JP7263556B2 - 農業用採光部材及び農産用箱体 - Google Patents

Description

本発明は、農業用採光部材及び農産用箱体に関する。

農産用箱体として、農産物の育成空間と外界とを仕切る透明な採光部材（農業用採光部材）を備えた農業ハウスが広く知られている。採光部材は、板状またはシート状に形成され、躯体に貼り付けられるなどして支持される。そして、採光部材を介して農業ハウス内に光源（例えば、太陽）からの光が採り入れられる。光を効率よく採り入れるために、採光部材には各種の工夫が施されている。例えば、下記特許文献１には反射防止及び防曇コーティングに関する技術が開示されており、このようなコーティングを農業ハウスの外面（採光部材のうち光が入射する光入射面）に施すことで、採光部材の光入射面における光の損失を抑えることができる。

特開２００８－２２５４６６号公報

しかしながら、上記特許文献１のコーティングは、採光部材の光入射面に施工することを想定したものであり、採光部材の光入射面における光の損失を抑えることができるものの、採光部材に入射した光が農業ハウス内に出射する際に生じる光の損失については配慮されておらず、農業ハウス内に光を効率よく採り入れるためには未だ不十分であった。

つまり、農業ハウスの内面（採光部材の光出射面）では栽培する農産物から水分が発生し、発生した水分が外気により冷やされたハウスの内面で結露が生じ、この結露による散乱等により光の損失が発生する場合がある。曇り及び反射を防止する上記特許文献１の技術を農業ハウスの外面（採光部材の光入射面）に施した場合は、ハウス内面で発生した結露による光損失に効果がなく、また結露のような水滴や水膜が形成するような場合には曇り防止効果や反射防止の効果は十分でないため、農業ハウスの内面の結露による問題の防止には不十分である。

また、採光部材を配する農業ハウス内面で結露した場合、例えば、緯度の高い地域及び／または冬場など太陽の高度（仰角）が低い場合に、採光部材に入射した光が採光部材から出射する場合には採光部材の光出射面で反射され、もしくは結露により散乱され、農業ハウス内への出射できない場合があるといった問題がある。しかし、上記特許文献１では、このような問題については考慮されていない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、採光部材に入射した光を効率よく出射させることにより、農業ハウス（農産用箱体）内に光を効率よく採り入れることが可能な農業用採光部材及び農産用箱体を提供することを目的としている。

本発明の農業用採光部材は、農産物の育成空間と外界とを仕切り、片面側の光入射面から入射した光を反対側の光出射面から出射させる農業用採光部材において、透明な基材層と、基材層よりも光出射面側に設けた透明な光出射層と、を有し、光出射層は、吸水性を有する。

光出射層は、屈折率が１．５４以下であることが好ましい。

光出射層は、２５℃相対湿度８０％における平衡含水率が１０％以上であることが好ましい。

基材層は、２５℃相対湿度８０％における平衡含水率が２％以下であることが好ましい。

光出射層と基材層との間に、２５℃相対湿度８０％における平衡含水率が２％よりも大きく１０％よりも小さい中間層を設けることが好ましい。

光出射層を、セルロースで形成することが好ましい。

セルローストリアセテートをけん化して、光出射層を形成することが好ましい。

光出射層は、厚みが１００μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の農産用箱体は、上記の農業用採光部材と、農業用採光部材を支持する躯体と、を備える。

本発明によれば、農業用採光部材に入射した光を効率よく出射させることにより、農業ハウス（農産用箱体）内に光を効率よく採り入れることができる。

農業ハウスの概略斜視図である。 採光部材を骨材に固定する様子を示す説明図である。 採光部材の層構成の説明図である。 採光部材を骨材に展張する様子を示す説明図である。 採光部材の違いによる仰角と光の透過率についての検証方法を示す説明図である。 採光部材の違いによる照度の違いの検証方法を示す説明図である。 採光部材の違いによる照度の違いの検証結果を示すグラフである。

図１に示す農業ハウス（農産用箱体）１０は、躯体１１と、板状の採光部材（農業用採光部材）１２とを備える。躯体１１は、採光部材１２を支持するためのものであり、複数の骨材１５が組まれることにより立体（三次元）に形成されている。骨材１５は、長尺に形成されており、これら骨材１５同士が、例えば接続固定用の止め金具（図示無し）により、固定されている。

躯体１１は、矩形の本体部１１Ａと、本体部１１Ａの上に設けられた三角形状の山型の屋根１１Ｂとを備える。なお、躯体の形状はこの例に限られない。例えば屋根は、アーチ状のいわゆる丸屋根でもよいし、水平方向に平坦な形状などでもよいし、一方向に高さが漸減する傾斜形状などであってもよい。また、躯体１１における骨材１５の本数、各骨材１５の方向、及び、組み方は、特に限定されない。

骨材１５としては農業ハウス用の公知の素材を用いることができるが、耐久性（強度）の観点では金属製が好ましく、例えば、中実の鋼材及び、中空の鋼管などが挙げられる。なお、本例では鋼管としている。

採光部材１２は、躯体１１に取り付けられて支持されることにより、外界から仕切られた空間（農産物の育成空間）を形成する。採光部材１２は、片面側の光入射面（農業ハウス１０の外側を向いた面）から入射した太陽（光源）からの光を、反対側の光出射面（農業ハウス１０の内側を向いた面）から出射させる。なお、採光部材１２は、躯体１１の内側に取り付けてもよいし、外側に取り付けてもよく、本例では、外側に取り付けている。躯体１１の外側の方が、内側よりも、取り付けが容易だからである。本発明の採光部材１２は、農業ハウスの屋根部に用いることが好ましい。屋根部は農業ハウスの採光面積として大きく、緯度の高い地域及び／または冬場など太陽の高度（仰角）が低い場合に、より採光の効果が大きいからである。

図２に示すように、採光部材１２は、骨材１５と押さえ部材１６とにより挟持される。押さえ部材１６は、ネジ１７により骨材１５に固定される。なお、採光部材１２の固定方法は本例に限定されず適宜選択できる。例えば、押さえ部材１６を廃止して骨材１５に直接ネジ止めしてもよい。また、接着剤や粘着テープを用いて骨材１５に接着してもよい。

図３に示すように、採光部材１２は透明であり、基材層２０と、中間層２２と、光出射層２４と、を備える。なお、透明とは、部材（本例においては採光部材１２）が光透過性を有しており、この光透過性（光透過率）が、部材を通して向こう側が透けて見える程度に高いことを示している。

基材層２０は、中間層２２及び光出射層２４よりも採光部材１２の光入射面側（農業ハウス１０の外側）に設けられている。基材層２０は、例えば、ガラス、ＰＣ（ポリカーボネイト）、アクリル、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）などから形成される。基材層２０は採光部材１２が躯体１１に設置された際、農業ハウスとして屋外環境下で周年栽培を行う際の採光部材の強度を付与する機能を有する。また。基材層２０は、２５℃、相対湿度８０％での平衡含水率が２％以下となっている。平衡含水率が２％以下であることにより、採光部材としての強度低下や基材層の伸縮による採光部材の変形等が小さいからである。なお、２５℃、相対湿度８０％は、植物の栽培環境として通常設定する温度と相対湿度とに対応する。基材層２０の厚みは、１０μｍ以上１００００μｍ以下であることが好ましい。基材層としての強度が付与でき、採光部材として躯体に設置する際の重量として適しているからである。厚みはより好ましくは２０μｍ以上７０００μｍ以下であり、特に好ましくは３０μｍ以上５０００μｍ以下である。

中間層２２は、基材層２０よりも採光部材１２の光出射面側（農業ハウス１０の内側）に設けられており、本例では、基材層２０に隣接し、密着させた状態で中間層２２を設けている。中間層２２は、例えば、セルロースアシレート、ポリアミド、基材層２０に光出射層２４を貼り付けるための接着剤などにより形成される。また、中間層２２は、２５℃、相対湿度８０％での平衡含水率が２％よりも大きく、１０％よりも小さくなっている。平衡含水率が２％よりも大きいことにより屈折率が段階的に変化し光の損失が抑えられ、１０％より小さいことにより光出射層２４と基材層２０の伸縮の差による光出射層の変形等が抑制できるからである。中間層２２の厚みは１μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５μｍ以上３００μｍ以下である。

光出射層２４は、中間層２２よりもさらに農業ハウス１０の内側に設けられ、本例では、中間層２２に隣接し、密着させた状態で設けられている。光出射層２４は、例えば、セルロース（けん化セルロース、セロハンなど）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などから形成される。また、光出射層２４は、屈折率が１．５４以下、かつ、２５℃、相対湿度８０％での平衡含水率が１０％以上となっている。さらに、光出射層２４は、厚みが０．１μｍ以上、５０μｍ以下に形成されている。光出射層２４の厚みは０．５μｍ以上３０μｍ以下がより好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下が特に好ましい。なお、光出射層２４と中間層２２は各層ごとに形成されていても良いし、光出射層から中間層にかけて連続的に組成変化するように形成してもよい。

上述のように光出射層２４は、吸水性を有する（本例では、２５℃、相対湿度８０％での平衡含水率が１０％以上）。農業ハウス１０内に光出射層をハウス内面とした採光部材とした場合、ハウス内の植物による水分の放出、および／または農業ハウス内面は温度が高く外面は温度が低い温度差によって、光出射面に水分が凝縮し、光出射層の平衡含水率の上昇により水分を吸収し、さらには光出射面の結露や水膜の形成が生じる。光出射層２４は吸水することにより、基材層２０から農業ハウス１０内へ向けて層間の屈折率変化がゆるやかになる。また、光出射層２４はその吸水性により、光出射面に水膜を保持し、また、光出射面の結露を抑制する。

つまり、前述した材料から形成される基材層２０の屈折率は約１．５であり、この基材層２０が、直に農業ハウス１０内の空気（屈折率約１．０）に接している場合、層間の屈折率の差は約０．５となる。これに対して本発明の場合、吸水することにより屈折率が低下して水（屈折率約１．３）に近づいた光出射層２４が、基材層２０と農業ハウス１０内の空気との間に配置される。さらには、光出射層２４の表面（農業ハウス１０の内側の面）に水膜が形成される場合もある。このため、層間の屈折率の差は、基材層２０が直に農業ハウス１０内の空気に接している場合と比較して小さくなる。これにより、従来技術では光出射面に結露した場合は結露による影響（散乱等により光の損失）が起きるが、本発明によれば、光出射面に結露した場合も光の損失が抑えられ、さらには、基材層２０が直に農業ハウス１０内の空気に接している場合と比較して、基材層２０から農業ハウス１０内へ向かう光の損失（層間を通過する際の反射）を抑えられる。本発明の採光部材において、光出射面の含水、および／または水膜の形成による光の損失（層間を通過する際の反射）抑制により、農業ハウスの採光部材として光出射面に結露もしくは水膜を形成するような場合、ハウス内の光量低下を抑え、もしくは向上させる。また、光出射面の結露による影響（散乱等による光の損失）抑制により、散乱光を抑える。このような効果により、植物を栽培する箱体（農業ハウス）の採光部材として本発明を用いる場合、光の仰角が小さい場合（緯度の高い地域及び／または冬場など太陽の高度（仰角）が低い場合に相当）や、光が散乱光である場合に、採光の効果が大きい。

さらに、本例では光出射層２４と基材層２０との間に中間層２２を設けており、この中間層２２も吸水性を有し、かつ、中間層２２の吸水性が光出射層２４よりも低くされている（２５℃、相対湿度８０％での平衡含水率が２％よりも大きく、１０％よりも小さい）。つまり、吸水による屈折率の低下は、中間層２２のほうが光出射層２４よりも小さく、中間層２２及び光出射層２４が吸水することにより、中間層２２の屈折率が基材層２０と光出射層２４との間の値となる。このため、中間層２２を設けない場合と比較して、基材層２０と光出射層２４との間において、層間の屈折率変化がゆるやかになる。これにより、上述した効果、すなわち、基材層２０から農業ハウス１０内へ向かう光の損失を抑える効果がより顕著となる。

中間層２２及び／または光出射層２４に用いるポリマー（樹脂）としてはセルロースアシレート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルアルコール系ポリマー、ポリアクリルアミド誘導体、ポリアクリロニトリル誘導体のいずれかを用いることが好ましい。

なお、中間層２２及び／または光出射層２４の形成にセルロースを用いる場合、セルロースとしてセルロースアシレートを用いることが好ましい。セルロースアシレートは、透明度が高く、光源（太陽）からの光（太陽光）が効果的に農業ハウス１０内に照射される。また、ケン化処理により中間層２２に隣接する光出射層２４を形成しやすいからである。

セルロースアシレートは、セルロースのヒドロキシ基がカルボン酸でエステル化されたものであるから、アシル基を有する。セルロースアシレートは、特に限定されないが、セルロースアシレートのアシル基置換度は、２．００以上２．９７以下の範囲内であることが好ましい。これにより、農業ハウス１０内への光損失が確実に小さく抑えられる。アシル基置換度が小さいほど、吸収する水分量も上がるので吸水による変形がしやすいが、セルロースアシレートのアシル基置換度を２．００以上とすることにより変形がより確実に抑えられるので好ましい。また、アシル基置換度は、理論上は３．００が上限となるが、アシル基置換度が２．９７を超えるセルロースアシレートは合成が難しい。このため、セルロースアシレートのアシル基置換度は２．９７以下としている。

セルロースアシレートのアシル基置換度は、２．４０以上２．９５以下の範囲内がより好ましく、２．７０以上２．９５以下の範囲内がさらに好ましい。なお、アシル基置換度は、周知の通り、セルロースのヒドロキシ基がカルボン酸によりエステル化されている割合、つまりアシル基の置換度である。

セルロースアシレートのアシル基は、特に限定されず、炭素数が１であるアセチル基であってもよいし、炭素数が２以上のものであってもよい。炭素数が２以上であるアシル基としては、脂肪族基でもアリール基でもよく、例えばセルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステルあるいは芳香族カルボニルエステル、芳香族アルキルカルボニルエステルなどがあり、これらは、それぞれさらに置換された基を有していてもよい。プロピオニル基、ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、ｉｓｏ－ブタノイル基、ｔ－ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などを挙げることが出来る。

セルロースアシレートのアシル基は１種類だけでもよいし、２種類以上であってもよいが、少なくとも１種がアセチル基であることが好ましい。アセチル基を有するセルロースアシレートであることにより、水分を吸収しやすいため、農業ハウス１０内の湿度変化の抑制効果がより向上する。最も好ましくはアシル基がすべてアセチル基であるセルロースアシレートであること、すなわち、セルロースアシレートがセルロースアセテートであることがより好ましい。本例ではＴＡＣ（セルローストリアセテート）を用いている。

アシル基置換度は、慣用の方法で求めることができる。例えば、アセチル化度（アセチル基置換度）は、ＡＳＴＭ：Ｄ－８１７－９１(セルロースアセテート等の試験方法)におけるアセチル化度の測定および計算に従って求められる。また、高速液体クロマトグラフィーによるアシル化度（アシル基置換度）分布測定によっても測定できる。この方法の一例としてセルロースアセテートのアセチル化度測定は、試料をメチレンクロライドに溶解し、カラムＮｏｖａｐａｃ ｐｈｅｎｙｌ（Ｗａｔｅｒｓ）を用い、溶離液であるメタノールと水との混合液（メタノール：水の質量比が８：１）からジクロロメタンとメタノールとの混合液（ジクロロメタン：メタノールの質量比が９：１）へのリニアグラジエントによりアセチル化度分布を測定し、アセチル化度の異なる標準サンプルによる検量線との比較で求める。これらの測定方法は特開２００３－２０１３０１号公報に記載の方法を参照して求めることができる。セルロースアシレートのアセチル化度の測定は、中間層２２及び／または光出射層２４が添加剤を含む場合には、高速液体クロマトグラフィーによる測定が好ましい。

中間層２２及び／または光出射層２４は、セルロースアシレートに加えて他の成分を含んでいてもよい。セルロースアシレート以外の成分の質量での含有率は、セルロースアシレートの質量を１００とするときに、０以上５０以下であることが好ましい。他の成分としては、例えば添加剤がある。添加剤としては、紫外線吸収剤、可塑剤、マット剤などが挙げられる。

可塑剤としては、糖のエステル誘導体、エステルオリゴマーなどが挙げられる。可塑剤を用いることにより、セルロースアシレートの含水率を調整することができ、また、ケン化等による中間層２２に隣接する光出射層２４を形成しやすくできる。

糖のエステル誘導体は、単糖のエステル誘導体と多糖のエステル誘導体とのいずれか一方でもよいし、両方でもよい。糖としては、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、アラビノース等の単糖類、ラクトース、スクロース、ニストース、１Ｆ－フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースあるいはケストース、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなどの多糖類が挙げられる。好ましくはグルコース、フルクトース、スクロース、ケストース、ニストース、１Ｆ－フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロース、グルコースである。また、多糖類としてオリゴ糖を用いることもでき、オリゴ糖としては、澱粉、ショ糖等にアミラーゼ等の酵素を作用させて製造されるものであり、オリゴ糖としては、例えば、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。

上記単糖、多糖類構造中のＯＨ基のすべてもしくは一部をエステル化するのに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。用いられるカルボン酸は１種類でもよいし、２種以上であってもよい。

好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、２－エチル－ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、オクテン酸等の不飽和脂肪酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、等の脂環族モノカルボン酸等を挙げることができる。

好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、アルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、ケイ皮酸、ベンジル酸、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を２個以上有する芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができ、特に安息香酸、ナフチル酸が好ましい。

また、糖エステルとして具体的には、スクロースのエステル誘導体、より具体的には、安息香酸エステル（第一工業製薬社製 モノペット（登録商標）ＳＢ）が挙げられる。

エステルオリゴマーは、ジカルボン酸とジオールとのエステル結合が含まれる繰り返し単位をもち、繰り返し単位が数個～１００個程度の比較的分子量が低い化合物であり、脂肪族エステルオリゴマーであることが好ましい。セルロースアシレートの可塑剤としての作用が、芳香族エステルオリゴマーよりも確実だからである。

エステルオリゴマーは、分子量が５００以上１００００以下の範囲内であることが好ましい。分子量が５００以上であることにより、５００未満であることに比べて、可撓性（フレキシブル性）やヒートシール性が向上し、分子量が１００００以下であることにより、１００００よりも大きい場合に比べてセルロースアシレートとの相溶性が確実だからである。エステルオリゴマーの分子量は、７００以上５０００以下の範囲内であることがより好ましく、９００以上３０００以下の範囲内であることがさらに好ましい。

エステルオリゴマーの上記分子量は、分子量分布を持つため、ＧＰＣ（Gel Permeation Chromatography、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）による重量平均分子量や数平均分子量、末端官能基量測定や浸透圧測定による数平均分子量測定法、粘度測定による粘度平均分子量などで求めることができる。本実施形態では、末端官能基としてエステルの水酸基もしくは酸基を測定することによる数平均分子量測定法により求めている。

エステルオリゴマーは、ジカルボン酸としては炭素数が２以上１０以下の範囲内であるジカルボン酸、ジオールとしては、炭素数が２以上１０以下の範囲内であるジオールであることがより好ましい。特にジカルボン酸、ジオールとも脂肪族化合物であることが好ましい。これは、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとを用いることにより、柔軟性を付与することができ、含水率がより好ましくなるからである。ジカルボン酸として芳香族カルボン酸として、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸など、脂肪族カルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、エタンジオール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール（ネオペンチルグリコール）、１，４－ヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。エステルオリゴマーの末端水酸基や酸基をモノカルボン酸やモノアルコールなどにより封止することも好ましい。これらのうち、アジピン酸とエチレングリコールとのエステルを繰り返し単位とするオリゴマー、コハク酸とエチレングリコールとのエステルを繰り返し単位とするオリゴマー、テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル及びフタル酸とエチレングリコールとのエステルとを繰り返し単位とするオリゴマーなどが好ましい。

単糖のエステル誘導体の質量をＭ１とし、多糖のエステル誘導体の質量をＭ２とし、エステルオリゴマーの質量をＭ３とし、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３で求める質量の和（以下、質量和と称する）をＭＰとする。単糖のエステル誘導体と多糖のエステル誘導体とエステルオリゴマーとの少なくともいずれかひとつを含む場合には、セルロースアシレートの質量を１００とするときに、質量和ＭＰが５以上３０以下の範囲内であることが好ましい。質量和ＭＰが５以上であることにより、５未満である場合に比べて、可撓性が良い。質量和ＭＰが３０以下であることにより、３０よりも大きい場合に比べて、含水率がより好ましくなる。

ポリウレタンとしては、市販のものを使用することができる。具体的には、二液硬化型ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタンエラストマーとしてエステル（アジペート）タイプ、エステル（ラクトン）タイプ、エーテルタイプ、ポリカーボネートタイプ、脂肪族無黄変タイプ等を用いることができる。市販品としては、二液硬化型連続塗工ウレタンフィルム用システムのパンデックス（登録商標）ＧＷシリーズ「ＧＷ－３６７０／ＨＸ－７７０」（ＤＩＣ社製）、熱可塑性ポリウレタンエラストマーとしてエラストラン（登録商標）Ｃ８０Ａ、Ｃ８５Ａ、Ｃ９０Ａ、Ｃ９５Ａ、Ｃ６４Ｄ、１１８０Ａ、１１８５Ａ、１１９０Ａ、１１９５Ａ、１１６４Ｄ、ＥＴ３８５、ＥＴ８８０、ＥＴ８８５、ＥＴ８９０、ＥＴ８５８Ｄ、ＥＴ８６０Ｄ、ＥＴ８６４Ｄ、ＮＹ５８５、ＮＹ９０Ａ、ＮＹ１１９７Ａ（ＢＡＳＦジャパン社製）、パンデックス（登録商標）Ｔ－５１０５、Ｔ－５２０１、Ｔ－５２６５、Ｔ－５１０２、Ｔ－８１７５、Ｔ－８１８０、Ｔ－８１８５、Ｔ－８１９０、Ｔ－８１９５、ＤＰ９３７０Ａ、５３７７Ａ、５８８、ＫＵ２－８６５９、ＤＰ５０９４Ａ（ディーアイシーコベストロポリマー社製）、レザミン（登録商標）Ｐ－１０００、Ｐ－７０００、Ｐ－２０００シリーズ（大日精化工業社製）などが挙げられる。なお、ウレタンエラストマーは２種以上を併用してもよい。また、市販のポリウレタンフィルムを用いても良い。具体的には武田産業株式会社製タフグレイス（登録商標）等が挙げられる。

ポリアミドとしては、ε－カプロラクタムの開環重合により得られるナイロン６、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の重縮合により得られるナイロン６６等のポリアミド類が挙げられる。また、市販のポリアミドフィルムを用いてもよい。具体的には興人フィルム アンド ケミカルズ社製コーバリア（登録商標）ＯＮＹ、東洋紡株式会社製ハーデン（登録商標）フィルムＮＡＰ０２等が挙げられる。

ポリビニルアルコール系のポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルの部分けん化によるポリビニルアルコールとポリ酢酸ビニルの共重合体、ポリビニルアルコールとエチレンの共重合体、変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。

ポリビニルアルコール系重合体は、部分ケン化型ポリビニルアルコール系重合体であることも好ましい。部分ケン化型ポリビニルアルコール系重合体のケン化度は、防曇性の観点から、８０モル％以上９８モル％未満であることが好ましく、８０モル％～９５モル％であることがより好ましく、８５モル％～９５モル％であることがさらに好ましく、８８モル％～９５モル％であることが特に好ましい。部分ケン化型ポリビニルアルコール系重合体のケン化度は、中間層２２及び／または光出射層２４に適した平衡含水率として適宜調整することができる。なお、ケン化度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６：１９９４に記載された方法に従って測定される。

変性ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールの一部が変性された化合物（ポリビニルアルコール誘導体ともいう。）である。変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、アセトアセチル変性ポリビニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアルコール、及びシラノール変性ポリビニルアルコールが挙げられる。上記の中でも、ポリビニルアルコール系重合体は、アセトアセチル変性ポリビニルアルコールであることが好ましい。
ポリビニルアルコール系のポリマーはメラミン樹脂、ブロックイソシアネート、及び金属キレートからなる群より選ばれる少なくとも１種の架橋剤と反応し架橋構造を有することも好ましい。光出射面が結露した場合にポリマーの溶出等が起きにくいためである。さらに変性ポリビニルアルコールを含有することで、架橋構造が形成されやすくなりより好ましい。

ポリビニルアルコール系重合体は、市販品であってもよい。ポリビニルアルコール系重合体は、例えば、株式会社クラレ製のポバール（例えば、ＰＶＡ－２０５（ケン化度８６．５モル％～８９モル％）、及びＰＶＡ－２２０（ケン化度８７モル％～８９モル％））、及び日本合成化学株式会社製のゴーセネックス（登録商標、以下同じ。例えば、Ｚ－１００（ケン化度９８．５モル％以上）、Ｚ－２００（ケン化度９９モル％以上）、及びＺ－２２０（ケン化度９０．５モル％～９２．５モル％））として入手可能である。

ポリマーは、粘着性を有するものが多く、特に、前述のポリウレタン、ポリビニルアルコール系ポリマーなどは粘着性を有するものが多い。このため、これら粘着性を有するポリマーを用いて採光部材１２を形成することにより、躯体１１への貼り付け、及び／または、隣接する層への接着が容易となる。つまり、基材層２０に粘着性があれば（粘着性を有するポリマーから形成すれば）、躯体１１の内側に基材層２０を取り付けること、及び、中間層２２との接着が容易となる。また、中間層２２に粘着性があれば、基材層２０への接着、及び、光出射層２４への接着が容易となる。さらに、光出射層２４に粘着性があれば、躯体１１の外側に基材層２０を取り付けること、及び、中間層２２との接着が容易となる。

光出射層２４は、中間層２２（または基材層２０）とは別に形成し、中間層２２（または基材層２０）に接着してもよいが、中間層２２の表面（農業ハウス１０の内側の面）をけん化させることにより形成することも可能である。中間層２２としてセルロースアシレートを用い、この中間層２２の表面をけん化させることによって光出射層２４を形成した場合、形成された光出射層２４もセルロースアシレートで形成されている。また、けん化の程度によっては、光出射層２４はセルロースを含有していることもある。すなわち、セルロースアシレート（中間層２２）の表面をけん化させることによって形成された光出射層２４は、セルロースアシレート及び／またはセルロースで形成されている。なお、セルロースアシレートは、水酸化ナトリウム及び／または水酸化カリウム等の水溶液を接触させることでけん化できる。

けん化液には、アルカリと水に加え、有機溶剤として、アルコール類、エーテル類、アミド類、およびスルホキシド類からなる群から選ばれる１種または２種以上を含むことも好ましい。有機溶剤を含むことにより光出射層２４をセルロースアシレート上に厚く形成でき、光出射層２４から中間層２２にかけて連続的に平衡含水率、屈折率等を変化させ、光出射層の光透過性が良好だからである。アルコール類としては、炭素数が２以上８以下のアルコールが好ましい。炭素数が２以上８以下のアルコールとしては、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、１－プロパノール、１－ブタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタエリトリトール等が挙げられる。なかでも、イソプロピルアルコールが特に好ましく、本実施形態でもイソプロピルアルコールを使用している。エーテル類としては、例えば、ジエチルエーテル、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。アミド類としては、例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。スルホキシド類としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。

けん化による光出射層２４の厚さは、０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内であり、特に好ましくは２μｍ以上１２μｍの範囲内である。なお、光出射層の厚さは、本実施形態では以下の方法で求めている。フィルム基材をけん化処理した光出射層２４と中間層２２とからなる材料からサンプリングした試料を、ジクロロメタンに２４時間浸漬する。この浸漬で溶け残った試料を乾燥し、乾燥した試料の厚さを３回測定する。３つの測定値の平均を、光出射層の厚さとする。

採光部材１２は、表面をけん化したフィルム状のセルロースアシレート（以下、セルロースアシレートフィルム）を、基材層２０に重ねてラミネート加工（lamination）する方法で製造できる。もちろん、基材層２０にセルロースアシレートフィルムを重ねてラミネート加工した後に、セルロースアシレートフィルムの表面をけん化させてもよい。なお、セルロースアシレートフィルムの表面をけん化することにより光出射層２４を形成した場合、セルロースアシレートフィルムのうちけん化されていない部分が中間層２２となる。

一方、セロハン、ＰＶＡなど単体で光出射層２４として機能する部材を、接着材を用いて基材層２０にラミネート加工した場合は、接着剤により形成された層が中間層２２となる。また、単体で光出射層２４として機能する部材を、接着剤を介さずに基材層２０に直接重ねてラミネート加工した場合は、中間層２２は存在しないことになる。さらに、表面をけん化したセルロースアシレートフィルムを、接着剤を用いて基材層２０にラミネート加工した場合、または、セルロースアシレートフィルムを、接着剤を用いて基材層２０にラミネート加工した後に、セルロースアシレートフィルムの表面をけん化した場合は、中間層２２が、接着剤から形成された層とセルロースアシレートフィルムのうちけん化されていない部分から形成された層とを有する２層構造となる。

セルロースアシレートフィルムは、周知の溶液製膜方法により製造できる。具体的には、セルロースアシレートを溶媒に溶解したドープを、連続的に移動する長尺のベルトに流延することにより流延膜を形成し、流延膜を乾燥してから剥がし、さらに乾燥することによりセルロースアシレートフィルムを製造できる。なお、ベルトの代わりに、ドラムを用いて、ドラム上で流延膜を乾燥してから剥がすことにより、セルロースアシレートフィルムを製造してもよい。

また、ポリマーフィルムを製造する方法として、上述の溶液製膜方法の他に溶融製膜方法が知られている。溶融製膜方法では、加熱して溶融させたポリマーを、Ｔ―ダイを用いて支持体上に押し出して流延し、冷却後に剥がすことによりポリマーフィルムを製造する。この溶融製膜方法を用いて、中間層２２及び／または光出射層２４を形成してもよい。また、基材層２０がＴＰＵなど熱可塑性である場合には、基材層２０についても溶融製膜方法で製造できる。さらに、基材層２０がＴＰＵなど熱可塑性の材料から形成される場合には、基材層２０と、中間層２２及び／または光出射層２４と、を一体に製造することも可能である。この場合、基材層２０の材料に重ねて、中間層２２及び／または光出射層２４の材料を流延させればよい。

また、溶解または溶融させた中間層２２の材料を基材層２０に塗布し、乾燥及び／または冷却して中間層２２を形成してもよい。もちろん、基材層２０または中間層２２に、溶解または溶融させた光出射層２４の材料を塗布し、乾燥及び／または冷却して光出射層２４を形成してもよい。

なお、上記の例では、採光部材１２が硬質なパネル状（板状）であるが、基材層２０を、例えば、ウレタンなどの柔軟な部材から形成するなどして、採光部材１２を柔軟なシート状としてもよい。この場合、図４に示すように、長尺の採光部材１２をロール状に巻いた採光部材ロール３０から採光部材１２を巻き出して躯体１１に展張することにより、農業ハウス１０を形成すればよい。

また、上記の例では、採光部材１２を、農業ハウス１０に用いる例で説明をしたが、他の農業用途にも用いることができる。他の農業用途としては、植物を栽培する工場の採光窓に本採光部材を用いる、もしくはＬＥＤなど人工光の植物工場において、例えば栽培部分との仕切りや、苗の周囲を囲んだ状態で育てるいわゆる育苗用の仕切り、箱または袋などが挙げられる。

以下、表１、２を用い、本発明を実施した実施例１～１３の採光部材について、比較例１～３ｂ、参考例１、２の採光部材と比較しながら説明する。これら、実施例、比較例、参考例の各例の採光部材の層構成、及び、各層の材質、厚み、平衡含水率、並びに、光出射層の屈折率については、表１に示す通りである。

なお、平衡含水率は、２５℃、相対湿度８０％での平衡含水率である。平衡含水率は、試料を前述の環境下で２４時間調湿した後、平沼産業製、カール・フィッシャー水分計「ＡＱ－２２００」にて測定した。また、屈折率は、２５℃、相対湿度５５％の環境下で２４時間調湿した後、アッベ屈折率計により測定した。なお、基材層として用いたガラスの屈折率は１．５２であり、ポリカーボネート（ＰＣ）の屈折率は１．５９であり、アクリル板の屈折率は１．４９であり、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）はＢＡＳＦ社製エラストラン（登録商標）ＮＹ５１５Ｎ１１Ａであり屈折率１．５０２であり、中間層として用いた粘着剤の屈折率は１．４８３であった。

また、ＴＡＣ（１）は、セルロースアセテート（アセチル基置換度：２．８６、粘度平均重合度：３２０）に添加剤としてエステルオリゴマーを添加したものであり、ＴＡＣ（２）は、添加剤として糖エステルを添加したものである。

さらに、参考例１、２は、種類の異なる農業ハウス用フィルムの市販品を用いた。参考例１（市販品Ａ）はフッ素系ポリマーエフクリーン（登録商標）（ＡＧＣグリーンテック（株）製）、参考例２（市販品Ｂ）はポリオレフィン系ポリマーダイヤスター（登録商標）（三菱ケミカルアグリドリーム（株）製）である。これらの市販品（市販品Ａ、Ｂ）は、農業ハウスの採光部材として単体で用いることを想定したものであるため、基材層に貼り付けるなどをせずに単体で用いた。

ケン化セルロース層はＴＡＣ（１）、もしくはＴＡＣ（２）を浸漬法によりけん化し形成した。セロハンは市販のセロハンフィルムを用いた。

ＰＶＡ（１）は、ゴーセネックスＺ－２２０ （アセトアセチル変性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、重合度１２００、ケン化度９０．５～９２．５、日本合成化学株式会社製）と、ニカラックＭＸ－０３５（日本カーバイド工業株式会社製、メチロールメラミン樹脂架橋剤）と、スノーテックス（登録商標）Ｏ３３（コロイダルシリカ、平均一次粒子径１０ｎｍ～１５ｎｍ、日産化学社製）と、濃度７０質量％）と、ｐ－トルエンスルホン酸（富士フイルム和光純薬社製）を、３８：４：５０：０．４としたものを用いた。ＰＶＡ(２)は、ゴーセネックスＺ－２２０と、ニカラックＭＸ－０３５と、ｐ－トルエンスルホン酸（富士フイルム和光純薬社製）を９０：９：１としたものを用いた。

ＬＲは、ＴＡＣ（２）上に、１層目として紫外線硬化樹脂ペンタエリスリトールテトラアクリレート（新中村化学工業(株)製）を５μｍ厚、さらに２層目としてシリカ系中空微粒子分散ゾル（触媒化成工業（株）製：商品名スルーリア１４２０、平均一次粒子径６０ｎｍ）と紫外線硬化樹脂ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）を５：２５の組成で０．１μｍ厚に特開２０１６－１７５９９１号公報に記載されたハードコート層の塗設と同様の方法で形成したものを用いた。

次に、これら、実施例、比較例、参考例の各例の採光部材について、全光線透過率、平行線透過率、及び、ヘイズを測定した。結果は、表２に示す通りである。なお、測定には、日本電色製、ヘイズメータ「ＳＨ７０００」を用いた。また、測定は、採光部材が乾燥している状態（以下、乾燥状態）と、表面（光出射層２４の表面（農業ハウス１０の内側））に霧吹きにより水を吹きかけ、水膜が形成されている状態（以下、出射面濡れ状態）との２つの状態で行った。さらに、全光線透過率と平行線透過率については、２つの状態の差を算出した。

表２に示すように、実施例１～１４の採光部材は、乾燥状態と出射面濡れ状態とのいずれの状態においても全光線透過率が高く（９１．３％以上）、採光性が良好であることが確認できた。また、実施例１～１４の採光部材は、乾燥状態と出射面濡れ状態とのいずれの状態においても平行線透過率が高く（８６．０％以上）、採光性が良好であることが確認できた。さらに、実施例１～１４の採光部材は、乾燥状態と出射面濡れ状態とのいずれの状態においてもヘイズが低く（５．４０以下）、採光性が良好であることが確認できた。

また、比較例１～４、参考例１、２の採光部材は、出射面濡れ状態において採光性が低下または大きく低下する傾向にあるものの、実施例１～１４の採光部材は、出射面濡れ状態においても採光性がほとんど低下しない、または、向上する傾向にあることが確認できた。具体的には、全光線透過率について、比較例１～４、参考例１、２の採光部材は、最も悪い場合に１５．８％低下し、最も良い場合でも０．２％の上昇にとどまるものの、実施例１～１４の採光部材は、最も悪い場合であっても０．６％上昇し、最も良い場合には２．４％上昇する。また、平行線透過率について、比較例１～４、参考例１、２の採光部材は、最も悪い場合に５６．０％低下し、最も良い場合でも４．５％低下するものの、実施例１～１４の採光部材は、最も悪い場合であっても３．８％の低下にとどまり、最も良い場合には２．１％上昇する。さらに、ヘイズについて、実施例１～１４の採光部材は、出射面濡れ状態であっても小さく抑えられており、比較例１～４、参考例１、２の採光部材のように出射面濡れ状態が高いといったことがない。

続いて、図５、表３を用い、光源からの光線と採光部材とのなす角を変化させた場合の光の透過率についての検証結果について説明を行う。図５に示すように、検証は、太陽光ランプ４０と照度計４２との間に、採光部材５０ａ～ｃのいずれかを選択的に配置し、配置した採光部材の角度を変えながら光の透過率を測定した。また、検証では、１つの採光部材について、乾燥状態（両面が乾燥した状態）、出射面濡れ状態（出射面が濡れた状態）、の透過率を測定した（１つの採光部材について２回ずつ測定を行った）。なお、光源からの光線と採光部材とのなす角とは、光の入射位置から光源を仰ぎ見た場合の角度（仰角）に相当する。このため、本明細書においては、光源からの光線と採光部材とのなす角を仰角と称し、符号θを付して（図３、図５参照）説明を行う。仰角θは、「９０°－入射角（入射面の法線と入射光とのなす角）」に相当するものである。

結果は、表３に示す通りである。なお、採光部材５０ａは、ガラス層のみからなり、本発明未実施品である。また、採光部材５０ｂは、ガラス層の出射面側（照度計４２側）に前述の実施例１（表１、表２参照）と同様の中間層及び光出射層を設けた、本発明実施品である。さらに、採光部材５０ｃは、ＴＰＵ層の出射面側（照度計４２側）に前述の実施例１２（表１、表２参照）と同様の中間層及び光出射層を設けた、本発明実施品である。

表３に示すように、採光部材５０ａ～ｃは、いずれの状態においても、仰角が小さくなるほど透過率が低くなることが確認できた。また、本発明を未実施の採光部材５０ａは、出射面濡れ状態において、いずれの仰角であっても透過率が低下（両面乾燥状態と比較して低下）するのに対し、本発明を実施した採光部材５０ｂ～ｃは、出射面濡れ状態において、いずれの仰角についても透過率が上昇（両面乾燥状態と比較して上昇）することが確認できた。

次に、図６、図７を用いて、散乱光を含めた採光部材の内側（農業ハウス内）の明るさについての検証について説明を行う。図６に示すように、この検証は、曇天で散乱光が地表に到達する日中に、地表６０に照度計４２を設置し、照度計４２の上方、かつ、地表６０とは平行に採光部材５０ａ、５０ｂを配置し、採光部材の違い、及び、乾燥状態と出射面濡れ状態との違いによる照度の相対的な違いを調べることにより行った。

結果は図７に示す通りである。具体的には、採光部材５０ａ（本発明未実施のガラス層単層）の乾燥状態における照度を１．０００としたときに、採光部材５０ｂ（ガラス層の光出射面に実施例１と同様の中間層及び光出射層を設けた、本発明実施品）の乾燥状態における照度が０．９９４、採光部材５０ａの出射面濡れ状態における照度が０．９２５、採光部材５０ｂの出射面濡れ状態における照度が１．０７０であった。この検証により、本発明未実施の場合は、出射面濡れ状態において照度が乾燥状態よりも低下するのに対し、本発明を実施することで、出射面濡れ状態において照度が乾燥状態よりも高くなることが確認できた。また、本発明を実施した場合は、未実施の場合と比較して、乾燥状態における照度は僅かに低いが、出射面濡れ状態における照度は乾燥状態における低下分を大きく上回って高くなることが確認できた。

１０ 農業ハウス（農産用箱体）
１１ 躯体
１１Ａ 本体部
１１Ｂ 屋根
１２、５０ａ～ｃ 採光部材（農業用採光部材）
１５ 骨材
１６ 押さえ部材
１７ ネジ
２０ 基材層
２２ 中間層
２４ 光出射層
３０ 採光部材ロール
４０ 太陽光ランプ
４２ 照度計
θ 仰角

Claims (8)

1. 農産物の育成空間と外界とを仕切り、片面側の光入射面から入射した光を反対側の光出射面から出射させる農業用採光部材において、
   透明な基材層と、
   前記基材層よりも前記光出射面側に設けた透明な光出射層と、を有し、
   前記光出射層は、吸水性を有し、２５℃相対湿度８０％における平衡含水率が１０％以上である、農業用採光部材。
2. 前記光出射層は、屈折率が１．５４以下である請求項１記載の農業用採光部材。
3. 前記基材層は、２５℃相対湿度８０％における平衡含水率が２％以下である請求項１または２記載の農業用採光部材。
4. 前記光出射層と前記基材層との間に、２５℃相対湿度８０％における平衡含水率が２％よりも大きく１０％よりも小さい中間層を設けた請求項３記載の農業用採光部材。
5. 前記光出射層を、セルロースで形成した請求項１～４のいずれか１項に記載の農業用採光部材。
6. セルローストリアセテートをけん化して、前記光出射層を形成した請求項５記載の農業用採光部材。
7. 前記光出射層は、厚みが０．１μｍ以上、５０μｍ以下である請求項１～６のいずれか１項に記載の農業用採光部材。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の農業用採光部材と、前記農業用採光部材を支持する躯体と、を備えた農産用箱体。

Images