JPH031348B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は可視光線透過性（本発明ではこれを
「透光性」という。）および保温性に優れた合成樹
脂材料、特に農業用等に使用される透光性および
保温性に優れた合成樹脂フイルムを得るに適した
合成樹脂材料に関するものである。 農業用ハウス、トンネルに使用されるフイルム
は、ハウス、トンネル内の温度を高め、光合成を
促進するため、保温性、及び透光性が要求され
る。 保温性を高めるためには、ハウス、トンネル内
部から外気へ逃げていく熱を遮断しなければなら
ない。 熱の逸散は、放熱、伝導、対流に分けることが
できるが、農業用ハウス等においては、放射を抑
制することにより、保温性を大きく向上させるこ
とができる。 太陽光は0.3〜2.5μの波長範囲にほとんどのエ
ネルギーが分布しており、常温の物質からの放射
は3μ以上の長波長域にエネルギーが含まれてい
ることは良く知られている。 そこで、フイルムに、0.3〜2.5μの波長域の透
過性と、波長3μ以上の赤外線の不透過性を付与
させることにより、優れた保温力と透光性を得る
ことができる。 このようなフイルムを使用することによりハウ
ス又はトンネル内の温度を昼夜ともに高くするこ
とができると同時に、日の出後の昇温を高くする
ことができる。 このことは実用的には、農作物の生育速度を高
め、収量を増大し、暖房費を減少させることにな
る。 地面から放射される赤外線スペクトルは黒体放
射スペクトルに近似され、プランクの黒体放射の
公式によつて表わされる。例えば10℃の地面から
放射されるスペクトルは、近似的に第１図に曲線
Ａで示すように、波長域5μ（波数2000cm^-1）〜50μ
（波数200cm^-1）の範囲にほとんどのエネルギーが
含まれている。 従来、農業用フイルムに赤外線を吸収反射する
物質を添加することにより赤外線の透過、散逸を
防止してフイルムの保温性を向上せしめることが
知られている。 かかる目的に使用される添加剤に必要な性質と
しては、波長5μ〜50μの範囲で巾広く赤外線を吸
収すること、フイルムの透光性を低下させないた
めに屈折率がベース樹脂と合うこと、戸外で使用
するため耐水性を有することの３つを満足しなけ
ればならない。 本発明者らは、既に上記３項目を満足させる保
温性改良添加物としてリン酸塩ガラス、又はホウ
ケイ酸ガラスを使用した合成樹脂材料を作成した
（特開昭55−157631号公報、および特開昭57−
55964号公報参照）。 今回、このリン酸塩ガラス、ホウケイ酸ガラス
を合わせて添加することにより、各々単独の添加
の場合の保温改良効果の合計以上の保温改良効果
が得られることを見い出し本発明に到達したもの
である。 すなわち、本発明は、透明性を有する合成樹脂
にリン酸塩ガラス粉末とホウケイ酸ガラス粉末を
合わせて添加した透光性及び保温性に優れた合成
樹脂材料である。 本発明における透明性合成樹脂とは、フイルム
に成形した場合に透光性の大きいフイルムが得ら
れる合成樹脂をいい、その例としては、たとえば
低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密
度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマ
ー、ポリプロピレン等のポリオレフイン、ポリ塩
化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリメチ
ルメタクリレート等があげられる。 本発明に使用されるホウケイ酸ガラスとは、二
酸化ケイ素（SiO₂）、酸化ホウ素（B₂O₃）を主成
分とするガラスで、SiO₂ 10〜80モル％好ましく
は20〜70モル％、B₂O₃ を５〜50好ましくは10
〜50モル％、酸化アルミニウム（Al₂O₃）と酸化
亜鉛（ZnO）、二酸化チタン（TiO₂）の１種又は
２種以上を０〜40モル％、さらに修飾酸化物とし
て、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の酸化物
を１〜60モル％含むものが用いられる。 また、リン酸塩ガラスとは、P₂O₅を主成分と
して含むガラスで、無水リン酸（P₂O₅）99〜10
モル％アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属
酸化物の１種又は２種以上が１〜60モル％のもの
が好ましい。また、酸化アルミニウム（Al₂O₃）、
酸化ホウ素（B₂O₃）二酸化ケイ素（SiO₂）、酸化
チタン（TiO₂）及び酸化亜鉛（ZnO）の中、１
種または２種以上を１〜50モル％単独で、あるい
は上記アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸
化物と共に添加することも好ましい。 本発明においてモル％は、主要成分であるリン
酸成分をP₂O₅、ケイ酸成分をS₁O₂、ホウ酸成分
をB₂O₃で表示し、これに添加する成分を基本形
酸化物、例えばK₂O、BaO、Al₂O₃、TiO₂、ZnO
等で表示して算出されたものである。 ここで、リン酸塩ガラスにおけるアルカリ金属
およびアルカリ土類金属の添加は、融点、屈折率
を調節する作用を有し、酸化アルミニウム等は、
ガラスを強化し、吸収される赤外線の吸収巾を一
層広げる作用をする。 また、ホウケイ酸ガラスにおいては、酸化ホウ
素は主に赤外線の吸収巾を広げ、ガラスを粉砕し
やすいようにもろくさせる作用を有すが過多にな
ると耐水性が低下する。酸化アルミニウム及び酸
化亜鉛は、耐水性を向上させ、赤外線の吸収巾を
更に一層広げる作用をするが、一方ガラスを固く
して粉砕されにくくする。アルカリ金属、アルカ
リ土類金属酸化物の添加は融点を下げ、ガラス化
を容易にすると共に、上記二成分とのバランスで
屈折率を調整する作用を有する。 P₂O₅は赤外線の吸収巾を広げる作用を有する
ので、P₂O₅を40モル％程度まで添加して使用す
ることもできる。 このリン酸塩ガラス及びホウケイ酸ガラスは合
成樹脂との混和性等からして微細状に粉末化した
ものが望ましく、その粒径は50μ以下、好ましく
は10μ以下である。またガラスの微細粉末は、場
合によつてはパラフイン、脂肪酸、多価アルコー
ル、シランカツプリング剤等の表面処理剤で処理
をしておくことができる。かかる処理をした粉末
は合成樹脂中への分散性が改良されるほか、合成
樹脂との界面接着性が向上し、成形物の引張り強
度等を向上せしめることができる。 リン酸塩ガラスとホウケイ酸ガラスの配合比に
ついては １／10≦リン酸塩ガラス／ホウケイ酸ガラス≦10（重
量比） 好ましくは １／５≦リン酸塩ガラス／ホウケイ酸ガラス≦５ が良く、この範囲外では、各々単体のガラスを添
加した場合と差がなくなる。 本発明によるリン酸塩ガラスとホウケイ酸ガラ
スを添加した材料は、5μ〜50μの赤外線波長域に
おいて巾広く吸収をもち、保温性に著しく優れ、
添加ガラスの屈折率をベースの合成樹脂に合わせ
ることができるため透光性に優れ、また耐水性に
優れている。ガラス粉末の添加量は、合成樹脂の
種類及び成形体の肉厚等に応じて調節される。当
然のことながらフイルム等の厚さが薄いほど添加
割合を多くする必要がある。たとえば厚さ100μ
の低密度ポリエチレンフイルムを成形する場合に
は、ガラス粉末を10重量％添加すれば良好な赤外
線吸収性、したがつて良好な保温性を付与でき
る。また、たとえばポリ塩化ビニルは、ポリオレ
フインと比較して、それ自体の赤外吸収性が大で
あるので、ガラス粉末の添加量を少なくすること
ができる。 一般には1.0重量％以上が用いられ、フイルム
又はシート状物の成形用材料とするときは、1.0
〜30重量％好ましくは、2.0〜25重量％程度が適
当である。 ホウケイ酸ガラスの添加において、フイルム又
はシート等に均一分散させてもよいが、また、厚
み方向に濃度分布をつけてもよい。例えば、積層
フイルムとして中間層の濃度を高くし、外側の二
層の濃度を低く又は０とすることで、表面が平滑
になり、光の散乱を押え、透明性を増すことがで
きる。このように濃度分布をつけても平均濃度が
同じ場合、均一分散した場合と赤外線吸収性は変
わらない。 また、本発明材料は種々の方法によつて混練す
ることができ、押出機、ロール、ニーダー等を用
いて混練することができ、混練された材料は通常
ペレツトの形状で、そのまま又は必要に応じ原料
樹脂ペレツトで希釈されて成形に供される。 こうして得られた本発明材料は、Ｔダイ成形、
インフレーシヨン成形等の押出成形、ブロー成
形、カレンダー成形等、種々の成形法を用いて、
用途に応じた所望の形状に成形することができ
る。 本発明材料は、透光性に優れ、太陽光線等をよ
く透過するが、常温付近の物体から放射される赤
外線を広い波長域にわたつて吸収するので、保温
性が極めて優れている。また、耐水性に優れてい
るため、これらの特性を利用する種々の用途に有
利に使用することができる。たとえばハウス栽培
やトンネル栽培用の被覆材、省資源型温室用材、
太陽熱温水器用材料として使用することができ
る。またその成形物の形状は使用目的に応じてフ
イルム状やその他の種々の形状たとえば平板状、
曲板状等とすることができる。 次に、実施例及び比較例をあげて説明する。 実施例 １ 低密度ポリエチレン（三菱油化株式会社製商品
名、ユカロンAH−40）90重量％に平均粒径が
2μ、組成がP₂O₅75モル％、BaO25モル％である
リン酸塩ガラス粉末５重量％と平均粒径3μ、組
成がSiO₂29モル％、B₂O₃29モル％、Al₂O₃10モ
ル％、ZnO5モル％、CaO6モル％、K₂O21モル％
であるホウケイ酸ガラスを５重量％、合わせてガ
ラス粉末合計10重量％を添加した混合物を170℃
の温度でインフレーシヨン法で成膜し、厚さ0.1
mmのフイルムを得た。 実施例 ２ 実施例１と同じ原材料を用い、ガラス粉末混合
比を、リン酸塩ガラス／ホウケイ酸ガラス＝4/1
にして、ガラス粉末合計量10モル％を添加した合
成樹脂混合物を実施例１と同様に成膜し、厚さ
0.1mmのフイルムを得た。 実施例 ３ 軟質ポリ塩化ビニル（可塑剤としてDOPを35
重量％含有）95重量％に、平均粒径2μ、組成が
P₂O₅45モル％、MgO30モル％、B₂O₃20モル％、
Al₂O₃5モル％であるリン酸塩ガラス粉末２重量
％と、平均粒径3μ、組成がSiO₂45モル％、
B₂O₃23モル％、Al₂O₃9モル％、BaO23モル％で
あるホウケイ酸ガラス粉末３重量％、合わせてガ
ラス粉末合計５重量％を添加した混合物を150℃
の温度でインフレーシヨン法で成膜し、厚さ0.1
mmのフイルムを得た。 比較例 １ 実施例１において用いたと同一の低密度ポリエ
チレンを単独で170℃の温度でインフレーシヨン
法で成膜し、厚さ0.1mmのフイルムを得た。 比較例 ２ 実施例１においてリン酸塩ガラスを10重量％と
しホウケイ酸ガラスは無添加にして同様な方法
で、厚さ0.1mmのフイルムを得た。 比較例 ３ 実施例３において用いた軟質ポリ塩化ビニルを
単独使用し、そのほかは実施例３におけると同様
にして成膜し、厚さ0.1mmのポリ塩化ビニルフイ
ルムを得た。 比較例 ４ 実施例３においてホウケイ酸ガラスを５重量％
としリン酸塩ガラスは無添加にして同様な方法で
厚さ0.1mmのフイルムを得た。 各実施例及び比較例において得られたフイルム
の283〓における平均黒体放射エネルギー透過率
を測定した。その結果は第１表に示すとおりであ
つた。 また、各実施例及び比較例において得られたフ
イルムを用いて、小型のトンネルを作り、同一条
件で、トンネル内の気温を測定した、その結果は
第１表に示すとおりであつた。 第１表から実施例の各フイルムは明らかに保温
性が比較例より優れている。

【表】 実施例４、比較例５，６ 実施例１で用いたリン酸塩ガラスとホウケイ酸
ガラス及び低密度ポリエチレンを使用して、次の
組成のフイルム（厚さ0.1mm）を成形した。 試料Ｂ：リン酸塩ガラス 10重量％ 試料Ｃ：ホウケイ酸ガラス 10重量％ 試料Ｄ：リン酸塩ガラス 6.7重量％ 及びホウケイ酸ガラス 3.3重量％ 夫々のフイルムについて、波長５〜50μの赤外
線透過率を求め、黒体放射エネルギーの透過率を
計算し、その結果を第１図のＢ〜Ｄ曲線で示し
た。 この結果、リン酸ガラスとホウケイ酸ガラスの
透過率は、波長14μ程度で逆転しており、両者を
含むものは、曲線Ｄで示すように夫々のガラスの
吸収特性によつて全波長域にわたつて優れた吸収
を示している。

【図面の簡単な説明】

図は、283〓における黒体の放射エネルギー曲
線と、各種のガラス粉末を含むフイルムによる透
過曲線を示す。 Ａ：黒体放射エネルギー曲線、Ｂ：リン酸塩ガ
ラス含有フイルムの透過曲線、Ｃ：ホウケイ酸ガ
ラス含有フイルムの透過曲線、Ｄ：リン酸塩ガラ
ス／ホウケイ酸ガラス（配合比２／１）含有フイ
ルムの透過曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明性を有する合成樹脂に、リン酸塩ガラス
   の粉末と、ホウケイ酸ガラスの粉末とを添加して
   なることを特徴とする透光性および保温性に優れ
   た合成樹脂材料 ２ リン酸塩ガラスが無水リン酸99〜10モル％と
   アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の
   １種または２種以上を１〜60モル％と酸化アルミ
   ニウム、酸化ホウ素、二酸化ケイ素、酸化チタ
   ン、酸化亜鉛の１種又は２種以上を０〜50モル％
   含有するものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の透光性および保温性に優れた合
   成樹脂材料。 ３ ホウケイ酸ガラスが、二酸化ケイ素10〜80モ
   ル％、酸化ホウ素５〜50モル％、酸化アルミニウ
   ム、酸化亜鉛、酸化チタンの１種又は２種以上を
   ０〜40モル％、及びアルカリ金属、アルカリ土類
   金属の酸化物の１種又は２種以上を１〜60モル％
   含有するものであるところの特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の透光性および、保温性に優れ
   た合成樹脂材料。