JP5370148B2 - 波長変換フィルム、農業用フィルムおよび構造物 - Google Patents
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Description
有機系紫外線吸収剤を含む非フッ素系樹脂フィルムと、波長変換材料として2種類の蛍光色素を含む非フッ素系樹脂フィルムとを積層した農業用波長変換資材(特許文献1)。
(1)長期間にわたって使用した場合、波長変換機能が著しく低下する。
(2)フィルム自体の可視光線透過率が低い。すなわちフィルム自体が光を多く吸収するため、変換後の波長の光の強度が、入射前の太陽光における該波長の光の強度より低い。
また、本発明は、さらに、従来の波長変換フィルムに比べ、変換後の波長の光の強度が高い波長変換フィルムをも提供する。
本発明の波長変換フィルムは、少なくとも1層が、前記基材フィルム層であり、他の少なくとも1層が、樹脂を含む塗膜層であるものであってもよい。
前記塗膜層の少なくとも1層は、前記樹脂としてフッ素樹脂を含むことが好ましい。
前記熱可塑性フッ素樹脂は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体またはポリフッ化ビニリデンであることが好ましい。
前記波長変換材料は、蛍光色素を、シリカ、アルミナ、ジルコニアおよび架橋アクリル樹脂からなる群から選ばれる1種以上で被覆したものであることが好ましい。
前記蛍光色素は、π共役系芳香族色素またはオキサジン系色素であることが好ましい。
本発明の農業用フィルムは、前記波長変換フィルムの片面または両面に形成された流滴層をさらに有することが好ましい。
また、本発明の波長変換フィルムは、熱可塑性樹脂が熱可塑性フッ素樹脂であれば、さらに、従来の波長変換フィルムに比べ、変換後の波長の光の強度が高い。
12 基材フィルム層
14 紫外線遮断層
16 波長変換層
18 塗膜層
20 波長変換・紫外線遮断層
本発明の波長変換フィルムは、熱可塑性樹脂を含む基材フィルム層を有する波長変換フィルムであり、波長変換フィルムのどこかに、少なくとも無機系紫外線遮断材料と、波長変換材料とを含むものである。より具体的には、以下の構成のものが挙げられる。
(1)基材フィルム層の1層のみからなり、該基材フィルム層が、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含むもの(例えば下記第6の実施形態);
(2)2層以上からなり、そのうちの1層が、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含むものであって、
(2−1)基材フィルム層が、波長変換材料および波長変換材料を含むもの(例えば下記第8の実施形態)、
(2−2)樹脂を含む塗膜層が、波長変換材料および波長変換材料を含むもの(例えば下記第7の実施形態、下記第9の実施形態);
(3)2層以上からなり、そのうちの1層が、無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層であり、他の1層が、波長変換材料を含む波長変換層であって、
(3−1)基材フィルム層が、紫外線遮断層の1層と波長変換層の1層とからなるもの(例えば下記第1の実施形態)、
(3−2)基材フィルム層が紫外線遮断層または波長変換層の一方であり、樹脂を含む塗膜層が紫外線遮断層または波長変換層の他方であるもの(例えば下記第2の実施形態)、
(3−3)樹脂を含む塗膜層の1層が紫外線遮断層であり、樹脂を含む塗膜層の他の1層が紫外線遮断層であるもの(例えば下記第3の実施形態、下記第4の実施形態、下記第5の実施形態)。
なお、本明細書における「フィルム」には、「シート」も包含される。
図1は、本発明の波長変換フィルムの一実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、少なくとも2層からなる、熱可塑性樹脂を含む基材フィルム層12を有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
2層の基材フィルム層12は、一方が無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもあり、他方が波長変換材料を含む波長変換層16でもある。
紫外線遮断層14の熱可塑性樹脂と波長変換層16の熱可塑性樹脂とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂および無機系紫外線遮断材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
(i)フッ素樹脂中に存在する場合、フィルムの溶融成形時および屋外での使用時に発生するフッ化水素による金属酸化物の腐食を抑え、紫外線遮断機能を長期間にわたって維持する。
(ii)酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化チタン等の光触媒の光活性を抑え、樹脂フィルムの劣化、波長変換材料の分解を抑える。
紫外線遮断層14を構成している樹脂への分散性を向上させるために、前記無機酸化物の表面を、さらに、シリコーン、シランカップリング剤等によって疎水化処理することも好ましい。
無機系紫外線遮断材料としては、その平均粒子径は0.01〜0.5μmであるのが好ましく、0.02〜0.2μmがより好ましい。
紫外線遮断層14の紫外線透過率は、50%以下が好ましく、40%以下がより好ましい。紫外線遮断層14の紫外線透過率が50%以下であれば、波長変換材料の分解が充分に抑えられる。
可視光線透過率および紫外線透過率は、JIS R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」にしたがって測定される。
波長変換層16は、波長変換材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂および波長変換材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
波長変換材料としては、有機系波長変換材料または無機系波長変換材料が挙げられる。
蛍光色素としては、下記のものが挙げられる。
青色から緑色の波長領域(400nm〜500nm)に発光する色素:クマリン系色素等。
置換基に応じて緑色から赤色の波長領域(500nm〜800nm)に発光する色素:インドール系色素等。
黄色から赤色の波長領域(500nm〜800nm)に発光する色素:マラカイトグリーン系色素、ローダミン系色素等。
深赤色の波長領域(630nm〜750nm)に発光する色素:オキサジン系色素等。
置換基に応じて幅広い波長領域に発光する色素:π共役系芳香族色素(アントラセン系色素、ピレン系色素、ペリレン系色素等。)等。
蓄光顔料は、通常、2〜20μm程度の粒子径を有する白色顔料である。粒子径が大きいほど、波長変換効率は高いが、粒子径がサブミクロンのオーダーになると、波長変換機能が低下し、吸収および発光が極度に低下する場合が多い。よって、蓄光顔料を含む農業用フィルムは、太陽光を遮光する効果の方が、太陽光の特定波長を増幅する効果よりも大きいため、強い太陽光が欠かせない植物の栽培には不向きであるが、太陽が沈んだ後も植物に光を供給できる。
(i)フッ素樹脂中に存在する場合、フィルムの溶融成形時および屋外での使用時に発生するフッ化水素による波長変換材料の分解を抑え、波長変換機能を長期間にわたって維持する。
(ii)酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化チタン等の光触媒による波長変換材料の分解を抑え、波長変換機能を長期間にわたって維持する。
(iii)波長変換層16を構成している樹脂への波長変換材料の溶解性または分散性が、樹脂の種類によって大きく変わらないため、波長変換機能が樹脂の種類によって大きく変わらない。
(iv)太陽光によって温度が上昇しても、波長変換材料の揮発を抑え、波長変換機能を長期間にわたって維持する。
(v)結露によって波長変換フィルム10の表面に水が付着しても、波長変換材料の水への溶解による損失が少ないため、波長変換材料の含有量を減らしても波長変換機能を長期間にわたって維持する。
(vi)架橋アクリル樹脂で被覆した場合、波長変換材料の耐薬品性、耐溶媒性が改良される。
(a)ゾル−ゲル法によって蛍光色素または蓄光顔料の表面を無機酸化物で被覆する方法。
(b)蛍光色素または蓄光顔料を未架橋のアクリル樹脂液で被覆した後、アクリル樹脂を架橋する方法。
(c)蛍光色素または蓄光顔料の存在下でモノマーを重合させ、蛍光色素または蓄光顔料の表面に架橋アクリル樹脂を析出させる方法。
具体的には、溶媒中、蛍光色素または蓄光顔料の存在下で、金属アルコキシドを触媒によって加水分解し、蛍光色素または蓄光顔料の表面に無機酸化物を析出させる。
金属アルコキシドとしては、下式(1)で表されるものが挙げられる。
M(OR)n ・・・(1)。
ただし、Mは、金属元素(Si、Al、Zr等。)であり、ORは、アルコキシ基であり、nは、金属元素の酸化数である。
金属アルコキシドとしては、Si(OR)4、Al(OR)3、Zr(OR)4が好ましく、Si(OR)4がより好ましい。
Si(OR)4としては、Si(OCH3)4、Si(OC2H5)4(テトラエトキシシラン)、Si(O−iso−C3H7)4、Si(O−tert−C4H9)4、Si(O−sec−C4H9)4等が挙げられる。
Al(OR)3としては、Al(OCH3)3、Al(OC2H5)3、Al(O−iso−C3H7)3 、Al(OC4H9)3等が挙げられる。
Zr(OR)4としては、Zr(OCH3)4、Zr(OC2H5)4、Zr(O−iso −C3H7)4、Zr(OC4H9)4等が挙げられる。
加水分解の触媒としては、酸(塩酸、硫酸、硝酸、酢酸等。)、アルカリ(アンモニア水等。)が挙げられる。
ゾル−ゲル法においては、加水分解、脱水反応、脱アルコール反応が複雑に起きているが、最終的には固体状のSiO2が析出する。
樹脂への分散性を向上させるために、無機酸化物の表面を、シリコーン、シランカップリング剤等によって疎水化処理してもよい。
具体的には、蛍光色素または蓄光顔料に低分子量のアクリル樹脂液をミスト状に供給した後、電子線でアクリル樹脂を架橋する。
架橋アクリル樹脂の厚さは、0.01〜1μmが好ましい。
架橋アクリル樹脂の被覆量は、蛍光色素または蓄光顔料100質量部に対して、2〜15質量部が好ましい。
具体的には、蛍光色素または蓄光顔料の存在下に、メタクリル酸メチル、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、スチレン、メタクリル酸グリシジルを、80℃、窒素中で加熱し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを添加して重合させることによって、波長変換材料の表面に架橋アクリル樹脂を析出させる。
架橋アクリル樹脂の厚さは、0.01〜1μmが好ましい。
架橋アクリル樹脂の被覆量は、蛍光色素または蓄光顔料100質量部に対して、2〜15質量部が好ましい。
無機酸化物で被覆された波長変換材料の含有量は、波長変換層16(100質量%)中、0.005〜3.0質量%が好ましく、0.01〜2.0質量%がより好ましい。
架橋アクリル樹脂で被覆された波長変換材料の含有量は、波長変換層16(100質量%)中、0.1〜10質量%が好ましい。
また、波長変換材料の含有量は、波長変換フィルムを透過する光の有効光合成量子数(PAR)が、太陽光のPARの30%以上となるように調整することが好ましい。透過光のPARが30%未満では、波長変換による光合成の促進効果よりも、光量不足による成長阻害の影響が大きい。
波長変換フィルム10は、下記の方法にて製造できる。
(a)溶融成形(押出成形、射出成形等。)によって得られた紫外線遮断層14のフィルムと、溶融成形によって得られた波長変換層16のフィルムとを、重ねた状態で、熱ロールプレスに通過させて熱融着により一体化する方法。
(b)紫外線遮断層14のフィルムまたは波長変換層16のフィルムを溶融成形し、該フィルムの表面に、もう一方のフィルムの材料を溶融押し出しして、ラミネートする方法。
(c)紫外線遮断層14のフィルムおよび波長変換層16のフィルムの材料を同時に溶融させ、ダイス内で一体化させたフィルムとして溶融成形する方法。
図2は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、熱可塑性樹脂を含む基材フィルム層12と、該基材フィルム層12の表面に形成された樹脂を含む塗膜層18とを有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもある。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂および無機系紫外線遮断材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の厚さは、40〜150μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
紫外線遮断層14の可視光線透過率は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の紫外線透過率は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
塗膜層18は、樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
塗膜層18は、波長変換材料を含む波長変換層16でもある。
(i)塗膜層18に花粉、油分等が付着しにくく、波長変換フィルム10の可視光線透過率が低下しにくい。
(ii)フッ素樹脂は耐久性が高いため、波長変換機能を長期間にわたって維持できる。
(iii)波長変換材料を樹脂に分散させた場合、波長変換材料の発光スペクトルおよび発光強度は、樹脂の種類により異なる。フッ素樹脂は、他の樹脂に比べ、波長変換材料の発光強度が高くなる。具体的には、フッ素樹脂、アクリル樹脂、アクリルポリオール樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ポリエチレンの順番となる。該理由は、以下のように考えられる。
撥水・撥油性のフッ素樹脂は、波長変換材料との相溶性が最も悪いため、波長変換材料が、完全に微分散せずに集合する結果、強発光する。また、吸収・発光の光が、フッ素樹脂に吸収されにくい。
THVとしては、ダイニオン社製のTHVが挙げられる。
フルオロオレフィンと炭化水素系単量体との共重合体であって官能基を有する含フッ素重合体としては、旭硝子社製のルミフロン等が挙げられる。
フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、パーフルオロプロピルビニルエーテルなどのフルオロオレフィンが好ましく、特にテトラフルオロエチレンとクロロトリフルオロエチレンが好ましい。
炭化水素系単量体としては、ビニルエーテル類、アリルエーテル類、イソプロペニルエーテル類などのアルケニルエーテル系単量体と、カルボン酸ビニルエステル類、カルボン酸アリルエステル類、不飽和カルボン酸エステル類などのアルケニルエステル系単量体が好ましい。特に、炭化水素系単量体としては、ビニルエーテル類の1種以上からなるか、ビニルエーテル類の1種以上と他の炭化水素系単量体(特にカルボン酸ビニルエステル類が好ましい)の1種以上の組合せからなることが好ましい。ビニルエーテル類としては、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどのアルキルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどのシクロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテルなどがある。カルボン酸ビニルエステル類としては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニルなどがある。
フルオロオレフィンと炭化水素系単量体との共重合体における全繰り返し単位に対するフルオロオレフィン単位の割合は30〜70モル%が好ましく、特に40〜60モル%が好ましい。
アクリルポリオール樹脂としては、大成ファインケミカル社製のアクリレットQT507−28等が挙げられる。
アクリル樹脂としては、三菱レイヨン社製のダイヤナールBP80等が挙げられる。
アクリルシリコーン樹脂としては、チッソ社製のサイラコートSCT−8102等が挙げられる。
波長変換層16は、波長変換材料を含む塗膜層18、すなわち波長変換材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換層16の厚さは、乾燥後の塗膜として1〜50μmが好ましく、2〜30μmがより好ましく、3〜20μmが特により好ましい。
波長変換フィルム10は、波長変換材料を含む樹脂ワニスを、溶融成形によって得られた紫外線遮断層14の基材フィルム層12の表面に塗布し、乾燥させて塗膜層18(波長変換層16)を形成することによって製造できる。
樹脂ワニスとしては、樹脂を有機溶媒に溶解させたタイプ、樹脂を水等に分散させたタイプが挙げられる。
有機溶媒は、基材フィルム層12の表面での樹脂ワニスのはじき、転写率、乾燥性、樹脂ワニスの保存安定性等の点から、最適なものを適宜選定する。
塗膜層18(波長変換層16)は、基材フィルム層12(紫外線遮断層14)の全面に形成してもよく、基材フィルム層12の表面の一部に(たとえばドット状に)、形成してもよい。
表面処理としては、コロナ放電処理、金属ナトリウム処理、機械的粗面化処理、エキシマレーザー処理等が挙げられ、安価な点から、コロナ放電処理が好ましい。
図3は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、熱可塑性樹脂を含む基材フィルム層12と、該基材フィルム層12の両面に形成された、樹脂を含む2層の塗膜層18とを有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含まない。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
基材フィルム層12の厚さは、20〜150μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
塗膜層18は、樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
2層の塗膜層18は、一方が無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもあり、他方が波長変換材料を含む波長変換層16でもある。
樹脂としては、第2の実施形態で例示した樹脂が挙げられる。
紫外線遮断層14の樹脂と波長変換層16の樹脂とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む塗膜層18、すなわち無機系紫外線遮断材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の一方の表面に塗布することによって形成される層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の厚さは、第2の実施形態における波長変換層16の厚さと同じ範囲内が好ましい。
波長変換層16は、波長変換材料を含む塗膜層18、すなわち波長変換材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の他方の表面に塗布することによって形成される層である。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換層16の厚さは、第2の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10は、第2の実施形態と同様の方法で製造できる。
ただし、紫外線遮断層14を形成する樹脂ワニスの樹脂としては、フッ素樹脂を用いることが好ましい。
図4は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、熱可塑性樹脂を含む基材フィルム層12と、該基材フィルム層12の一方の表面に形成された、樹脂を含む2層の塗膜層18とを有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含まない。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
基材フィルム層12の厚さは、20〜150μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
塗膜層18は、樹脂ワニスを基材フィルム層12または塗膜層18の表面に塗布することによって形成される層である。
2層の塗膜層18は、一方が無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもあり、他方が波長変換材料を含む波長変換層16でもある。
樹脂としては、第2の実施形態で例示した樹脂が挙げられる。
紫外線遮断層14の樹脂と波長変換層16の樹脂とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む塗膜層18、すなわち無機系紫外線遮断材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の一方の表面に塗布することによって形成される層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の厚さは、第2の実施形態における波長変換層16の厚さと同じ範囲内が好ましい。
波長変換層16は、波長変換材料を含む塗膜層18、すなわち波長変換材料を含む樹脂ワニスを紫外線遮断層14の表面に塗布することによって形成される層である。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換層16の厚さは、第2の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10は、第2の実施形態と同様の方法で製造できる。
ただし、紫外線遮断層14を形成する樹脂ワニスの樹脂としては、フッ素樹脂を用いることが好ましい。
図5は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、フッ素樹脂を含む基材フィルム層12と、該基材フィルム層12の一方の表面に形成された、樹脂を含む2層の塗膜層18とを有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含まない。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
基材フィルム層12の厚さは、20〜150μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
塗膜層18は、樹脂ワニスを基材フィルム層12または塗膜層18の表面に塗布することによって形成される層である。
2層の塗膜層18は、一方が波長変換材料を含む波長変換層16でもあり、他方が無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもある。
樹脂としては、第2の実施形態で例示した樹脂が挙げられる。
紫外線遮断層14の樹脂と波長変換層16の樹脂とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
波長変換層16は、波長変換材料を含む塗膜層18、すなわち波長変換材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の一方の表面に塗布することによって形成される層である。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換層16の厚さは、第2の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む塗膜層18、すなわち無機系紫外線遮断材料を含む樹脂ワニスを波長変換層16表面に塗布することによって形成される層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の厚さは、第2の実施形態における波長変換層16の厚さと同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10は、第2の実施形態と同様の方法で製造できる。
ただし、紫外線遮断層14を形成する樹脂ワニスの樹脂としては、フッ素樹脂を用いることが好ましい。
図6は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、熱可塑性樹脂を含む基材フィルム層12からなる。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む波長変換・紫外線遮断層20でもある。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
波長変換・紫外線遮断層20は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換材料としては、第1の実施形態で例示したものが挙げられる。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10の可視光線透過率は、65%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。波長変換フィルム10の可視光線透過率が65%以上であれば、変換後の波長の光の強度が充分に高くなる。
波長変換フィルム10の紫外線透過率は、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましい。
波長変換フィルム10は、フッ素樹脂、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む材料を、溶融成形する方法で製造できる。
図7は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、フッ素樹脂を含む基材フィルム層12と、該基材フィルム層12の表面に形成された樹脂を含む塗膜層18とを有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含まない。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
基材フィルム層12の厚さは、40〜150μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。
塗膜層18は、樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
塗膜層18は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む波長変換・紫外線遮断層20でもある。
樹脂としては、第2の実施形態で例示した樹脂が挙げられる。
波長変換・紫外線遮断層20は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む塗膜層18、すなわち無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換材料としては、第1の実施形態で例示したものが挙げられる。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10の可視光線透過率は、第6の実施形態と同じ範囲内が好ましい。 波長変換フィルム10の紫外線透過率は、第6の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10は、第2の実施形態と同様の方法で製造できる。
図8は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、熱可塑性樹脂を含む2層の基材フィルム層12を有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
2層の基材フィルム層12は、一方が無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもあり、他方が無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む波長変換・紫外線遮断層20でもある。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
紫外線遮断層14の熱可塑性樹脂と波長変換層16の熱可塑性樹脂とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂および無機系紫外線遮断材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の厚さは、6〜250μmが好ましく、10〜150μmがより好ましい。
波長変換・紫外線遮断層20は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換材料としては、第1の実施形態で例示したものが挙げられる。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10の可視光線透過率は、第6の実施形態と同じ範囲内が好ましい。 波長変換フィルム10の紫外線透過率は、第6の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10は、第1の実施形態と同様の方法で製造できる。
図9は、本発明の波長変換フィルムの他の実施形態を示す断面図である。波長変換フィルム10は、フッ素樹脂を含む基材フィルム層12と、該基材フィルム層12の表面に形成された樹脂を含む塗膜層18とを有する。
基材フィルム層12は、熱可塑性樹脂を含む材料を溶融成形してなる層である。
基材フィルム層12は、無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層14でもある。
熱可塑性樹脂としては、第1の実施形態で例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
紫外線遮断層14は、無機系紫外線遮断材料を含む基材フィルム層12、すなわち熱可塑性樹脂および無機系紫外線遮断材料を含む材料を溶融成形してなる層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
紫外線遮断層14の厚さは、6〜250μmが好ましく、10〜150μmがより好ましい。
塗膜層18は、樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
塗膜層18は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む波長変換・紫外線遮断層20でもある。
樹脂としては、第2の実施形態で例示した樹脂が挙げられる。
波長変換・紫外線遮断層20は、無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む塗膜層18、すなわち無機系紫外線遮断材料および波長変換材料を含む樹脂ワニスを基材フィルム層12の表面に塗布することによって形成される層である。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換材料としては、第1の実施形態で例示したものが挙げられる。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10の可視光線透過率は、第6の実施形態と同じ範囲内が好ましい。 波長変換フィルム10の紫外線透過率は、第6の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換フィルム10は、第2の実施形態と同様の方法で製造できる。
(i)無機系紫外線遮断材料を含むため、波長変換フィルム10の紫外線透過率が低い。その結果、紫外線による波長変換材料の光分解が抑えられ、波長変換機能が長期にわたって保持されるようになる。無機系紫外線遮断材料である金属酸化物を二酸化ケイ素等で表面を被覆することによって、波長変換材料との相互作用がさらに低くなり、波長変換機能がさらに長期間保持される。
(ii)無機系紫外線遮断材料は、従来の有機系紫外線吸収剤とは異なり、波長変換材料に悪影響を及ぼさない。有機化合物が熱可塑性樹脂中に偏在する場合、有機化合物の含有量が樹脂の非晶質部分に対して多いほどマイグレートを起こしやすいところ、有機系波長変換材料と有機系紫外線吸収材料を併用する場合は、樹脂の非晶質部分に対する有機化合物の含有量が多くなってしまうためである。
また、無機系紫外線遮断材料は有機系紫外線遮断材料よりも有機系波長変換材料との相互作用が少ないため、有機系紫外線遮断材料を使用した場合よりも波長変換機能が長期にわたって保持する。
従来の有機系紫外線吸収剤は、低分子量の有機化合物であるため、有機系紫外線吸収剤と波長変換材料とが別々の層に含まれていたとしても、太陽光の熱で有機系紫外線吸収剤がマイグレートし、波長変換材料を含む層に移動してしまう。有機系紫外線吸収剤は、有機系波長変換材料と相互作用を起こし、波長変換材料の波長変換機能を低下させてしまう。したがって、紫外線遮断層と波長変換層とが積層された場合でも、紫外線遮断層に用いる紫外線遮断材料は無機系のものが好ましい。
(iii)基材フィルム層12がフッ素樹脂を含む場合、紫外線による劣化が少ない。そのため、波長変換フィルム10の可視光線透過率の低下が少なく、変換後の波長の光の強度の経時的な低下が少ない。一方、非フッ素系樹脂は、フッ素樹脂と比べると、紫外線吸収剤を配合しても、可視光線透過率が経時的に低下するために、波長変換材料が吸収する光が経時的に低下し、その結果、変換後の波長の光の強度も経時的に低下する。
(i)波長変換層16に花粉、油分等が付着しにくく、波長変換フィルム10の可視光線透過率が低下しにくい。
(ii)フッ素樹脂は耐久性が高いため、波長変換機能を長期間にわたって維持できる。
(iii)撥水・撥油性のフッ素樹脂は、波長変換材料との相溶性が悪いため、波長変換材料が、完全に微分散せずに集合する結果、強発光する。また、吸収・発光の光が、フッ素樹脂に吸収されにくい。そのため、フッ素樹脂は、他の樹脂に比べ、波長変換材料の発光スペクトルおよび発光強度が高くなる。
本発明の塗膜形成用組成物は、波長変換材料、無機系紫外線遮断材料、樹脂および液状媒体を含むものである。
無機系紫外線遮断材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
波長変換材料としては、第1の実施形態で例示したものが挙げられる。
波長変換材料の含有量は、第1の実施形態と同じ範囲内が好ましい。
樹脂としては、第2の実施形態で例示した樹脂が挙げられる。
液状媒体としては、有機溶媒、水等が挙げられる。
本発明の塗膜形成用組成物を用いて形成される塗膜層18においては、波長変換材料のブリードアウトが抑えられる。一方、有機系紫外線吸収剤と波長変換材料との組み合わせでは、波長変換材料がブリードアウトしてしまう。
本発明の農業用フィルムは、本発明の波長変換フィルムからなるものである。
本発明の波長変換フィルムは、太陽光の特定の波長領域の光を吸収し、植物の成長に有効な異なる波長領域の光を発光できるため、農業用ハウス等の農業用フィルムとして好適である。本発明の農業用フィルムとしては、農業用ハウスの屋根材、農業用ハウスの内部に設けられるカーテン、トンネル用資材等が挙げられる。また、本発明の農業用フィルムを、ガラス表面に貼り付けて用いてもよい。2層のエアハウスからなる農業用ハウスの屋根材として用いるとき、植物側の内側フィルムとして、または、外気と接する外側のフィルムとして用いることができる。
本発明の農業用フィルムは、施設栽培・園芸に適用し得るものであればどのような形状のものでもよい。フィルムを細く裁断して編むことによりネット状、織布状のものが成型できる。
すなわち、太陽光の波長(300nm〜2500nm)のうち、400〜700nmの可視光線は、植物の成長に不可欠な波長であるとされている。変換後の光の波長領域の調整は、波長変換材料を適宜選択することにより行うことができる。
発芽・発根を促進する赤色光(660nm付近)、
発芽・発根を抑制する遠赤色光(730nm付近)、
胚軸伸長を抑制する近紫外光(370nm〜380nm付近)、
屈光性をもたらす青色光(440nm〜480nm付近)、
葉柄伸長を促進する遠赤色光(730nm付近)、
緑化(クロロフィル生合成促進)を促進する636nmおよび650nm付近、
生育(光合成)を促進する430nmおよび670nm(極大波長)付近、
短日性および長日性の光周性に影響を与えて開花を促進または抑制する赤色光および遠赤色光、
フェノール系色素、アントシアニン系色素の増加により果実および花の色を変化させる紫外光等。
PARは、波長変換層16を塗布によって形成する場合は、塗布面積を変えることによって調整できる。
波長変換フィルム10のPAR=(波長変換層16が形成された部分の透過光のPAR)×(波長変換層16が形成された部分の面積比)+(波長変換層16が形成されていない部分の透過光のPAR)×(波長変換層16が形成されていない部分の面積比) ・・・(2)。
よって、波長変換フィルム10の透過光のPARは、波長変換層16に含まれる波長変換材料の濃度、波長変換層16の厚さ、波長変換層16の面積等を適宜設定することによって、任意に調整できる。
また、樹脂の屈折率によっては、波長変換材料が発光する光のうち60〜80%が、農業用フィルムと空気との界面で反射され、フィルム内を伝わって行くことがある。多くの場合、波長変換材料の吸収スペクトルが発光スペクトルと重なるため、フィルム内の光の一部は、波長変換材料に再び吸収される。このエネルギーロスを回避し、波長変換材料が発光する光を有効にフィルムから放射できるような工夫を施してもよい。該工夫としては、下記の工夫が挙げられる。
(i)農業用フィルムにシリカ、アルミナ等の無機微粉末を含ませる。
(ii)特開昭63−160520号公報に記載されているように、農業用フィルムの内面に、規則的は凹凸加工を施す。
本発明の波長変換フィルムは、太陽光の特定の波長領域の光を吸収し、太陽光発電に有効な異なる波長領域の光を発光できるため、太陽光発電パネルのカバーフィルムとしても好適である。
本発明の波長変換フィルムは、太陽光だけでなく蛍光灯のような人口の光に対しても波長変換機能を有するため、バックライト式の表示板のフィルターとしても用いることができる。本発明の波長変換フィルムを表示板のフィルターとして用いると、表示部分が光って見えるため視認性が向上する。
表示板のフィルターとして用いる場合の波長変換フィルムの厚さは、光線透過率を保つため25〜100μm程度が好ましく、表示板の構造によって最適な厚さのフィルムを設定すればよい。
本発明の構造物は、波長変換フィルム(農業用フィルム)を屋根材または壁装材として用いたものである。
構造物としては、農業用ハウス、トンネル等が挙げられる。
例1〜6、9〜11、18は実施例であり、例7、8、12〜17、19〜22は比較例である。
(可視光線透過率、紫外線透過率)
紫外線遮断層フィルムの可視光線透過率および紫外線透過率は、分光光度計(島津製作所社製、UV−3100PC)を用い、JIS R3106「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」にしたがって測定した。
波長変換フィルムについて、JIS K7350−4に準拠したオープンフレームカーボンアークランプを備えたサンシャインウェザメータ(スガ試験機社製、300サンシャインウェザメータ)を用い、5000時間の耐候性試験を行った。
促進耐候性試験は、紫外線遮断層側から光が入射する暴露形態について行った。
可視分光放射計(英弘精機社製、MS700)を用い、(i)フィルムを透過させない太陽光の分光放射エネルギー、(ii)保存しておいた促進耐候性試験前の波長変換フィルムを透過した太陽光の分光放射エネルギー、(iii)促進耐候性試験後の波長変換フィルムを透過した太陽光の分光放射エネルギーを、同時に測定した。例1〜9については、測定日は2007年の2月5日および2月6日であり、天気が安定している時間を選んだ。例10〜22については、測定日は2007年11月13日であり、天気が安定している時間を選んだ。
分光放射エネルギーから400〜700nmの光合成有効量子数(PAR)を求めた。該PARを、400〜500nm(青色)、500〜600nm(緑色)、600〜700nm(赤色)の3つに分割し、各波長領域について、フィルムを透過させない太陽光のPARに対する、促進耐候性試験前の波長変換フィルムを透過した太陽光のPARの比、フィルムを透過させない太陽光のPARに対する、促進耐候性試験後の波長変換フィルムを透過した太陽光のPARの比を求めた。
波長変換材料の製造:
ペリレン系色素(BASF社製、ルモゲンFレッド305)12g、エタノール100gをビーズミルに仕込み、色素をエタノールに分散させ、色素分散液を得た。
テトラエトキシシラン10g、イソプロパノール60gを反応器に仕込み、室温で撹拌しながら、反応器内に色素分散液56gを10分間かけて滴下し、さらに撹拌を続けて、均一な分散液とした。ついで、反応器内を室温で撹拌しながら、反応器内に触媒であるジエタノールアミン水溶液を30分間かけて滴下し、さらに40分撹拌を続けて、分散液をゾル化させ、ついで60℃まで加温し、ゲル化させた。反応器内を冷却した後、反応物をろ別し、エタノールおよび水で洗浄して溶媒、分散剤、触媒を取り除き、120℃で1時間乾燥した。得られた粉体を衝撃式粉砕機で10秒間粉砕し、平均粒子径1.5μmの粉体を得た。
シリカ被覆酸化セリウム(日本電工社製、SC4060)100gを、フェニルメチルシリコーンオイルが5質量%溶解したイソプロパノール溶液300gに分散させた。ついで、70℃でイソプロパノールを揮発させた後、170℃で1時間乾燥させ、シリカの表面が疎水化された粉体を得た。該粉体を衝撃式粉砕機にて粉砕し、無機系紫外線遮断材料を得た。
無機系紫外線遮断材料40g、ETFE(旭硝子社製、フルオンETFE88AXB)4kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて320℃で押出成形し、厚さ100μmの紫外線遮断層フィルムを得た。
紫外線遮断層フィルムの可視光線透過率および紫外線透過率を測定した。結果を図10および表1に示す。
波長変換材料5g、ETFE(旭硝子社製、フルオンETFE88AXB)4kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて320℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換層フィルムを、紫外線遮断層フィルムの表面に繰り出しラミネーションし、波長変換フィルムを得た。
ついで、(i)フィルムを透過させない太陽光の分光放射エネルギー、(ii)保存しておいた促進耐候性試験前の波長変換フィルムを透過した太陽光の分光放射エネルギー、(iii)促進耐候性試験後の波長変換フィルムを透過した太陽光の分光放射エネルギーを、同時に測定した。分光放射エネルギーのスペクトルチャートを図11に示す。
また、分光放射エネルギーからPARを求め、太陽光のPARに対する、促進耐候性試験前後の波長変換フィルムを透過した太陽光のPARの比を求めた。結果を表1に示す。
太陽光に比べ、波長変換フィルムを透過した太陽光のPARは全体的に減少しているが、600nm〜700nmの赤色光に限っては、PARは増加していた。また、耐候性試験前後で分光放射エネルギーの変化が小さかった。
波長変換フィルムの製造:
波長変換材料として、シリカ被覆ペリレン系色素の代わりに、シリカ被覆していないペリレン系色素(BASF社製、ルモゲンFレッド305)を用いた以外は、例1と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1および図12に示す。
波長変換フィルムの製造:
例1の波長変換材料0.3gをフッ素樹脂ワニス(旭硝子社製、ルミフロン600、樹脂固形分50質量%のキシレン溶液)40gに分散させて、分散液を得た。該分散液を、乾燥後の塗膜の厚さが10μmになるように、例1の紫外線遮断層フィルムの表面に塗布し、乾燥させて波長変換層の塗膜を形成し、波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1および図13に示す。
波長変換フィルムの製造:
ペリレン系色素(BASF社製、ルモゲンFレッド305)0.4gをフッ素樹脂ワニス(旭硝子社製、ルミフロン600、樹脂固形分50質量%のキシレン溶液)40gに分散させて、分散液を得た。該分散液を、乾燥後の塗膜の厚さが10μmになるように、例1の紫外線遮断層フィルムの表面に塗布し、乾燥させて波長変換層の塗膜を形成し、波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1および図14に示す。
無機系紫外線遮断材料の製造:
シリカ被覆酸化亜鉛(昭和電工社製、マックスライトZS32)100gを、フェニルメチルシリコーンオイルが5質量%溶解したイソプロパノール溶液300gに分散させた。ついで、70℃でイソプロパノールを揮発させた後、170℃で1時間乾燥させ、シリカの表面が疎水化された粉体を得た。該粉体を衝撃式粉砕機にて粉砕し、無機系紫外線遮断材料を得た。
無機系紫外線遮断材料40g、ETFE(旭硝子社製、フルオンETFE88AXB)4kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて320℃で押出成形し、厚さ100μmの紫外線遮断層フィルムを得た。
紫外線遮断層フィルムの可視光線透過率および紫外線透過率を測定した。結果を図10および表1に示す。
ペリレン系色素(BASF社製、ルモゲンFレッド305)0.4gをアクリルポリオール(表中、APOと記す。)樹脂ワニス(大成ファインケミカル社製、アクリレットQT507−28、固形分:50質量%、トルエン:25質量%、酢酸ブチル:25質量%)40gに分散させて、分散液を得た。該分散液を、乾燥後の塗膜の厚さが10μmになるように、紫外線遮断層フィルムの表面に塗布し、乾燥させて波長変換層の塗膜を形成し、波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1および図15に示す。
紫外線遮断層フィルムの製造:
例5の無機系紫外線遮断材料40g、PVDF(クレハ社製、クレハKFポリマー)4kgを、2軸押出機にて280℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて300℃で押出成形し、厚さ100μmの紫外線遮断層フィルムを得た。
紫外線遮断層フィルムの可視光線透過率および紫外線透過率を測定した。結果を表1に示す。
例6の紫外線遮断層フィルムを用いた以外は、例5と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
基材フィルムの製造:
無機系紫外線遮断材料を加えない以外は、例1の紫外線遮断層フィルムと同様にして、厚さ100μmの基材フィルムを得た。
基材フィルムの可視光線透過率および紫外線透過率を測定した。結果を図10および表1に示す。
例1の紫外線遮断層フィルムの代わりに例7の基材フィルムを用いた以外は、例1と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1および図16に示す。
促進耐候性試験後にPARが増加した。これは、波長変換材料が紫外線によって分解したためであり、初期の波長変換特性とは大きく異なった。
紫外線遮断層フィルムの製造:
有機系紫外線吸収剤(共同薬品社製、バイオソーブ910)2.0質量部、EVA(三井デュポンケミカル社製、エバフレックスEV−450)100質量部を、200℃に設定したヒートロールで3分間混練し、ついで、180℃の70トンホットプレスでプレス成形して厚さ100μmの紫外線遮断層フィルムを得た。
紫外線遮断層フィルムの可視光線透過率および紫外線透過率を測定した。結果を図10および表1に示す。
紫外線遮断層フィルムの表面にコロナ放電処理を施し、濡れ性を高めた後、例4と同様にして波長変換層の塗膜を形成し、波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
太陽光のPARに対する、促進耐候性試験前の波長変換フィルムを透過した太陽光のPARの比は、全ての波長域において1以下であった。また、促進耐候性試験後の波長変換フィルムを透過した太陽光のPARは、大幅に変化した。
波長変換材料および紫外線吸収材料を含むフッ素樹脂単層フィルムの製造:
例2のペリレン系色素(ルモゲンFレッド305)の0.5gを、フェニルメチルシリコーンの0.05gを溶解させたイソプロパノール溶液に浸漬し、その後140℃で乾燥し、10%フェニルメチルシリコーンで処理されたルモゲンFレッド305を得た。
続いて、例5と同様な操作で得た、フェニルメチルシリコーン処理したシリカ被覆酸化亜鉛の40gと、上記の表面処理されたルモゲンFレッド305の2gをETFE樹脂の4kgに混合し、その後300℃にて2軸押出機にてペレット化し、320℃にて成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例1と同様にして評価を行った。結果を表1および図17に示す。
太陽光のPARに対する、促進耐候性試験前後で波長変換フィルムを透過した太陽光の放射強度分布は変化したが、600〜700nmにおけるPARの比は、1.07が1.06に変化したのみであり、波長変換機能を充分に有することがわかった。したがって、本例のフッ素樹脂単層フィルムは、波長変換層と紫外線吸収層とを兼ね備えた単層フィルムである。
波長変換材料の製造:
ペリレン系色素(BASF社製、ルモゲンFレッド305)10gを、フェニルメチルシリコーンオイルが4質量%溶解したイソプロパノール溶液25gに分散させた。ついで、70℃でイソプロパノールを揮発させた後、170℃で1時間乾燥させ、表面が疎水化された粉体を得た。該粉体を衝撃式粉砕機にて粉砕し、波長変換材料を得た。
シリカ被覆酸化セリウム(日本電工社製、SC4060)100gを、フェニルメチルシリコーンオイルが5質量%溶解したイソプロパノール溶液300gに分散させた。ついで、70℃でイソプロパノールを揮発させた後、170℃で1時間乾燥させ、シリカの表面が疎水化された粉体を得た。該粉体を衝撃式粉砕機にて粉砕し、無機系紫外線遮断材料を得た。
無機系紫外線遮断材料40g、ETFE4kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。波長変換材料2g、ETFE4kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて300℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
ついで、(i)太陽光の分光放射エネルギー、(ii)保存しておいた促進耐候性試験前の波長変換フィルムを透過した太陽光の分光放射エネルギー、(iii)促進耐候性試験後の波長変換フィルムを透過した太陽光の分光放射エネルギーを、同時に測定した。分光放射エネルギーのスペクトルチャートを図18に示す。
また、分光放射エネルギーからPARを求め、太陽光のPARに対する、促進耐候性試験前後の波長変換フィルムを透過した太陽光のPARの比を求めた。結果を表2に示す。
太陽光に比べ、波長変換フィルムを透過した太陽光のPARは全体的に減少しているが、600nm〜700nmの赤色光に限っては、PARは増加していた。また、耐候性試験前後で分光放射エネルギーの変化が小さかった。
波長変換フィルムの製造:
無機系紫外線遮断材料の量を10gとした以外は、例10と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2および図19に示す。
波長変換フィルムの製造:
紫外線遮断材料として有機系紫外線遮断材料のベンゾフェノン系紫外線吸収剤(Chiba Japan社製、CHIMASSORB 81/FL)を用いた。
有機系紫外線遮断材料16g、ETFE4kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。該ペレットと、例10と同様に波長変換材料を用いて製造されたペレットとを用いて、Tダイにて200℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
波長変換フィルムの製造:
有機系紫外線遮断材料の量を4gとした以外は、例12と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
波長変換フィルムの製造:
例10の波長変換材料8g、ETFE8kgを、2軸押出機にて300℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて200℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
波長変換材料の製造:
SMARTLIGHT RL 1000(Chiba Japan社製)100gを、フェニルメチルシリコーンオイルが4質量%溶解したイソプロパノール溶液250gに分散させた。ついで、70℃でイソプロパノールを揮発させた後、170℃で1時間乾燥させ、表面が疎水化された粉体を得た。該粉体を衝撃式粉砕機にて粉砕し、波長変換材料を得た。
例10の無機系紫外線遮断材料80g、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)4kgを、2軸押出機にて180℃でペレット化した。例15の波長変換材料80g、LLDPE4kgを、2軸押出機にて180℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて200℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
波長変換フィルムの製造:
紫外線遮断材料として有機系紫外線遮断材料のベンゾフェノン系紫外線吸収剤(Chiba Japan社製、CHIMASSORB 81)を用いた。有機系紫外線遮断材料8g、LLDPE4kgを、2軸押出機にて180℃でペレット化した。該ペレットと例15と同様に波長変換材料を用いて製造されたペレットを用いて、Tダイにて200℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例15と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
波長変換フィルムの製造:
例15の波長変換材料80g、LLDPE8kgを、2軸押出機にて180℃でペレット化した。該ペレットを、Tダイにて200℃で押出成形し、厚さ100μmの波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例15と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
基材フィルムの製造:
波長変換材料および無機系紫外線遮断材料を加えない以外は、例10と同様にして、厚さ100μmのETFEの基材フィルムを得た。
ペリレン系色素(BASF社製、ルモゲンFレッド305)0.05g、およびシリカ被覆酸化亜鉛1.0gをフッ素樹脂ワニス(旭硝子社製、ルミフロン600、樹脂固形分50質量%のキシレン溶液)40gに分散させて、分散液を得た。該分散液を、乾燥後の塗膜の厚さが10μmになるように基材フィルムの表面に塗布し、乾燥させて塗膜層を形成し、波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
波長変換フィルムの製造:
紫外線遮断材料として有機系紫外線遮断材料のベンゾフェノン系紫外線吸収剤(Chiba Japan社製、CHIMASSORB 81)を0.4g用いた以外は、例18と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
波長変換フィルムの製造:
紫外線遮断材料を用いない以外は、例18と同様にして波長変換フィルムを得た。
該波長変換フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
厚さ100μmのETFEの基材フィルムについて、例10と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
厚さ100μmのLLDPEの基材フィルムについて、例15と同様にして評価を行った。結果を表2に示す。
例10〜22において、促進耐候性試験後の500〜600nmのPAR比が小さいほど光を吸収する能力が残っており、600〜700nmのPAR比が大きいほど発光する能力が残っているといえる。
例10、11は、促進耐候性試験後の500〜600nmのPAR比が大きくならず、600〜700nmのPAR比が小さくならず、耐候性に優れているといえる。例10は例11よりも無機系紫外線遮断材料の添加量が多く、500〜600nmのPAR比の変化が小さく耐候性に優れている。
例12は例13よりも、促進耐候性試験後の500〜600nmのPAR比、600〜700nmのPAR比の変化が大きい。例12は例13よりも有機系紫外線遮断材料の添加量が多く、紫外線透過率が低い(より紫外線をカットしている)にもかかわらず、波長変換材料の劣化が進んでいるといえる。また、紫外線遮断材料を添加しない例14よりも、劣化が進んでいるといえる。
例18〜20についても同様であり、無機系紫外線遮断材料を添加した例18がもっとも耐候性に優れているといえる。
例15〜17においては、500〜600nmにおけるPAR比は促進耐候性試験によっても変化しない。600〜700nmにおけるPAR比を見ると、無機系紫外線遮断材料を添加した例15がもっとも耐候性に優れており、有機系紫外線遮断材料を添加した例16がもっとも耐候性に劣っているといえる。
なお、2007年4月6日に出願された日本特許出願2007−100328号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (16)
- 無機系紫外線遮断材料と波長変換材料とを含む波長変換フィルムであり、
1層または2層以上からなり、
そのうちの少なくとも1層が、熱可塑性フッ素樹脂および前記無機系紫外線遮断材料を含む基材フィルム層であり、
前記無機系紫外線遮断材料が、金属酸化物を、シリカ、ジルコニア、およびアルミナからなる群から選ばれる1種以上で被覆したものである、ことを特徴とする波長変換フィルム。 - 前記基材フィルム層の1層からなり、該基材フィルム層が、さらに前記波長変換材料を含む、請求項1記載の波長変換フィルム。
- 2層以上からなり、
そのうちの1層が、前記熱可塑性フッ素樹脂、前記無機系紫外線遮断材料および前記波長変換材料を含む、請求項1記載の波長変換フィルム。 - 2層以上からなり、
そのうちの1層が、前記熱可塑性フッ素樹脂および前記無機系紫外線遮断材料を含む紫外線遮断層であり、
他の1層が、前記波長変換材料を含む波長変換層である、請求項1に記載の波長変換フィルム。 - 前記基材フィルム層が少なくとも2層からなる、請求項3または4に記載の波長変換フィルム。
- 少なくとも1層が、前記基材フィルム層であり、
他の少なくとも1層が、樹脂を含む塗膜層である、請求項3または4に記載の波長変換フィルム。 - 少なくとも1層の前記塗膜層が、前記樹脂としてフッ素樹脂を含む、請求項6に記載の波長変換フィルム。
- 前記熱可塑性フッ素樹脂が、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体またはポリフッ化ビニリデンである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の波長変換フィルム。
- 前記波長変換材料が、蛍光色素または蓄光顔料である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の波長変換フィルム。
- 前記波長変換材料が、蛍光色素を、シリカ、アルミナ、ジルコニアおよび架橋アクリル樹脂からなる群から選ばれる1種以上で被覆したものである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の波長変換フィルム。
- 前記蛍光色素が、π共役系芳香族色素またはオキサジン系色素である、請求項9または10に記載の波長変換フィルム。
- 前記金属酸化物が、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化チタンおよび酸化鉄からなる群から選ばれる1種以上である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の波長変換フィルム。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の波長変換フィルムからなる、農業用フィルム。
- 前記波長変換フィルムの片面または両面に形成された流滴層をさらに有する、請求項13に記載の農業用フィルム。
- 請求項4に記載の波長変換フィルムを屋根材または壁装材として用いた構造物であって、
前記波長変換フィルムが、紫外線遮断層が太陽光の入射側となるように展張されている、ことを特徴とする構造物。 - 波長変換材料を含み無機系紫外線遮断材料を含まない樹脂フィルム、および熱可塑性フッ素樹脂および無機系紫外線遮断材料を含む樹脂フィルムの2枚の樹脂フィルムを1組として屋根材または壁装材として用いた構造物であって、
前記無機系紫外線遮断材料を含む樹脂フィルムが、太陽光の入射側となるように展張され、
前記無機系紫外線遮断材料が、金属酸化物を、シリカ、ジルコニア、およびアルミナからなる群から選ばれる1種以上で被覆したものである、ことを特徴とする構造物。
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