TWI504612B - 植物栽培用薄膜、其製造方法、及植物栽培方法 - Google Patents

植物栽培用薄膜、其製造方法、及植物栽培方法 Download PDF

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Description

植物栽培用薄膜、其製造方法、及植物栽培方法
本發明係有關使用於作為植物栽培用薄膜之聚乙烯醇薄膜、其製造方法及使用其之植物栽培方法。
在植物的培養液栽培中，已提出藉由在培養液與植物體之間配置薄膜以抑制培養液腐壞的植物栽培方法(參照專利文獻1)。對該薄膜而言，重要的是使養分穿透，而作為薄膜材料，已提出有聚乙烯醇、玻璃紙(cellophane)、乙酸纖維素、硝酸纖維素、乙基纖維素、聚酯等親水性材料。然而，經由上述栽培方法來栽培植物之際，單純使用此種親水性材料時仍存在有細菌等通過根所造成的貫穿部分，移動至培養液而使得培養液腐壞之虞。因此，便要求一種養分容易穿透且根難以貫穿的植物栽培用薄膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-61503號公報
[專利文獻2]日本特開平10-325905號公報
惟，提高養分穿透性與抑制根的貫穿被認為係相反性質，迄今仍未知曉有兼備此兩性質之植物栽培用薄膜。舉例而言，為抑制根的貫穿已思及提高聚乙烯醇薄膜強度之方法，惟，即便單純進行以往已知為提高聚乙烯 醇薄膜強度之方法的熱處理、拉伸配向處理，仍有養分穿透性降低的問題。反之，將熱處理程度低的聚乙烯醇薄膜、或如專利文獻2所記載，於進行充分乾燥或熱處理後，再予以拉伸的聚乙烯醇薄膜用於植物栽培用薄膜之用途時，其養分穿透性優良，但容易有根的貫穿問題。
因此，本發明之目的在於提供一種可抑制根的貫穿，且養分穿透性亦優良的植物栽培用聚乙烯醇薄膜、其製造方法及使用其之植物栽培方法。
本發明人等為達上述目的而致力進行多次研究的結果發現，藉由使聚乙烯醇薄膜的雙折射率與膨潤度分別處於特定範圍即可抑制根的貫穿，且養分穿透性亦優良。本發明人等基於此等所得之知識，進一步重複檢討而完成本發明。
即，本發明係有關：[1]一種植物栽培用聚乙烯醇薄膜，其機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值為4.0×10-3~12.0×10-3，膨潤度為150~180%(以下有時將「聚乙烯醇」簡稱為「PVA」)；[2]如上述[1]之植物栽培用PVA薄膜，其貫穿抵抗力在換算成厚度60μm時的數值之際為15.0N以上；該貫穿抵抗力係於浸漬於20℃的水中1分鐘後，以日本工業規格JIS A5508：2009所規定的粗圓鐵釘(CN65)穿刺之際之最大荷重所測定；[3]一種植物栽培用PVA薄膜之製造方法，其包含：將含水率為5~20質量%的PVA薄膜拉伸1.3~1.7倍之步驟；及 對經拉伸之薄膜以130~170℃之範圍內的溫度實施熱處理之步驟；[4]如上述[3]之製造方法，其進一步包含在前述拉伸之步驟後，前述熱處理之步驟前進行乾燥，以使薄膜的含水率達1~15質量%之步驟；[5]一種植物栽培方法，其係以使植物與上述[1]或[2]之植物栽培用PVA薄膜直接接觸的方式來栽培植物。
根據本發明，可提供一種可抑制根的貫穿且養分穿透性亦優良的植物栽培用PVA薄膜、其製造方法及使用其之植物栽培方法。
[用以實施發明之形態]
以下對本發明詳細進行說明。
本發明之植物栽培用PVA薄膜，其機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值需於4.0×10-3~12.0×10-3之範圍內，較佳係於4.5×10-3~11.5×10-3之範圍內，更佳係於5.0×10-3~11.0×10-3之範圍內。機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值若小於4.0×10-3，根便容易貫穿植物栽培用PVA薄膜而不佳。另一方面，機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值若大於12.0×10-3，則養分穿透性會惡化而不佳。此外，機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值可根據後述於實施例中之方法來測定。
本發明之植物栽培用PVA薄膜其膨潤度需於150~180%之範圍內，較佳係於153~178%之範圍內，更佳 係於155~175%之範圍內。膨潤度若高於180%，根便容易貫穿植物栽培用PVA薄膜而不佳。另一方面，膨潤度若低於150%，則養分穿透性會惡化而不佳。此外，本說明書中之植物栽培用PVA薄膜的膨潤度係指，將植物栽培用PVA薄膜浸漬於30℃的蒸餾水中30分鐘時的質量除以浸漬後於105℃下乾燥16小時後的質量所得之值的百分比，具體而言，可根據後述於實施例中之方法來測定。該膨潤度可藉由改變熱處理之條件來調整，一般而言，可經由提高熱處理溫度、延長熱處理時間以降低膨潤度。
作為構成本發明之植物栽培用PVA薄膜之PVA，可使用將聚乙烯酯皂化所製得者；該聚乙烯酯係將乙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、三甲基丙酸乙烯酯(vinyl versatate)、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯、乙酸異丙烯酯等乙烯酯的1種或2種以上聚合而得。上述乙烯酯當中，就PVA之製造容易性、獲得容易性、成本等觀點而言，較佳為乙酸乙烯酯。
上述聚乙烯酯較佳為僅使用1種或2種以上乙烯酯作為單體所製得者，更佳為僅使用1種乙烯酯作為單體所製得者，但只要於未損及本發明之效果的範圍內，亦可為1種或2種以上乙烯酯、及可與其共聚合的其他單體所形成的共聚物。
作為可與上述乙烯酯共聚合的其他單體，可例舉如：乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯等碳數2~30之α-烯烴；( 甲基)丙烯酸或其鹽；(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸三級丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十八酯等之(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、二丙酮(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯胺丙烷磺酸或其鹽、(甲基)丙烯醯胺丙基二甲胺或其鹽、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺或其衍生物等之(甲基)丙烯醯胺衍生物；N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮等之N-乙烯基醯胺；甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚、三級丁基乙烯醚、十二烷基乙烯醚、硬脂醯乙烯醚等之乙烯醚；(甲基)丙烯腈之等乙烯氰化物；氯乙烯、二氯亞乙烯、氟乙烯、二氟亞乙烯等之乙烯鹵化物；乙酸烯丙酯、烯丙基氯等之烯丙基化合物；馬來酸或其鹽、酯或酸酐；衣康酸或其鹽、酯或酸酐；乙烯基三甲氧基矽烷等之乙烯基矽基化合物；不飽和磺酸等。上述聚乙烯酯可具有前述其他單體的1種或2種以上所衍生的結構單位。
根據構成聚乙烯酯之整體結構單位的莫耳數，前述其他單體所衍生的結構單位在上述聚乙烯酯中所占的比例較佳為15莫耳%以下，更佳為10莫耳%以下，再更佳為5莫耳%以下。
特別是當前述其他單體為如(甲基)丙烯酸、不飽和 磺酸等可能促進所得之PVA的水溶性的單體時，將所得之PVA薄膜用作植物栽培用薄膜之際等，為防止PVA薄膜溶解，則根據構成聚乙烯酯之整體結構單位的莫耳數，聚乙烯酯中此等單體所衍生之結構單位的比例較佳為5莫耳%以下，更佳為3莫耳%以下。
上述PVA只要於未損及本發明之效果的範圍內，亦可經1種或2種以上可進行接枝共聚合的單體改性。作為該可進行接枝共聚合的單體可例舉如：不飽和羧酸或其衍生物；不飽和磺酸或其衍生物；碳數2~30之α-烯烴等。根據構成PVA之整體結構單位的莫耳數，PVA中可進行接枝共聚合的單體所衍生之結構單位的比例較佳為5莫耳%以下。
上述PVA其一部分羥基可經交聯，亦可未交聯。又，上述PVA其一部分羥基可與乙醛、丁醛等之醛化合物等反應而形成縮醛結構，亦可未與此等化合物反應而未形成縮醛結構。
上述PVA的聚合度較佳係於1500~6000之範圍內，更佳係於1800~5000之範圍內，再更佳係於2000~4000之範圍內。聚合度低於1500時，會有根容易貫穿薄膜的傾向，另一方面，聚合度超過6000時則有導致製造成本提高、製膜時之步驟通過性不良等的傾向。此外，本說明書中所謂PVA的聚合度係指依據日本工業規格JIS K6726-1994之記載所測定的平均聚合度。
就所得之植物栽培用PVA薄膜的耐水性而言，上述PVA的皂化度較佳為98.0莫耳%以上，更佳為98.5莫耳% 以上，再更佳為99.0莫耳%以上。皂化度低於98.0莫耳%時，會有根容易貫穿薄膜的傾向。此外，本說明書中之PVA的皂化度係指，相對PVA所具有之可經由皂化轉換成乙烯醇單位的結構單位(典型上為乙烯酯單位)與乙烯醇單位的總莫耳數，該乙烯醇單位的莫耳數所占的比例(莫耳%)。皂化度可依據日本工業規格JIS K6726-1994之記載來測定。
就得以有效抑制根貫穿薄膜而言，本發明之植物栽培用PVA薄膜係以未含有塑化劑為佳，但只要於未損及本發明之效果的範圍內，若以提高生產性、操作處理性等為目的則亦可含有塑化劑。作為塑化劑較佳係使用多元醇，其具體實例可例舉乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、二甘油、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷等，本發明之植物栽培用PVA薄膜可含有此等塑化劑的1種或2種以上。此等當中，就PVA薄膜的操作處理性得以提升之觀點而言，較佳為甘油。
本發明之植物栽培用PVA薄膜中之塑化劑的含量相對於其所含之PVA 100質量份，較佳係於0~20質量份之範圍內，更佳係於0~12質量份之範圍內，再更佳係於0~8質量份之範圍內。
當使用後述原液來製造植物栽培用PVA薄膜時，係以於該原液中摻混界面活性劑為佳。藉由摻混界面活性劑，便可提高製膜性、抑制所得之植物栽培用PVA薄膜發生厚度不均，且於製膜時使用金屬輥(metal roll)/帶以製造PVA薄膜之際，PVA薄膜可容易自此等金屬輥/帶剝 離。以摻混有界面活性劑的原液製造植物栽培用PVA薄膜時，該薄膜中含有界面活性劑。上述界面活性劑的種類並未特別限定，就自金屬輥/帶之剝離性之觀點而言，較佳為陰離子性界面活性劑或非離子性界面活性劑，更佳為非離子性界面活性劑。
作為陰離子性界面活性劑，合適者為例如月桂酸鉀等之羧酸型；聚氧乙烯月桂醚硫酸鹽、辛基硫酸鹽等之硫酸酯型；十二烷基苯磺酸鹽等之磺酸型等。
作為非離子性界面活性劑，合適者為例如：聚氧乙烯油酸醚等之烷基醚型；聚氧乙烯辛基苯基醚等之烷基苯基醚型；聚氧乙烯月桂酸酯等之烷基酯型；聚氧乙烯月桂基胺基醚等之烷基胺型；聚氧乙烯月桂酸醯胺等之烷基醯胺型；聚氧乙烯聚氧丙烯醚等之聚丙二醇醚型；油酸二乙醇醯胺等之烷醇醯胺型；聚氧伸烷基烯丙基苯基醚等之烯丙基苯基醚型等。
此等界面活性劑可1種單獨或2種以上組合使用。
摻混界面活性劑時，相對PVA 100質量份，其含量較佳係於0.01~0.5質量份之範圍內，更佳係於0.02~0.3質量份之範圍內，再更佳係於0.05~0.1質量份之範圍內。若使界面活性劑的含量相對PVA 100質量份為0.01質量份以上，可提升製膜性及剝離性。另一方面，若使界面活性劑的含量相對PVA 100質量份為0.5質量份以下，則可抑制界面活性劑由所得之植物栽培用PVA薄膜的表面滲出而發生阻塞(blocking)之情況。
本發明之植物栽培用PVA薄膜可視需求進一步含有 抗氧化劑、抗凍劑、pH調整劑、遮蔽劑、著色防止劑、油劑等成分。
本發明之植物栽培用PVA薄膜中，PVA、塑化劑、及界面活性劑總計所占之比例較佳係於50~100質量%之範圍內，更佳係於80~100質量%之範圍內，再更佳係於95~100質量%之範圍內。
本發明係包含植物栽培用PVA薄膜之製造方法，其包含：將含水率為5~20質量%的PVA薄膜拉伸1.3~1.7倍之步驟(拉伸步驟)；及對經拉伸之薄膜以130~170℃之範圍內的溫度實施熱處理之步驟(熱處理步驟)。經由該製造方法，即可有效且順利地製造上述的本發明之植物栽培用PVA薄膜。
供予上述拉伸步驟之PVA薄膜的含水率係於5~20質量%之範圍內，較佳係於7~18質量%之範圍內，更佳係於10~15質量%之範圍內。該含水率低於5質量%時，根容易貫穿所得之植物栽培用PVA薄膜。另一方面，該含水率超過20質量%時，則根亦容易貫穿所得之植物栽培用PVA薄膜。此外，PVA薄膜的含水率可由PVA薄膜乾燥前後的質量來算出，具體而言，可由對象PVA薄膜的質量(A)、與該PVA薄膜於50℃下經真空乾燥4小時後的質量(B)，依下述式(1)來算出。
含水率(質量%)=100×[(A-B)/A] (1)
上述拉伸步驟中的拉伸倍率係於1.3~1.7倍之範圍內，較佳係於1.35~1.65倍之範圍內，更佳係於1.4~1.6倍之範圍內。拉伸倍率若低於1.3倍，根容易貫穿所得之植物 栽培用PVA薄膜。另一方面，該拉伸倍率若超過1.7倍，則養分穿透性容易惡化。此外，本說明書中拉伸倍率係指拉伸後之薄膜於拉伸方向的長度除以拉伸前之薄膜於拉伸方向的長度所得之值。即，拉伸倍率1倍為未拉伸狀態。舉例而言，當使用多根輥對長尺寸薄膜於機械行進方向(長尺寸薄膜之長度方向)連續進行單軸拉伸時，經由改變多根輥之各周速度的速度比，即可容易地調整拉伸倍率。此時，將下游側之輥的周速度除以上流側之輥的周速度所得之值一般相當於上述的拉伸倍率。
供予拉伸步驟之PVA薄膜可使用例如溶劑中溶有上述PVA及視需求進一步所溶有之塑化劑、界面活性劑等成分的原液，或是含有PVA、溶劑及視需求進一步所含有之塑化劑、界面活性劑等成分並使PVA溶融的原液來製造。
作為調製原液時所使用的上述溶劑，可例舉如水、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷、乙二胺、二乙三胺等，能使用此等當中的1種或2種以上。其中，就環境負擔、回收性而言較佳為水。
又，原液的揮發分率(製膜時由揮發、蒸發所去除之溶劑等揮發性成分於原液中所含有之比例)雖因製膜方法、製膜條件等而異，惟較佳係於50~95質量%之範圍內，更佳係於55~90質量%之範圍內。若使原液的揮發分率為50質量%以上，原液的黏度便不會過高，可順利進行 原液調製時的過濾、脫泡，而容易製造雜質、缺陷較少的PVA薄膜。另一方面，若使原液的揮發分率為95質量%以下，則原液的濃度不會過低，而易於進行PVA薄膜的工業製造。
作為由上述原液製造PVA薄膜時的製膜方法，可例舉如濕式製膜法、凝膠製膜法、乾式流延製膜法、擠壓製膜法等。此等製膜方法可僅採用1種，也可組合、採用2種以上。
上述製膜方法當中，較佳為使用T字縫模、斗板(hopper plate)、I字模、唇式塗布模具(lip coater die)等之流延製膜法。作為流延製膜法的具體方法，於工業上可較佳採用例如此方法：將上述原液均勻地排出或流延至位於最上游側之旋轉並經加熱的輥(或帶)的周面上，並使揮發性成分自排出或流延至該輥(或帶)的周面上的膜的其中一面蒸發而乾燥，接著在配置於其下游側之1根或多根旋轉並經加熱的輥的周面上進一步進行乾燥、或使其通過熱風乾燥裝置內而進一步進行乾燥後，以捲繞裝置予以捲繞。亦可適當組合經由加熱輥所進行之乾燥與經由熱風乾燥裝置所進行之乾燥來實施。
作為供予拉伸步驟之PVA薄膜可採用將如上述所製造之PVA薄膜的含水率以使用調濕裝置噴灑或塗布水、或將其浸漬於水中一定時間等方式予以調整者。惟，就使生產性更為優良而言，在將原液均勻地排出或流延至位於最上游側之旋轉並經加熱的輥(或帶)的周面上，並使揮發性成分自排出或流延至該輥(或帶)的周面上的膜 的其中一面蒸發而乾燥，接著在配置於其下游側之1根或多根旋轉並經加熱的輥的周面上進一步進行乾燥、或使其通過熱風乾燥裝置內而進一步進行乾燥的上述一連串步驟中，當PVA薄膜的含水率係於上述範圍內時，經由施行上述拉伸步驟以實施本發明之製造方法較佳。
經拉伸步驟而拉伸之PVA薄膜係在熱處理步驟前進行乾燥，並使含水率達1~15質量%較佳。藉由於熱處理步驟前包含進行乾燥之步驟(乾燥步驟)可提高隨後之熱處理步驟的效果。該乾燥步驟後的含水率較佳係於2~13質量%之範圍內，更佳係於3~10質量%之範圍內。作為乾燥步驟中的乾燥溫度，較佳係於30~100℃之範圍內，更佳係於40~95℃之範圍內。
經由上述熱處理步驟，可調整所得之植物栽培用PVA薄膜的膨潤度。作為熱處理方法可例舉如：使其與加熱輥接觸之方法、或吹送熱風之方法等，但就得以均勻進行熱處理而言，較佳為使其與加熱輥接觸之方法。此等熱處理方法可僅採用1種，也可組合、採用2種以上。
就得以有效調整所得之植物栽培用PVA薄膜的膨潤度而言，熱處理步驟的溫度係於130~170℃之範圍內，較佳係於133~168℃之範圍內，更佳係於135~165℃之範圍內。該溫度低於130℃時，根容易貫穿所得之植物栽培用PVA薄膜。另一方面，該溫度超過170℃時，則養分穿透性會惡化。
作為熱處理步驟中的熱處理時間，較佳為3秒以上， 更佳為4秒以上，再更佳為5秒以上。藉由進行3秒以上之熱處理便容易均勻地調整膨潤度。該熱處理時間的上限雖未特別限制，若考量生產性等，則熱處理時間係10分鐘以下較佳。
本發明之植物栽培用PVA薄膜可抑制根的貫穿。根的貫穿抑制效果如後述實施例中所具體說明，可藉由測定貫穿抵抗力的模式進行評價；該貫穿抵抗力係將對象植物栽培用PVA薄膜浸漬於20℃的水中1分鐘後，以日本工業規格JIS A5508：2009所規定的粗圓鐵釘(CN65)穿刺之際之最大荷重所測定。即，該貫穿抵抗力愈高，則可判斷為根的貫穿抑制效果愈高。貫穿抵抗力在膨潤度愈低、厚度愈厚、機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值愈大時有愈高之趨勢，因此，只要根據目標貫穿抵抗力適當調整此等物性即可。作為本發明之植物栽培用PVA薄膜之厚度為60μm時的貫穿抵抗力(60μm值)，較佳為15.0N以上，更佳為15.2N以上，再更佳為15.5N以上。若使貫穿抵抗力(60μm值)係於上述範圍，則可更有效地抑制根貫穿本發明之植物栽培用PVA薄膜。此外，若本發明之植物栽培用PVA薄膜的厚度為60μm以外時，則可利用以該植物栽培用PVA薄膜的厚度(Xμm)所測定得到之貫穿抵抗力(Xμm值)，依下述式(2)換算成厚度為60μm時的數值並以此為上述之貫穿抵抗力(60μm值)。
貫穿抵抗力(60μm值)=貫穿抵抗力(Xμm值)×60/X (2)
就貫穿抵抗力、生產性及操作處理性之觀點而言，本發明之植物栽培用PVA薄膜的厚度較佳係於10~200μm 之範圍內，更佳係於20~150μm之範圍內，再更佳係於30~120μm之範圍內，特佳係於40~100μm之範圍內。此外，植物栽培用PVA薄膜的厚度可測定任意5處的厚度，並以該等之平均值而求得。
本發明之植物栽培用PVA薄膜的形狀雖未特別限制，可例舉：四角形(例如長方形、正方形等)、圓形、三角形等形狀，可視本發明之植物栽培用PVA薄膜的使用形態等予以適當設定，惟就可連續進行製造且易於保管、輸送而言，較佳為長尺寸薄膜並經捲繞成滾筒狀之形狀。上述長尺寸植物栽培用PVA薄膜的寬度(於薄膜面內與機械行進方向垂直之方向的長度)雖未特別限定，於製膜時原本的寬度下使用作為植物栽培用薄膜時等，由於寬度過寬時植物有不易照料的傾向，故較佳為2m以下，更佳係於10cm~1.5m之範圍內。此外，即便為寬度較寬的長尺寸薄膜，使用時仍應得以裁切成所需的寬度，因此，就生產性而言較佳為寬度較寬者(例如2~4m)。又，長尺寸之植物栽培用PVA薄膜的長度(機械行進方向的長度)亦未特別限定，可設於例如5~5000m之範圍內。
本發明之植物栽培用PVA薄膜可抑制根的貫穿，且養分穿透性亦優良，因此植物體之生長良好。本發明之植物栽培用PVA薄膜可直接使用，亦可適當進行裁切、重疊等而製成所要之形狀後使用。
作為本發明之植物栽培用PVA薄膜的使用方法，係可例舉在本發明之植物栽培用PVA薄膜上栽培植物等、以使植物與本發明之植物栽培用PVA薄膜直接接觸的方 式以栽培植物的使用方法。作為本發明之植物栽培用PVA薄膜的具體使用方法可例舉如：在視需求設有凹坑的大地土壤上配置具有所要之形狀的本發明之植物栽培用PVA薄膜，並於其上配置植物體，藉此將大地土壤與植物體以該植物栽培用PVA薄膜隔離，使該等於未直接接觸下培育植物體之方法；在含有植物體之養分的水溶液(培養液)上配置具有所要之形狀的本發明之植物栽培用PVA薄膜，並於其上配置植物體，藉此將上述水溶液與植物體以該植物栽培用PVA薄膜隔離，使該等於未直接接觸下培育植物體之方法。藉此，可抑制因大地土壤中的微生物、細菌類、病毒類、殘留農藥等汙染植物體、或可抑制細菌等經由植物體的根侵入含有植物體之養分的水溶液中造成水溶液腐壞。
[實施例]
藉由以下實施例對本發明具體進行說明，惟本發明並未受此等實施例任何限定。
此外，以下實施例及比較例中所採用之PVA薄膜之機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，以及根之貫穿試驗的各測定方法或評價方法係如以下所示。
[PVA薄膜之機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值的測定方法]
(i)在以下實施例或比較例中所得之PVA薄膜之機械行進方向(MD)的任意位置處，自薄膜之寬度方向(TD)上的中央部切出MD×TD=2mm×10mm大小的細片，再對該細片以 厚100μm的PET薄膜包夾其兩側，並進一步將其夾於木框間並安裝於微切片機(microtome)上。
(ii)其次，將前述所收集之細片，以與細片之機械行進方向(MD)平行且間隔約10μm進行切片以製作觀察用切片(MD×TD=2mm×約10μm)。將該切片以切片的剖面(2mm×薄膜厚度面中的其中一面)朝上的方式載置於載玻片上，並以顯微鏡(KEYENCE公司製)自剖面側正確地計測約10μm之切片的剖面厚度。
(iii)其次，於切片的剖面保持朝上的狀態下，以蓋玻片及矽油(折射率1.04)將載玻片上的切片予以密封。
(iv)利用二維光彈性評價系統「PA-micro」(Photonic Lattice股份有限公司製)測定切片的剖面整體的相位差(retardation)，並藉此以取得PVA薄膜之厚度方向整體的相位差數據(各厚度等級下的相位差數據)。
(v)將上述所得之PVA薄膜之厚度方向整體的相位差除以(ii)中以顯微鏡所計測之切片的剖面厚度以求得PVA薄膜之厚度方向整體的雙折射率，再於PVA薄膜之厚度方向將其平均，藉此求出機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值。
[PVA薄膜之膨潤度的測定方法]
將以下實施例或比較例所得之PVA薄膜切成1.5g，並浸漬於30℃、1000g的蒸餾水中。浸漬30分鐘後取出PVA薄膜，以濾紙擦拭表面的水並測定質量「X」。接著將該PVA薄膜於105℃的乾燥機乾燥16小時後，測定質量「Y」，再由下述式(3)算出膨潤度。
膨潤度(%)=100×X/Y (3)
[PVA薄膜之貫穿抵抗力的測定方法]
將以下實施例或比較例所得之PVA薄膜切成3cm見方的大小，並浸漬於20℃、1000g的蒸餾水中。浸漬1分鐘後取出PVA薄膜，將其夾於中央處開有直徑1cm的孔之厚1mm、3cm見方的2片不鏽鋼板之間，並以夾子固定左右2處。其次，將上述樣本固定於島津製作所股份有限公司製之桌上型精密萬能試驗機「Autograph AGS-J」的下側夾持器(gripper)上，將日本工業規格JIS A5508：2009所規定的粗圓鐵釘CN65固定於上側夾持器上，並以100mm/分之速度穿刺位於不鏽鋼板之孔的中央的PVA薄膜。以此時的最大荷重作為貫穿抵抗力(單位：N)。此外，為防止PVA薄膜乾燥，係於30秒以內實施浸漬於水中、取出後至穿刺為止之作業。又，測定溫度係設為20℃。當貫穿抵抗力(60μm值)為15.0N以上時評為「○」(良好)，貫穿抵抗力(60μm值)低於15.0N時則評為「×」(不良)。
[PVA薄膜之養分穿透性的評價方法]
於缽(bowl)內側配置網篩，並於網篩上配置以下實施例或比較例所得之PVA薄膜。其次，在缽與PVA薄膜之間添加濃度5%的葡萄糖水溶液150g，並於PVA薄膜上添加蒸餾水150g，藉此以PVA薄膜隔離葡萄糖水溶液與蒸餾水。接著，為防止水分蒸發，而將整體以聚二氯亞乙烯薄膜包覆。將其於23℃下放置24小時後，分別針對缽側溶液(最初之葡萄糖水溶液)及網篩側溶液(最初之蒸餾水)測 定葡萄糖濃度。兩濃度差小於2.0%時評為「○」(良好)，2.0%以上時則評為「×」(不良)。此外，上述評價中葡萄糖濃度係指使用Thermo Fisher SCIENTIFIC股份有限公司製之數位折射計「AR200」所測定的Brix濃度。
[根的貫穿試驗]
將培養液(HYPONeX JAPAN股份有限公司製「HYPONeX」EC=2經稀釋200倍者)200g加入缽內，並將以下實施例或比較例所得之PVA薄膜配置成其單面與培養液接觸。在PVA薄膜上放置椰子殼碎片50g當作土壤，並播下草坪種子(TAKII股份有限公司製；西洋草坪「Bentgrass Highland」)，以噴水器(sprayer)充分供水，且為防止乾燥而將整體以聚二氯亞乙烯薄膜包覆。將其置於15~25℃的室內，並使用人工照明進行栽培。此外，在草坪生長而與聚二氯亞乙烯薄膜接觸後，即除去聚二氯亞乙烯薄膜。當根貫穿PVA薄膜之日為栽培後150日以上時評為「○」(良好)，短於150日時則評為「×」(不良)。
[實施例1]
將包含乙酸乙烯酯之均聚物皂化後所得之PVA(聚合度2400，皂化度99.9莫耳%)100質量份、界面活性劑聚氧乙烯月桂醚硫酸鈉0.1質量份及水而成之揮發分率66質量%的製膜原液自T字模向第1乾燥輥排出，於第1乾燥輥上乾燥至含水率達22質量%，自第1乾燥輥予以剝離，再以後續的多根乾燥輥進一步進行乾燥。此時，當PVA薄膜的含水率為15質量%時改變乾燥輥之間的周速比， 以拉伸倍率1.4倍於機械行進方向實施單軸拉伸。此外，其他乾燥輥之間的周速比(下游側乾燥輥的周速度/上游側乾燥輥的周速度)係設為1.0。其後，以乾燥輥乾燥至含水率為3質量%，再進一步以表面溫度160℃的熱處理輥進行20秒的熱處理之後予以捲繞，即製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。
使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[實施例2]
除將實施例1中的拉伸倍率由1.4倍變更為1.6倍以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[實施例3]
除將實施例1中的熱處理輥的表面溫度由160℃變更為140℃以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[實施例4]
除於PVA薄膜的含水率為10質量%時實施單軸拉伸以取代實施例1中PVA薄膜的含水率為15質量%時實施單軸拉伸以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例1]
除未實施實施例1中的單軸拉伸以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例2]
除將比較例1中的熱處理輥的表面溫度由160℃變更為140℃以外，係以與比較例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例3]
除將比較例1中的熱處理輥的表面溫度由160℃變更為180℃以外，係以與比較例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值 、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例4]
除將實施例1中的拉伸倍率由1.4倍變更為1.2倍以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。 結果係示於表1。
[比較例5]
除將實施例1中的拉伸倍率由1.4倍變更為1.8倍以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例6]
除將實施例1中的熱處理輥的表面溫度由160℃變更為180℃以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例7]
除將實施例1中的熱處理輥的表面溫度由160℃變更 為120℃以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例8]
除於PVA薄膜的含水率為22質量%時實施單軸拉伸以取代實施例1中PVA薄膜的含水率為15質量%時實施單軸拉伸以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例9]
除於PVA薄膜的含水率為3質量%時實施單軸拉伸以取代實施例1中PVA薄膜的含水率為15質量%時實施單軸拉伸以外，係以與實施例1相同方式製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例10]
除於PVA薄膜的含水率為3質量%時實施單軸拉伸以取代實施例2中PVA薄膜的含水率為15質量%時實施單軸拉伸以外，係以與實施例2相同方式製得厚60μm的長尺 寸PVA薄膜。使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例11]
將包含乙酸乙烯酯之均聚物皂化後所得之PVA(聚合度2400，皂化度99.9莫耳%)100質量份、界面活性劑聚氧乙烯月桂醚硫酸鈉0.1質量份及水而成之揮發分率66質量%的製膜原液自T字模向第1乾燥輥排出，於第1乾燥輥上乾燥至含水率達22質量%，自第1乾燥輥予以剝離，再以後續的多根乾燥輥進一步進行乾燥，而製得含水率1質量%的PVA薄膜。對該PVA薄膜以拉伸倍率1.2倍於機械行進方向實施單軸拉伸，其次以表面溫度160℃的熱處理輥進行2秒的熱處理之後予以捲繞，即製得厚60μm的長尺寸PVA薄膜。
使用所得之PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
[比較例12]
使用市售之AICELLO CHEMICAL股份有限公司製之聚乙烯醇薄膜(厚度40μm)作為PVA薄膜，根據上述方法測定或評價機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值、膨潤度、貫穿抵抗力及養分穿透性，並進一步進行根的貫穿試驗。結果係示於表1。
實施例1~4中，貫穿抵抗力、養分穿透性及根的貫穿試驗的評價結果皆為「○」(良好)，故可得到除可抑制根的貫穿，且養分穿透性亦優良的PVA薄膜。另一方面，比較例1~12中則未能得到貫穿抵抗力、養分穿透性及根的貫穿試驗皆良好的PVA薄膜。
[產業上之可利用性]
本發明之植物栽培用PVA薄膜可抑制根的貫穿，且養分穿透性亦優良，從而能夠在栽培較大的果菜、葉菜而非僅限於花草時較佳地使用作為植物栽培用薄膜。

Claims (5)

  1. 一種植物栽培用聚乙烯醇薄膜，其機械行進方向之雙折射率於厚度方向的平均值為4.0×10-3~12.0×10-3、膨潤度為150~180%。
  2. 如申請專利範圍第1項之植物栽培用聚乙烯醇薄膜，其貫穿抵抗力在換算成厚度60μm時的數值之際為15.0N以上；該貫穿抵抗力係於浸漬於20℃的水中1分鐘後，以日本工業規格JIS A5508：2009所規定的粗圓鐵釘(CN65)穿刺之際之最大荷重所測定。
  3. 一種如申請專利範圍第1或2項之植物栽培用聚乙烯醇薄膜之製造方法，其包含：將含水率為5~20質量%的PVA薄膜拉伸1.3~1.7倍之步驟；及對經拉伸之薄膜以130~170℃之範圍內的溫度實施熱處理之步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項之製造方法，其進一步包含在前述拉伸之步驟後，前述熱處理之步驟前進行乾燥，以使薄膜的含水率達1~15質量%之步驟。
  5. 一種植物栽培方法，其係以使植物與如申請專利範圍第1或2項之植物栽培用聚乙烯醇薄膜直接接觸的方式來栽培植物。
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