JPH08501332A - 放射線を遮蔽する複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリマと添加剤と特定ポリマに必要な安定剤と加工助剤とからなる放射線を選択的に遮断する複合材料であり、このとき添加剤は好ましくは干渉顔料でなる。

Description

【発明の詳細な説明】 放射線を遮蔽する複合材料 （技術分野） 本発明は植物の成長および形態形成に影響を与えるために太陽放射線を遮蔽す る高分子物質および添加剤に関する。 （背景技術） 植物の成長を制御するには特殊な光線照射条件を与えて成長および形態形成に 影響を与える必要がある。例えば、温室内あるいは根おおいフイルムの下での植 物成長の特殊光線照射条件には特に注目すべき数点の事項が含まれている。閉鎖 領域内の温度若しくは光線の強さあるいは入力光のスペクトル分布は植物の成長 に対し重要な要素である。 例えば温室内における植物は、日中と夜間とで温度差（日中は多くの太陽光線 がまた夜間には温度が大きく低下する）が大であれば、温度差に対する抵抗力が 増加するので、良好に成長する。この点が考慮されないと、植物は成長の後退を 招来することになる。しかして温室での光合成のためには、光合成的に活性な放 射線（ＰＡＲ）のみを利用することが好ましく、太陽光線の他の要素は主に気候 条件に悪影響を与えるから遮蔽する要がある。このとき以下の事項を達成する必 要がある。即ち第１に閉鎖領域内の温度が高温過ぎないよう、太陽光線、特にＮ ＩＲ放射線による強照射を遮断する要がある。第２に植物焼けを防止するため、 入力光線を散乱する必要がある。第３にその領域内の熱を夜間に貯蔵する要もあ る。 一方、根おおいフイルムの場合、耐性の効果を得ることが 望ましい。太陽光線の内のＰＡＲが遮断され、他部分が伝達される要がある。根 おおいフイルムは農業に使用され有用な植物の成長条件を改良し、化学薬品とし ての除草剤の使用を最小限に抑える。 ある種の穀物の場合、生産者は植物の形態形成をすることが必須である。形態 形成は植物の形状または外観に関する環境フアクタの影響である。このようなフ アクタの一は光の品質である。即ちスペクトルエネルギ分布は植物の成長に影響 する。 ラビビおよびアリンガムは1989年９月第59号の“プラスチツク文化”と題した 本の３〜12ページに、植物の確実な成長には拡散光が好ましいことを述べている 。また、拡散光は植物が損傷されない利点があることが判明している。ハンコツ クは1988年第79号の“プラスチツク文化”と題した本の４〜14ページに、ＬＤＰ Ｅ内の特殊添加剤は温室内で拡散光が発生され好ましい熱効果が得られるため、 温室内の微気候に好ましい作用をすることを述べている。このとき好適な添加剤 はカオリン、炭酸カルシウム、タルクおよびカオリンクレイのアルミノシリケー トである。 ガラスで作られた温室は無機ガラスの固有の物理特性のため上述の条件の一部 を満足している。更に、建築手段例えば***したガラスあるいはシヤドウクロス は周知である。 囲み材料がプラスチツク例えばポリエチレン、ポリエチレン・ビニルアセテー トコポリマ、ポリビニルクロライド、ポリカーボネートあるいはポリアクリル酸 エステルである場合、 これらの条件を満足させることは一層困難になつている。ＩＲ放射線に対し多様 のプラスチツクが高い透明性を有すると共に熱伝導性が良好となり、フイルムを 用いるときは、薄手フイルムが適宜に更に増加される。 波長が800〜1500ｎｍの間のＮＩＲ放射線を遮断する干渉顔料を含む建物ある いは自動車のポリメチルメタクリレート艷出材がドイツ国特許第2,544,245号明 細書に開示されている。 使用した顔料は色が青−赤で艶出材を通過した光の色は黄色−緑になる。この 艶出材は、温室で使用すると、植物に利用できない可視光線の一部を伝達し、一 方植物により利用できる可視光線の赤部を艶出材によつて遮断する問題がある。 更に、伝達された緑の部分は長波長の光に変換されるため温室を加熱してしまう 問題がある。 欧州特許第0,428,937号明細書には、内部に反射粒子を含むポリマ基板からな る温室の灰色−白被覆配合物が開示されている。これらの粒子は二酸化チタンで 被覆された血小板状のアルミニウムプレートレツトあるいはマイカプレートレツ トである。被覆配合物は厳しい気候条件（夏）における一次被覆として採用され 得る。冬には、このような一次被覆は水ジエツトによる洗浄で除去できる。上記 の明細書には使用した顔料に関する詳述はない。 この被覆配合物はＩＲ光線のみならず植物に利用できる可視光線の大部分が金 属粒子により反射される問題がある。伝達された光の緑部分は植物により利用で きず温室の加熱に寄 与する。 欧州特許第03 98 243号明細書には、緑吸収色を有し、ＵＶ安定剤を含む農業 用の高分子根おおいシートおよび根おおいフイルムが開示されている。緑シート およびフイルムは太陽光線の大部分を吸収し、これにより光合成および植物の発 育（ＰＡＲ）が促進されるが、十分な太陽光線が伝達されてかかるフイルムまた はシートの下の土壌が加熱される。このような根おおいフイルムあるいはシート により雑草の成長は抑えられるが、植物に対し有効な光合成的に活性な光が吸収 されて失われるという問題がある。 エル・エム・モールテンセンおよびイー・ストロメによる1987年サイエンテイ ア・ホルテイカルチユラ33の27〜36ページに、ある温室作物への光品質の効果に ついての開示がある。野外に設置された成長室に自然光のスペクトルを選択的に 遮断することにより異なる光品質が与えられ得る。ＰＡＲレベルはすべての光品 質で同一である。菊、トマトおよびレタスでは自然の（Ｎ）緑、黄色及び赤の光 に比べ、乾燥重量が高い赤／遠赤比を含む青い光により低下される。植物の菊お よびトマトの高さは自然な光に比べ青により強く低減され、緑および黄色の光に より強く増大される。 （発明の開示） 本発明の目的は植物により利用できない可視光線のＩＲ部分とは別に緑の部分 も反射し、太陽光線による強い放射線を遮断する複合材料を提供することにある 。 本発明の別の目的は光合成的に活性な放射線を吸収せず、 根おおいフイルムあるいは根おおいシートとして有用な複合材料を提供すること にある。 加えて本発明の目的は植物の形態形成に影響を与えるカバー材料として有用な 複合材料を提供することにある。 本発明によれば、この目的はポリマと添加剤と通常の安定剤と特定ポリマに必 要な加工助剤複合材料とからなる複合材料により達成される。 （発明を実施するための最良の形態） 本発明による添加剤はプレートレツト（血小板）の形状の材料一あるいはそれ 以上の酸化金属層で被覆されたプレートレツトの形状の材料として用いられる。 通常プレートレツト材料は層をなすシリケート、合成マイカ、ガラスプレート レツト、セラミツクプレートレツトおよびシリシアプレートレツトからなる。 層をなすシリケートは好ましくはマイカ、ピロフイライト、セリサイト、タル クあるいはカオリンである。 一あるいはそれ以上の酸化金属で被覆されたプレートレツト形状の材料は好ま しくは干渉性を持つ顔料である。 好ましく使用される干渉顔料はプレートレツト形状物質としての、例えばマイ カ、カオリンあるいはタルクとその上部あるいはその上に配設される酸化金属フ イルムとからなるプレートレツト形状の顔料である。 使用可能な酸化金属は干渉顔料を作成可能な酸化物に限る、例えば金属錫、チ タン、ジルコニウム、クロム、セリウム、鉄あるいはタングステンを含む酸化物 だけである。 干渉色を発生可能にするため、フイルムの厚さを所定の値にする必要がある。 このフイルムの厚さは使用する酸化金属によつて変わる。二酸化チタンを使用す るときは、例えば厚さ120〜160ｎｍのフイルムを使用し緑の干渉色を有する顔料 を得ることが望まれる。 本発明によれば、基板は直径が１〜200μｍ好ましくは５〜60μｍであり、厚 さが0.1−10μｍ好ましくは0.5〜1.5μｍであることが好ましい。 配合物材料の添加剤成分はポリマに対し30重量％、好ましくは0.5〜５重量％ にされ。且つ添加剤成分は複合材料のフイルム厚さによつて変えられる。ここで 用いる用語“添加剤は添加剤の混合物をも含む。 本発明による複合材料の場合、市販で入手できる添加剤としてイー．メルリツ ク、ダルムスタツド社から登録商標Ｉｒｉｏｄｉｎを付して入手できる干渉顔料 を使用することが可能である。これらはマイカ、ＴｉＯ₂およびＳｎＯ₂からなる 。 本発明によるポリマは有機あるいは無機ポリマにし得る。 複合材料の作成に使用される有機ポリマはポリオレフイン、コポリマあるいは ターポリマ、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレン−ビニルアセテ ートコポリマ（ＥＶＡ）のようなビニルエステル、フルオロポリマ、ポリテトラ フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびポリ塩化ビニリデン（ＰＴＦＥ）のような コポリマまたはターポリマ、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（Ｐ Ｃ）、ポリメチルアクリレート（Ｐ ＭＭＡ）のような透明な材料あるいは透明なポリマの混合物である。上記の用語 “ポリマ”にはポリマの混合物をも含む。 無機ポリマとしてガラスも使用可能である。 複合材料には更に特定のポリマに必要な安定剤および加工助剤を含ませること ができる。 本発明による複合材料は好ましくは植物栽培または植物成長（農業および庭園 ）でフイルム、シート、スピンボンドによるフアイバおよび織フアイバあるいは 異形材の形状で使用可能である。本発明による複合材料は例えばトンネルフイル ムおよび根おおいフイルムとして温室でのフイルムやプレートの形状で使用可能 である。更に、土壌を被覆するフイルムの形状ないしは基板フイルムとして使用 可能である。複合材料は従来のプラスチツク加工法、例えばフイルムブローイン グ法、フイルム鋳造法、同時押出法、鋳造フイルム押出法、フイルムや多層フイ ルムまたはシートへの積層法を用いて製造可能である。 干渉顔料の最適効果を得るため、面に対し平行で互いに平行な複合材料内の顔 料プレートレツトを整合する必要がある。これは例えば鋳造の際考慮する要があ る。他の処理法によれば、この平行整合はメルトの流動特性を必然的に伴うもの が得られる。 顔料の有効性のためには、ポリマが完全に着色されるか顔料が一あるいはそれ 以上の層をなす多層体内に存在するか否かは重要ではない。このような多層体は 同時押出法、被覆法、押出被覆法、積層あるいは印刷法により製造可能である。 温室の被覆として使用される本発明による複合材料は緑の干渉顔料を含むこと が好ましい。即ち波長の長い赤外線は吸収され、近赤外線は入射する可視光線の 緑の部分と共に反射され、植物に利用可能な可視光線の赤および青の部分のみが 伝達され散乱される。 一方、複合材料は地面や閉鎖領域の内部の物により反射されるか、あるいは放 出される赤外線を吸収し、夜に閉鎖領域が冷え過ぎることを防止する。従つて入 射光は複合材料の下での気候に対し最適に使用される。 本発明による複合材料が根おおいフイルムあるいはシートとして使用される場 合、雑草の成長を防止するために光合成的に活性な放射線を遮断ことが望ましい 。従つて本発明によれば、ＰＡＲを反射する添加剤好ましくは干渉顔料が使用さ れる。根おおいフイルムあるいはシートによるＰＡＲの反射は根おおいフイルム の上で成長する有用な植物が反射されたＰＡＲを使用して成長するという利点が ある。吸収顔料で着色された黒あるいは緑のフイルムの場合、有用な植物のため ＰＡＲは吸収され失われる。 本発明によれば、赤−青干渉顔料、例えばＩＲＩＯＤＩＮ（登録商標）219ル テイレ・リラク・ペアルが使用される。この根おおいフイルムやシートは単独で あるいは以下の周知の吸収顔料を含む第２の層あるいは分離フイルムと組み合わ せて使用できる。これは例えば干渉顔料が上側の層に含まれ一方吸収顔料が下側 の層に含まれる２層フイルム若しくは多層フイルムで達成できよう。 この結果、本発明による根おおいフイルムまたはシートによりフイルムの下の 微気候（土壌の温度および湿度）が改良され得ることになり、周知のフイルムに よつて有用な植物の成長がＰＡＲの反射により改良に寄与し得る。 本発明による複合材料は植物の形態形成を改良するために使用されるとき、太 陽光線のスペクトル分布を変更する添加剤、好ましくは干渉顔料が使用される。 ある種の作物に対し、生産者は植物の形態形成を変更することを企図する。形 態形成は植物の形状若しくは外観に関する環境フアクタからの影響もある。 成長、開花および収穫はスペクトル成分を含む光により影響を受けることが農 業界では周知である。 植物は入射光、ある波長および強度を削減する顔料を含んでいる。形態形成に 最重要の植物顔料は植物クロムおよびクリプトクロムである。植物クロムは主に 赤／遠赤領域（680ｎｍ／730ｎｍ）で吸収する。クリプトクロムは青およびＵＶ −Ａ領域（315〜500ｎｍ）で吸収する。 青領域または赤／遠青領域での選択光は植物顔料を積極的あるいは消極的に活 性化して、例えば成長ないしは開花に重要な役割を果たす。 これらの関係は異なるランプ、フイルタおよび着色フイルムを用いた農業実験 により判明した。フイルタまたは着色フイルムの使用は常にエネルギロスが大に なり、効率が低下する傾向がある。 本発明は干渉顔料を使用し発光に影響を与え得る新規な方 法を提供する。干渉顔料を含む複合材料を通過した光は植物の生理学的反応に影 響を及ぼす。これは植物の形態学を制御する赤／遠赤比、青／赤比および青／遠 赤比の変化のためである。Ｉｒｉｏｄｉｎ 225のルテイレ・ブルー・ペアルある いはＩｒｉｏｄｉｎ 221のルテイレ・アイネ・ブルーのような青干渉顔料で赤／ 遠赤比を減少すると、植物の成長が長くなり、枝が少なく長く延びるが葉は小さ くなる。 Ｉｒｉｏｄｉｎ 205のルテイレ・プラテイヌム・ゴールドのような黄色干渉顔 料を含む複合材料を用いて青／赤比を増加する（赤の場合より青の場合比較的大 きい）ことによりボルテイングを低減できる。 一層コンパルトな植物成長（茎の長さの成長を抑えた）が必要である場合、第 ２等級の黄色−緑干渉顔料を含む複合材料により高い青／赤比と組み合わせた高 い赤／遠赤比が得られる。この場合、ホルモン成長成長器の使用を回避し得る。 植物および目的により、好適な干渉色が広範囲の色の中から選択できる。最大 反射（最小透光）は干渉顔料の層の厚さを形成することによりすべての波長に対 し与えることができる。この選択は成長状態に伴い行う必要がある。干渉顔料を 使用すると、多くの放射エネルギロスを伴うことなく所定のスペクトルを選択で きる。 使用する干渉顔料の透明性および不吸光の結果、入射光は散乱や吸収により殆 ど減少されない。適宜の測定によれば入射光の約５％程度のみが吸収されること が判明している。使用した顔料の熱伝導が低いから、本発明による複合材料の熱 抵抗性および熱蓄積能力に良好な影響を与える。選択的に反射するため、殆どど のような天候でも植物により利用可能な可視光線の大部分を遮断することなく温 室内の気候を均質にする作用を得ることができる。実験例１ 0.5％のジオクチルフタレートを添加剤として高密度ポリエチレン粒子（フイ ルム形成に好適な押出型ＭＦＩ4）に加え、その後この粒子の表面を均等に湿潤 させてタンブラミキサ内で混合した。１％のＩｒｉｏｄｉｎ 235のルテイレ・グ リーン・ペアル（緑のＴｉＯ₂干渉顔料）を付加後、混合を短時間継続し、これ により結果顔料プレートレツトを粒子上に均等に強く付着するフイルムとして形 成した。 このようにして作成した色配合物をフイルムブローイング法による押し出し装 置により、厚さ200μｍのフイルムに形成した。反射された光により見えるこの フイルムは強い緑干渉色を示し、一方透光した光により青干渉顔料色に見えた。実験例２ 実験例１と同様にフイルム形成を行つた。一方着色のため、顔料は製造前に高 い割合の色マスタバツチで（例えば40％の顔料）予め分散した。更にＩｒｉｏｄ ｉｎ9235のルテイレ・グリーン・ペアーズＷＲをＩｒｉｏｄｉｎ235に代えて使 用した。2.5％のマスタバツチを付加することにより、１％の顔料成分を有する フイルムが得られた。実験例３ ５重量部のエポキシ化された大豆油、３重量部の有機錫安 定剤、１重量部の潤滑油および0.5重量部のベンザトリアゾールＵＶ吸収剤が100 重量部のＰＶＣ懸濁液に加え、約0.2重量部の緑の第３等級のＴｉＯ₂／マイカ干 渉顔料を高速ミキサ内に加え、且つ混合物を低モータ速度で供給する水の冷却に より50℃以下まで温度低下させた。 この顔料乾燥ブレンドは次に好適な形状工具を用いツインネジ押し出し機を介 して２重壁シートに形成した。反射光により観察したところ、シートは強い緑の 干渉色を示し、透過光により拡散された均一な青みがかった赤を示した。 記録された反射および透光スペクトルによれば、得られた製品において高い割 合のＮＩＲおよび緑の光が反射されることを示した。透過光の波長分布は植物成 長に好ましい範囲内になるようにした。可視光線内およびＮＩＲ内の吸収は５％ 以下である。実験例４ 10％のＩｒｉｏｄｉｎ231のルテイレ・フイネ・グリーンはプロペラ式撹拌機 によりＰＶＣを印刷するに好適な市販されていて、入手の容易な透明なグラビア 印刷インキに完全に分散せしめ、この分散液をグラビア印刷法により透明のＰＶ Ｃフイルムに印刷する。直径が最大約25μｍまでの顔料プレートレツトが破壊さ れることを回避するには、顔料のスクリーンサイズは70ライン／ｃｍに選択され る。約40μｍの色カツプのエツチング深さで、厚さ30μｍの印刷されたフイルム を得、乾燥した後、厚さ約10μｍのフイルムにした。 これにより薄手の放射線遮断フイルムを得、接着フイルム を用いてガラス面に付着させた。実験例５ 厚さ50μｍのＬＰＤＥフイルムが30重量％のＩｒｉｏｄｉｎ219のルテイレ・ ペアルを含む６重量部のマスタバツチと94重量部のＬＤＰＥとの混合物をフイル ムブローイング法により製造した。 このフイルムは透過光が緑に見え、反射光が薄紫色に見えた。実験例６ 厚さ50μｍのＬＤＰＥフイルムが30重量％のＩｒｉｏｄｉｎ205のルテイレ・ プラテイヌム・ゴールドを含む６重量部のマスタバツチと94重量部のＬＤＰＥと の混合物をフイルムブローイング法により製造した。 このフイルムは透過光では青に見え、反射光では黄色に見えた。このフイルム は植物の形態形成に影響を与えるため植物の被覆のために有効に使用され得た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 27/06 ＫＪＥ 9166−4Ｊ 27/08 ＬＦＵ 9166−4Ｊ 27/12 ＫＪＰ 9166−4Ｊ 33/10 ＬＨＳ 8619−4Ｊ 69/00 ＫＫＰ 8619−4Ｊ 101/00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＦＩ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＲ，ＮＺ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者 フエルシヤエレン，ペトリツク コルニイ ール マテヒルデ ベルギー国 2960 ブレヒト フレジアラ ーン ３ (72)発明者 キーザー，マンフレツド ドイツ連邦共和国 64291 ダルムスタツ ト ヘンデルストラツセ 39 (72)発明者 エドラー，ゲルハルト ドイツ連邦共和国 65468 トレブル ケ ーニツヒスシユテツター ストラツセ 24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリマと添加剤と特定ポリマに必要な安定剤と加工助剤とからなる放射線を 遮断可能な複合材料。 ２．添加剤はマイカあるいは一以上の酸化金属層で被覆されるプレートレツト形 状の材料であることを特徴とする請求項１の複合材料。 ３．プレートレツト形状の材料は層をなすシリケート、合成マイカ、ガラスプレ ートレツト、セラミツクプレートレツトおよびシリカプレートレツトからなる群 から選ばれた一以上でなることを特徴とする請求項２の複合材料。 ４．層をなすシリケートはマイカ、ピロフイライト、シリサイト、タルクおよび カオリンからなる群から選ばれた一以上でなることを特徴とする請求項３の複合 材料。 ５．一以上の酸化金属層で被覆されたプレートレツト形状の材料は干渉顔料でな ることを特徴とする請求項２の複合材料。 ６．ポリマが有機あるいは無機ポリマでなることを特徴とする請求項１〜５のい ずれか一の複合材料。 ７．有機ポリマは低密度のポリエチレン、エチレン−ビニルアセテートコポリマ 、ポリテトラフルオエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカー ボネート、ポリメチルメタクリレートおよびその混合物からなる群から選ばれた 一以上でなることを特徴とする請求項６の複合材料。 ８．無機ポリマはガラスであることを特徴とする請求項６の複合材料。 ９．ポリマに対し0。1〜30重量％、好ましくは0。5〜5。0重量 ％の添加剤を含んでなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの一複合材料 。 10．請求項１〜９のいずれかの複合材料を含む温室。 11．植物成長および植物栽培のため請求項１〜９による複合材料の使用。