JPH0641524A

JPH0641524A - 農業用波長変換資材

Info

Publication number: JPH0641524A
Application number: JP4315828A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Naohara; 剛士猶原; Nobuo Matsui; 宣夫松井; Atsushi Yanagisawa; 篤柳沢; Hiroshi Takahashi; 弘高橋
Original assignee: Nippon Soda Co Ltd
Current assignee: Nippon Soda Co Ltd
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【構成】化１【化１】〔式中Ｒ₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ は同一または相異なって
水素、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有し
てもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニ
ル基、また、Ｒ₁ とＲ₂または／およびＲ₃とＲ₄ が一
緒になって環を形成しても良く、さらにＲ₁ とＲ₂また
は／およびＲ₃とＲ₄ が一緒になって、＝ＳＲ₅Ｒ₆
（Ｒ₅、Ｒ₆ は同一または相異なって、アルキル基、ア
リール基を示す）なる基を形成しても良い。ただしＲ
₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ がすべて水素原子である化合物は
除く〕で表わされるピラジン系化合物を含有してなるこ
とを特徴とする農業用波長変換資材。【効果】蛍光強度保持率が高く、太陽光または人工光
源光のエネルギーのうち緑色光を吸収し、より長波長の
光に変換することにより植物の光合成を促進することが
出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽光および植物工場
等で用いる人工光源の光エネルギーのうち緑色光を吸収
し、より長波長の光に変換することにより植物の光合成
を促進する機能を持つ農業用資材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハウス又はトンネル内で有用植
物を栽培する施設園芸が広く行なわれるようになり、露
地栽培と比較すると収穫量、品質ともに飛躍的に向上す
るため野菜、果物の安定供給上重要な役割を担いつつあ
る。施設栽培の意義の最大のものはハウス、トンネル内
の保温であり、更に雨、風、虫等の害から植物を防護す
ることであるが、このため野菜などは季節栽培から周年
栽培、ナシ、ミカン、ブドウ、カキ、リンゴなどの果樹
では糖度の高い形の良い実が収穫される様になって来て
いる。一方、施設園芸が広く行なわれる様になってか
ら、更に増収、又高品質を指向して、太陽光のスペクト
ルを植物の光合成、或いは生長活物質の産生のために有
利な形に変換する試み、即ち、施設園芸に用いられる合
成樹脂フィルムに波長変換機能を有する蛍光性化合物を
溶解することにより、植物にとって或る場合には有害で
ある近紫外線を吸収して光合成に有用に使われる青色系
の光に変換したり、光合成作用効率の低い緑色〜黄色系
の光を、より長波長の橙色〜赤色系の光に変換する試み
が多数なされている。たとえば、研究法人「農業の光
線選択利用技術研究組合」（昭和３９〜５７年）の研究
成果報告書「施設農業における光質利用の技術化に関す
る総合研究」（１９７６年２月、農林水産技術会議事務
局）において塩化ビニルに青蛍光物質、赤蛍光物質を溶
解したフィルムの試行を行なっているが耐光性が悪く中
断したことが報告されている。

【０００３】特公昭４９−１６３０１、特開昭５２−
９４３４５、特開平２−１０２２６５、特開平２−１４
７６５１、特開平３−２１１０５３などに用いられてい
るフルオレツセントブライトナー、シンチレーターは近
紫外光を光合成有効光に変換するものであるが、耐光性
が十分でなく施設園芸用に実用化されるに到っていな
い。また、特開昭５４−１２７９４５ではローダミン６
Ｇを用いて緑色〜黄色光を橙色〜赤色光に変換するシー
トが開示されているが、この色素も耐光性が悪く、実用
に耐えないものである。

【０００４】緑色〜黄色光を吸収し、橙色〜赤色光に
変換する蛍光色素の中にはペリレン系蛍光体、クマリン
系蛍光体、ペリノン系蛍光体、チオインジゴ系蛍光体な
どの堅牢な蛍光性化合物群があるが、これらは樹脂に対
する溶解性が悪いこと、ストークスシフト（吸収波長と
発光波長の間隔）が十分大きくなく太陽エネルギーによ
る光合成作用スペクトル上、作用効率の比較的低い４８
０〜５５０ｎｍの緑色光を効果的に長波長光に変換する
十分な機能を持つとは言えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】好ましい波長変換資
材の特性として波長変換機能の堅牢性のほか、光合成作
用スペクトルに対応して（１）４８０〜５５０ｎｍの緑
色光を吸収し、５６０〜６８０ｎｍの橙色〜赤色光に効
率良く変換すること、（２）ストークスシフトが大きい
こと、（３）４８０〜５５０ｎｍ以外の可視光域に目立
った吸収を持たないことなどが挙げられるが、これらの
特性を満たした波長変換資材、即ち光合成促進のため、
波長変換機能が有効に働き、実用上問題のない耐光性を
持つ波長変換資材は未だ報告されていない。本発明者
らは、この様な状況にあって、有用植物の施設栽培にお
いて太陽光および植物工場等で用いる人工光源の光のス
ペクトルを変換し光合成促進のために有効な光を増強す
る機能を持った農業用波長変換資材を提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とすると
ころは光合成作用スペクトル上作用効率の比較的低い４
８０〜５５０ｎｍの緑色光を吸収し、５６０〜６８０ｎ
ｍの橙色〜赤色光に効率良く変換することが出来、スト
ークスシフトが大きく、４８０〜５５０ｎｍ以外の可視
光域に目立った吸収を持たない新規な蛍光性化合物を含
有することを特徴とする農業用波長変換資材であり、こ
の新規な蛍光性化合物は、本発明者らによる特願平３−
２４２３２１及び平成４年１０月１４日出願の「ジシア
ノピラジン誘導体」に記載の化合物であって、化２

【０００７】

【化２】

【０００８】〔式中Ｒ₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ は同一また
は相異なって水素、置換基を有してもよいアルキル基、
置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有しても
よいアルキニル基、また、Ｒ₁ とＲ₂または／およびＲ
₃とＲ₄ が一緒になって環を形成しても良く、さらにＲ
₁ とＲ₂または／およびＲ₃とＲ₄ が一緒になって、＝
ＳＲ₅Ｒ₆ （Ｒ₅、Ｒ₆ は同一または相異なって、アル
キル基、アリール基を示す）なる基を形成しても良い。
ただしＲ₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ がすべて水素原子である
化合物は除く〕で表わされるピラジン系化合物である。

【０００９】本発明に係る波長変換資材は（軟質、半
硬質、硬質）ＰＶＣ；ポリエチレン；ポリプロピレン；
ポリビニルアルコール；ポリビニルアクリレート；ポリ
ビニルメタクリレート；ポリ塩化ビニリデン；ポリアク
リルニトリル；ポリブタジエン；ポリスチレン；エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体；塩化ビニル−酢酸ビニル共重
合体；ポリビニルブチラール；ポリビニルホルマール；
ＰＥＴ，ＰＢＴなどのポリエステル；ポリアリレート；
ポリカーボネート；ポリエステルカーボネート；フェノ
キシ樹脂；ナイロン６，ナイロン６／６，ナイロン１
１，ナイロン１２，ＭＸＤ６ナイロンなどのポリアミ
ド；ポリジメチルシロキサン；ポリトリメチルシリルプ
ロピン；ポリウレタン；アイオノマー類；セロファン；
ポリエチレンセロファン；セルロースアセテート；セル
ロースプロピオネート；エチルセルロース；ニトロセル
ロース；などの軟質、硬質樹脂を用いることが出来る。
波長変換資材の製造法は、特に制約はなく、樹脂の溶融
特性、溶剤溶解性に応じて押出し成形、インフレーショ
ン成形、カレンダー成形などによって製造するか前記樹
脂を溶解したワニスをガラス、プラスチック板、反射板
フィルムなどにコーティングまたは織布、不織布、紙な
どに含浸することにより製造することができる。ピラジ
ン系化合物を含む樹脂層の厚さは成形フィルム、コーテ
ィング層ともに１０〜３００ｎｍ、好ましくは３０〜１
５０ｎｍにするのが良い。

【００１０】合成樹脂に溶解するピラジン系化合物の
濃度は０．０１〜２．０％、好ましくは０．０５〜０．
５％である。０．０１％より濃度が低いと波長変換機能
が十分でなく、また２．０％より濃度が高いと光の吸収
割合が大きく、蛍光性化合物の特徴である濃度消光の効
果が表われて波長変換効率が低下する上、光の吸収割合
および吸収波長域が大きすぎる結果、遮光の効果が強く
表れるため、好ましくない。

【００１１】施設園芸用資材としての他の諸条件を満
たすため本発明の目的を損なわない種類および量の紫外
線吸収剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、
滑剤、防曇剤、流滴剤などの添加剤、また、青色光領域
の光合成を促進するために近紫外光を吸収し青色光を発
光する蛍光色素を配合しても良い。

【００１２】蛍光性化合物を溶解した合成樹脂フィル
ムは合成樹脂の屈折率によって異なるが発光光のうち６
０〜８０％が空気との界面で全反射され、フィルム内を
伝わって行く。この閉じ込められた光は多くの場合、吸
収スペクトルが発光スペクトルと重なっているため、一
部の光は再び吸収、発光をくり返す。この時、発光は一
定の変換効率を乗じた量で行なわれるので、エネルギー
ロスは無視出来ない大きさになる。この様なエネルギー
ロスを回避し、発光光を有効にフィルム内面から放射す
ることが出来る様に例えば、シリカ、アルミナなどの無
機微粉末あるいはプラスチック微粉末を配合したり、フ
ィルム等の内面に規則的又は不規則な凹凸を設ける粗面
化加工をするのが好ましい。粗面化はワイヤーブラシ、
サンドブラスト、エンボシングなど通常実施されている
方法で行なうことが出来る。

【００１３】本発明の付加的効果として、赤色光によ
る害虫の防除効果が挙げられる。光による害虫防除の方
法としては、特開昭５２−６１５８１に開示されている
様に高反射フィルムで土壌を被覆する方法と特公平２−
５８８９８に開示されている様な緑色光を吸収し、赤色
光を反射する赤色系顔料を配合したマルチフィルムが代
表的なものであるが、これらは光線透過率が低いためハ
ウス、トンネル等の展張用フィルムとして用いることが
出来ない。本発明の波長変換資材は一般式〔Ｉ〕で表わ
される溶解性の良いピラジン系化合物が樹脂中に溶解さ
れているので入射光は散乱されず効率良く透過される
か、緑色光は前記した様に橙色〜赤色光として放射され
る。橙色〜赤色系の光にはハナムグリ類、アブラムシ
類、コナジラミ類などの害虫がこれを忌避する作用があ
り、従って、ハウス、トンネル内での農薬の使用を大幅
に削減することが出来る。本発明の波長変換機能を持
つ資材はビニールハウスの被覆資材のほかマルチフィル
ム、反射（マルチ）フィルム、太陽光がハウス内に平均
して照射される様に設置する反射板、プラスチックネッ
ト、織布、不織布、果実の袋掛け用の袋などにも同様に
使用される。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳述する。
実施例中「部」は重量部を表わす。蛍光スペクトルは
（株）日立製作所製フルオレツセンススペクトロフォト
メーター８５０型を使用して測定した。透過率は（株）
島津製作所製スペクトロフォトメーターＵＶ−２４０を
使用して測定した。

【００１５】実施例１（フィルムの製造）ポリカーボネート樹脂（ＣＡＬＩＢＲＥ３００−６：住
友ノーガタック（株））１００部を塩化メチレン６６７
部に溶解したワニス（ワニスＡ）、ＣＡＬＩＢＲＥ３０
０−６；１００部、紫外線吸収剤（バイオソーブ９１
０：共同薬品（株）２．０部を塩化メチレン６６７部に
溶解したワニス（ワニスＢ）、ＣＡＬＩＢＲＥ３００−
６；１００部、バイオソーブ９１０；２．０部、一般式
〔Ｉ〕においてＲ₁ ＝Ｒ₂＝Ｒ₃＝Ｒ₄ ＝ＣＨ₃である
ピラジン系化合物０．２部を塩化メチレン６６７部に溶
解したワニス（ワニスＣ）を夫々調整し、プライマー処
理したポリエチレンテレフタレートフィルム（ＳＧ−
２、フィルム厚７５μｍ：帝人（株））にリバースロー
ルコーターを用いて夫々塗布、乾燥を行ない、乾燥塗膜
厚約４０μｍ（ベースフィルム厚も合わせて約１１５μ
ｍ）の３種類のフィルムＡ、Ｂ、Ｃを製造した。フィル
ムの透過率を図−１に、蛍光の励起、および発光スペク
トルを図−２に示した。

【００１６】実施例２（フィルムの製造）ポリプロピレン（三井ノーブレンＢＪ４Ｈ−Ｇ：三井東
圧化学（株））１００部、実施例１で使用したピラジン
系化合物０．２部、ＵＶ吸収剤バイオソーブ９１０；
２．０部を２１０°Ｃに設定したヒートロールで３分間
混練した後、２１０°Ｃの７０ｔホットプレスでプレス
成形して厚さ０．１５ｍｍのフィルムを作製した。フィ
ルムの励起および発光スペクトルを測定したところ励起
極大波長が４７２ｎｍ、発光極大波長が５８４ｎｍであ
った。

【００１７】実施例３（フィルムの耐光性）実施例１で製造したフィルムＣを１９８９年１０月１８
日から１９９０年１０月１９日まで１年間天然暴露した
結果、蛍光強度保持率は６８％であった。

【００１８】実施例４実施例１で製造したフィルムのワニス塗布側をＮｏ．８
０のサンドペーパーで粗面化したのち、この面を内側に
して夫々約１０ｍ²の小型ハウスを組立てた。平成３年
５月１３日に播種（培地：ＷＥＤＧＥＯＡＳＩＳ５
６３１；日本曹達（株））したキュウリ（天馬）および
レタス（サクラメント）の苗をポット（猪苗代葉山土壌
５ｌ、完熟堆肥５ｌ、ジシアン（昭和電工（株））７
ｇ、過石５１ｇを混合した土を用いた）に移植（６月７
日）し、これを６月１１日にキュウリ、レタスそれぞれ
１０ポットづつ各ハウスに移動して実験を開始した。灌
水は自動灌水装置をセットし、１日１回９：００頃、５
００〜６００ｍｌ／ポット（７月２３日以降１０００ｍ
ｌ／ポット）灌水した。尚、施肥は適当な間隔を置い
て、ＯＡＳＩＳ液肥（日本曹達（株））、フチンゴール
ド（日本曹達（株））などを用いて行なった。尚、農薬
は一切使用しなかった。試験は８月２１日まで行ない、
キュウリおよびレタスの収穫重量調査結果を記録した。
その結果を表−１および表−２に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例５（反射フィルムの製造）ポリエチレンテレフタレートの替わりに反射フィルム
（ポリエチレンフィルム：シルバーポリトウＮ、０．１
０mm；東缶興業（株））を用い実施例１と同様にして反
射フィルムＡ′、Ｂ′、Ｃ′を製造した。

【００２２】実施例６実施例５で製造した反射フィルムの塗布面をＮｏ．８０
のサンドペーパーで粗面化したのち、この面を上側にし
て南北に反射マルチフィルムを展張した。平成３年６月
１３日に播種（培地：ＷＥＤＧＥＯＡＳＩＳ５６３
１；日本曹逹（株））したトマトの苗（品種：サター
ン）を７月４日に上記反射マルチフィルムに３０ｃｍ間
隔で１５株づつ１列に移植し試験を開始した。収穫は第
４果房まで行なった。試験結果を表−３に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】本発明は次の様な効果があり、その実
用的有用性は極めて大きい。（１）本発明の農業用波長変換資材は光合成作用効率の
低い４９０ｎｍを中心とした緑色光を５９０ｎｍを中心
とした橙色〜赤色光に変換することができる。（２）本発明において使用するピラジン系化合物は光に
対して安定であり、紫外線吸収剤などの添加剤を併用す
ることにより、展張１年後の蛍光強度保持率を６０％以
上に保つことができる。（３）本発明の波長変換資材を用いたハウスで野菜、花
卉、果樹類を栽培することにより野菜、花卉の場合は短
期間、多収、果樹類の場合は糖度が高く、高品質の果物
を収穫することができる。（４）本発明の波長変換資材が発光する５９０ｎｍを中
心とする橙色〜赤色光により害虫を防除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルムＡ、Ｂ、Ｃの分光透過率

【図２】フィルムＣの励起および発光スペクトル（イ）……５９０ｎｍ発光に対する励起スペクトル（ロ）……４９２ｎｍ励起による発光スペクトル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋弘神奈川県小田原市高田字柳町345 日本曹達株式会社小田原研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化１【化１】〔式中Ｒ₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ は同一または相異なって
水素、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有し
てもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニ
ル基、また、Ｒ₁ とＲ₂または／およびＲ₃とＲ₄ が一
緒になって環を形成しても良く、さらにＲ₁ とＲ₂また
は／およびＲ₃とＲ₄ が一緒になって、＝ＳＲ₅Ｒ₆
（Ｒ₅、Ｒ₆ は同一または相異なって、アルキル基、ア
リール基を示す）なる基を形成しても良い。ただしＲ
₁ 、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄ がすべて水素原子である化合物は
除く〕で表わされるピラジン系化合物を含有してなるこ
とを特徴とする農業用波長変換資材。