JPH08252882A - 波長変換資材 - Google Patents

波長変換資材

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JPH08252882A
JPH08252882A JP7083188A JP8318895A JPH08252882A JP H08252882 A JPH08252882 A JP H08252882A JP 7083188 A JP7083188 A JP 7083188A JP 8318895 A JP8318895 A JP 8318895A JP H08252882 A JPH08252882 A JP H08252882A
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JP
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light
fluorescent dye
dye
spectrum
film
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JP7083188A
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Hiroshi Takahashi
弘 高橋
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Nippon Soda Co Ltd
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Nippon Soda Co Ltd
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

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  • Greenhouses (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 吸収極大が350 〜450 nmにあり、発光極大が
380 〜520 nmにある少くとも1つの蛍光色素(A)と吸
収極大が460 〜580 nmにあり、発光極大が540 〜800 nm
にある少くとも1つの蛍光色素(B)が含有されてお
り、(A)の発光スペクトルと(B)の吸収スペクトル
が部分的に重複するような組み合わせであり、(A)の
発光強度(I)と、(A)の励起エネルギーの一部が
(B)の発光位置で発光する強度(I’)の比(I)/
(I’)が0.2以上5以下である積層フィルムからな
る農業用波長変換資材。 【効果】 本発明は耐光性に優れ、実用的有用性は極め
て大きい。

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スペクトルを植物生育を促進する
ために有効な光に変換する機能を持った積層フィルムか
らなる農業用波長変換資材に関する。
【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、或いは成長活物質の生産のために有利
な形にして変換する試み、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
が多数為されている。
【0003】例えば研究法人「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、およびそれらを
同時に溶解したフィルムの試作を行なったが耐光性が悪
く栽培試験を実施するに到らないまま中断したことが報
告されている。特公昭49−16301 、特開昭52−94345 、
特開平2−102265、特開平2−147651、特開平3−2110
53では、近紫外光を光合成有効光に変換する色素として
フルオレツセントブライトナー、シンチレーターなどが
提案されてい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。特開昭54−127945ではロー
ダミン6Gを用いて緑色〜黄色光を橙色〜赤色光に変換
するフィルムが開示されているがこの色素も耐光性が悪
く適切な光安定化処理を行なわない限りこのままでは実
用に耐えないものである。
【0004】特開昭57−189 にはポリエステル、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリスチ
レン、ポリスルフオンなどの溶解性パラメータが9以上
の重合体にアントラキノン系蛍光体、チオインジゴ系蛍
光体、ペリノン系蛍光体、ペリレン系蛍光体などから選
ばれた複数の有機蛍光体が溶解された波長変換可能な成
形体が開示されている。複数の有機蛍光体は短波長側の
光を吸収して励起された第1の蛍光体から、より励起エ
ネルギーの小さい第2の蛍光体へ無輻射的にエネルギー
移動する様に、即ち第1の蛍光体の発光スペクトルと第
2の蛍光体の吸収スペクトルが部分的に重複する様に組
み合わされているため広範囲の短波長側の光を一層長波
長側の光へ変換することが出来るものであり植物栽培上
の一定の効果が期待できるものである。しかし当発明思
想は赤色光のみを植物栽培上の有効光とみなし、変換さ
れる短波長側の光の波長領域に配慮をしないものであ
り、青色光を利用するクロロフイルa、b、カロチン類
の作用が阻害されるマイナスの効果をも有するものであ
る。
【0005】このほか赤発光フィルムであるラジアント
ピンク(商品名;三井東圧化学(株))、Irradiant 66
0 (商品名;BASF社)が上市され栽培試験が行なわ
れたが単一の波長領域の光を変換するこれらの波長変換
フィルムは一般に作用効果が十分でなく特定の気象条件
では有効であっても別の気象条件では効果が見られない
と言ったケースが多く発生し、実用の施設園芸用資材と
して用いるには信頼性に欠けるものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な状況
にあって有用作物の施設栽培において太陽光または人工
光源の光のスペクトルを変換し作物の生育を促進する耐
光性に優れ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。
【0007】作物の生育を制御する光受容体には主とし
てクロロフィルa、b、フィトクロムI型、II型、I
II型およびフラビン色素かカロチノイドのどちらかあ
るいは両方が働いていると言われる青色光受容色素があ
ることが知られている。フィトクロムI型、II型、I
II型、青色光受容色素の働きは種々研究されているが
(例えば「農業における光応用技術」第44巻,第4
号,406 ページ,応用物理(1975年) 及び「フィトクロ
ムとジベレリン」vol.24,No. 2,105 ページ,植物
の化学調節(1989年)等にはフィトクロムが図1に示す
ように、2つの吸収型を持ち、光形態形成反応上、植物
生育に促進的に働くPfr型はPr型とr光(670nm
を中心とする光)とfr光(725nmを中心とする光)
によって相互に光変換することが記載されている。)、
未だ完全に解明されておらず、作物に対してどの様な光
スペクトルを与えるのが好ましいかについては現時点で
は予測することが出来ない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は蛍光色素を含有
する積層フィルムからなる農業用波長変換資材であり、
例えば吸収極大が350 〜450 nm、好ましくは370 〜430
nmにあり、発光極大が380 〜520 nm、好ましくは400 〜
460 nmにある少くとも1つの蛍光色素(A)と吸収極大
が460 〜580 nm、好ましくはは480 〜550 nmにあり、発
光極大が540 〜800 nm、好ましくは570 〜700 nmにある
少くとも1つの蛍光色素(B)が含有されており、
(A)の発光スペクトルと、(B)の吸収スペクトルが
部分的に重複する様な組み合わせであり、(A)の発光
強度(I)と、(A)の励起エネルギーの一部が(B)
の発光位置で発光する強度(I’)の比(I)/
(I’)が0.2以上5以下である積層フィルムからな
る農業用波長変換資材である。本発明の農業用波長変換
資材の変換機能を更に詳しく述べると蛍光色素(A)が
主として近紫外光を一部は青色光に、一部は蛍光色素
(B)を介するエネルギー移動によって橙色〜赤色光に
変換すると共に蛍光色素(B)が緑色光領域の光を橙色
〜赤色光に変換する結果、本発明の波長変換資材に照射
された光スペクトルは近紫外光領域と緑色光領域が減光
され、青色光領域と橙色〜赤色光領域が増光されたスペ
クトルを持って透過する。青色光領域の光は、植物に存
在する青色光を利用するクロロフィルa、b、カロチン
類の作用を阻害しないためには、(A)の発光強度
(I)と、(A)の励起エネルギーの一部が(B)の発
光位置で発光する強度(I’)の比(I)/(I’)が
0.2以上5以下、好ましくは0.4以上3以下である
のがよい。
【0009】蛍光色素(A)および蛍光色素(B)のス
トークスシフト(吸収極大波長と発光極大波長の差)は
或る程度大きくないと植物生育に対する波長変換の有効
性が減少し、少なくとも20nm以上のストークスシフト
が有効であり、特に蛍光色素(B)のストークスシフト
はもっと大きい方が好ましい。20nm以下の場合は波長
変換が行なわれても植物生育に促進的に作用を及ぼすこ
とが少ない。
【0010】蛍光色素(A)は例えばPTP、アントラ
セン、9,10−ジフェニルアントラセンなどのポリフ
ェニル系、BPA、DPS、スチルベン1、スチルベン
3などのスチルベン系、1,4−ジスチリルベンゼンな
どのスチリルベンゼン系、popop ,Dimethylpopop 、P
BOなどのオキサゾール系、PBDなどのオキサジアゾ
ール系、クマリン4,151,307,311,DMA
Cなどのクマリン系、ミカホワイトATN、4−アミノ
ナフタル酸フェニルイミドなどのナフタルイミド系、CI
Vat Blue 19、20、22などのアントラキノン系、ルミノ
ール Red Violet 440PT 、1,5−ジフェニル−3−ス
チリル−2−ピラゾリンなどのピラゾリン系、2,5−
ジヒドロキシ−テレフタル酸エチル、2,5−ジヒドロ
キシ−4−メトキシカルボニル安息香酸エチルなどのジ
ヒドロキシテレフタレート系、特願平3−242321及び特
願平4−301673に記載されるシアノピラジン誘導体など
が挙げられる。
【0011】蛍光色素(B)は例えばルモゲンF Red 30
0 などのペリレン系、ルミノール Red Violet 635Pなど
のアントラキノン系、チオインジゴ Bright Pink G、チ
オインジゴ Scarlet Rなどのチオインジゴ系、ルミノー
ル Bright Orange 575PT、
【0012】
【化1】 などのナフタル酸系、ローダミン、アクリジン Redなど
のキサンテン系、
【0013】
【化2】 などのクマリン系、
【0014】
【化3】 などのナフトイレン系、
【0015】特願平3−242321、特願平4−301673及び
特願平5−276220に記載されるシアノピラジン誘導体、
特願平4−89563 に記載されるベンゾプテリジン誘導体
などが挙げられる。これらの中で、ルモゲンF Red 300
、特願平3−242321及び特願平4−301673に記載され
るシアノピラジン誘導体、特願平4−89563 に記載され
るベンゾプテリジン誘導体などは、樹脂中でストークス
シフトが40以上と大きく好ましい例である。尚、特願
平3−242321及び特願平4−301673に記載されるシアノ
ピラジン誘導体、特願平4−89563 に記載されるベンゾ
プテリジン誘導体はストークスシフトが50以上と大き
く特に好ましい。一般に短波長光を吸収する蛍光色素1
と長波長光を吸収する蛍光色素2が混合、溶解されてお
り、1の発光スペクトルと2の吸収スペクトルの一部が
重複する本発明の様な系においては蛍光色素1の光安定
性が著しく向上することが知られており、従って本発明
の蛍光色素(A)は単独では使用出来ない不安定なもの
も使用可能となる。一方蛍光色素(B)はそれ自体、光
安定なものか、紫外線吸収剤、酸化防止剤、一重項酸素
クエンチヤーなどの添加剤、その他の光安定化処理によ
って安定化される程度の安定性を持つものでなければな
らない。
【0016】具体的には400 nm以下の近紫外光を吸収す
るUVカットフィルムの内側に本発明の波長変換フィル
ムを設置し、太陽光を1年間照射したのちの蛍光色素
(A)および蛍光色素(B)の発光強度の保持率は少な
くとも50%あることが好ましく、これより保持率が低
いと、波長変換の効果を再現性良く引き出すことが難し
い。
【0017】本発明の材料は例えば、PVC;ポリエチ
レン;ポリプロピレン;ポリビニルアルコール;ポリメ
チルアクリレート;ポリメチルメタクリレート;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−メチルメタクリレート共
重合体;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などの共重合体;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11,ナイロン12,MXD
6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
脂等が挙げられる。積層フィルムからなる波長変換資材
の製造法は特に制約はなく、押出し成形、インフレーシ
ョン成形などの共押出し法により複数のフィルムを積層
させるか接着剤層を介して複数のフィルムを積層させる
ことにより製造することが出来る。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
コーティングすることにより製造することができる。蛍
光色素(A)、(B)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10〜300μm、好ましく
は30〜150μmにするのが良い。
【0018】樹脂に含有する蛍光色素(A)、(B)の
濃度は夫々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。また、蛍光色素(A) および蛍
光色素(B)の吸収極大波長における蛍光色素の吸光度
は1.3 以下が好ましく、これ以上大きい場合は光の吸収
割合、および吸収波長領域が大き過ぎる結果、遮光の効
果が強く表われるため好ましくない。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、一重項酸
素クエンチャー、ヒンダードアミン系光安定剤、その他
の安定化剤、滑剤、防曇剤、流滴剤などの添加剤を配合
しても良い。紫外線吸収剤は蛍光色素と同一の層であっ
ても異なった層に配合しても良い。
【0019】蛍光色素(A)、(B)を含有した波長変
換資材は樹脂の屈折率によって異なるが、発光光のうち
60〜80%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。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するか、フィルムの内面に規
則的な、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。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)フイルム、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。
【0020】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樹脂中に蛍光色素(A)、(B)
が含有されているので入射光は散乱されず、効率良く透
過されるか青色光と橙色〜赤色光に変換されて放射され
るが、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。
【0021】
【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
オトメーター 850 を使用して測定した。透過率は
(株)島津製作所製 スペクトロフオトメーター UV-2
40を使用して測定した。
【0022】1.フィルム(A)の製造 エチレン−酢ビ共重合体(エバフレックスEV−45
0;三井デュポンケミカル(株))100部、UV吸収
剤バイオソーブ910(共同薬品(株))2.0部を2
00℃に設定したヒートロールで3分間混練したのち、
180℃の70トンホットプレスでプレス成形し厚さ
0.1mmのフィルム(A)を作製した。
【0023】2.フィルム(B)の製造 エチレン−酢ビ共重合体(エバフレックスEV−45
0)100部、特願平3−242321に記載される次
式のピラジン誘導体〔I〕0.1部を200℃に設定し
たヒートロールで3分間混練したのち、180℃の70
トンホットプレスでプレス成形し厚さ0.1mmのフィ
ルム(B)を作製した。
【0024】
【化4】
【0025】3.フィルム(C)の製造 エチレン−酢ビ共重合体(エバフレックスEV−45
0)100部、特願平5−276220に記載される次
式のピラジン誘導体〔II〕0.2部、ミカホワイトAT
N(日本化薬(株))0.02部を200℃に設定した
ヒートロールで3分間混練したのち、180℃の70ト
ンホットプレスでプレス成形し厚さ0.1mmのフィル
ム(C)を作製した。
【0026】
【化5】
【0027】4.フィルムの(D)の製造 エチレン−酢ビ共重合体(エバフレックスEV−45
0)100部、特願平5−276220に記載されるピ
ラジン誘導体〔II〕0.1部、UV吸収剤バイオソー
ブ910 2.0部を200℃に設定したヒートロール
で3分間混練したのち、180℃の70トンホットプレ
スでプレス成形し厚さ0.1mmのフィルム(D)を作
製した。
【0028】5.フィルム(E)の製造 ポリエチレン(エースポリエチLL,旭化成工業
(株))を200℃に設定したヒートロールで溶融した
のち180℃の70トンホットプレスで厚さ0.1mm
のフィルム(E)を作製した。
【0029】6.フィルム(F)〜(J)の製造 樹脂としてエチレン−ビニルアルコール共重合体(エバ
ールEP−F101,EP−E105;(株)クラレ
製)、ナイロン12(グリルアミドL20;エムスジャ
パン(株))、エチレン−酢ビ共重合体(エバフレック
スP−1007;三井デュポンポリケミカル(株))
製、エチレン−酢ビ共重合体(酢ビ含量40モル%;ア
ルドリッチ社)を用いるほかは実施例3.(フィルム
(C)の製造)と同様にして厚さ0.1mmのフィルム
(F)〜(J)を作製した。
【0030】7.積層フィルムの製造 フィルム(A)〜(J)を組合わせ180℃の70トン
ホットプレスでプレス成形した。3層の時は0.12m
mのスペーサーを、5層の時は0.2mmのスペーサー
を使用して、それぞれ積層フィルムを作製した。
【0031】 (1)(E)/(B)/(E) (2)(E)/(C)/(E) (3)(E)/(D)/(E) (4)(E)/(F)/(E) (5)(E)/(G)/(E) (6)(E)/(H)/(E) (7)(E)/(I)/(E) (8)(E)/(J)/(E) (9)(E)* /(A)/(E)/(B)/(E) (10)(E)* /(A)/(E)/(C)/(E) (11)(E)* /(A)/(E)/(F)/(E) (12)(E)* /(A)/(E)/(G)/(E) (13)(E)* /(A)/(E)/(H)/(E) (14)(E)* /(A)/(E)/(I)/(E) (15)(E)* /(A)/(E)/(J)/(E) フィルム(10)の蛍光の励起および発光スペクトルを図
−1に示した。発光強度の比(I)/(I’)は約1.
6である。
【0032】試験例 フィルム(B),(C),(D)および(1)〜(15)
のサンシャインウェザオメーター試験を行なった。フィ
ルム(9)〜(15)は(E)* 側から光を照射した。結
果を第1表に示した。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】本発明は耐光性に優れ、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太陽光および植物
工場等で用いる人工光源の光スペクトルの近紫外光領域
と緑色光領域の光を植物生育に有効な光である青色光領
域と橙色〜赤色光領域の光に変換することができる。 (2)本発明の波長変換資材を用いたハウスで野菜、花
卉、ナシ、ミカン、ブドウ、カキ、リンゴなどの果樹類
を栽培することにより野菜、花卉の場合は短期間、多
収、果樹類の場合は例えば果色を調節したり、糖度を高
めたり、果実を大きくするといったように高品質の果物
を収穫することができる。 (3)本発明の波長変換資材が発光する橙色〜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(10)の励起および発光スペクトル。
(p)はミカホワイトATN(A)の410nm発光に対
する励起スペクトル。(q)はミカホワイトATN
(A)の380nmの励起による発光スペクトル。(I)
は蛍光色素(A)自体の発光ピーク。(I’)は蛍光色
素(A)の励起エネルギーが蛍光色素(B)にエネルギ
ー移動した結果発光するピーク。(r)はピラジン誘導
体〔II〕(B)の589nm発光に対する励起スペクト
ル。(s)はピラジン誘導体〔II〕(B)の492nmの
励起による発光スペクトル。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収極大が350 〜450 nmにあり、発光極
    大が380 〜520 nmにある少くとも1つの蛍光色素(A)
    と吸収極大が460 〜580 nmにあり、発光極大が540 〜80
    0 nmにある少くとも1つの蛍光色素(B)が含有されて
    おり、(A)の発光スペクトルと(B)の吸収スペクト
    ルが部分的に重複するような組み合わせであり、(A)
    の発光強度(I)と、(A)の励起エネルギーの一部が
    (B)の発光位置で発光する強度(I’)の比(I)/
    (I’)が0.2以上5以下である積層フィルムからな
    る農業用波長変換資材。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つの蛍光色素(A)および
    少なくとも1つの蛍光色素(B)のストークスシフトが
    20nm以上である請求項1記載の積層フィルムからなる
    農業用波長変換資材。
  3. 【請求項3】 少くとも1つの蛍光色素(A)および少
    くとも1つの蛍光色素(B)の吸収極大波長における蛍
    光色素の吸光度が1.3 以下である請求項1記載の積層フ
    ィルムからなる農業用波長変換資材。
JP7083188A 1995-03-15 1995-03-15 波長変換資材 Pending JPH08252882A (ja)

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