NL1017077C1

NL1017077C1 - Nieuwe licht-convergerende materialen voor de land- en tuinbouw.

Info

Publication number: NL1017077C1
Application number: NL1017077A
Authority: NL
Inventors: Yuro Romashev
Original assignee: Romashev Yuri
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-07-15

Description

Nieuwe licbt-convergerende materialen voor de land- en tuinbouw.

De uitvinding heeft betrekking op het beter benutten van het totale spectrum van zonlichtenergie voor kasplanten in de land- en tuinbouw door middel van het toevoegen 5 van een combinatie van anorganische luminescentie pigmenten aan polymeer bedekking materialen.

De meeste tuinbouwgewassen worden geteeld in/onder kasdekmaterialen, waarbij zonlicht de belangrijkste lichtbron is. Er zijn lichttransparante folies, kunsstofplaten en glassoorten die UV/IR (Ultra Violet/InfraRood) licht doorlaten of voor een deel 10 doorlaten. Door het aanpassen van de fotoselektieve eigenschappen van dekmaterialen is het mogelijk ook de UV/IR straling voor de plantproductie te benutten. Hiervan uitgaande heeft men lampen geconstrueerd die voornamelijk licht uitstralen van de golflengte die voor het fotosynthese proces nodig zijn. In deze lampen, die weinig warmte geven, vindt een elektrische ontlading plaats in kwikdamp ; de uitgezonden 15 ultraviolette straling wordt door fluorescerende poeders aan de binnenzijde van de glaswand in zichtbaar licht omgezet. Deze lampen zijn echter duur in gebruik, en worden ook daarom minder vaak toegepast in de sierteelt. In plaats van verandering van het lichtspectrum door middel van bijbelichting met kunstlicht kan het lichtspectrum in de kas ook worden veranderd door speciale filters of kasdekmaterialen die bepaaldeelen 20 an het zonlichtspectrum wegfilteren.

Bekend zijn verschillende polymerische materialen voor bedekkingssystemen in de land- en tuinbouw op basis van polyethyleen, polypropyleen, polyvinylchloride, polystyrol, polymethylmetaciylaat en copolymeren, die verschillende fotoselektieve pigmenten bevatten, om in de juiste combinatie en samenstelling een positieve invloed 25 te bereiken in plantengroei. Het Amerikaanse octrooischrift 4.081.300 beschrijft bijvoorbeeld een polymeer-folie, met een toevoeging welke voor 90% UV-straling absorbeert. Deze folie heeft dus effektieve absorbtie-eigenschappen, maar heeft een lage licht-transmissie tot 60% in het zichtbare gebied en zonder conversie van geabsorbeerd UV-IR in rood/blauw of groen licht. De Franse octrooiaanvraag 2.419.955 30 beschrijft een polyolefinplastic voor land-en tuinbouw, welke is gemaakt van een compositie bevattende >80 masse% van polyolefin, bijv. polyetheleen of copolymeer van vinylazetaat en ethyleen, en 1-15 masse% van een mengsel van Al(OH)3 en Alunitsulfaat van alkalimetalen met formule (S04)4 M6 M2 120H, waar M3 is 3+ 2 valent metaal en Ml is 1+ valent metaal. Aan deze compositie is ook 0,05-2 masse% UV-absorbtie pigment toegevoegd, bijvoorbeeld benzophenon of benzotriazol. Deze polyolefïnplastic heeft goede diffusie eigenschappen, maar heeft geen conversie van UV naar het rode, blauwe of groene gebied van de PAR.

5 Het Japanse octrooischrift 53-13650 beschrijft een agriplastic materiaal met UV- absorberende eigenschappen. Er is een methode, om dit soort plastics te krijgen, door de kunstgrondstof en de hars te mengen met plastificerende middelen, thermostabilisatoren, bijv. Ti02, CaC03, met pigmenten als as en verfstoffen, bijv. met blauwe en groene fthalocianinverf. Als kunstgrondstof hars is bruikbaar 10 polyvinylchloride, polystyrol, polypropyleen en polymethylmethacrylaat. Als plastiviserende middelen zijn derivaten van Phthal-, malein-, citroen- en andere zuren bruikbaar. Verder zal deze gele compositie in extrudor verwerkt worden in de folie met een dikte van 100 mkr. De geproduceerde folie heeft de volgende eigenschappen: - Absorbtie in het UV-A gebied 350-380 nm van 90 % - Geen conversie van geabsorbeerde UV of IR-straling in rood/blauw of groen licht.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.220.736 beschrijft een compositie voor de plastic vorming, bevattende (gew.%) 100 thermoplasticspolyethyleen van lage dichtheid, ethyl een copolymeer met 5-20 % vinylacetaat of hun mengsel, en 1-20 % van 20 polyacetal. Plastics op basis van deze compositie hebben een hoger % van lichtdoorzichtigheid en zijn stevig en flexibel in vergelijking met geproduceerde folies van alleen lage dichtheids polyethyleen. In de toepassingen van dit soort plastics in de land- en tuinbouw als bedekkings materiaal, heeft de temperatuur in de lucht van het buitenoppervlak van de plastics een verhoging van 0,9-1,3 Grad.C dan in het geval van 25 een lagere dichtheids polyethyleenplastics. Deze plastic heeft geen effectieve absorbtie van UV-straling.

Het internationale octrooischrift WO 94/05727 beschrijft een compositie materiaal voor de filtering van zonnestraling. 0,5% Dioctyl phthalate wordt als adhesive toegevoegd aan hoge dichtheids polyethyleen granulaat (extrusie type geschikt voor 30 folieproduktie, MF14), gevolgd door het mixen in een tumbler mixer tot het oppervlak van het granulaat homogeen nat is geworden. Na de toevoeging van 1% van een groen interferentie pigment wordt het mixen een korte tijd voortgezet met als resultaat dat de pigment platelets een uniform sterke laag op de granulaat vormen. Het op deze manier 3 verkregen kleurenmengsel wordt door middel van een film-blowing-extruder gevormd tot een folie van 200 mkr dikte. De plastic materialen op basis van interferentie pigmenten hebben een hogere diffuse licht-transmissie van ongeveer 80%, goede thermische eigenschapen en een blokkering van UV straling.

5 EP-A-03 98 243 beschrijft polymerische mulch films voor gebruik in land- en tuinbouw die een groene absorptie kleur en een UV-stabilisator bevatten. De groene “sheets” en folies absorberen een groot gedeelte van de zonne-straling dat fotosynthese en plant-ontwikkeling bevordert (PAR), en laat genoeg zonne-straling door om de aarde onder zulke plastics te verwarmen. Zulke mulch folies verminderen de groei van onkruid, 10 maar ze hebben het nadeel dat de fotosynthetisch actieve straling wordt geabsorbeerd en verloren raakt voor de nuttige plant.

In het Japanse octrooischrift 54-105.187 worden thermische multi-laags plastics aangeboden. Voor de produktie van deze materialen gebruikt men polyethyleen, polypropyleen en andere, welke gemodificeert zijn in 0,01-1 % met niet-verzadigde 15 carbonzuren bijv. met akryl-, methacryl-, malein-, fumar-, itakonzuur en anderen, en ook etangydriden, estem, amiden of met een mengsel van gemodificeerde en niet-gemodificeerde polymeer. Zulke folies hebben goede thermische eigenschappen, maar absorberen minder effectief het voor planten schadelijke UV licht, wat verklaart dat er geen conversie naar rood/blauw of groen licht of hun combinatie in het P AR-gebied is. 20 Het Japanse octrooischrift 54-159.481 beschrijft een plastic met transparante, warmteisolerende eigenschappen, weerbestendigheid en flexibiliteit, volhardend voor invloed van stof en koud water, multilaags met een buitenoppervlak bestaande uit polyetheleen met een dichtheid van 0,925 g/sm3, een middellaag van copolymeer ethyleen met 14-28% van vinylacetaat en/of copolymera van vinylalkohol met 20-80 % 25 olefin-ethyleen en een binnenlaag van hoge dichtheid polyethyleen, copolymer ethyleen vinylacetaat of hun mengsel. Maar deze plastic materialen hebben onvoldoende absorptie in het UV gebied en geen converterende eigenschappen.

Het Amerikaanse octrooischrift 5,771,630 beschrijft een land- en tuinbouw bedekking materiaal zoals fluororesin film met eigenschappen van UV absorptie 300-330 nm en 30 transformatie naar zichtbaar gebied 400-800 nm. Maar dit materiaal heeft een lagere kwantum efficiëntie in het rode PAR gebied 600-650 nm en geen converterende eigenschappen vanuit UVof IR naar een kleur samenstelling van rood/blauw of groen licht in het zichtbare gebied van spectrum.

4

Het Mexicaanse octrooischrift 9600095 beschrijft een polymeerplastic op basis van polychromatische additieven uit Mitsui Shikiso Chemical Co LTD, welke in een menging proces toegevoegd worden met verschillende concentraties van 0,5 tot 2,5%. F1=WPL-304D en F2=LYB-321D. De beschreven varianten van chromatische 5 toevoegingen worden in de regel geproduceerd op basis van organische componentenzuivere organen en organische systemen op basis van organische verbindingen. Een zuivere organische toevoeging kan krachtens haar chemische aard aan polymeermaterialen geen betekenisvolle converterende eigenschappen geven. De levensduur van 12-14 maanden is zeer kort, wat de zeer lage fotostabiliteit van de folie 10 verklaart.

Het SU octrooi nr.667463 beschrijft een polymeer bedekking materiaal met eigenschappen van UV absorptie en transformatie naar het rode gebied van de spectrum. Maar dit materiaal heeft zeer lage fotostabiliteit tot twee maanden en kan UV alleen in oranjerood licht transformeren. Een ander Russisch octrooi nr. 2113812 en het basis van chemische pigmenten met UV absorberende eigenschappen en transformatie van UV naar het oranjerode spectrum 580-630 ran, Het spectrum laat een intense rode emissie zien onder ultraviolette excitatie. Het emissie spectrum laat emissielijnen in het oranjerode gebied zien met een maximum van 628 nm, Het laat zien dat deze intens 20 rode emissie verkregen kan worden onder UV-straling van golflengtes tussen 280 en 400 nm, met een maximum van 320 nm. De spectrum toont aan dat het component dat toegevoegd is aan de folie verantwoordelijk is voor de conversie van UV-straling naar rode emissie 580-630 nm. De spectra bevestigen dat de folies (60 en 120 mkr) een rode emissie geven wanneer ze geëxciteerd worden door UV-straling. Het minpunt van deze 25 folies is een zeer gering kwantum rendement van het fotoluminescentie en een niet optimale benutting van geabsorbeerd UV voor plantfotosynthese. De hoeveelheid fotosynthetisch actieve straling (PAR) gemeten zonder folies bedroeg 43,3 nmol/m2/s. Een laag referentie filter/folie 180 mkr verminderde dit tot 37,5 nmol / m2 / s. De transmissiewaarde voor diffuus PPF bedraagt derhalve 86,6 %. Voor dezelfde folie 30 waaraan 0,5 % “Ksanta”pigment is toegevoegd is de hoeveelheid doorgelaten PPF 36,5 nmol / m2 / s, ofwel een transmissie van 84,3%. Transmissiemetingen werden uitgevoerd m.b.v. UV-A straling (1 Philips 40W kleur 12 buis met breedstraalreflector 50 cm boven sensor van spectraradiometer als enige lichtbron in Weiss klimaatkast).

5 UV-A straling (300-400 nm) zonder folie bedroeg 13,25 nmol/m2/s. Het referentie folie verminderde deze hoeveelheid tot 11,81 nmol/m2/s (transmissie 89,1%), het folie met 0,3 % van pigment tot 11,55 nmol/m2/s (transmissie 87,2%). De toename in fotonen in het gebied 610-630 nm bij de folies met 0,3-0,5% pigment t.o.v. het referentiefilter 5 bedraagt resp. 0,040 en 0,080 nmol/m2/s. Omgerekend naar de hoeveelheid invallende UV straling (13,25nmol/m2/s) betekent dit dat hiervan resp. slechts 0,3 en 0,6 % als rood licht wordt doorgelaten. Uit het verschil in UV transmissie van het referentie folie en de folies met het pigment kan worden berekend dat de folie met 0,3 % pigment 1,63 nmol/m2/s UV absorbeert en dat met 0,5 % 1,70 nmol/m2/s. Bij een toename in rood 10 licht van resp. 0,04 en 0,08 nmol/m2/s betekent dit een rendement van tussen de 2,5 en 4,8 % (aandeel geabsorbeerd UV dat als rood licht door het filter komt). De hoeveelheid UV straling in bijv. Nederland/België varieert gedurende het seizoen en bereikt's zomers een maximale waarde van ongeveer 1,13 MJ/m2/s (Velds,1992). (1,13*8,362*330 Agem.) *10-3). Bij een conversie van 5% en een daglichtsom van 8,62 20 MJ / m2/dag (=8,83*8,362*530 (Agem.)* 10-3=50 mol/m2 is dit een toename in PPF van slechts 0,15/50*100=0,5%.

De lichttransmissie metingen tonen aan dat de polymeer plastics met 0,1 %, 0,3%, 0,5% van deze toevoeging een zeer geringe hoeveelheid UV straling absorberen waardoor het niet mogelijk is dat een aanzienlijk deel van de UV radiatie omgezet wordt naar een 25 voor planten te gebruiken golflengte. (Metingen aan fotoluminescentie “Ksanta”folies. AB-DLO, IMAG-DLO. Wageningen. The Netherlands).

Het internationale WO 98/06510 octrooischrift beschrijft een pyrolytische coating van glas met indium oxide. Indium oxide coatings, met name gedoopte (bijv. met fluorine of tin) indium oxide coatings, hebben op glas, zoals bekend, een hoge lichttransmissie 30 en elektrische conduktiviteit. Deze coating heeft lichttransmissie eigenschappen van infrarood reflecterend als een goed thermisch materiaal. Maar het heeft een geringe absorptie van UV radiatie of conversie eigenschappen vanuit UVof IR naar rood/blauw of groen licht in het zichtbare gebied van spectrum.

De uitvinding heeft tot doel om door middel van het toevoegen een combinatie van 35 anorganische luminescentie pigmenten aan polymeerbedekings materialen,zoals plastics, coating of glas in de land-en tuinbouw, het totale spectrum van zonlichtenergie beter te benutten voor kasplanten door het vergroten van energetische efficiëntie in de PAR fractie.

6

Een plaatsing in ultraviolet licht, doet soms de dofste mineralen een fantastisch-felle kleur uitstralen. De korte golven van het UV straling zijn voor ons oog niet waar te nemen, maar zij verwekken in de atomen van sommige mineralen een excitatie, waardoor energie in de vorm van zichtbaar licht wordt uitgestraald. Deze eigenschap, 5 bekend onder de naam van fluorescentie of luminescentie, treedt bij sommige mineralen op, bij andere niet. Een luminescerende vaste stof wordt een fosfor genoemd. Dit woord komt uit het Grieks: phosphorus betekent lichtgevend. Het zijn voornamelijk anorganische vaste stoffen, meestal in poedervorm. Fosfor wordt vervaardigd door warmtebehandeling. De bestanddelen worden met elkaar vermengd, samen met de 10 geringe, maar noodzakelijke onzuiverheden en in een oven verwarmd. Alle andere onzuiverheden worden drastisch verwijderd. Door de warmte gaat de fosfor kristalliseren, waarbij de gewenste onzuiverheid in de kristalstructuur wordt opgenomen. Dan ontstaat een droog poeder, de fosfor, dat op meel lijkt. Men kent tegenwoordig een groot aantal zg. luminescerende stoffen, dit zijn stoffen, met behulp inzichtbaar licht of, in het algemeen, in een andere dan de oorspronkelijke stralingsvorm om te zetten. Deze fosforen hebben gemeenschappelijk dat het luminescerende centrum een ion van een der zeldzame aardmetalen is, b.v. inzake emissiekleur en rendement sterk gestimuleerd. De kleur is niet alleen afhankelijk van 20 et zeldzame-aardion dat in een fosfor voorkomt, maar soms ook van de golflengte van het ingestraalde licht en het kristal waarin het ion is ingebouwd. Zeldzame aarden zijn die chemische elementen in het periodiek systeem der elementen waarbij een van de elektronenniveaus, de 4f-binnenschil, wordt opgevuld met maximaal veertien elektronen. De zeldzame-aardionen zenden licht uit in scherpe lijnen van een 25 olflengte. Deze scherpe emissielijnen zijn kenmerkend voor een bepaald zeldzam- aardion. De efficiëntie van deze fosforen is zeer hoog: het kwantumrendement bedraagt ongeveer 90 %. Dit betekent dat een fosforpigment voor iedere honderd geabsorbeerde ultraviolette fotonen er negentig als zichtbaar licht uitzendt. Het is bekend dat licht een soort golfbeweging is en de kleur van licht hangt af van de golflengte ervan. De 30 vertollige energie van de elektronen in de gloei draad van het fosforpigment wordt afgegeven als lichtenergie. Elke opgewonden atoom zendt een uiterst kleine bundel hiervan uit, een foton is. De kleur van het licht, de golflengte van het licht en de afmeting van de energiebundel houden direct verband met elkaar. Bundels blauw licht 7 hebben meer energie dan bundels groen licht, die op hun beurt weer meer energie hebben dan bundels rood licht. Hoe langer de golflengte is (rood licht heeft de grootste golflengte van zichtbaar licht), des geringer is de energiebundel. Groen licht heeft meer eneTgie dan geel licht, omdat geel licht een grotere golflengte heeft. De kwaliteitskleur 5 van de lichtbundel of foton of rendement hangt af van de golflengte. De energie van elk kwantum is afhankelijk van de frequentie(trillingen) van de straling: hoe hoger de frequentie(dus hoe korter de golflengten), des te groter is de energie van elk kwantum.

Poeders-fosforen hebben bij daglicht een witte kleur. De poederdeeltjes hebben een doorsnede van enkele micrometers.Er zijn verschillende manieren om fosfors in 10 “opgewonden” toestand te brengen, zodat ze licht gaan uitzenden. In alle gevallen ontvangt de fosfor in de een of andere vorm energie, die weer wordt afgegeven in de vorm van licht met de vereiste golflengten. Zo is bijv. UV licht of IR licht een vorm van energie die overeenkomt met zichtbaar licht. Onder UV of IR straling gloeien zeldzame-aardfosforen respectievelijk blauw, groen en rood op. Een mengsel van de 15 drie of twee fosforen zendt schijnbaar wit licht uit. Als wit licht door een filter (glas) gaat, wordt het gesplitst in verschillende kleuren. Het door elkaar lopende mengsel van golflengten wordt dan gerangschikt en als gevolg daarvan splitst het licht zich in de kleuren waaruit het is samengesteld: elke kleur met zijn eigen golflengte. Deze kleuren zijn als het zichtbare spectrum. Men kan dit spectrum dus aanpassen aan de eisen die de 20 plant stelt; het zij aan de algemene eisen van de fotosynthese, het zij aan de speciale eisen van bepaalde ontwikkeling stadia: kieming, vegetatieve groei,bloei en vruchtzetting. Door twee of drie verschillende fosforen, zoals toevoeging, met luminescentiekleuren blauw en rood, of rood en blauw en groen met elkaar te mengen,verkrijgt de folie, coating of glas een breed emissies band in het zichtbaar 25 spectrum (PAR). Door het toepassen van twee of drie in plaats van een emissie verkrijgt materiaal meer mogelijkheden om een goede emissiekleur te combineren met een hoog kwantum rendement. De optische kenmerken van UV/IR converterende folie, coating, glas materialen op basis van anorganische luminescentie pigmenten hebben een grote voorkeur in de land- en tuinbouw sector. In de land- en tuinbouw is het aangewezen om 30 in de kortgolvige zonnestraling de spectrale band van 400 tot 780 nm afzonderlijk te beschouwen: het zichtbare deel van het spectrum PAR- fotosynthetische actieve radiatie. Binnen dit zichtbare spectrum bepaalt de golflengte van de straling de kleur van het licht: violet 400-455 nm, donkerblauw 455-485 nm, lichtblauw 485-505 nm, 8 groen 505-550 nm, geelgroen 550-575 nm, geel 575-585 nm, oranje 585-620 nm, rood/ver-rood 620-760 nm. Straling met een golflengte kleiner dan 400 nm heet ultraviolet UV en met een golflengte groter dan 760 nm infrarood IR. Infrarood straling A 780-1400 nm, IR-B 1400-3000 nm. In het elektromagnetisch spectrum liggen de 5 infrarode stralen tussen zichtbaar licht en de radiogolven. De golflengten van deze stralingen zijn langer dan die van zichtbaar licht, maar korter dan die van radiogolven. Infrarood stralen komen overeen met lichtstralen van de zon. Infrarode golflengten lopen van 7.700 A tot 4.000.000 A of 4x10°. Niet alle UV straling die uitgaat van de zon bereikt het aardeoppervlak. De aarde ontvangt maar zeer weinig ultraviolet licht op 10 natuurlijke wijze, aangezien de ozonlaag in de atmosfeer het tegenhoudt. UV-C 200-280 nm wordt in de atmosfeer geabsorbeerd. Ook een gedeelte van de UV-B 280-320 nm komt niet aan op de aarde. Golflengten kleiner dan 320 nm zijn schadelijk voor levende wezens. UV-A straling heeft een golflengte gebied in 320-400 nm.

Ultraviolette stralen zijn elektromagnetische stralingen waarvan de golflengten lopen 15 van' 120 A tot 3:900 A ( een Angstrom is een-tienmitjöênSTevan een millimeter). Omdat het oppervlak ervan ongeveer 6.000° C is, gloeit de zon: zendt een grote hoeveelheid elektromagnetische straling uit, waarvan het meeste bestaat uit zichtbaar licht. De zon zendt echter eveneens infrarode en ultraviolette stralen uit. Het assimilatie proces in de plant gebruikt voor algemene fotosynthese alle golflengten. Bij de bevordering van de 20 roei en de bloei van planten zijn blauw (400-480 nm) en rood (660-735nm) licht van veel betekenis. Deze golflengten zijn van invloed op de periodiciteit(het moment van bloei) en de morfologie(de vorm van de planten). Het rode gebied is het zogenaamde “actiespectrum”. Dit actiespectrum hangt nauw samen met het absorptie spectrum van het lichtabsorberende complex in de plant. De chloroplast: de kleurstof of het pigment, 25 dat het bevat, het chlorofyl, vangt de lichtenergie op en transformeert deze in chemische energie in de vorm van suikers en andere energierijke stoffen, die het lichaam van de plant vormen.

Fysiologisch onderzoek heeft aangetoond , dat het “ fytochroom” pigment dat het nodige licht absorbeert in twee vormen voorkomt: een vorm die rood licht absorbeert 30 (P 660), en een andere vorm die op ver-rood straling reageert (P 735). Wanneer de vorm P 660 door rood licht wordt bestraald, gaat hij over in P 735. De absorptie van het spectrum van de fotosynthetische pigmenten in de plant meet de hoeveelheid licht die zij absorberen met betrekking tot gevarieerde golflengten. Het chlorofyl heeft twee 9 absorptie- bandbreedtes, een in het blauw en een in het rood. De carotenoïde absorberen kortere golflengten in 400-500 nam en verschijnen als geel of rood. Phycoeiythrin, die absorbeert blauw door het hele licht, is rood en phycocyanin, absorbeert de lange golven, en verschijnt als blauw. Het transfer van energie van een soort pigment naar een 5 andere type volgt een gevestigde sequentie. De carotenoïde, die het blauw licht absorberen, passeren hun excitatie-energie naar phycorythrin. Energie op deze wijze ontvangen, zowel als de energie van groen licht, absorberen de direct door phycoerythrin, wordt getransfereerd naar phycocyanin. Phycocyanin absorbeert het oranje licht en passeert de geaccumuleerde energie naar het chlorofyl A. Chlorofyl B 10 geeft zijn energie direct af aan chlorofyl A zonder verlies. De gedetecteerde vormen van chlorofyl A, waarvan de maximale absorptie van rode en ver-rode golflengten variëren van 660,670,680,685,690 en 695 tot 735 nm (C.Stacy French of the Carnegie Institution of Washington’s Departement of Plant Biology). Het fluorescentie emissie spectrum van pigmentsysteem 1 het sterkst bij 735 nm, met kleinere banden bij 684 en 695 nm.

15 het pigmentsysteem 2 dat piekt bij 685 en 695 nm zijn belangrijker.

Het spectrale gebied van de fotosynthetisch actieve straling PAR bestaat 400 tot 760 nm golflengte, dat ongeveer 45% van de inkomende zonnestraling uitmaakt. Het spectrum van de zonnestraling bevat ca. 3% UV licht en ca. 52% Infrarood licht. Bij de theoretisch maximale efficiëntie van de fotosynthese zijn 8 fotonen nodig om een 20 molecuul C02 te reduceren: een zogenaamde kwantumopbrengst van 1/8 of 0,125.

Dit UV/IR-licht kan door planten niet benut worden voor fotosynthese. Omdat de opbrengst in veel gevallen recht evenredig is met de hoeveelheid licht, is de omzetting van UVof IR-straling naar een kleurlicht combinatie golflengten in het voor planten noodzakelijke PAR gebied een aantrekkelijke optie.

25 Men kan daarvoor met vrucht gebruik maken van UV/IR convergerende polymeermaterialen met hoge absorptie in UV of IR gebied en een conversie van geabsorbeerde UV/IR fotonen naar het rood/ver-rood licht (620-660-735nm), blauw licht (400-500 nm) of groengeel licht (500-580 nm) met toegevoegde pigmenten, waarin anorganische luminescentie pigmenten/fosforen in een combinatie van rood + 30 blauw/groen, of rood +blauw+groen, of hun mengsel met upconverterende IR pigmenten geschikt is.

Een geschikt mengsel kan gemaakt worden met de volgende fosforen, waarin zeldzame aardmetalen als activator optreden: 10

Rood luminescerende fosforen - of Y202S:Eu3+; of (Y,Gd)B03:Eu; of YV04:Eu; of SrS:Eu; of Gd202S:Eu ; of La202S:Eu ; of NaCdS2:Eu2+; of NaYS2:Eu2+; of Y202S:Tb,Eu; of (Zn,Cd)S:Ag;

Blauw luminescerende fosforen - of BaMg2All6027: Eu3+; of Sr5 (P04) 3Cl:Eu3+; 5 of GdA103: Ce; of; of SrGa2S4: Ce;

Groen luminescerende fosforen: of Gd202S: Tb; of SrGa2S4: Eu; of Y3 (Al, Ga) 5012:Tb; of Gd202S: Pr; of Gd202S:Pr,Ce,F; of La202S:Tb;

Fosforen kunnen niet alleen zichtbaar licht uitzenden bij bestraling met energierijke UV straling van zonlicht, maar kunnen in speciale gevallen ook de onzichtbare 10 infraroodstraling omzetten in zichtbaar licht. Dit proces heet upconversion.

Een geschikt mengsel kan gemaakt worden ook met Infra-rood luminescerende fosforen : of CaS:Eu,Sm; of CaS:Ce,Sm; of SrS:Eu,Sm;

Tabl. 1

Chemische Deeltjesgrootte Emissie compositie Activator Mkr. kleur

La202S Eu3+ 3.5-10 625-710

Gd202S Eu3+ 3.5-25.0 620-710 Y202S Eu3+ 7Ü 620-710 (Zn,Cd)S Ag 6.0-10.0 rood YV04 Eu3+ 5.0 660 (Y,Gd)B03 Eu3+ 3.5 620-710 Y202S Tb,Eu 2.5-5.0 rood

SrS Eu3+ 5.0 rood

NaCdS2 Eu2+ rood

NaYS2 Eu2+ rood

BaMg2Al 16027 Eu3+ 3.5-7.0 450

Sr5(P04)3Cl Eu3+ 3.5-7.0 blauw

GdA103 Ce 8.0 blauw

SrGa2S4 Ce 5.0 blauw Y3(Al,Ga)5012 Tb3+ 2.5-8.5 543

Gd202S Tb3+ 2.5-8.0 groen __ 11__

La202S Tb3+ 2.5-10.0 groen

SrGa2S4 Eu3+ 5.0 535

Gd202S Pr,Ce,F 2.5-8.0 groen

Gd202S Pr 2.5-8.0 groen

Infra-rood Excitatie(nm) Emissie(nm)

CaS Eu,Sm 5.0 650

CaS Ce,Sm 5X) 510

SrS Eu,Sm 5.0 rood 4Λ 661,676,685

Polymeer-materialen op basis van de verschillende fosfor- combinatie kunnen toegepast worden in gebruik, zo als bedekking materialen in de land-en tuinbouw. De UV/IR converterende polymeer-materialen zoals plastics, coating, glas in gebruik voor land- en tuinbouw doelen, zouden dus wenselijk de volgende eigenschappen moeten hebben: 15 - Optimale absorptie van UV/IR straling.

- Conversie eigenschappen voor geabsorbeerd UV/IR naar rood of blauw of groen licht.

- Een hoger quantum-rendement in het PAR gebied (400-500nm),(660-735nm); - Langere fotostabiliteit en levensduur (5-10 jaar) - Licht-transparant.

20 De toegevoegde waarde van de fosfor- pigmenten in thermoplastische polymeren is 0,1-0,3-0,5-2,5%. De spectrale samenstelling van het uitgezonden rood, blauw of groen licht is afhankelijk van de samenstelling van het luminescentie poeder. Er worden fosforsoorten gekozen (Tabl.l) die rood, groen en blauw licht uitstralen. (De drie kleurlicht emissies in de PAR, leveren de totale intensiteit van licht, als ze worden 25 samengevoegd). De absorptiecoëfficiënt van UV of IR is afhankelijk van de golflengte van de aard van de absorberende fosfor en van de concentratie waarin die stof aanwezig is.

Het polymeer met deze toevoegingen voor binnen of buitenlaag wordt volgens bekende methoden gevormd tot plastics 20-200mkr.

30 Dikke folies worden verkregen door extrusie van granules of poeders (die eventueel gedeeltelijk gegeleerd zijn). Het polymeer wordt eerst koud met de fosfor-poeder-combinatie toevoeging gemengd, en dan onder roeren op 120 grad.C verwarmd. Dit mengsel wordt dan omgezet in een homogene massa bij temperaturen tot 180 Grad.C en 12 meer, en dit wordt in een extrusiepers gebracht, waaruit zij als dikke plastics te voorschijn komen. Gebruikt wordt een thermoplastisch polymerisch materiaal dat gemakkelijk in compositie materialen zoals licht-transparante folies gevormd kan worden, zoals polyvinyl chloride (PVC), polyethyleen (LDPE), ethylene-vinylacetaat 5 copolymeer (EVA), polycarbonaat (PC), polymethacrylaat (PMMA) of een mengsels van transparante polymeren. Een polymeer materiaal dat gemakkelijk in compositie materiaal zoals licht-transparante coating op basis van polyester of polyepoxy resin gevormd kan worden. Een materiaal dat gemakkelijk in compositie materiaal zoals licht-transparante glas op basis van silicaatglas en hun modificatie, combinatie met 10 polyesterharsen en andere siliconen gevormd kan worden. Gebruikt wordt een polymeer materiaal dat gemakkelijk in compositie materiaal zoals transparante kunststofplaat op basis van PVC, GUP, PC, PMMA gevormd kan worden. Luminescerende plastic materiaal is gemeten in een Perkin-Elmer LS-50B spectrofluorimeter, uitgerust met een gepulste Xe-lamp. Van het folie zijn stroken van 5* 1.4 cm geknipt; deze zijn in een 15 zwamcuvet geplaatst en onder een hoek van 45 graden belicht. Deemissieislöodrecht daarop 45 graden tov de folie gemeten. Spectrale resolutie excitatie-en emissie monochromatoren: 10 nra en 2.5 nm, resp. Een 350 nm afkapfilter is gebruikt om interferentie van 2e-orde licht te voorkomen. De golflengtecalibratie van de emissiemonochromator is gecontroleerd d.m.v. een Argon-calibratie lamp en bleek in 20 orde binnen een tolerantie van 0.5 nm. Bij de interpretatie van de piek verhoudingen bij 45 nm, 620 nm en bij 700nm dient overigens altijd rekening te worden gehouden met de relatieve kwantumefficiëntie, welke meestal afneemt bij langere golflengten. Bij de gebruikte R928 detector bedraagt deze ca. 20 % in het 450nm gebied(blauw), ca. 8% in het 620 nm gebied(oranje) en ca. 5% in 686-705nm (verrood). In plastic de relatieve 25 intensiteiten van de blauwe en de rode emissie afleiden aan de hand van de betreffende geïntegreerde pieoppervlakken. Deze bedragen na correctie voor de bijbehorende detectorgevoeligheid resp. 58100 counts voor het gebied 410-500 nm en 10100 counts voor het gebied 580-710 nm. De blauwe emissie is dus bijna zes maal intenser dan de rode. Het excitatiespectrum van de blauwe emissie vertoont een 30 maximum bij 320 nm. Het excitaties spectrum van de rode emissies is zeer breed in UV-gebied< 350 nm. De relatieve intensiteiten van de spectra laten zien dat de rode luminescentie niet verandert of afneemt na bestraling maar integendeel zelfs iets toeneemt. Dit zou betekenen dat de betreffende luminescerende combinatie-stof zeer 13 fotostabiel is. De toename zou eventueel te verklaren zijn door fotochemische afbraak van andere UV-absorberende componenten zoals UV stabilisator in de folie. De filmstalen zijn gecontroleerd, zoals: Referentie(alleen UV stabilisatie); luminescentie 5 plastics met UV stabilisatie na 0 uur WOM belichting; Luminescentie plastics met UV stabilisatie na 500,1000,1500,2000 uur in WOM belicht. De golflengte gebieden in het blauw en in het bijzonder in het rood/ver-rood zijn optimaal voor absorptie door chlorofyl, een groen pigment dat in alle planten voorkomt. De lichttransparante UV/IR converterende materialen kunnen ook gebruikt worden in de land-en tuinbouw en voor 10 bouwconstructie als thermisch isolatie materiaal. Er wordt een positief effect bereikt op het thermisch comfort door de hogere binnen-oppervlakte-temperatuur. Dit komt, omdat deze materialen ook temperatuurregulerende eigenschappen hebben, met name in koude periodes, waarbij de temperatuur 2-6 graden Celsius stijgt, wat rechtstreeks te maken heeft met energiebesparing. Bij verhoogde activiteit van de zon blijven grote 15 temperatuurschommelingen en verhitting uit (d.w.z. een vereffende kromme van piektemperaturen afhankelijk van de natuur en schommelingen per etmaal). Voor de toepassing van dit soort materialen, geldt het volgende prioriteitenlijstje: woningen, recreatieve sector, grote collectieve systemen, glas-en tuinbouw (ook teelt van algencultuur), wetenschapelijke onderzoeken en industrie.

20

Voorbeeld 1:

Een mengsel van 100 delen gew% van lage-dichtheid polyethyleen granules (extrusie type geschikt voor folie productie), 1000-5000 ppm delen (0,001-2,5 %) gew% van La202S:Eu3+,1000 ppm delen van BaMg2A116027:Eu3+ met deeltjesgrootte 2-8 mkr 25 en (4000-8000 ppm gew% van licht stabilisator van oligomerisch Hals werd in een extruder verwerkt en gekneed bij 200-220 grad.C, en geëxtrudeerd van T-die om een folie met een dikte van 0,2 mm te verkrijgen. De folie blijkt dezelfde transparantie, kracht en soepelheid te bezitten als een folie met alleen een lage-dichtheid polyethyleen. Emissie in rood/blauw licht en excitatie door UV licht.

30 Voorbeeld 2

Een film met een dikte 150-200 mkr. Werd op dezelfde wijze vervaardigd als in voorbeeld 1, met uitzondering dat in plaats van het daarin toegepaste anorganische luminescentie pigmenten La202S:Eu3+ en een blauw anorganische luminescentie pigment BaMg2A116027:Eu3+ een mengsel van een groen anorganische luminescentie 14 fosfor La202S:Gd (3-8 mkr.), blauw fosfor BaMg2A116027:Eu en met rood anorganische luminescentie pigment La202S:Eu3+ werd toegepast. Emissie in rood/blauw/groen licht en excitatie door UV licht.

5 Voorbeeld 3:

Een film met een dikte van 150-200 mkr. werd op dezelfde wijze vervaardigd als in voorbeeld 1 met uitzondering dat in plaats van het in voorbeeld 1 toegepaste BaMg2A116027:Eu3+ een IR luminescentie pigment CaS:Eu,Sm (5mkr) werd toegepast. Emissie in ver- rood licht en excitatie door UV/IR licht.

10 Voorbeeld 4:

Een film met een dikte van 150-200 mkr. werd op dezelfde wijze vervaardigd als in voorbeeld 1, met uitzondering dat in plaats van het in voorbeeld 1,2 toegepaste lanthanumoxysulfïde Europium een gadolimium oxysulfïde: Europium Gd202S: Eu3+ of andere rood luminescentie pigment uit Tabl. 1 werd toegepast, dat in plaats van het 15 in voorbeeld 1,2 toegepaste BaMg2Al16027:Eu3+ een Sr5(P04)3Cl:Eu3+ of andere voorbeeld 1,2 toegepaste La202S:Tb een Gd202S:Tb of andere groen luminescentie fosfor uit Tabl.l werd toegepast.Emissie in rood/blauw/groen licht en excitatie door UV licht.

20 Voorbeeld 5:

Een film met een dikte van 150-200 mkr. werd op dezelfde wijze vervaardigd als in voorbeeld 1 met uitzondering dat in plaats van het in voorbeeld 3 toegepaste La202S:Eu3+ een Gd202S:Eu3+ of andere rood luminescentie pigment uit Tabl.l werd toegepast, dat in plaats van het in voorbeeld 3 toegepaste CaS:EuSm een 25 SrS:EuSm (5mkr) of andere IR luminescentie pigment uit Tabl. 1 werd toegepast. Emissie in ver- rood licht en excitatie door UV/IR licht.

Voorbeeld 6

De combinatie van de genoemde pigmenten in voorbeeld 1-5 kunnen worden toegepast in lage dichtheids polyethyleen, medium dichtheids polyethyleen, hoge dichtheids 30 polyethyleen, polyethylene terephthalate, polyurethane, polyamides, copolymer blends of predominantly vinylidene chloride monomers and ethylenically unsaturated comonomers, salts of sulfonared elastomers, polypropyleen, een ethyleen/propyleen copolymeer, een ethyleen/butyleen copolymeer, een ethyleen/vinyl acetaat copolymeer, een polyvinylchloride, polymethylacrylaat of een mengsel van transparante polymeren.

Claims

1.Convergerende polymeerbedekking materialen op basis van gecombineerde luminescentie pigmenten, met optische eigenschappen van een nuttige kleurlicht samenstelling voor plantfotosynthese in het zichtbare spectrum. 5

2.Convergerende folie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor binnen of buitenlaag als toevoeging een combinatie van anorganische luminescentie pigmenten, in het bijzonder rood fosfor La202S:Eu3+ en blauw fosfor BaMg2A116027:Eu3+, wordt toegepast.

3. Convergerende folie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor binnen of 10 buitenlaag als toevoeging een combinatie van anorganische luminescentie pigmenten, in het bijzonder Gd202S:Tb3+, La202S:Eu3+, BaMg2Al16027:Eu3+ met concentratie van 0,1-0,3-0,5-0,75 % wordt toegepast.

4. Convergerende folie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor binnen of buitenlaag als toevoeging een combinatie van anorganische luminescentie 15 pigmenten, in het bijzonder IR fosfor SrS:Eu,Sm, en één of twee van de genoemde pigmenten in conclusies 2+3, wordt toegepast. Convergerende folie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor binnen of buitenlaag als toevoeging een combinatie van anorganische luminescentie pigmenten uit Tabl.l waaraan wordt een relatieve emissies kleursamenstelling gecombineerd met een hoog kwantum 20 rendement in de PAR, wordt toegepast.

5. Convergerende folie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de polymeer een lage dichtheid polyethyleen, medium dichtheid polyethyleen, hoge dichtheid polyethyleen, polyethylene terephthalate, polyurethane, polyamides, polipropyleen een ethyleen/propyleen co-polymeer, een ethyleen/butyleen co-polymeer, een 25 ethyleen/vinyl acetaat co-polymeer, een polyvinylchloride, polymethylacrylaat of polytetrafluorethyleen, polyvinylidenechloride, of een mengsel daarvan is.

6. Convergerende glas volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de glas een silicaatglas en hun modificatie, of combinatie met polyesterharsen is, waaraan wordt toegevoegd een combinatie van anorganische luminescentie pigmenten uit

30 Tabl.l, waaraan de spectrale samenstelling van het uitgezonden licht in de PAR is afhankelijk van de samenstelling van het luminescentie poeder.

7. Convergerende coating volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de coating een polyester of polyepoxy resin is, waaraan wordt toegevoegd een combinatie van anorganische luminescentie pigmenten uit Tabl.l, waaraan de spectrale samenstelling van het uitgezonden licht in de PAR is afhankelijk van de samenstelling van het luminescentie poeder.

8.Werkwijze voor het telen van landbouwgewassen met verhoogde opbrengst met 5 het kenmerk, dat de ultraviolet/infrarood convergerende materialen volgens conclusies 1 tot 8 worden toegepast als een bedekkingmateriaal voor land- en tuinbouwkundig gebruik.