JP7337527B2 - 植物育成用部材及び植物育成方法 - Google Patents
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Description
光不透過性樹脂基材と、前記光不透過性樹脂基材の上に形成されており、蛍光体を含む波長変換体とを有する、積層構造体
を備える、植物育成用部材が提供される。
植物の下方又は側方に、上記の植物育成用部材を配置する工程と、
前記植物育成用部材に励起光を照射する工程と、を含む、
植物育成方法が提供される。
なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。したがって、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
植物の側方側あるいは下方側に植物育成用部材を設置する。例えば、植物を栽培する土壌などの地面に植物育成用部材を設置してもよい。
このように植物育成用部材は、適切な波長の光を、拡散又は散乱したものを葉の裏面に照射できるために、植物の育成促進能を高めることができる。
鏡面反射層は、公知の無機材料を用いた鏡板で形成される。
これらの光は、太陽光や照明光などの、植物の育成に利用される光源から照射される光に含まれる。
よって、本実施形態の植物育成用部材100、110は、良好な植物の育成促進能を発揮できる。
紫外光だけで励起される赤色蛍光体は、太陽光の、近紫外~可視光にかけての幅広い波長のフォトンにより十分励起されず、太陽光下で十分な赤色光を発光できない恐れがある。これに対して、可視光励起可能な赤色蛍光体は、幅広い波長で十分に励起される。このため、より植物育成促進能を高められる。
酸化物蛍光体からなる赤色蛍光体としては、CaTiO3:Pr3+を含んでもよい。
図5(a)には、植物光合成効率の波長依存性のスペクトルとCaAl12O19:Mn4+の発光スペクトルとを重ね合わせた図を示し、図4(b)には、植物光合成効率の波長依存性のスペクトルとCaAl4O7:Mn4+の発光スペクトルとを重ね合わせた図を示す。図5~6において、太線は波長依存性のスペクトルを示し、細線は発光スペクトルを示す。
この赤色燐光体は、紫外光でしか励起されず、太陽光があたる日中にも夜間にも微弱な赤色光しか発生させることができない。
青~黄緑色蓄光材としては、高い蓄光強度を示すEu,Dy賦活アルミン酸ストロンチウムが使用できる。
Eu,Dy賦活アルミン酸ストロンチウムは、緑~黄緑色のSrAl2O4:Eu,Dy又は青色のSr4Al14O25:Eu,Dyからなる群から選ばれる1種以上が好ましい。可視光励起蛍光体に対するEu,Dy賦活アルミン酸ストロンチウムの使用モル比は、0.3~40が好ましく、1~20がより好ましい。
光透過性封止体30は、積層構造体50の少なくとも一部を覆うものであればよく、波長変換体20の表面や側面を覆うように構成されていてもよく、積層構造体50の主面、側面、及び裏面の全体を覆ってもよい。これにより、植物育成用部材110の耐久性や取扱性を高められる。
これによって、光不透過性基材10の強度を大きくしたい場合、分離部34を切断して、植物育成用部材112を適当な大きさや形状に加工し、土壌に設置できる。植物の栽培現場において、植物育成用部材112を適切な形状に加工可能となる。
植物育成方法は、植物の下方又は側方に、植物育成用部材を配置する工程と、植物育成用部材に励起光を照射する工程と、を含む。
1. 光不透過性樹脂基材と、前記光不透過性樹脂基材の上に形成されており、蛍光体を含む波長変換体とを有する、積層構造体
を備える、植物育成用部材。
2. 1.に記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材が、テフロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルからなる群から選ばれる1種以上を含む、
植物育成用部材。
3. 1.又は2.に記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材が、光散乱層を含む、植物育成用部材。
4. 1.~3.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材は、白色樹脂シートで構成される、植物育成用部材。
5. 1.~4.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材の厚みが、0.01mm以上10mm以下である、植物育成用部材。
6. 1.~5.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記蛍光体が、赤色蛍光体を含む、植物育成用部材。
7. 6.に記載の植物育成用部材であって、
前記赤色蛍光体が、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、及びフッ化物蛍光体からなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。
8. 6.又は7.に記載の植物育成用部材であって、
前記赤色蛍光体が、賦活元素としてマンガン、ユウロピウムからなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。
9. 6.~8.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記赤色蛍光体が、マンガンを賦活したカルシウムアルミネート系赤色蛍光体、CaAlSiN 3 :Eu 2+ からなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。
10. 1.~9.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記波長変換体は、前記蛍光体の粒子が内部に分散している光透過性樹脂層を含む、
植物育成用部材。
11. 10.に記載の植物育成用部材であって、
前記光透過性樹脂層を構成する樹脂材料が、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びビニル樹脂からなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。
12. 11.に記載の植物育成用部材であって、
前記エポキシ樹脂が、分子内に脂環式構造を有するものを含む、植物育成用部材。
13. 1.~12.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記波長変換体が、蓄光材を含む、植物育成用部材。
14. 13.に記載の植物育成用部材であって、
前記蓄光材は、前記蛍光体の励起光を発光するものを含む、植物育成用部材。
15. 1.~14.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
自立するように構成される、植物育成用部材。
16. 1.~15.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
植物の葉の裏面に光照射するために用いられる、植物育成用部材。
17. 1.~16.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記積層構造体を封止する光透過性封止体、
を備える、植物育成用部材。
18. 17.に記載の植物育成用部材であって、
前記光透過性封止体が、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルからなる群から選ばれる1種以上を含む、
植物育成用部材。
19. 17.又は18.に記載の植物育成用部材であって、
前記積層構造体を積層方向から見たとき、前記積層構造体の周囲に、前記光透過性封止体で構成されたマージン部が形成されている、
植物育成用部材。
20. 19.に記載の植物育成用部材であって、
前記マージン部に切り欠き部が形成されている、
植物育成用部材。
21. 17.~20.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記積層構造体を積層方向から見たとき、前記積層構造体の周囲に位置する端部の全てが、前記光透過性封止体により覆われた構造を有する、
植物育成用部材。
22. 17.~21.のいずれか一つに記載の植物育成用部材であって、
前記積層構造体を積層方向から見たとき、
前記積層方向と直交する面内方向において、複数の前記積層構造体が設けられており、
隣接する前記積層構造体の間に前記光透過性封止体で構成された分離部が形成されている、
植物育成用部材。
23. 22.に記載の植物育成用部材であって、
前記分離部が、切断可能に構成される、
植物育成用部材。
24. 植物の下方又は側方に、1.~23.のいずれか一つに記載の植物育成用部材を配置する工程と、
前記植物育成用部材に励起光を照射する工程と、を含む、
植物育成方法。
(実施例1)
可視光励起赤色蛍光体(450nm励起下でピーク波長660nmの発光を発する赤色蛍光体、組成:Ca0.99Eu0.01AlSiN3)0.16gに、透明性エポキシ樹脂(ボンドE70、コニシ社製)9.84gを添加し、混練装置(ARV-310、シンキー社製)に導入し、回転数1000rpm、圧力0.7Pa、撹拌時間3分といった条件で真空脱泡攪拌し、混合物を得た。ボンドE70は、エポキシ樹脂からなる主剤と、変性脂環式ポリアミン硬化剤とからなる。ボンドE70は、主剤70質量部と硬化剤30部とを混合したものを使用した。得られた混合物を、白色テフローンコート上に設置した成形型中に入れ込み、25℃で一晩かけて硬化させた。
成形型の横枠を取り外し、厚み0.3mm×縦28cm×横28cmの白色テフロンシートの上に、厚み1mm、1.6質量%の赤色蛍光体を含む赤色蛍光体膜が形成された植物育成用部材aが得られた。
また、この赤色蛍光体膜の厚みを0.5mmとした植物育成用部材bを準備した。
可視光励起赤色蛍光体(450nm励起下でピーク波長660nmの発光を発する赤色蛍光体、組成:Ca0.99Eu0.01AlSiN3)、緑色蓄光材(ネモト・ルミマテリアル社製、N夜光「ルミノーバ」G-300L160、組成:SrAl2O4:Eu,Dy)、透明性エポキシ樹脂(ボンドE70、コニシ社製)を、それぞれ0.16g、3.2g、6.64g使用したこと以外は、実施例1と同様にして、厚み0.3mm×縦28cm×横28cmの白色テフロンシートの上に、厚み1mmの赤色蛍光体膜(32質量%の緑色蓄光材、及び1.6質量%の可視光励起赤色蛍光体を含む複合材料膜)が形成された植物育成用部材cが得られた。可視光励起蛍光体に対するEu,Dy賦活アルミン酸ストロンチウムの使用モル比は13である。
蛍光体を含まない植物育成用部材dとして、厚み0.3mm×縦28cm×横28cmの白色テフロンシートをそのまま使用した。
暗室中、植物育成用部材b(実施例1)の赤色蛍光体膜の表面、植物育成用部材d(比較例1)白色テフロンシートの表面のそれぞれに、表面からの距離が35cm、表面に対して垂直方向、強度が0.4mW/cm2の条件にて、キセノンランプ光を照射した。実施例1、比較例1の各表面からの光の分光スペクトルについて、分光測定器を用いて測定した。
分光測定器として、コニカミノルタ社製、CL-500Aを使用し、測定器の受光軸と各表面とのなす角を斜め上60度とし、表面中心からの測定器までの距離を16cmとした条件で、分光スペクトルを測定した。
分光スペクトルの結果を、図9に示す。実施例1の植物育成用部材bは、比較例1の植物育成用部材dに比べて、近紫外、青、緑の領域の光束が顕著に減少し、赤の領域の光束が顕著に増大する結果を示した。
実施例1、2、及び比較例1の植物育成用部材a、c、dを4分割し、それぞれ、28cm×7cmのシートを4枚作成した。
植物としてコマツナ(品種:楽天)を5株、一列になど間隔で土壌に播種した。播種の10日後、コマツナを挟むように、土壌表面に4分割したシート(植物育成用部材)を配置した。植物育成用部材の配置図を図10に示す。図10(a)には、コマツナの葉の裏面に対して、植物育成用部材の表面で反射した光が照射されるように、植物育成用部材を配置した図が示されている。
植物育成用部材を配置した後、下記の栽培試験1~3の試験条件にて、2週間コマツナを育成した。育成したコマツナを図10(b)に示す。
試験条件:屋外ビニルハウス
光量(光量子束密度):1,000~1,500μmolm-2s-1
・栽培試験2
試験条件:人口気象機(25℃、6時間日長)
光量(光量子束密度):151μmolm-2s-1
・栽培試験3
試験条件:人口気象機(25℃、12時間日長)
光量(光量子束密度):29μmolm-2s-1
比較のため、植物育成用部材を配置しないで(対照)、上記の植物試験(栽培試験1~3)を行った。
実施例1で得られた植物育成用部材aの両面のそれぞれに、厚み0.2mm×縦30cm×横30cmの光透過性のポリプロピレンフィルムを熱ラミネートし、上下のポリプロピレンフィルムによって、白色テフロンシート及び赤色蛍光体膜を封止して、植物育成用部材eを得た(実施例3)。
実施例2で得られた植物育成用部材cを用いたこと以外は、植物育成用部材eと同様にして、上下のポリプロピレンフィルムによって、白色テフロンシート及び赤色蛍光体膜が封止された植物育成用部材fを得た(実施例4)。
実施例3、4の植物育成用部材e、fは、防水性や繰り返し使用時の耐久性に優れていた。白色テフローンコートの周囲に設けられたポリプロピレンフィルムのマージン部は、容易に加工可能であっため、取扱性に優れていた。
また、実施例3、4の植物育成用部材e、fは、それぞれ、実施例1、2の植物育成用部材a、cと同程度の植物育成促進効果を示した。
赤色蛍光体として、マンガンを賦活したカルシウムアルミネート系赤色蛍光体を使用した場合、植物育成促進効果を示した。
20 波長変換体
30 光透過性封止体
32 マージン部
34 分離部
36 切り欠き部
38 切り欠き部
50 積層構造体
100 植物育成用部材
110 植物育成用部材
112 植物育成用部材
114 植物育成用部材
116 植物育成用部材
Claims (21)
- 光不透過性樹脂基材と、前記光不透過性樹脂基材の上に形成されており、蛍光体を含む波長変換体とを有する、積層構造体、および前記積層構造体を封止する光透過性封止体
を備える、植物育成用部材であって、
前記積層構造体を積層方向から見たとき、前記積層構造体の周囲に、前記光透過性封止体で構成されたマージン部が形成され、前記マージン部に切り欠き部が形成されており、
プレート状であり、0.5mm以上の厚みを有している、植物育成用部材。 - 光不透過性樹脂基材と、前記光不透過性樹脂基材の上に形成されており、蛍光体を含む波長変換体とを有する、積層構造体、および前記積層構造体を封止する光透過性封止体
を備える、植物育成用部材であって、
前記積層構造体を積層方向から見たとき、
前記積層方向と直交する面内方向において、複数の前記積層構造体が設けられており、
隣接する前記積層構造体の間に前記光透過性封止体で構成された分離部が形成されており、
プレート状であり、0.5mm以上の厚みを有している、植物育成用部材。 - 請求項1又は2に記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材が、テフロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルからなる群から選ばれる1種以上を含む、
植物育成用部材。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材が、光散乱層を含む、植物育成用部材。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材は、白色樹脂シートで構成される、植物育成用部材。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記光不透過性樹脂基材の厚みが、0.01mm以上10mm以下である、植物育成用部材。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記蛍光体が、赤色蛍光体を含む、植物育成用部材。 - 請求項7に記載の植物育成用部材であって、
前記赤色蛍光体が、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、及びフッ化物蛍光体からなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。 - 請求項7又は8に記載の植物育成用部材であって、
前記赤色蛍光体が、賦活元素としてマンガン、ユウロピウムからなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。 - 請求項7~9のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記赤色蛍光体が、マンガンを賦活したカルシウムアルミネート系赤色蛍光体、CaAlSiN3:Eu2+からなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記波長変換体は、前記蛍光体の粒子が内部に分散している光透過性樹脂層を含む、
植物育成用部材。 - 請求項11に記載の植物育成用部材であって、
前記光透過性樹脂層を構成する樹脂材料が、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びビニル樹脂からなる群から選ばれる1種以上を含む、植物育成用部材。 - 請求項12に記載の植物育成用部材であって、
前記エポキシ樹脂が、分子内に脂環式構造を有するものを含む、植物育成用部材。 - 請求項1~13のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記波長変換体が、蓄光材を含む、植物育成用部材。 - 請求項14に記載の植物育成用部材であって、
前記蓄光材は、前記蛍光体の励起光を発光するものを含む、植物育成用部材。 - 請求項1~15のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
自立するように構成される、植物育成用部材。 - 請求項1~16のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
植物の葉の裏面に光照射するために用いられる、植物育成用部材。 - 請求項1~17のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記光透過性封止体が、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルからなる群から選ばれる1種以上を含む、
植物育成用部材。 - 請求項1~18のいずれか一項に記載の植物育成用部材であって、
前記積層構造体を積層方向から見たとき、前記積層構造体の周囲に位置する端部の全てが、前記光透過性封止体により覆われた構造を有する、
植物育成用部材。 - 請求項2に記載の植物育成用部材であって、
前記分離部が、前記光不透過性樹脂基材よりも柔軟な材料で形成されている、
植物育成用部材。 - 植物の下方又は側方に、請求項1~20のいずれか一項に記載の植物育成用部材を配置する工程と、
前記植物育成用部材に励起光を照射する工程と、を含む、
植物育成方法。
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