农业园艺设施用绝热材料 【技术领域】
本发明涉及使用在农业园艺用暖房的屋顶或外壁材料等的膜状或者板状的材料，特别是涉及具有绝热效果的农业园艺设施用绝热材料。
背景技术
以往，以农业园艺用暖房为主的农业园艺设施，作为屋顶或外壁材料一般使用着树脂膜或树脂板。作为其代表材料，一般使用氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、氟树脂等，最近在耐气候性或紫外线领域的透光性等优异的氟树脂也受到了关注。
这些农业园艺用设施的屋顶或外壁材料等使用的材料，几乎都是以保温为目的而设计的。可是，保温的目的可以通过隔断外部的空气大体就可以达到目的，而另一方面，在冬季以外，为了避免设施内地温度过高，需要将屋顶或者外壁的一部分打开或者关闭来调节温度。
为此，作为农业园艺用设施的屋顶或外壁材料等使用的材料，农业园艺从业者对具有绝热性的材料的要求不断提高，但是目前，考虑到这些的膜状或者板状的材料几乎还没能够提供。
但是，在特开平9-330612号公报中，作为OA设备用的部件提出了在树脂中添加具有近红外线吸收能力的色素来赋予绝热特性的方案。另外，在特开平6-118228号公报中提出了作为光学滤波器含有铜离子的绝热树脂的方案。
但是，上述公报中提出的色素或者铜的耐气候性低，由于紫外线或者热等而容易引起老化，所以含在树脂中作为绝热材料使用时，如果长时间地暴露在屋外时，存在着绝热效果提前变差的问题。另外，含有色素时，容易发生扩散。树脂的表面白化，具有使透光性极端下降的缺点。因此，含有色素或者铜离子的树脂膜等，特别是作为农业园艺用设施材料长时间的使用是困难的。
【发明内容】
本发明鉴于以往的事实，其目的在于提供农业园艺用绝热材料，是使用在农业园艺用暖房的屋顶或外壁材料等的膜状或者板状的材料，其具有优良耐气候性的同时，一方面透过可见光保持必要的亮度，另一方面通过有效地遮断近红外光使其具有绝热性。
也就是，本发明涉及的农业园艺设施用绝热材料，其具有由分散了微粒子状的绝热填料的树脂基材构成的绝热层，该绝热填料是从六硼化镧及掺锑氧化锡中选择出的至少一种。
而且，本发明涉及的农业园艺设施用绝热材料，其可见光透过率是30～90％，日照射透过率优选的是10～80％，进而，在紫外线领域中的波长320nm的光透过率优选的是5～80％、及波长290nm的光透过率优选的是0～70％。
在本发明的农业园艺设施用绝热材料中，上述绝热层中的绝热填料含量，对于六硼化镧是0.01～1g/m2，对于掺锑氧化锡是1.0～50g/m2。另外，上述绝热层的树脂基材优选的是氟树脂或者聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂。
本发明涉及的农业园艺设施用绝热材料的具体的形态，可以举出只是由上述绝热层构成的单一的膜状或者板状，或者上述绝热层叠层在膜状或者板状的母材表面上，或者上述绝热层被夹在两个母材间的形态。
这里，在本发明中，上述的各个光透过率的值是根据建筑窗玻璃用膜相关的JIS A 5759(1998)(光源A光)测定后计算出的。但是，测定用试样不贴附在玻璃上直接使用膜状或者板状的材料。另外，日照射透过率是对于350～2100nm波长域光的透过率，在本发明中是以农业园艺设施用绝热材料对于太阳光线的绝热性作为评价指标使用的。进而，可见光透过率是对于380～780nm波长域光的透过率，是作为评价对于人们眼睛的亮度指标使用的。
【附图说明】
图1是表示LaB6微粒子分散膜的透过光谱(表示每1m2的微粒子重量不同的2种类的分散膜，上侧的曲线是微粒子重量少的透过光谱)的图形。
图2是表示ATO微粒子分散膜的透过光谱(表示每1m2的微粒子重量不同的2种类的分散膜，上侧的曲线是微粒子重量少的透过光谱)的图形。
【具体实施方式】
以下更具体地说明本发明。
首先，本发明的农业园艺设施用绝热材料是作为农业园艺用暖房的屋顶或外壁材料等使用的膜状或者板状，具有绝热层，该绝热层由分散了微粒子状的绝热填料的树脂基材构成。特别是作为绝热填料可以使用能够有效地吸收近红外光，可以赋予优良绝热性的六硼化鑭(LaB6)或者掺锑氧化锡(SnO2+Sb2O2，以下简称为ATO)中的任意一种或者2种并用。
农业园艺用绝热材料中，绝热的对象是太阳光线的热能量。到达地表的太阳光线一般是大约290～2100nm的波长域，其中大约380～780nm的可见光波长领域的光维持设施内的亮度，是植物生长所需要的光。因此，在对太阳光线的绝热中，通过有效地选择吸收约780～2100nm的近红外光，来选择能够赋予绝热性的材料。
关于紫外线领域的光，是根据栽培植物或者授粉使用的昆虫的种类选择最适宜的条件。但是一般要求控制在290～320nm的波长领域。也就是，通过遮断该波长域内的适当量的紫外线可以有抑制害虫或病害的效果。以往使用的农业用膜大多在某种程度上可以遮断紫外线，在其条件下品种改良了的植物不需要很多的紫外线。但是，遮断了大部分的紫外线时，则不能进行用蜜蜂等昆虫进行授粉的活动，或者对植物的生长给予坏的影响，是不理想的。
LaB6微粒子分散膜的透过光谱，如图1所示，可见光域的光透过大，在波长550nm附近具有透过的峰。该透过峰是与人的眼睛的灵敏度最大的波长一致的，所以对保持设施内的亮度是有利的。进而，在波长1000nm附近有大的吸收，所以能够有效地吸收近红外光，可有效地绝热太阳光线的热能。另外，LaB6对紫外线的吸收少，因此，对于昆虫的授粉活动或植物的生长不会给予坏的影响。另外，通过调整向树脂基材中的LaB6的微粒子添加量可以控制波长为290～320nm的紫外线透过性。
进而，需要控制紫外线领域的透过率时，根据目的可以添加紫外线遮断用的无机材料、有机材料、有机无机复合材料，例如，氧化铈、氧化钛、氧化锆、氧化锌、二苯甲铜系紫外线吸收剂等。另外，上述无机材料系紫外线吸收材料在吸收紫外线时，在表面产生电子和穴，这些可以造成树脂基材老化的原因，所以希望在表面进行被膜处理。作为表面被膜处理的代表可以使用各种的偶合剂、表面改性剂、溶胶凝胶硅酸盐等，只要是能够得到防止树脂老化的效果的任何方法都可以。
这样，在以LaB6微粒子作为绝热填料的本发明的绝热材料可以有效地吸收太阳光线的近红外线领域，由此具有绝热性，同时在以波长550nm附近为中心，可见光领域的透过特性良好，所以可以充分地保持设施内的明亮度。而且，还具有透过波长320nm以下的紫外线的特征，这样一来，可有利于蜜蜂等的授粉活动，能够期待稳定的收获。
在图2中表示了ATO微粒子分散膜的透过光谱。从图2可以看出，在波长380～780nm的可见光域中显示了大而且平坦的透过曲线，由于几乎不吸收可见光域，所以可以将设施内保持明亮，同时，由于在波长800nm以上的近红外光具有吸收，所以可以得到高的绝热效果。进而，也可以得到波长290nm～320nm的紫外线领域的透过，所以对蜜蜂等的授粉几乎没有不好的影响。
在该ATO中，为了控制紫外线领域的透过率，可以添加紫外线遮断用的无机材料、有机材料、有机复合材料，以及对于无机材料系紫外线吸收材料，为了防止树脂基材的老化最好进行表面被膜处理，其方法是与上述的LaB6情况是相同的。
这样，在以ATO微粒子作为绝热填料的本发明的绝热材料，在可见光领域由于是无色透明，所以可充分地保持设施内的明亮度，通过近红外线领域的吸收具有高的绝热效果的同时，兼有紫外线领域的透过性能。
另外，绝热填料LaB6和ATO也可以并用，此时可得到更具有效的绝热特性的绝热材料。也就是，如图1及图2所表示的那样，LaB6在波长1000nm附近具有大的吸收，另一方面，ATO在800nm以上的波长慢慢地增加吸收。因此，通过将两种的微粒子分散在树脂基材中与只是使用一种的情况比较，可以进一步增加近红外域的吸收或者吸收而且效率高，可以得到更高的绝热特性。
因此，将LaB6和/或ATO微粒子作为绝热填料的本发明的农业园艺设施用绝热材料，同时兼有可以保持明亮度的可见光的透过性、给予高绝热效果的近红外域的吸收性、以及紫外域的透过性的3种特性，作为暖房等的农业园艺设施的屋顶或外壁材料等是极其有用的。而且，这些绝热填料由于是无机材料，与有机材料比较可以得到高的耐气候性，作为通常屋外使用的农业园艺用绝热材料是特别优良的。
这样的本发明的农业园艺用绝热材料，在光学上的可见光的透过性和近红外域的吸收性的良好平衡是重要的。也就是，可见光的透过率优选的是30～90％，更优选的是60～90％。同时，日照射透过率优选的是10～80％，更优选的是10～70％。另外，对于紫外线领域的光透过率，波长320nm的光透过率优选的是5～80％，波长290nm的光透过率优选的是0～70％。
上述的微粒子状的绝热填料的粒径是根据是否利用散射效果(包括凝聚粒子)可以进行适宜的选择。例如，分散在绝热层的树脂基材中的绝热填料的粒径是200nm以下、特别是100nm以下时，太阳光的散射极其小，太阳光线直接照射到植物或地面。进而，由于可见光领域的光几乎也没有散射，所以从外部可以容易地观察暖房等的设施内部的状况，从设施内也可以确认外部状况。
另一方面，分散在绝热层中的微粒子的粒径超过200nm时，太阳光的散射变大，达到设施内的植物及地面的光是均匀的，这样可以减少由于暖房的骨架等的阴影对植物的影响。可是，同时可见光领域的光也散射，即使设施内保持了必要的明亮度，但是从外部能够鲜明地观察设施内的情况也是困难的。
控制LaB6及ATO粒径的方法有各种，在使粒径小时可以使用介质搅拌磨、超声波处理、冲突粉碎、控制pH等的方法。可根据湿式法或者干式法等用途选择这些方法。特别是在进行粒径200nm以下的微粒子的分散时，若使用各种偶合剂、分散剂、表面活性剂，则能够在稳定的状态下分散，处理后的分散粒子也能够保持稳定。
含有分散了的LaB6和/或ATO的微粒子的树脂基材的绝热层的本发明的农业园艺设施用绝热材料，以往以来是使用在农业用暖房等上作为屋顶和外壁材料的形式，也就是膜状或者板状。一般，只是绝热层构成的单一的膜状或者板状，但是也可以在另外制作的树脂或玻璃等构成的透明的膜状或者板状的母材表面上，或者在2枚的母材间，至少叠层或夹有1层的绝热层的结构。
具有这样各种形式的农业园艺设施用绝热材料，其绝热层的形成可以通过在树脂中混炼作为绝热填料的LaB6和/或ATO微粒子，而后将其成型得到。在向树脂中混炼时，根据需要用上述的方法控制微粒子的粒径。另外，由于LaB6及ATO的微粒子对热是稳定的，所以可以在接近树脂熔点附近的温度(200～300℃前后)进行混炼。
混炼了LaB6和/或ATO的微粒子的树脂，在造粒后，可以用例如挤出成型法、吹塑成型法、溶液流延法等成型为膜状或者板状。另外，此时的膜或者板的厚度可以根据使用目的适当地设定，但是，通常，膜的情况希望是10～1000μm的范围，优选的是20～500μm的范围，板的情况时是2～15mm的范围。另外，混炼到树脂中的LaB6和/或ATO的微粒子量，考虑到混炼及成型时的操作性等，通常相对于树脂是50重量％以下。
均匀分散在绝热层中的绝热填料的含量，根据目的的光学特性及绝热特性可以任意地改变。例如，LaB6，在单位重量中的绝热效率是高的，所以在每1m2的绝热层的含量为0.01g以上就可以得到有效的绝热效果。另外，在1g/m2时，可以吸收大约90％的太阳光线的热能，在夏天可得到充分的绝热效果，考虑到冬天的保温效果最好添加量不要在此量以上。因此，LaB6的含量优选的是0.01～1g/m2的范围。
另外，绝热填料是ATO时，每1m2绝热层含有量大约是3g，可以吸收30％左右的太阳光线的热能。一般，未满1.0g/m2时没有充分的绝热效果，另外，超过50g/m2时成本变高，进而由于对绝热用材料的加工变得困难，所以是不理想的。因此，ATO的含量优选的是1.0～50g/m2的范围。
关于上述的绝热填料的含量，由于含有在绝热层内的所有的绝热填料对于入射到绝热层的光线具有大约同等的作用，所以可以不考虑绝热层的厚度，用每1m2绝热层的含量进行评价。
构成绝热层基质的树脂，没有特别的限定根据用途可以适当地选择。例如，可以举出以往使用在暖房等上的聚乙烯树脂、聚酯树脂、软质氯乙烯树脂，除此外，作为低成本，透明性高、通用性广的树脂可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、氯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、烯烃树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。特别是PET树脂，具有紫外线领域的透过性特征，可以透过波长320nm附近，但是波长290nm附近几乎不透过，所以可控制紫外线领域的透过率，是优选的树脂材料。
另外，考虑耐气候性或紫外线透过性等时，氟系树脂是有效的。这里所说的氟系树脂是指分子结构中只要含有氟就可以。例如，可以举出四氟乙烯树脂、三氟乙烯树脂、二氟乙烯树脂、一氟乙烯树脂等。也可以使用这些的混合物。
更具体的可以举出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PEP)、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(EPE)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETEF)、聚氯三氟乙烯(CPTFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)、聚乙烯偏氟化物(PVDF)、聚乙烯氟化物(PVF)等。这些的氟树脂及其各种的改性品或者复合品等在市场上有销售，根据需要的特性可以选择使用。
上述的叠层结构的农业园艺设施用绝热材料时，例如可以将含有LaB6和/或ATO微粒子的绝热层涂敷在由已知的树脂制薄膜或板或玻璃板构成的母材的一侧或者两侧的表面上进行制造。被覆的方法，只要在母材的表面形成均匀的涂膜就可以，例如，可以使用刷涂法、凹版法、喷涂法、浸渍涂法等。
用上述被覆法形成绝热层时，最好使用保持微粒子的树脂或者作为粘结剂的紫外线树脂。也就是，将紫外线固化树脂和适当粒径的绝热填料混合后，作成液态状乃至膏状，涂覆在母材表面，蒸发溶剂后，照射紫外线可以使其固化。进而，作为紫外线固化树脂只要使用刷涂性的树脂，就可以得到表面耐磨强渡高的绝热层，即使，尘埃等冲击在表面也难以形成伤痕。此时，通过添加以SiO2等为主成分的无机粘结剂或者SiO2微粒子等可以进一步提高耐磨性。
另外，如上所述，在涂敷绝热层时，最好预先处理母材表面以便提高与绝热层的粘合力。通过该表面处理，同时可以改善母材表面的润湿性，防止涂敷时的疏水性可以容易得到均匀的涂敷层。特别是对于氟系树脂构成的母材需要进行表面处理。作为表面处理方法一般已知的有电晕处理、溅射处理、底漆涂敷处理等。
进而，也可以在被覆了绝热层的母材的上述绝热层上可以用任意的方法叠层其他的母材来夹住绝热层，或者用任意的方法将2枚母材夹住预先成型为膜状或板状的绝热层来形成农业园艺设施用绝热材料。此时，作为保持绝热填料的微粒子的树脂或者粘结剂，可以使用树脂膜叠层用树脂，例如氯化乙烯共聚物等。
进而，也可以将绝热填料微粒子与常温固化性的树脂混合，来涂覆在已知的农业园艺设施用屋顶或外壁材料的表面，而后赋予绝热特性。
这样，根据目的及用途选择树脂基材，由此可以将绝热特性赋予给母材。
以下，具体地说明本发明的实施例。
实施例1
将LaB6微粒子(比表面积30m2/g)20重量份、甲苯75重量份、分散剂5重量份混合，分散处理后，得到平均分散粒径80nm的分散液A。50℃下使用真空干燥机从该分散液A除去溶剂成分，作为分散处理了的LaB6粉末A。此外，平均分散粒径是用动态光散射法测定装置(大冢电子株式会社(制)ELS-800)测定，取其平均值。
用V型混合机乾式混合该LaB6的粉末A0.01kg和、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)树脂8.7kg。而后，在ETFE树脂的熔融温度附近的320℃下充分的密闭混合，在320℃下挤出成型该混合物，形成厚度大约50μm的膜。该膜中的LaB6微粒子的含量相当于0.13g/m2。
对于得到的膜状的绝热材料，按照JIS A 5759(1988)(光源A)基准进行光学测定，求出可见光透过率、日照射透过率、及紫外线领域的光透过率。但是，测定用试样是使用不贴在玻璃上的膜。另外，为了评价透明性，按照JISK 7105基准测定基值，基值越低，透明性越高。
其结果，上述膜状绝热材料的可见光透过率是70％及日照射透过率是50％，在充分透过可见光领域的光的同时，可以遮断50％的太阳光线的直接入射光，具有高的绝热效果。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是18％及波长320nm是26％。这是蜜蜂等可以充分活动进行授粉的范围。进而，基值是4.2％，具有从外部也可以充分确认内部状况的高的透明性。
比较例1
在实施例1中不添加绝热填料的LaB6微粒子条件下，挤出成型ETFE树脂，形成厚度大约50μm的膜。得到的膜的可见光透过率是89％，可以充分地透过可见光领域的光，但是日照射透过率也是89％，所以只是遮断了大约11％的太阳光线的直接入射光，绝热效果低。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是82％及波长320nm是88％。而且，基值是4.0％。
实施例2
将实施例1中的LaB6粉末A0.005kg、PTFE树脂8.7kg，用V型混合机乾式混合。而后，与实施例1同样地，在ETFE树脂的熔融温度附近的320℃下充分的密闭混合，在320℃下挤出成型该混合物，形成厚度大约50μm的膜。该膜中的LaB6微粒子的含量相当于0.05g/m2。
对于得到的膜状的绝热材料，与实施例1相同地进行评价，可见光透过率是80％及日照射透过率是65％，可以看出，可见光领域的光充分透过的同时，可以遮断35％的太阳光线的直接入射光，具有高的绝热效果。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是34％及波长320nm是43％。这是蜜蜂等可以充分授粉活动的范围。进而，基值是4.1％，透明性高，从外部也可以充分确认内部状况。
实施例3
除了使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂代替实施例2中的ETFE树脂，将加热温度提高到PET充分软化的温度(大约300℃)以外，与实施例2相同的方法制作膜。该膜中的LaB6微粒子的含量与实施例2相同，相当于0.05g/m2。
对于得到的膜状的绝热材料，与实施例1相同地进行评价，可见光透过率是79％及日照射透过率是65％，可以看出，可见光领域的光充分透过的同时，可以遮断35％的太阳光线的直接入射光，具有高的绝热效果。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是0％及波长320nm是35％，在波长290nm是0％是由于作为树脂基材PET树脂的影响。而且，基值是2.5％，透明性非常高。
比较例2
在实施例3中不添加绝热填料的LaB6微粒子地挤出成型PET树脂，形成厚度大约50μm的膜。得到的膜的可见光透过率是88％，可以充分地透过可见光领域的光，但是日照射透过率也是88％，所以只是遮断了大约12％的太阳光线的直接入射光，绝热效果低。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是0％及波长320nm是52％。而且，基值是1.0％。
实施例4
将ATO微粒子(比表面积50m2/g)20重量份、甲苯75重量份、分散剂5重量份混合，分散处理后，得到平均分散粒径75nm的分散液B。50℃下使用真空干燥机从该分散液B除去溶剂成分作为分散处理了的ATO粉末B。
用V型混合机乾式混合该ATO的粉末B0.4kg和、ETFE树脂8.65kg。而后，在ETFE树脂的熔融温度附近的320℃下充分的密闭混合，在320℃下挤出成型该混合物，形成厚度大约50μm的膜。该膜中的ATO微粒子的含量相当于4.5g/m2。
对于得到的膜状的绝热材料，与实施例1相同地进行评价，可见光透过率是79％及日照射透过率是63％，在充分透过可见光领域的光的同时，可以遮断37％的太阳光线的直接入射光，具有高的绝热效果。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是3.4％及波长320nm是30.0％。这是蜜蜂等可以充分授粉活动的范围。进而，基值是。4.5％，具有从外部也可以充分确认内部状况的透明性。
实施例5
将实施例4中的粉末B 0.2kg、ETFE树脂8.65kg用V型混合机乾式混合。而后，在ETFE树脂的熔融温度附近的320℃下充分的密闭混合，在320℃下挤出成型该混合物，形成厚度大约50μm的膜。该膜中的ATO微粒子的含量相当于2.0g/m2。
对于得到的膜状的绝热材料，与实施例1相同地进行评价，可见光透过率是84％及日照射透过率是73％，可以看出，可见光领域的光充分透过的同时，可以遮断27％的太阳光线的直接入射光，具有高的绝热效果。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是15％及波长320nm是49％。这是蜜蜂等可以充分授粉活动的范围。进而，基值是4.2％，透明性高，从外部可以充分确认内部状况。
实施例6
将实施例1中的LaB6微粒子的分散液A 10重量份、刷涂用紫外线固化树脂(固形成分100％)100重量份混合，使用刷涂器将得到的液体成膜在预先用电晕处理了的厚度50μm的PET树脂膜上，在100℃下干燥30秒后蒸发溶剂后，用高压水银灯进行固化，在PET树脂膜上形成绝热层。
得到的膜状的绝热材料，具有由LaB6微粒子分散在刷涂用紫外线固化树脂中的绝热层和、被该绝热层被覆了的母材的PET树脂膜而构成的叠层结构。另外，该膜的绝热层厚度大约是2μm，LaB6微粒子的含量相当0.08g/m2。
对于得到的膜状的绝热材料，与实施例1相同地进行评价，可见光透过率是75％及日照射透过率是57％，可以看出，可见光领域的光充分透过的同时，可以遮断43％的太阳光线的直接入射光，具有高的绝热效果。另外，紫外线领域的透过率在波长290nm是0％及波长320nm是22％。在波长290nm是0％，这是由于PET树脂基材的影响。进而，基值是1.0％，透明性极其高，从外部可以充分确认内部状况。
产业上的可利用性
如以上所述。本发明涉及的农业园艺用绝热材料，耐气候性优异。而且，可以透过对内部的作业或者植物的生长必要的可见光的同时，还有效地吸收或者遮断近红外线光，具有高的绝热性，而且，可以透过适量的紫外线或者控制透过，所以在抑制病害虫的产生的同时，可以使得蜜蜂等昆虫充分进行活动。因此，适用于农业用或园艺用暖房的屋顶或外壁材料等。