すること(ただし、外層、内層に含まれる樹脂成分の総重量を100重量部とする)。
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、R3は水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。)
(ii)少なくとも中間層に、分子量が1000以上であり、下記式(2)で表されるピペリジン環構造を1個以上有するヒンダードアミン化合物Aを含有すること。
(式中、R4は、は炭素数1以上で、少なくとも1以上のメチレン基を含む、官能基もしくは化合物(オリゴマー、ポリマー含む)を表す。)
[2]少なくも外層及び内層に、前記共重合体(1)を8重量部より多く20重量部以下含有する(ただし、外層、内層に含まれる樹脂成分の総重量を100重量部とする)、[1]に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
[3]ヒンダードアミン化合物Aがトリアジン骨格を有する、[1]又は[2]に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
[4]外層、中間層又は内層の少なくとも1以上の層に、以下から選択される少なくとも1のヒンダードアミン化合物を更に含有する、[1]~[3]のいずれか1項に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
分子量2000以上であり、トリアジン骨格及び下記式(3)で表されるピペリジン環構造を少なくとも2個以上有するヒンダードアミン化合物B:
(式中、R5は、水素原子又は炭素数1以上のアルキル基を表す。アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む。)
下記式(4)で表されるヒンダードアミン化合物C:
(式中、R6a及びR6bは、各々独立に、炭素数が1~20のアルキル基(アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む)、であり、Xは、カルボニル基(-CO-)、-CO-(CH2)n-CO-(nは、1~10の整数)である。)
分子量が4000以下であり、下記式(5)で表されるピペリジン環構造を少なくとも1個以上有するヒンダードアミン化合物D:
(式中、R7は、水素原子、炭素数1以上のアルキル基、又は少なくとも1つ以上エステル基を含有する任意の置換基を表す。アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む。)
[5]外層、中間層又は内層の少なくとも1以上の層に、ヒンダードベンゾエート系化合物を含有する、[1]~[4]のいずれか1項に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
[6]少なくとも中間層に、以下の式(6)で表される化合物を含有する、[1]~[4]のいずれか1項に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
(式中、R8~R12は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基(直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む)もしくはフェニル基を表す。)
[7]少なくとも中間層に、Mg/Al比率が4.5より大きい合成ハイドロタルサイト系の保温剤を含有する、[1]~[6]のいずれか1項に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
(i)少なくも外層又は内層に、エチレン(A)と下記式(1)で表される環状アミノビニル化合物(B)との共重合体(1)を8重量部より多く含有すること(ただし、外層、内層のそれぞれに含まれる樹脂成分の総重量を100重量部とする)。
(ii)少なくとも中間層に、分子量1000以上であり、下記式(2)で表されるピペリジン環構造を1個以上有するヒンダードアミン化合物Aを含有すること。
(式中、R4は、は炭素数1以上で、少なくとも1以上のメチレン基を含む、官能基もしくは化合物(オリゴマー、ポリマー含む)を表す。)
一方、酢酸ビニル含量を20重量%より大きくすると、エチレン酢酸ビニル共重合体の融点が80℃以下に低下するため、フィルムを高温環境に曝したときにフィルムがべたつき易くなり、耐ブロッキング性が劣り、また、展張後にフィルムがパイプハウスの部材などと融着したりするため好ましくない。従って、酢酸ビニル含有量を1~20重量%の範囲にすることにより、高温時の透明性低下の効果と耐ブロッキング性や高温時でのフィルムの融着の防止効果のバランスをとることができる。
(式中、R4は、は炭素数1以上で、少なくとも1以上のメチレン基を含む、官能基もしくは化合物(オリゴマー、ポリマー含む)を表す。)
このタイプのヒンダードアミン化合物Aとして、例えば、TINUVINNOR 371FF(BASF社製)、FLAMESTAB NOR 116FF(BASF製)等公知のヒンダードアミン化合物が挙げられる。
ヒンダードアミン化合物Aは、通常の農業用フィルムに一般的に用いられるヒンダードアミン系耐候剤(例えば、キマソーブ944:トリアジン骨格を有し、上記式(2)における-O-R4の代わりに、水素原子が結合したタイプの化合物。)と類似した分子量のため、同様の添加方法でフィルムの耐酸性を改良できる。また、ヒンダードアミン化合物Aは、ヒンダードアミンの骨格に-O-R4の基を導入することにより、農薬、酸性雨を始めとする酸性条件下での防曇持続性、耐候性に優れる。
また、R14は、置換基を有してもよい、炭素数1~12のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、もしくはアリーレン基を示す。
Bは、互いに独立して、Cl、-OR15、-N(R16)(R17)又は、-Z-に式(2)の基が結合した基、で表される基を表す。ここで、R15、R16、R17は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい、炭素数1~18のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基又はアリールアルキル基を表し、-Z-は、-O-又は>N-R18を表す。
R13又はR18は、各々、式(2)で示される基又はR15に与えられた定義の一つを表す。
任意の置換基としては、アルキル基、ビニル基、アリル基、アリール基、アシル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、ヒドロキシルアミノ基、シクロアルキル基、シクロアルキルカルボニル基、ヘテロ環基、アリールオキシ基、ハロゲン原子などがあげられるが、これらに限定されない。また、これら置換基はさらに置換基を有してもよい。
また、シクロアルキル基やシクロカルボニル基中の1またはそれ以上の炭素原子は、酸素、窒素、硫黄、リンまたはケイ素などの1又はそれ以上のヘテロ原子で置換されていてもよい。また、R19の任意の置換基はカルボニル酸素やイミノ基(=NR')を表す結合であってもよく、この場合、-R19aの基は存在しない。ここで、R’は、水素原子、アルキル基等、任意の置換基を表す。
また、ポリオレフィンワックスの分子中に炭素・炭素二重結合を形成させて、式(8)のヒンダードアミン化合物を付加することもできる。また、ポリオレフィンワックスの分子中に炭素・炭素二重結合を形成させて、更にその二重結合を、反応性基に変換することにより、式(3)のヒンダードアミン化合物の付加を行うことができる。
式(8)で表される化合物を分子量300以上のポリエチレンワックスへの付加は公知の方法で行うことができ、用いるポリエチレンワックスとしては、熱分解法を用いたもの、チーグラー触媒を用いたもの、メタロセン触媒を用いたもの等任意のタイプを使用することができる。メタロセン触媒を用いたものは、例えば、三井化学(株)製のエクセレックスのようなポリオレフィンワックスが挙げられ、低分子量化、高硬度化、反応性基導入が容易である等の特徴があるが、コスト的には若干高くなる傾向がある。
本発明の農業用ポリオレフィン系多層フィルム中の、ヒンダードアミン化合物Aの含有量(2種以上の化合物を含有する場合はそれらの総含有量)は、ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し0.001~10重量部未満、好ましくは0.01~5重量部、更に好ましくは0.1~4重量部である。含有量が上記範囲未満では耐候性改良効果が低く、上記範囲を超えるとブリードアウトにより実用上、農業用フィルムとしての使用には支障が生じる。
分子量2000以上であり、トリアジン骨格及び下記式(3)で表されるピペリジン環構造を少なくとも2個以上有するヒンダードアミン化合物B:
(式中、R5は、水素原子又は炭素数1以上のアルキル基を表す。アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む。)
(式中、R6a及びR6bは、各々独立に、炭素数が1~20のアルキル基(アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む)、であり、Xは、カルボニル基(-CO-)、-CO-(CH2)n-CO-(nは、1~10の整数)である。)
(式中、R7は、水素原子、炭素数1以上のアルキル基、又は少なくとも1つ以上エステル基を含有する任意の置換基を表す。アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む。)
また、ヒンダードアミン化合物Dには、式(5)で表される1以上のピペリジン環構造の4位にエステル結合を導入し、更に、R7の少なくとも1つ以上のエステル基を含有する任意の置換基と結合して、2以上の当該ピペリジン環構造を鎖状に連結させた以下の構造を有する化合物も含まれる。
上記の構造を有するヒンダードアミン化合物Dは、好ましくは分子量3100-4000を有する。
また、ヒンダードアミン化合物Cは、ヒンダードアミンの骨格に-O-R6a及び-O-R6bの基を有することにより、農薬、酸性雨を始めとする酸性条件下での防曇持続性、耐候性に優れるため、これを含有することがより好ましい。
即ち、本発明の農業用ポリオレフィン系多層フィルムの別の側面においては、外層、中間層又は内層の少なくとも1以上の層に、ヒンダードアミン化合物D及びヒンダードベンゾエート系化合物を含有する。
式(6)中、R8~R12は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~10のアルキル基(直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む)又はフェニル基を表す。より好ましくは、R8は炭素数6~10のアルキル基、特に好ましくは炭素数6~8のアルキル基であり、R9~R12は水素原子、炭素数1~2のアルキル基、フェニル基、特に好ましくは水素原子、メチル基又はフェニル基である。
Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O (9)
[Al2(Li(1-x)・M(x+y))(OH)6+y]2(An-)2(1+x)/n・mH2O(10)(式中、MはMg及び/又はZnで、Aはn価のアニオン、mは0又は正の数、x及びyは0≦x≦1、0≦y≦0.5の範囲である。)
合成ハイドロタルサイトのMg/Al比率を従来対比上げることにより、高い透明性、透視性を付与することが可能である。合成ハイドロタルサイト系の保温剤のMg/Al比率は4.5より大きいことが好ましく、5.0以上であることがより好ましく、更に好ましくは5.5以上である。(Mg/Al比率とは、MgO/Al2O3としてのモル比を示す。)
一般に、ハイドロタルサイト化合物は、[M2+ 1-xM3+ x(OH)2][An- x/n・mH2O]として表現される。従来、Mg4.3Al2(OH)12.6CO3・mH2Oのものが、広く農業用フィルムの保温剤として使用されてきた。この場合、MgO/Al2O3としてのモル比、Mg/Al比率は4.3となる。
同様の方法で計算した場合の、Mg/Al比率が4.5より大きく、好ましくは5.0以上になるように、Mg比率を上げていくと、屈折率が樹脂と近接して、透明性、透視性が向上する、なかでも特に透明性の向上のために好ましく使用することができる。
Mg/Al比率が4.5より大きい合成ハイドロタルサイト系の保温剤としては、DHT-6A(協和化学(株)製)等が挙げられる。
また、上記で添加する層を特に指定した添加剤以外は、耐候性向上剤(紫外線吸収剤等)、耐候剤、赤外線吸収剤、保温剤等の各種添加剤は、全層に添加してもよく、また一部の層(中間層、又は中間層及び外層に中間層等)に添加することもできる。
3層インフレーション成形装置として3層ダイに100mmφ((株)プラ工研製)を用い、押出機はチューブ外内層を30mmφ((株)プラ技研製)2台、中間層を40mmφ((株)プラ技研製)として、外内層押出し機温度180℃、中間層押し出し機温度170℃、ダイス温度180~190℃、ブロー比2.0~3.0、引取り速度3~7m/分、厚さ0.15mmにて表1~表5に示した成分からなる3層の積層フィルムを得た。なお、これらのフィルムは、ハウス展張時にチューブの端部を切り開いて使用するため、展開した際に製膜時のチューブ外層が展張時にはハウスの内層(内面)となる。
HP-LDPE:高圧ラジカル法触媒で製造した分岐状ポリエチレン(MFR:0.8g/10分、密度0.922)宇部丸善ポリエチエレン製「F022NH」
メタロセンPE:メタロセン触媒で製造したエチレン・αオレフィン共重合体(MFR:2.0g/10分、密度0.91307)日本ポリケム製カーネル「KF270」
EVA1:酢酸ビニル含量=15重量%:LV430:日本ポリエチレン(株)製
合成ハイドロタルサイトB:協和化学工業社製「DHT-6A」
光安定剤b:LA-81(本願記載のヒンダードアミン化合物C)
光安定剤c:chimassorb944(本願記載のヒンダードアミン化合物B)
光安定剤d:LA-77Y(本願記載のヒンダードアミン化合物D)
光安定剤e:本願記載のヒンダードアミン化合物Cとヒンダードベンゾエート系化合物の混合物(重量比:27:83)
得られたチューブ状フィルムの外層表面を、放電電圧120V、放電電流4.7A、ラインスピード10m/minでコロナ放電処理を行い、JIS-K6768による「濡れ指数」を測定し、その値を確認した。
コロイダルシリカと熱可塑性樹脂と架橋剤及び液状分散媒とを配合して防曇剤組成物を得た。
防曇剤組成物配合は以下の配合とした。
無機質コロイドゾル(コロイダルシリカ) 4.0
熱可塑性樹脂(サンモールSW-131) 3.0
架橋剤(T.A.Z.M) 0.1
分散媒(水/エタノール=3/1) 93
(注)無機質コロイドゾルの配合量は、無機質粒子量で示し熱可塑性樹脂の配合量は重合体固形分量で示す。
コロイダルシリカ:日産化学社製スノーテックス30、平均粒子径15mμ
サンモールSW-131:三洋化成社製アクリルエマルジョン
T.A.Z.M:相互薬工社製アジリジン系化合物
(2)で表面処理したフィルムの表面に、上記の防曇剤組成物を#5バーコーターを用いて各々塗布した。塗布したフィルムを80℃のオーブン中に1分間保持して、液状分散媒を揮発させ防曇性塗膜を形成した。得られた各フィルムの塗膜の厚みは約1μmであった。
(1)555nm直進光線透過率測定:
3層インフレーション成形により得られた積層フィルム(ハウス内層側表面に防曇塗膜を形成(塗工)後)を、分光光度計(島津製作所製「UV-2450」により測定し、波長555nmにおける直進光線透過率(%)を示した。
(2)耐候試験:
岩崎電気製「SUV-W161」を用いて、下記条件にて暴露試験を実施し、暴露前及び暴露1600時間後の555nm直進光線透過率を測定した。
・タイマー設定:照射時間5時間、結露1時間
・紫外線強度:100mW/cm2
実施例1~8、比較例1~4)について表1~4に示す。
内外層にエチレン・環状アミノビニル共重合体を8重量部添加した比較例1に対して、実施例1、2に示すように、エチレン・環状アミノビニル共重合体を内外層に8重量部より多く添加した場合、暴露後の透明性低下が抑えられていることが分かる。
更に、実施例3に示すように、内外層に本願記載の特定構造を有する耐候剤を特定量含有させることにより、暴露後の透明性低下を格段に抑制することが可能になることが分かる。
内外層に他の耐候剤を組み合わせて使用することにより、比較的高価なエチレン・環状アミノビニル共重合体の含有量を低減しながら、良好な暴露後透明性を付与することが可能となる。
上記の特定構造を有する赤外線吸収剤を使用した場合に良好な暴露後透明性を付与することが可能となる。
本願記載のエチレン・環状アミノビニル共重合体を含有しない場合、暴露後透明性の低下が顕著で従来の農業用ポリオレフィン系フィルムを超える様な長期間の使用には耐えないことが判る。
Claims (5)
- 少なくとも外層、中間層及び内層を有し、以下の要件を満たす農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
(i)少なくとも外層及び内層に、エチレン(A)と下記式(1)で表される環状アミノビニル化合物(B)との共重合体(1)を12重量部以上20重量部以下を含有すること
(ただし、外層、内層に含まれる樹脂成分の総重量を100重量部とする)。
(ii)少なくとも中間層に、分子量が1000以上であり、下記式(2)で表されるピペリジン環構造を1個以上有するヒンダードアミン化合物Aを含有すること。
(式中、R4は、は炭素数1以上で、少なくとも1以上のメチレン基を含む、官能基もしくは化合物(オリゴマー、ポリマー含む)を表す。)
外層、中間層又は内層の少なくとも1以上の層に、下記式(4)で表されるヒンダードアミン化合物Cを更に含有すること。
(式中、R 6a 及びR 6b は、各々独立に、炭素数が1~20のアルキル基(アルキル基は直鎖状、分岐状、又はシクロアルキル基を含む)、であり、Xは、カルボニル基(-CO-)、-CO-(CH 2 ) n -CO-(nは、1~10の整数)である。) - ヒンダードアミン化合物Aがトリアジン骨格を有する、請求項1に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
- 外層、中間層又は内層の少なくとも1以上の層に、ヒンダードベンゾエート系化合物を含有する、請求項1又は2に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
- 少なくとも中間層に、Mg/Al比率が4.5より大きい合成ハイドロタルサイト系の保温剤を含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の農業用ポリオレフィン系多層フィルム。
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