JPWO2014046070A1 - 農業用被覆材及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の課題は、耐久性により優れ、野菜などの農作物の生育性に優れる農業用被覆材を開発することであり、本発明は、プロピレン系重合体(A)90〜98質量%及びエチレン系重合体(B)10〜2質量%〔但し、(A)+(B)=100質量%とする。〕とのプロピレン系重合体組成物から得られる不織布からなる農業用被覆材及びその製造方法である。

Description

本発明はプロピレン系重合体組成物の不織布からなる農業用被覆材に関し、とくに、耐久性、農作物の生育に優れる露地栽培、トンネル栽培、ハウス栽培用途、直掛け(ベタ掛け)用途に好適な農業用被覆材及びその製造方法に関する。
農業用被覆材は、作物を外部環境の変動から守りその生育を助ける目的で広く使われている。大きく分けて農業用被覆材にはフィルムと不織布があり、それぞれの特徴に応じて使い分けがなされている。
フィルムからなる農業用被覆材は、通気性が無いか低い代わりに、高いバリア性と高い透明性(または高い遮光性)を有しており、例えば厳冬期での保温(温室栽培)や果実の雨水浸透抑制、雑草の繁茂抑制、害虫の飛来防止などといった用途に用いられている。
一方、不織布からなる農業被覆材は、フィルムからなる農業用被覆材に比べ、バリア性は多少劣るものの高い通気性を有しており、厳冬期のみならず、温暖な気候期でも高温障害を起こしにくく使用許容範囲が広い。
またフィルムからなる農業用被覆材に比べ、素材の柔軟性・軽量性・形態追従性に優れており、フィルムの様にトンネル施工などせずそのまま作物に被覆(いわゆるベタ掛け)させれば良く、作業が遥かに容易である。例えば、特許文献1(実公平4−8769号公報)には、6デニール以上のポリプロピレン繊維などの疎水性繊維よりなり、かつ目付量10〜30g/m2及び光線透過率85%以上の不織布からなるベタ掛け用農業被覆材が提案されている。
ポリプロピレン繊維の不織布からなる農業用被覆材は、生産性、強度などに優れるが、使用状況によっては、耐久性が不十分な場合があり、より耐久性に優れる農業用被覆材が求められている。
実公平4−8769号公報
例えば、不織布からなる農業用被覆材を長期間使用することによる自然劣化や、使用中の風雨などからの外的負荷、使用中の内部の野菜の葉などとのこすれなどにより、不織布自体が破壊していくことが課題となっている。その破壊の初期段階では、不織布の熱エンボス部(熱圧着部)が解けて不織布を構成する長繊維の糸がほつれていく現象が見られる。この場合、不織布自体の強度が低下するだけでなく、ほどけた糸が野菜の内部、特に結球するレタスなどの内部に巻き込まれて、最終消費時に異物となって発見されるという大きな問題を引起す。
そこで、通常であれば熱エンボス部のボンディング強度を上げるために、熱エンボス条件を強くする、具体的には温度や圧力などを上げる対策が取られることが多い。しかしながら、熱エンボス条件を強くすると、一般的に不織布の伸度が低下することになり、農業用被覆材として使用する場合に伸びがないために破れたりするなど、作業性の悪いものとなってしまう。したがって、農業用被覆材として好ましい不織布の伸度を維持したまま、熱エンボス部のボンディング強度を改良した不織布はこれまで得られていない。
本発明は、耐糸ホツレ性などの耐久性により優れ、野菜などの農作物の生育性に優れる農業用被覆材を開発することを目的とする。
本発明は、プロピレン系重合体(A)90〜98質量%及びエチレン系重合体(B)10〜2質量%〔但し、(A)+(B)=100質量%とする。〕とのプロピレン系重合体組成物から得られる不織布からなる農業用被覆材及びその製造方法である。
本発明の農業用被覆材は、耐糸ホツレ性などの耐久性に優れ、通気性、保温性を有し、農作物の生育及び視認性を保つに十分な光線透過率を維持しながら、防水性をも有するので、作物の収穫時期を早めたり、収穫量を増加したり、農作物を寒害から守ったり、徒長などの不良成育をなくしたり、雨水などの水害、害虫の飛来から作物を守ったりすることができる。
<プロピレン系重合体(A)>
本発明の農業用被覆材を構成する不織布の原料となるプロピレン系重合体組成物の主成分であるプロピレン系重合体(A)は、通常、融点(Tm)が155℃以上、好ましくは157〜165℃の範囲にあるプロピレンの単独重合体若しくはプロピレンと少量のエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等の炭素数2以上(但し炭素数3を除く)、好ましくは2〜8(但し炭素数3を除く)の1種または2種以上のα−オレフィンとの共重合体などのプロピレンを主体とする重合体である。なお、不織布の強度や紡糸安定性を維持するためには、プロピレンの単独重合体が好ましい。
本発明に係るプロピレン系重合体(A)は、溶融紡糸し得る限り、メルトフローレート(MFR230:ASTM D−1238、230℃、荷重2160g)は特に限定はされないが、スパンボンド不織布とする場合は、通常、1〜500g/10分、好ましくは5〜200g/10分、さらに好ましくは10〜100g/10分の範囲にあり、メルトブローン不織布とする場合は、通常、10〜3000g/10分、好ましくは、50〜2000g/10分、さらに好ましくは100〜1000g/10分の範囲にある。
また、本発明に係るプロピレン系重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnは、通常、1.5〜5.0である。紡糸性が良好で、かつ繊維強度が特に優れる繊維が得られる点で、さらには1.5〜4.5の範囲が好ましい。MwおよびMnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって、公知の方法で測定することができる。
<エチレン系重合体(B)>
本発明の農業用被覆材を構成する不織布の原料となるプロピレン系重合体組成物の他の成分であるエチレン系重合体(B)は、エチレンの単独重合体、あるいはエチレンと少量のプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテン等のα−オレフィンとの共重合体である高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、中密度ポリエチレン(所謂MDPE)、高密度ポリエチレン(所謂HDPE)などのエチレンを主体とする重合体である。
本発明に係るエチレン系重合体(B)としては、繊維の紡糸性と強度の点から、密度が0.94〜0.97g/cm3、さらには0.95〜0.97g/cm3の範囲にある高密度ポリエチレン(HDPE)が好ましい。
本発明に係るエチレン系重合体(B)は、前記プロピレン系重合体(A)に添加して溶融紡糸し得る限りメルトフローレート(MFR190:ASTM D 1238、190℃、荷重2160g)はとくに限定はされないが、通常、0.1〜100g/10分、より好ましくは0.5〜50g/10分、さらに好ましくは1〜30g/10分、最も好ましくは2〜10g/10分の範囲にある。
<プロピレン系重合体組成物>
本発明の農業用被覆材を構成する不織布の原料となるプロピレン系重合体組成物は、前記プロピレン系重合体(A)90〜98質量%、好ましくは92〜97質量%、及び前記エチレン系重合体(B)10〜2質量%、好ましくは8〜3質量%〔但し、(A)+(B)=100質量%とする。〕との組成物である。
エチレン系重合体(B)の量が2質量%未満の組成物を用いた場合は、得られる不織布の耐久性〔熱エンボス部(熱圧着部ともいう。)のボンディング強度など〕が十分ではなく、当該不織布を農業用被覆材に用いた場合は農作物の生育の改良性も十分ではない。
一方、エチレン系重合体(B)の量が10質量%を超える組成物を用いた場合は、組成物の紡糸性が極端に悪くなるので好ましくない。
本発明に係るプロピレン系重合体組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、着色剤、酸化防止剤、耐候安定剤、耐光安定剤、ブロッキング防止剤、滑剤、核剤、顔料、柔軟剤、親水剤、撥水剤、助剤、撥水剤、フィラー、抗菌剤、農薬、防虫剤、薬剤等の種々公知の添加剤を加えておいてもよい。特に、屋外での使用に於いて耐久性を付与する酸化防止剤、耐候安定剤、耐光安定剤や、植物の成育活性に影響を与える色素などの添加が有効である。
<農業用被覆材>
本発明の農業用被覆材は、前記プロピレン系重合体組成物から得られる不織布からなる。
本発明の農業用被覆材に用いる不織布としては、短繊維不織布、長繊維不織布など種々公知の不織布を用い得るが、中でも、長繊維からなる不織布、スパンボンド不織布が、不織布の透明性と保温性のバランスや、柔軟性、軽量性、野菜に与えるダメージの低さの点で好ましい。
また、本発明の農業用被覆材は、前記プロピレン系重合体組成物から得られる不織布からなるが、本発明の農業被覆材を構成する不織布は、本発明の目的を損なわない範囲で、前記プロピレン系重合体組成物から得られる繊維に加え、他の繊維、例えば、前記プロピレン系重合体(A)単体から得られる繊維、あるいはその他のオレフィン系重合体、ポリエステル、熱可塑性エラストマーなどから得られる繊維とを混合してなる混合繊維からなる不織布であってもよい。
更に、本発明の農業用被覆材である不織布を構成する繊維は、前記プロピレン系重合体組成物からなる単一の繊維であっても、本発明の目的を損なわない範囲で、前記プロピレン系重合体組成物を含むサイドバイサイド、芯鞘構造を有する複合繊維であってもよい。
また、不織布を形成する繊維の断面形状は、丸型、星型、あるいは三角型、四角型、五角型などの多角型、楕円型、あるいは、中空型などの形状を採り得る。
本発明の農業用被覆材は、通常、目付は10〜50g/m2、好ましくは10〜30g/m2、より好ましくは13〜30g/m2の範囲、通常、光線透過率が70%以上、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、繊維径が、通常、10〜50μm、好ましくは13〜40μmの範囲、糸ホツレ耐久回数が、通常、12回以上、好ましくは14回以上である。
本発明の農業用被覆材は、好ましくは熱圧着部を有する。熱圧着部は、好ましくは、面積率で5〜30%、好ましくは5〜20%の範囲で、部分的に熱圧着されてなる。
本発明の農業用被覆材を構成する不織布の強度と伸度は、展張敷設時や取り外し時の作業性や使用中のさまざまな外部環境・内部環境に耐えるために、MD(機械方向)強度が20N以上、CD(横方向)強度が10N以上、MD伸度が50%以上、CD伸度が50%以上であることが好ましい。より好ましくは、MD強度が25N以上、CD強度が10N以上、MD伸度が70%以上、CD伸度が70%以上である。上記強度と伸度を下回ると、不織布積層体に穴が開いたり破れたりし易くなるので好ましくない。
また、スパンボンド不織布の保温性・保湿性・通気性のバランスを調整したり、軽量化を実現する目的で、メルトブローン不織布や湿式不織布、乾式不織布、乾式パルプ不織布、フラッシュ紡糸不織布、開繊不織布、フィルム等との複合化をしてもよい。特に、メルトブローン不織布層とスパンボンド不織布との積層体が好ましく、さらに、メルトブローン不織布層とスパンボンド不織布層が部分的に熱融着(熱圧着)により積層された不織布積層体がより好ましい。
具体的には、メルトブローン不織布層/スパンボンド不織布、スパンボンド不織布/メルトブローン不織布層/スパンボンド不織布が挙げられる。これら不織布積層体の中でも、スパンボンド不織布/メルトブローン不織布層/スパンボンド不織布の構成が、農業用被覆材の耐久性の観点で好ましい。
メルトブローン不織布層とスパンボンド不織布層を部分的に熱融着(熱圧着)する方法としては、後述のように各種方法を用いうるが、エンボス加工を好ましく用いることができる。なお、本発明において「部分的に」とは、面積率で5〜30%、好ましくは5〜20%の範囲をいう。
メルトブローン不織布を用いる場合の繊維径は0.1〜10μm、好ましくは1〜10μm、より好ましくは3〜10μmの範囲、目付は0.1〜3g/m2、好ましくは0.3〜3g/m2、より好ましくは0.5〜3g/m2、さらに好ましくは0.5〜2.5g/m2、最も好ましくは0.5〜1.5g/m2の範囲にある。
メルトブローン不織布の目付が上記範囲を超える不織布積層体を用いた場合は、保温性・バリア性に優れるものの、透過率が極端に低下するため、栽培者が内部を視認できなかったり、太陽光が十分内部に届かないことによる農作物の成育障害が起こりやすくなるので好ましくない。また、上記不織布の強度や伸度を維持することが困難となるため好ましくない。
メルトブローン不織布層の繊維径及び目付が上記範囲にあると、強度・伸度を維持しつつ、保温性・バリア性と通気性のバランスに優れ、細繊維に起因する光の乱反射による透過率の低下も最低限に抑えられるので、好ましい。また、上記物性の均一性に優れる。
本発明の農業用被覆材は、保温・保湿による農作物の成育促進や、風雨などの天候からの農作物保護、虫・鳥などからの外部被害防止を目的として、農作物の露地栽培、トンネル栽培、ハウス栽培などに広く用いることができる。本発明の農業用被覆材を、いわゆる、ベタ掛け材として、露地栽培に用いる場合は、農作物を含めた畝部全体に直掛けして端部を固定するだけで良いので、非常に簡易的に展張することが可能であるので、好ましい。
本発明の農業用被覆材は、農作物に直掛け(ベタ掛け)する態様の他、作物の成育後の草丈を考慮して内部空間を十分確保したい場合などの、トンネル栽培の内掛け、トンネル掛け、浮き掛けやハウス栽培の被覆材として使用することも可能である。
また、本発明の農業用被覆材は、保温性・保湿性・通気性のバランスを調整するために、例えば、他の不織布やフィルム等の、他の農業用被覆材と組み合わせて使用することも可能である。
<農業用被覆材を構成する不織布の製造方法>
本発明の農業用被覆材は、種々公知の不織布の製造方法により製造し得る。本発明の農業用被覆材として、スパンボンド不織布を用いる場合はスパンボンド不織布の製造方法より製造される。
具体的には、例えば、予め、上記プロピレン系重合体組成物を紡糸ノズルから紡糸し、紡出された長繊維フィラメントを冷却流体などにより冷却し、延伸空気によってフィラメントに張力を加えて所定の繊度とし、得られたフィラメントを移動する捕集ベルト上に集めてスパンボンド不織布とすることにより製造し得る。
なお、本発明の農業用被覆材として用いるスパンボンド不織布は、エンボス加工等により部分的に熱圧着すると、得られる農業被覆材の強度や保温性を良好に保つことができ、また、農業被覆材の透明性が向上し、柔軟性、通気性のバランスを保つ上でも好ましい。
熱エンボス加工により熱圧着する場合は、通常、エンボス面積率(熱圧着部)が5〜30%、好ましくは5〜20%の範囲にある。刻印形状は、円、楕円、長円、正方、菱、長方、四角、キルト、格子、亀甲やそれら形状を基本とする連続した形が例示される。
本発明の農業用被覆材は、本発明の目的を損なわない範囲で、ギア加工、印刷、塗布、ラミネート、熱処理、賦型加工、親水加工、撥水加工などの二次加工を施して用いてもよい。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定した。
(1)目付(g/m2
不織布から、機械方向(MD) 100mm×横方向(CD)100mmで10点採取し、平均値を算出した。
(2)繊維径
スパンボンド不織布層については、得られた不織布から、10mm×10mmの試験片を10点採取し、Nikon社製ECLIPSE E400顕微鏡を用い、倍率20倍で、繊維の直径をμm単位で小数点第1位まで読み取った。1試験片毎に任意の20箇所の径を測定し、平均値を求めた。メルトブローン層については、得られた不織布から試料片を採取して、走査型電子顕微鏡を用いて、倍率500倍または1000倍で観察し、構成繊維の30本の繊維径(μm)を測定し、平均値を求めた。
(3)引張強度(N/50mm)および引張伸度(%)
JIS L 1906に準拠して測定した。農業被覆材から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を採取し、引張試験機(島津製作所オートグラフAGS-J)を用いてチャック間距離100mm、ヘッドスピード100mm/minでMD:5点、CD:5点を測定し、平均値を算出し、引張強度(N/50mm)および引張伸度(%)を求めた。
(4)通気度(cm3/cm2/sec)
農業用被覆材から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を採取し、2枚重ねた状態で、JISL1096に準じたフラジール通気度測定機によって行った。得られた数値を2で割ったもの(n=5)の平均値を測定値とした。
(5)光線透過率
財団法人日本化学繊維検査協会の透光率試験法により、具体的にはサークルライン白色20W灯の下方に縦32cm、横32cm、高さ45cmの箱を設備する。
箱の天井部には測定対象の不織布を取付けてあり、光源との距離は25cmに保たれ、また箱の内側で天井の不織布面から30cm下方には照度計が設備してある。
暗室内で試料の不織布を取付けずに照度L1を測定し、次に不織布を取付けて照度L2を測定する。光線透過率は次式によって定まる。
光線透過率(%)=L2/L1×100
(6)糸ホツレ試験
(6−1)初期の糸ホツレ耐久回数
ASTM D−5264に準拠して、農業被覆材から150mm(MD)×150mm(CD)の試験片を採取し、Sutherland Ink Rub Tester試験機の試料ホルダーに取り付け、#400のサンドペーパーを用いて、無荷重の状態で糸のホツレ(熱エンボス部から糸がほつれて浮き上がる状態)が観察されるまでに必要な摩擦回数を測定した。この測定を5回繰り返して得られた平均値を初期の糸ホツレ耐久回数とした。
(6−2)促進処理後の糸ホツレ試験
農業被覆材から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片(n=5)を採取し、高強度キセノンランプ(放射照度180W/m2)にて、60℃、234時間照射した後のサンプルについて、Sutherland Ink Rub Tester試験機の試料ホルダーに取り付け、#400のサンドペーパーを用いて、無荷重の状態で糸のホツレ(熱エンボス部から糸がほつれて浮き上がる状態)が観察されるまでに必要な摩擦回数を測定した。この測定を5回繰り返して得られた平均値を促進処理後の糸ホツレ耐久回数とした。
(7)レタス発芽率
農業用被覆材用い、3条×5m×畝幅90cmにて、レタスのベタ掛け栽培を12月播種、翌年3月収穫にて実施した。播種後発芽が5割以上揃った時点で一斉にベタ掛け材を外して、発芽数/播種数を発芽率としてカウント、算出した。
〔実施例1〕
MFR:20g/10分、Mw/Mn:4.2のプロピレン単独重合体(PP1)96質量%、高密度ポリエチレン(PE1、プライムポリマー(株)製 製品名「ハイゼックスHZ2200J」、MFR=5g/10分、密度0.964g/cm3)4質量%を用い230℃にて溶融紡糸を行い、得られた繊維を補集面上に堆積させ、繊維径が40μm、目付が20g/m2のスパンボンド不織布農業用被覆材を得た。得られた農業用被覆材を上記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
〔実施例2、3〕
表1に記載の組成比、繊維径及び目付を有するスパンボンド不織布とした以外は、実施例1と同様に行い、農業用被覆材を得た。
得られた農業用被覆材を上記記載の方法で評価した。結果を表1に示す。
〔比較例1、2〕
表1に記載の組成比、繊維径及び目付を有するスパンボンド不織布とした以外は、実施例1と同様に行い、農業用被覆材を得た。
得られた農業用被覆材は糸ホツレ耐久回数が優れず、特に促進後や使用後の糸ホツレが著しかった。結果を表1に示す。
〔比較例3〕
実施例1で用いた高密度ポリエチレン(PE1)のみを用いてスパンボンド不織布からなる農業用被覆材を作製しようとしたが、糸切れが発生して不織布を得ることが出来なかった。
〔比較例4〕
高密度ポリエチレン(PE2,プライムポリマー(株)製 製品名 「ネオゼックスNZ50302」、密度0.950g/cm3、MFR=30g/10分)のみを用い、表1に記載の繊維径及び目付を有するスパンボンド不織布農業用被覆材を得た。
比較例3とは異なり紡糸することはできたが、得られた不織布の強度、伸度、糸ホツレ耐久回数などが著しく不足し、農業用被覆材としては使用不可であった。
〔比較例5〕
芯部に、ポリエステル系重合体としてポリエチレンテレフタレート〔PET1、三井化学(株)製 製品名J125〕を用い、鞘部に高密度ポリエチレン(PE2)を用い、複合溶融紡糸を行い、芯比率が50重量%(芯部:鞘部の重量比が50:50)である芯鞘型複合繊維を捕集面上に堆積させスパンボンド不織布農業用被覆材を得た。不織布の強度は良好であったが、伸度が不足した。また促進後や使用後に、鞘部が芯部と分離する形で熱エンボス部の破壊が発生して、耐久性に劣る結果となった。
〔比較例6〕
芯部にMFR=60g/10分のプロピレン単独重合体(PP2)を用い、鞘部に高密度ポリエチレン(PE−2)を用い、複合溶融紡糸を行い、芯比率が20重量%(芯部:鞘部の重量比が20:80)である同芯の芯鞘型複合繊維を捕集面上に堆積させスパンボンド不織布農業用被覆材を得た。不織布の強度、伸度が不足した。また促進後や使用後に、鞘部が芯部と分離する形で熱エンボス部の破壊が発生して、耐久性に劣る結果となった。
Figure 2014046070

Claims (9)

  1. プロピレン系重合体(A)90〜98質量%及びエチレン系重合体(B)10〜2質量%〔但し、(A)+(B)=100質量%とする。〕とのプロピレン系重合体組成物から得られる不織布からなる農業用被覆材。
  2. 不織布がスパンボンド不織布である請求項1記載の農業用被覆材。
  3. エチレン系重合体(B)が、密度が0.94〜0.97g/cm3の範囲にある高密度ポリエチレンである請求項1記載の農業用被覆材。
  4. 光線透過率が70%以上である請求項1〜3の何れかに記載の農業用被覆材。
  5. 目付が10〜30g/m2である請求項1〜4の何れかに記載の農業用被覆材。
  6. 農業用被覆材が、熱圧着部を有することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の農業用被覆材。
  7. 農作物を請求項1〜6の何れかに記載の農業用被覆材で覆ってなる農作物の育成方法。
  8. プロピレン系重合体(A)90〜98質量%及びエチレン系重合体(B)10〜2質量%〔但し、(A)+(B)=100質量%とする。〕とのプロピレン系重合体組成物を紡糸ノズルから紡糸し、紡出された長繊維フィラメントを冷却流体などにより冷却し、延伸空気によってフィラメントに張力を加えて所定の繊度とし、得られたフィラメントを移動する捕集ベルト上に集めてスパンボンド不織布からなる農業用被覆材の製造方法。
  9. スパンボンド不織布を得た後に、当該スパンボンド不織布を部分的に熱圧着して熱圧着部を形成することを特徴とする請求項8記載の農業用被覆材の製造方法。
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