JP6864083B2 - 太陽光反応性マルチフィルム - Google Patents
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Description
a.このフィルムは、筋状に、ウェブを横断する横方向にのみ伸び、フィルムに厚い部分と薄い部分の縞が複数できる。これらの縞は、ウェブの幅方向に並び、ウェブの長さ全体にわたって延びている。
b.結果として、ウェブを横断する方向に、フィルムの弱い部分と強い部分の縞が複数できる。このマルチフィルムは、屋外環境において、薄い縞に沿ってより速く劣化する。このマルチフィルムは、機械によって床に敷かれる際、またはそのシーズンの終わりに機械によって床から剥ぎ取られる際に、弱い線に沿って裂けることとなる。
c.フィルムが横方向にのみ伸びることで、このフィルムは、土壌から引き出される方向である縦方向に、さらに弱くなる。
d.このフィルムは、縮んで狭くなる傾向があり、数百層を一定幅のロールとして巻き取ることは、不可能ではなくとも困難であろう。巻かれたフィルムをほどく際、フィルムは縮んで狭くなり、敷込ホイールからもそのようにして引き出される傾向がある。敷設され、敷込ホイールによって横方向に伸ばされると、このフィルムは、薄く伸ばされた細長い部分に沿って裂ける傾向がある。
e.このフィルムのロールは、周方向に高い帯を複数有することとなり、機械によって敷かれた際に穴が開く原因となる。
f.このフィルムは、苗を植えるために穴を開けたり切り込みを設けたりされると、裂ける傾向がある。横方向の収縮により、劣化時、あるいはフィルムに切り込みを入れた際に裂ける可能性が高くなる。
g.フィルムの細長い部分のいくつかは全く伸長されない。この伸長されていない細長い部分は収縮せず、実質的に伸びることによって、伸長された領域の収縮を打ち消す可能性がある(例えば、表1)。
h.薄い領域は、光を遮断せずに雑草の成長を許し、UV光による劣化に対する化学的保護効果も弱く、また、太陽エネルギーを吸収してフィルムを保護するための黒色顔料も少ない。
i.表1で行われた実験では、収縮の度合いが非常に低く、60℃未満の温度では全く収縮せず、逆に幾分か伸びることが示されている。これらの試験は、実験室の熱源を用いて行われており、太陽エネルギーを単独で用いてもフィルムが収縮するという証拠はなく、これは仮定または推定の域を出ない。
j.上記の点は、この文献の考察、提案および仮定から推定されるものであり、このフィルムの収縮能力や農業用マルチフィルムとして機能する能力について具体的に記載した請求項は存在しない。
a.このシートは、長手方向にのみ予歪みが与えられている。
b.このシートは、表面の全領域にわたって厚さが均一であり、薄かったり弱かったりする帯状部分を有さない。
c.このシートには、太陽熱を生成し、雑草の成長を防止し、UV光による劣化からポリマーを保護するためのカーボンブラックが、一定した高いレベルで含有されうる。
d.このシートは、長手方向の引張特性が改善されており、そのため、地面から剥ぎ取られる際に破れなどのないしっかりしたシートが維持される助けとなる。
e.加熱され、直ちに冷却されることによって材料に歪みが与えられており、この歪みが維持されることで収縮力が材料内に閉じ込められ、その結果、畑で通常経験する45〜70℃という非常に低い温度でマルチが収縮する。
f.このシートは、主として長さ方向に収縮するが、横方向にもわずかではあるが十分に収縮する。収縮は表面の全領域にわたって均一であり、線状に弱い部分が生じたり、植物を植えるための切り込みや穴に引裂応力が加わったりすることはない。
g.ロールの幅は正確かつ一定であり、敷設時には平坦なシートとして供給される。
h.製造方法および結果として得られる物理的特性が完全に異なっている。
a)土壌を温める、水分を保持する、土壌の侵食を防ぐ、果実を保護する、雑草の成長を防ぐ、生育期の最後まで屋外で持ちこたえ、機械的手段によって栽培土壌に敷設され、また栽培土壌から剥ぎ取られる際に適切な強度を有しているなどの特定の機能を果たす必要がある。
b)コスト低減のためにポリマーの使用量を抑えるべく、一般に薄く作られる必要があり、通常の厚さは15〜40ミクロン、最も一般的な厚さは25ミクロンである。
c)雑草の成長を防ぐために、光線の透過を実質的にすべて遮断する必要がある。
d)地温をできる限り低く抑えるために、表面の色を、光を反射するような銀色または明るい色にできることが必要である。
e)生育期の終わりに、土壌から機械的手段によって剥ぎ取ることができるように、紫外線による劣化に対する耐性を有していなければならない。
f)農業従事者が、マルチを剥ぎ取らずに2毛目を栽培する決定を下した場合には、風、雨、直射日光、高温条件、凍結条件、動物の移動、機械類の移動、土壌の沈下を含む農業環境におけるあらゆる屋外状況に曝されつつも、最長12ヶ月間、損なわれずに完全な状態を維持しなければならない。
g)作物に散布される農薬による劣化に対する耐性を有さなければならない。
h)薄いシートであっても、機械的手段によって栽培床上に敷設し、フィルムの一部を土壌の下に埋めることができる強度を有さなければならない。
i)風ではためいたりめくれ上がったりすることのないよう、床にしっかりと張った状態で敷設するために、実質的に引っ張られた状態で床に適用して埋めることができる強度を有さなければならない。
j)マルチフィルムを敷設するために使用する機械類の様式上の理由から、ロールの外形は一様でなくてはならない。これは、***した領域があれば、機械上でフィルムが引き出される際に、マルチが傷ついてしまうことによる。
k)フィルムの下にある土壌に種子や苗を植え付ける目的でフィルムを切って穴やスリットを設ける際に、裂けたり破れたりしてはならない。
l)生育期の終わりに、地面から機械的手段によって崩壊することなく剥ぎ取られるように、十分な強度を保存しなければならない。撤去後の土壌にプラスチックフィルムが少しでも残れば、後に同じ地面で栽培される作物に害を及ぼしうる。
a)土壌の温度をコントロールするために、マルチに色をつけることができる。黒いマルチフィルムは、苗の周囲の土壌を温めることで成長を早めるが、白いマルチフィルムは土壌をさほど熱することはなく、特に高温気候において効果的である。
b)白いマルチは、より多くの光を反射して植物に当てることで、成長を加速する。
c)マルチの下の点滴潅漑システムと組み合わせると、植物に与えられる水の量を正確にコントロールし、削減できる。
d)植物の周囲における水の蒸発を減らすことで、全体的な水の消費量を削減できる。
e)点滴システムを使用する場合、肥料および成長を助けるための別の補給物を植物に与えることができる。マルチフィルムが肥料の拡散をも食い止めることにより、植物に施す肥料の量を削減できる。
f)濃い黒色の層を有するマルチフィルムであれば、雑草の成長を抑制する。雑草の実生は、光合成のための光を全く受け取ることができず、発芽してすぐに枯れる。
g)イチゴ、メロン、キュウリ、カボチャなどのような果実が地表にできる植物の場合、プラスチックマルチは、土壌や土壌に棲む動物との接触による被害から果実を守る。これらの果実はまた、土壌と接触することなくプラスチック上で栽培されることにより、清潔に保たれる。
h)マルチフィルムはまた、風や水の侵食による耕起土壌の損失を防ぐ。
1.マルチフィルムは通常、トラクターの後方でけん引されるマルチ敷設機を有する機械的手段によって、床の上に敷設される。この敷設機は通常、床を形作り、床の上にフィルムを配置し、側部敷込ホイールを用いてフィルムを適所に保持しつつ、適所での保持を永続的なものとするために固定プラウによってフィルムの側端上に土をかける。フィルムをしっかりと土に抱き込むための、特に高さのある栽培床を使用する際の1つの解決策は、配置されたプラスチックが敷設される方向に対して外側に角度をつけて配置された敷込ホイールによってロールが引き出される際に、ロール上のブレーキを用いて強く引っ張りつつ、フィルムを床の上に敷設することであった。
2.従来技術のマルチフィルムは、シートに細かいディンプルパターンまたはダイヤモンドパターンのマイクロエンボス加工を施すキャストフィルムプロセスによって作製されうる。そのようなシートに張力をかけつつ敷設を行うと、型押しされたパターンは平らにされてシートから消え、シートの表面は平滑になる。日中にシートが熱くなるにつれて、シートが伸びるにもかかわらず緊張した状態に保つため、エンボス加工による型押しは消えていく。夜間や冷温時には、シートが収縮するにつれて、プラスチックに施されたエンボス加工による型押しは、さらに消えて平坦になる。
3.農業従事者は、マルチフィルムが熱い状態で敷設を行うために、日中の暑い時間に敷設を試みるであろう。
4.農業従事者の中には、この問題を解決するために、より剛性が高く、より強く張ることのできる、より厚いフィルムを使用する者もある。
a)従来技術の第1の解決策に関して言えば、高レベルの張力を使用することにより、フィルムの幅方向に少しでも厚さの変化があれば、フィルムを敷込ホイールの下に維持することにおいて問題が生じる可能性がある。
その結果、フィルムが動いてホイールからはみ出すことがある。
フィルムが高い応力下にあるため、少しでも欠陥があると、裂けや破れにつながりうる。
フィルムがあまりにも高い応力下で敷設されると、ホイールに伸ばされて薄くなり、シーズンの最後まで持ちこたえられるだけの十分な実体を持たない領域が生じうる。
低温で敷設されると、このフィルムは、敷込ホイールの圧力を受けて裂ける傾向を有することがあり、そのためにプロセスに遅れが生じる。
フィルムが裂けたり敷込ホイールの下から外れるリスクがあるため、敷設プロセスはゆっくり行わなければならない。
多くの農業従事者は、張力のかかったマルチフィルム敷設の熟練者ではない臨時雇いの労働者を使用するため、敷設プロセスの効率は悪くなる。
このマルチフィルムは熱くなると伸びるため、いかにしっかりと張って敷設されたとしても、やはりある程度のはためきは起こるであろう。
従来技術の第2の解決策に関して言えば、エンボス加工を施すことによって、微風であればシートを床の表面に保つ助けにはなりうるが、この収縮は一時的なものであり、太陽の熱を受けるとフィルムは伸びることになるが、エンボス加工による復元では、強い風によってフィルムが持ち上げられる影響を克服できるほどの強さはないことが多い。
これは特に、揚床が使用される場合に顕著であり、床の曲面上を進む空気が相当な空気力を生み出し、これはプラスチックを持ち上げるのに十分なものである。
b)従来技術の第3の解決策に関して言えば、日中の暑い時間にフィルムの敷設を行うと、周囲温度によってフィルムがわずかに伸びた状態にあるため、多少の助けにはなるが、敷設された後の日射による温度は、敷設時の温度よりもはるかに高く、直射日光に曝されたフィルムは相当伸びることになる。
敷設時の他の環境条件によっては、日照条件下での敷設が必ずしも可能であるとは限らない。
c)従来技術の第5の解決策に関して言えば、フィルムを厚くすると、使用するポリマーおよび添加剤の量に関して製品のコストが増すだけでなく、輸送のコストも上昇する。重いロールの取扱いにかかるコストや輸送および投棄のコストといった処分費もまた増加する。日射によって熱されると、厚いフィルムであっても伸びることとなり、作物がこれにこすられたり当たられたりすると、実際にはより大きな損傷を受けることもある。
(a)ポリマーを押出機の中で加熱し、溶融させる工程;
(b)溶融したポリマーを円形ダイを通して押し出す工程;
(c)押し出されたポリマーをバブルとして上方へ引き上げる工程;
(d)潰したチューブを冷却空気リングによって冷却し、固化する工程;
(e)前記バブルを、ひと組の安定板の間を通して筒状に潰す工程;
(f)潰して二重のシートとした前記フィルムチューブを、それぞれ異なる速度で回転することによって該フィルムを延伸する加熱ローラーおよび冷却ローラーを備えたインラインの縦方向配向装置を通過させる工程;
(g)前記フィルムを、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過させる工程;
(h)シートの厚さが幅方向に実質的に均一となるように、フィルムの端部をトリミングする工程;ならびに
(i)前記フィルムをスプールに巻く工程
を含む方法に関する。
(a)ポリマーを押出機の中で加熱し、溶融させる工程;
(b)溶融したポリマーをフラットダイを通して押し出す工程;
(c)前記平らに押し出されたフィルムを冷却されたローラーに上に渡し、該フィルムを冷却して固化させる工程;
(d)固化した前記フィルムを、それぞれ異なる速度で回転することによって該フィルムを延伸する加熱ローラーおよび冷却ローラーを備えたインラインの縦方向配向装置を通過させる工程;
(e)前記フィルムを、植付けラインをフィルムに印刷する印刷ステーションを通過させる工程;
(f)シートの厚さが幅方向に実質的に均一となるように、フィルムの端部をトリミングする工程;ならびに
(g)前記フィルムをスプールに巻く工程
を含む方法に関する。
(a)栽培床上にマルチフィルムの1以上のシートを敷設する工程;
(b)前記1以上のシートの対向する端部を土壌の下に埋め、それぞれのシートが、緊張状態を保って前記床の表面を覆うようにする工程;
(c)前記1以上のシートの露出した部分を直射日光に曝し、
(d)それによって前記フィルムを縦横両方向に収縮させる工程;ならびに
該収縮と埋められた端部の上にある土壌の重量との組合せおよび協働によって、
(e)栽培期間を通してマルチフィルムの緊張状態が維持される工程
を含む方法に関する。
Claims (17)
- 農業用収縮マルチフィルムの太陽光反応性シートであって、
高温で長手方向に伸長した後に冷却を行う機械的プロセスによって収縮性が向上した熱収縮材料の1以上の層であるシートを1以上含むこと、
前記熱収縮材料が、ポリオレフィンポリマーを含むこと、
前記フィルムが日射に曝されて該フィルムの温度が少なくとも40℃に上昇した場合に、前記熱収縮材料が、非制限下において伸びるのではなく表面積で10〜30%収縮することに適していること、ならびに
各シートが、表面積の全体にわたって厚さが均一であり、薄かったり弱かったりする帯状部分を前記フィルム中に有さないことから、縦方向の幅全体にわたって一軸配向されたシートである、マルチフィルム。 - 前記熱収縮材料の1以上の層であるシートの1以上が、ポリオレフィンポリマーと少なくとも1種の添加剤とを組み合わせた層を少なくとも1層含み、該少なくとも1種の添加剤が、加工助剤、酸化防止剤、HALS型紫外線安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤および滑沢剤から選択される、請求項1に記載のマルチフィルム。
- 前記収縮性が向上した熱収縮材料の1以上の層であるシートの1以上が、少なくとも2種類以上の共押出し層からなる、請求項1に記載のマルチフィルム。
- 前記収縮性が向上した熱収縮材料の1以上の層であるシートの1以上が実質的に気体不透過性である、請求項1に記載のマルチフィルム。
- 前記熱収縮材料の1以上の層のうち少なくとも1層が、サイズが17〜100nmのカーボンブラック粒子を2%〜8%含む、請求項1に記載のマルチフィルム。
- 前記シートの両面の色が異なり、前記熱収縮材料の1以上の層のうち少なくとも1層が、あらゆる光の透過を遮断して、該材料が収縮を開始するように該シートを熱するのに十分な日射を吸収することを保証するために黒色である、請求項1に記載のマルチフィルム。
- 前記フィルムが、一枚巻きのシートとしてのプラスチックフィルムを含むか、または単一のシートを形成するよう一体に貼り合わされて密着した二枚巻きのシートとしてのプラスチックフィルムを含む、請求項1に記載のマルチフィルム。
- 1つの熱収縮材料層を含む1枚のシートを含む、請求項2に記載のマルチフィルム。
- 前記ポリオレフィンポリマーを含む前記熱収縮材料がポリエチレンである、請求項7に記載のマルチフィルム。
- 前記ポリオレフィンポリマーがメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項2に記載のマルチフィルム。
- 農業用マルチフィルムの太陽光反応性シートを製造する方法であって、
該農業用マルチフィルムの太陽光反応性シートが、ポリオレフィンポリマーを含む収縮性が向上した熱収縮材料の1以上の層であるシートを1以上含み、前記フィルムが日射に曝されて該フィルムの温度が少なくとも40℃に上昇した場合に、前記熱収縮材料が、非制限下において伸びるのではなく表面積で10〜30%収縮することに適しており、
前記方法が、
縦方向配向プロセスにより、高温および張力で熱収縮材料の降伏点を越えるように熱収縮材料の1以上の層に長手方向に均一に予歪みを与えること、ならびに
前記予歪みを与えられた熱収縮材料の1以上の層を、所定の降伏レベルに達した後に冷却すること
を含み、
得られた分子変形応力が該材料内に保持されていることで、日射に曝されて加熱された際に伸張ではなく1以上の方向への収縮が促進されることを特徴とする方法。 - 前記高温が60〜70℃である、請求項11に記載の方法。
- 縦方向配向装置によって該フィルムが延伸された後に、かつ延伸応力が該フィルム中に保持されたまま、該フィルムが10〜40℃に冷却される、請求項11に記載の方法。
- 前記シートが、配向プロセスの後、スプールへの巻取りまでに、アニールまたは応力除去または該プラスチックシートに閉じ込めた収縮力の緩和を行う何らのプロセスにも供されない、請求項11に記載の方法。
- 前記シートが、配向プロセスの後、スプールへの巻取りまでに、該シートを降伏点未満で延伸することによって生じた残存弾性力の予緩和または応力の完全な除去を行うための緩和プロセスに供される、請求項11に記載の方法。
- 前記シートが、ポリオレフィンポリマーを含む1つの熱収縮材料層を含む1枚のシートを含み、
前記ポリオレフィンポリマーがポリエチレンであり、
前記方法が、該ポリエチレンと少なくとも1種の添加剤とを組み合わせることを含み、該少なくとも1種の添加剤が、加工助剤、酸化防止剤、HALS型紫外線安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤および滑沢剤から選択される、
請求項11に記載の方法。 - 前記熱収縮材料の1以上の層のうち少なくとも1層が、サイズが17〜100nmのカーボンブラック粒子を2%〜8%含む、請求項11に記載の方法。
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