JPH07102046B2 - 農業用ポリ塩化ビニルフイルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は農作物の栽培に適した農業用フイルムに関す
る。さらに詳しくは、本発明は、透視性に優れ、かつ分
光性能を有し異方性光散乱性が良好なフイルムに関す
る。

〈従来の技術〉 従来より農作物の栽培に散乱光を用いる目的で、各種フ
イルムや平板等の資材が被覆材として広く用いられてい
る。散乱光が植物の栽培に有効であるとされている理由
は、直達光の場合、光が直接当たる陽葉部は必要以上の
光量が到達する反面、光が直接当たらない陰葉部は光量
が不足することとなるが、散乱光を用いると陰葉部まで
多くの光が到達し、植物全体としての光合成効率が向上
することにある。また直達光を散乱光に代えた場合に
は、全光線透過率をほとんど低下させることなく、過度
の直達光による日照障害（葉焼け）を防止することも可
能である。現在散乱光を得る手段として、フイルムや平
板等の被覆材の表面を梨地エンボス加工する方法とか、
被覆材中に光散乱性を付与する物質を混在させる方法と
か、あるいは実開昭50-125347号公報で提案されている
ように、被覆材の表面全面に凹凸条をエンボス加工によ
り付与する方法などが知られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、被覆材の表面を梨地エンボス加工したも
のは、その断面形状が全表面にわたつてランダムな凹凸
状となつているため透視性を有さず、また被覆材中に光
散乱性を付与する微粒子を混在させたものは入射光が乱
反射することが多く、しかも透過光は等方性散乱するた
め、これまた透視性をほとんど有していないという欠点
がある。また前記の被覆材表面を全面にわたり凹凸条を
エンボス加工したものは、透過光がほとんど異方性散乱
光となるため透視性を確保することが出来ないと言う欠
点を有している。

即ち、植物の光合成効率に有効である散乱光はプリズム
分光による異方性散乱光、凹凸条による異方性散乱光、
梨地エンボス加工による等方性散乱光などによつて得る
ことが出来るが、これらは全て透視性がほとんどないと
いう欠点を有している。被覆材が透視性を有しない場
合、農業従事者に不安感を与え、たとえばトンネル栽培
においては頻繁に被覆材の裾をあげ、内部を観察しなけ
ればならず、そのため多大の労力を要することになる。
とは言いながら散乱光は前述の通り光合成効率の向上に
は不可欠なものである。反発明者等は、散乱光が得られ
る被覆材について研究を行なつている過程で、７色の波
長成分が均一に混合された光、つまり白色光による散乱
光よりも、７色の波長成分が混合されていないか、ある
いは混合されていても不均一に混合されている分光によ
る散乱光の方が植物の生育にとつてより効果的であるこ
とを見出した。特に７色の波長成分が混合されていない
か、あるいは混合されていても不均一に混合されている
光が植物の葉に経時的に移動しながら当つているのがよ
り効果的であることも見い出した。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、透視性を確保した状態で、植物の光合成
に有効な分光による散乱光透過率を高めることができる
被覆材について鋭意研究を行なつた結果、少なくとも片
面に凹凸条が平行に多数配列されており、かつ隣りあう
条間には微細な平面が存在しているフイルムにおいて、
凹凸条全表面積の30％〜80％がフイルム面に対して５°
〜40°の傾斜角を有する斜面であり、かつ70％〜20％が
フイルム面に対して０°〜５°の傾きを有するいわゆる
水平面である被覆材によつて上記目的が達成されること
を見出した。以下本発明について詳細に説明する。なお
本発明のフイルムの表面形状の斜視図の一例を第１図と
して示す。

本発明の被覆材、すなわちフイルムは、従来の梨地エン
ボス加工などを施した被覆材に比べて優れた透視性を持
ち、かつ植物の光合成に対して有用な多量の散乱光の形
成に優れており、しかもその散乱光が梨地エンボス加工
などをしたものから得られる等方性散乱光ではなく、分
光しかつ異方性散乱していることに特徴がある。

ところで透視性が良好で、かつ分光による異方性散乱性
能を有するフイルムとするためには凹凸条の最大傾斜角
を40°以下にする必要がある。凹凸条の最大傾斜角が40
°、特に45°を越えると、理由は定かでないが分光性能
が低下すると同時に透視性も悪化する。逆に最大傾斜角
を５°未満の極めてなだらかな面とした場合には、植物
の光合成効率向上に有用な分光による異方性散乱光が減
少するため、最大傾斜角としては５°以上が不可欠であ
る。なお凹凸条の表面は滑らかであることが透視性を確
保するうえで必要である。またフイルム面に対して０°
〜５°の傾きを有するいわゆる水平面が凹凸条全表面積
に対して20％〜70％存在していることが必要であり、20
％未満の場合には傾斜面と傾斜面との間隔が狭く、水平
部による透視性などの確保が困難となる。また凹凸条全
表面積に対する傾斜部（すなわち５〜40°の傾斜角を有
する部分）の面積は透視性の点で80％が上限であり、下
限は分光による異方性散乱光を確保する上で30％以上が
必要である。したがつて凹凸条全表面積に対する水平部
の面積は70％以下であることが望ましい。なおここに記
述する傾斜角とは、第３図、第４図に示したように凹凸
条の表面の任意の点において凹部または凸部をなす曲線
（または直線）の接線を引き、それと図中点線で示した
フイルム面の延長線とのなす角θのことである。本発明
では、この傾斜角が５°以上の部位を傾斜部と称し、０
°〜５°の部位を水平部と称する。なお第３図、または
第４図のように、エンボス加工によつて副次的に発生す
ることがある凸状物1,1′や凹状物2,2′の傾斜部、平面
部は本発明に規定する傾斜部、平面部とみなさない。本
発明のフィルムでは隣りあう凹凸条間にフイルム面に対
して平行な水平面が存在しており、さらに凹凸条内にお
いても前述したようにフイルム面に対して平行な水平部
が存在している。このように高さの異なる２種の水平面
が存在していることが透視性および、異方性光散乱形成
の両者を満足するうえで極めて好ましい。

ところで分光した７色の波長別光線がプリズム等によつ
て得られることは従来から公知である。植物が光合成を
行なう場合、どのような光でも同じ効率で光合成を行な
つているわけではない。自然条件では一般に光は白色光
であり、色々な波長の光の混合したものとして存在す
る。植物はこれ等の白色混合光の波長から光合成に有効
な波長を利用しており、その波長は440nmの青色光と665
nmの赤色光にピークを持つ第５図に示すが如きものであ
ると言われている。植物の葉緑素は青色光あるいは赤色
光を受光し、これを化学的エネルギーにかえ水を分解
し、生成してなる水素と気孔から吸引した炭酸ガスによ
つて、還元性の炭素化合物を生産している。つまり青色
光と赤色光以外の波長の光線は青色光、赤色光ほど強く
は光合成に関与していない。現在温室栽培やトンネル栽
培などに使用されているガラス板やプラスチツクシード
などの被覆材を通過した通常の光は７色の波長光の全て
を平均的に混合したものであるが、このような光が葉緑
体に均一に当るよりも分光された青色光や赤色光などが
集中的に縞状に当るほうが光合成が効率的に行なわれ
る。その理由は明確でないが、分光され集中化された縞
状の特定波長が葉面を強力に照射し、また太陽の位置が
移動するのに伴つて縞状の照射位置が周期的に繰りかえ
されることによる刺激によつて光合成効率が促進される
ものと思われる。そのうえ本発明のフイルムでは、その
少なくとも片面に凹凸条が平行に多数配列されているた
め、入射光は凹凸条に直角な方向に分光し散乱光となつ
ている。つまり異方性散乱光となつている。一方、大多
数の植物は葉面を上方に向け、かつ葉を上下方向に間隔
をあけて重ねて生育している。このことから、凹凸条を
水平にして被覆材を使用した場合には、陰葉部分に光が
当たり、光合成効率の向上が可能となる。さらに冬季の
太陽の上昇角度が小さい場合には、南北方向に栽培され
た植物、たとえばトンネルハウス内のレタスなどは通常
南北方向に３〜４列、東西方向に100m程度栽培されるが
透明な被覆材を使用したときには、最も南側の列のレタ
スは太陽光を多く受光するが、２列〜４列目のものは南
側のものの陰となり、日照時間が少なく、成長が遅延す
ることとなる。このような場合、異方性光散乱する被覆
材を用いると南北の栽培位置に殆んど関係なく均一な透
過散乱光を得ることが可能となり、散乱光のほとんどを
利用することになるため、栽培位置からくる南北の生育
差を減少させることが可能となる。

本発明に一見類似した発明として実開昭50-125347号公
報で提案されているフイルムがある。このフイルムはそ
の全面にレンズ状、プリズム状の平滑な凹凸条をエンボ
ス加工したものである。このフイルムの場合、入射光の
ほとんどが凹凸条に対して直角方向に散乱する光、つま
り異方性散乱光となるので凹凸条を水平にして被覆材を
使用した場合、陰葉部分に有効に照射され光合成効率が
向上するという点においては本発明のフイルムと類似し
ているが、フイルム全面に凹凸条をエンボス加工してい
るため、透視性において著しい差があると共に、異方性
散乱光が分光しているか否かの点でも異つている。した
がつて、植物の光合成効率がより促進されるか否かとい
う点からも両者は全く異なるものである。

また特公昭59-192022号公報には、太陽光を直接透過さ
せる透明部分と太陽光を散乱させて透過する散乱光透過
部分とを交互に配設することによつて、植物に有効な散
乱光を与え、かつ被覆材内部の直物や栽培地の温度を高
めるという技術が記載されているが、この技術の場合に
は被覆材は透明部分と散乱光透過部分とが交互に存在す
るため一応透視性があるという点では、本発明のフイル
ムと類似しているものの、散乱光そのものが等方性散乱
光であり本発明でいう分光している異方性散乱光とは基
本的に異質であり、さらに透視性と散乱光を高レベルで
バランスをとりつつ両者を満足するという点においても
劣るものである。

さらに本発明に関連した技術として、実開昭50-107652
号公報に記載されたものがある。該実用新案の技術は、
被覆材の表面にフレネルレンズやレンチキユラーレンズ
の形態をした部分が全面かつ平均的に分散配置され、か
つこれらの間に平面の透視部分が残存するものであつ
て、レンズ部分で集光して保温性を高めると共に平面部
分で内部が透視出来るようにしたものである。この技術
は、レンズ部分（凹凸部）と平面部が全体に分布されて
いる構造を有する点で本発明のものと一見類似している
が、該実用新案の図面１〜３図と本発明の１例として示
す図面第１図および第３、４図とを比較すると判るよう
に明らかに異なる構造を有するものである。すなわち前
述したように本発明のフイルムは微細な凹凸条の間に平
面部分が存在するうえに、更に微細な水平部分が各凹凸
条内に存在する構造を有しており、被覆材全体を透視可
能なものとしたのに対し、該実開昭50-107652号公報に
記載の被覆材は、透視不可能な多数の凹条や凸条がブロ
ツク状に広い面積で存在し、そのブロツク間に透視可能
な広い面積の平面部を配置したものである。従つて、本
発明のフイルムは、該実用新案のものとは、被覆材全面
を見た場合には平均的には凹凸部と平面部の面積がそれ
ぞれ同程度になり得る場合があるが、局部を見ると全く
異なるものであり、かかる構造上の差が以下に述べる効
果の差に大きく影響を及ぼしている。まず第１に本発明
の農業用フイルムでは、被覆材内部の作物全体を透視す
ることが可能であるのに対して、該実用新案の被覆材で
は作物の１部分づつしか見えず、従つて作物の正確な生
育状態が把握出来ない。第２に該実用新案の被覆材で
は、比較的広い面積の透視部と凹凸部が局部的に存在す
るために、日照分布に均斉性を欠くことになる。即ち平
面である透視部では直達光に起因する過度の日照量によ
り葉焼けなどの日照障害を引きおこし、加えて凹凸部で
形成される散乱光が、透視部の直達光がもたらす比較的
広い陰葉部に当たる割合が少ないために、あまり作物増
収に寄与しない。一方本発明のフイルムでは、微細なほ
ぼ単一の凹凸条と微細な平面の組合せにより日照量分布
が均一となり、さらに散乱光が分光する異方性散乱光で
あるところから、従来技術の諸問題を一挙に解決し、作
物の大幅な増収をもたらすものである。以上のごとく、
本発明のフイルムは上記いずれの実用新案の被覆材とも
全く異なる構造を有するものであり、従つて得られる効
果が著しく異なるものであることが理解出来る。

本発明における微細な凹凸条はその長さ方向に連続であ
つてもまた不連続であつてもよいが、透視性や散乱光の
光量分布などの点から連続であることが望ましく、また
各条は透視性、散乱光分布の均斉度から隣り合う条と平
行であり、さらに直線であるのが好ましい。凹凸条のピ
ツチ（Ｐ）は透視性と散乱光透過率のバランスにおいて
50μ〜180μが好ましく、凹凸条の幅（Ａ）は10μ〜150
μ、とりわけ10μ〜40μが透視性から好ましい。凹凸条
の深さまたは高さ（Ｄ）は１μ〜15μであり、好ましく
は凹凸条の付印加工性、透視性および塵埃の付着による
汚れ防止の点からも１μ〜５μであり、そしてフイルム
の厚さの1/1000〜1/10が好ましい。また隣りあう条間に
存在する微細な平面の幅（Ｂ）は10μ〜170μが好まし
い。

なお上記凹凸条のピツチ（Ｐ）、深さまたは高さ
（Ｄ）、微細な平面の幅（Ｂ）、凹凸条の幅（Ａ）は、
第１、３、４図で同符号で示すものである。本発明にお
いて、散乱光の方向を必要により任意の方向に散乱させ
るため平行な多数の凹凸条よりなる凹凸条群を任意の角
度で交叉させることができる。但し透視性と分光を利用
するうえから２方向程度にとどめることが好ましい。ま
た本発明のフイルムは透視性と光散乱性を満足する点な
らびに取扱い性、経済性を考慮して単層であることが好
ましい。

なお本発明のフイルムにおいて、片面は前述したような
凹凸条が付与されていることが必須であるが、他方の面
は、実質的に凹凸条を有していないか、あるいは著しく
透視性、異方性散乱を損なわない範囲で凹凸等が付与さ
れていてもよい。

本発明に使用される農業用被覆材としてのフイルムは全
光線透過率が高いことは当然であるが、加工性がよく保
温性、取扱い性も良好であることが必要である。すなわ
ちフイルムを構成するポリマーとしては、付印する凹凸
条の表面が滑らかに加工されるものであること、また被
覆材内部に照射された赤外線が夜間放射されるときその
赤外線を透過しにくいものであること、つまり保温性に
優れたものであること、さらに柔軟性に富み取扱い性が
良好であることより、ポリ塩化ビニルが最も好ましい。

凹凸条を付印する方法としては、Ｔダイ方式を利用して
ダイの形状を特殊化して成膜と同時に凹凸条を得る方法
や、凹凸条を有するエンボスローラによつてエンボス加
工する方法などがある。たとえば第２図に示したような
ローラを加熱し、そのローラに透明被覆材を接圧させる
ことによつて凹凸条を付印することができ、ローラの温
度、処理時間、被付印体のローラ接圧、ローラの凹凸条
先端部の頂角、またはローラの凹凸条先端部とプレスロ
ーラのクリアランスを変えることによつて条の傾斜角
度、傾斜面積、または水平部分の面積がコントロールさ
れる。

本発明において、全光線透過率および散乱光透過率はJI
SK-6714により、島津分光光度計（Ｗモノクロメータ
ー、自己分光光度計、UV-365）を使用して測定される。
すなわち、全光線透過率および散乱光透過率の算出時、
500nm〜700nm間の透過率を読みとり、その平均値を使用
する。また分光性能については、暗室において10,000ル
ツクスの光源の前に凸レンズをおき、サンプルに平行光
を照射し、サンプル前方1mの白色スクリーン上で分光し
た状態を観察することにより判別する。凹凸条の深さま
たは高さは断面電顕写真より測定し第３図、第４図に示
すＤで表わし、傾斜部の面積、水平部の面積も同様に断
面電顕写真によつて傾斜部の長さ、水平部の長さを実測
し 傾斜部の面積＝傾斜部の長さ×Ｌ 水平部の面積＝水平部の長さ×Ｌ によつて求める。但しＬは一定のサンプル長である。故
に凹凸条全表面積に占める傾斜部の面積割合（S₁）およ
び平面部の面積割合（S₂）は下式により求める。

実施例 透明なポリ塩化ビニルフイルム（厚さ0.1mm）を使用し
て第２図に示すが如き加熱したエンボスローラの形状、
エンボスローラとプレスローラ間のクリアランス、およ
び加熱温度を変化させることによつて、第１表に示すよ
うな表面形態のものを得た。

たとえば実施例１のフイルムは、第２図に示すロールで
Ｐが100μ、αが60°で直径160mmのものを用い、150℃
に加熱されたエンボスロールと加熱されていない直径16
0mmのプレスロール間に上記ポリ塩化ビニルフイルムを
0.7Kg/cmの圧力となるように通すことにより得た。

なお比較例５のフイルムは、隣り合う２本の凹条間に平
面部が存在せず、２本の凹条が接して存在している場合
である。

得られたフイルムの分光性と冬野菜レタスに被覆材とし
て使用した場合の生育状況および実用時のハウス内部の
透視性についての結果を第２表に示す。なお比較例６は
試験に使用した無加工の対照フイルムであり、比較例７
は厚さ0.1mmの市販梨地ポリ塩化ビニルフイルムであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフイルムの一例の斜視図であり、第２
図は本発明のフイルムを作ることが出来るエンボスロー
ラの部分断面図、第３図および第４図は得られるフイル
ムの断面図である。第５図は葉緑体のスペクトル別吸収
率と波長の関係を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも片面に凹条または凸条（以下凹
   凸条と略記する）が平行に多数配列されており、かつ隣
   りあう条間には微細な平面が存在しているフイルムにお
   いて、凹凸条全表面積の30％〜80％がフイルム面に対し
   て５°〜40°の傾斜角を有する斜面であり、かつ70％〜
   20％がフイルム面に対して０°〜５°の傾きを有するい
   わゆる水平面であることを特徴とする異方性光散乱農業
   用ポリ塩化ビニルフイルム。
2. 【請求項２】凹凸条の幅が10μ〜150μであり、条の深
   さまたは高さが１μ〜15μ、凹凸条のピツチが50μ〜18
   0μである特許請求の範囲第１項記載のフイルム。
3. 【請求項３】凹凸条が直線で等ピツチであり、かつ各凹
   凸条の幅、深さまたは高さの寸法がそれぞれ一定である
   特許請求の範囲第１項または第２項記載のフイルム。