JPH09224490A - ビニールハウス天井およびその結露集中防止方法 - Google Patents

ビニールハウス天井およびその結露集中防止方法

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JPH09224490A
JPH09224490A JP8150171A JP15017196A JPH09224490A JP H09224490 A JPH09224490 A JP H09224490A JP 8150171 A JP8150171 A JP 8150171A JP 15017196 A JP15017196 A JP 15017196A JP H09224490 A JPH09224490 A JP H09224490A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビニールハウスの天井に結露した凝縮水が天
井の決まった箇所から落下することによる作物の根腐れ
を防止する。 【構成】 ビニールハウスの天井の内面は半導体光触媒
層で被覆される。光触媒は太陽の照射により光励起さ
れ、光触媒層の表面は水との接触角が約０゜になる程度
に親水化される。寒冷時や夜間にビニールハウスの天井
に結露が生じたときには、凝縮水は光触媒含有層の表面
に一様に広がり、一様な水膜を形成し、ビニールハウス
の側壁に沿って流下する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビニールハウスの
天井の結露集中防止構造および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】農業の分野ではビニールシートで形成さ
れたビニールハウスが簡便な温室として利用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ビニールハウスの内面
が露点以下の温度になるとビニールハウス内の空気中の
湿分が凝縮し、ビニールハウスの内面に結露が生じる。
ビニールハウスの天井に結露した凝縮水は互いに融合し
て次第に大きな水滴に成長し、充分に大きくなると天井
から離れて自重により落下する。凝縮水滴の落下点は天
井の特定の決まって箇所に集中する傾向にある。このた
め、落下点直下の農作物に根腐れが生じるという問題が
指摘されている。
【０００４】本発明の目的は、凝縮水滴の落下点が天井
の特定の位置に集中することのないビニールハウス天井
構造を提供することにある。本発明の他の目的は、凝縮
水滴の落下点が天井の特定の位置に集中するのを防止す
る方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、光触媒を光
励起すると光触媒の表面が高度に親水化されることを発
見した。驚ろくべきことに、光触媒性チタニアを紫外線
で光励起したところ、水との接触角が１０゜以下、より
詳しくは５゜以下、特に約０゜になる程度に表面が高度
に親水化されることが発見された。
【０００６】本発明は斯る発見に基づくもので、本発明
によれば、ビニールハウスの天井の内面は半導体光触媒
を含む透明層で被覆されている。ビニールハウスを圃場
に設置すると、ビニールハウスは日中は太陽の照射を受
け、太陽光はビニールシートを透過して天井内面の光触
媒含有層の光触媒を光励起する。光励起に伴い、光触媒
含有層の表面は水との接触角が１０゜以下、好ましくは
５゜以下、より好ましくは約０゜になる程度に親水化さ
れる。一旦親水化されると、光触媒含有層の表面の親水
性は夜間でも維持される。夜間に作物を照射するべくビ
ニールハウスに蛍光灯などの人工光源が設けてある場合
には、光触媒は夜間にも光励起される。
【０００７】このように天井内面の光触媒含有層の表面
は高度に親水化されているので、寒冷時や夜間に結露が
生じたときには、凝縮水は光触媒含有層の表面に一様に
広がり、一様な水膜を形成する。結露の進行に伴い水膜
の厚さが増すと、凝縮水は、天井から垂れ下がった水滴
を形成することなく、水膜を形成したままビニールハウ
スの側壁に沿って流下する。従って、ビニールハウスの
天井の特定の位置から凝縮水滴が落下することがない。
【０００８】光触媒としては、アナターゼ型チタニア
（TiO2）が最も好ましい。チタニアは、無害であり、化
学的に安定であり、かつ、安価に入手可能である。ルチ
ル型チタニアも使用可能である。光触媒性チタニアを紫
外線によって光励起すると、光触媒作用によって水が水
酸基（OH-）の形で表面に化学吸着され、その結果、表
面が超親水性になると考えられる。使用可能な他の光触
媒としては、ZnO、SnO2、SrTiO3、WO3、Bi2O3、Fe2O3の
ような金属酸化物がある。これらの金属酸化物は、チタ
ニアと同様に、表面に金属元素と酸素が存在するので、
表面水酸基（OH-）を吸着しすいと考えられる。光触媒
含有層の膜厚は０.２μｍ以下にするのが好ましい。こ
のようにすれば、充分な透明性を確保することができ
る。
【０００９】光触媒含有層は光触媒の粒子を無定形シリ
カによってビニールシートに結着することにより形成す
ることができる。このため、結晶性チタニアゾルと無定
形シリカの前駆体（例えば、テトラエトキシシラン、テ
トライソプロポキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラ
ン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン、等
のテトラアルコキシシラン；それらの加水分解物である
シラノール； 又は平均分子量3000以下のポリシロキサ
ン）との混合物をビニールシートの表面に塗布し、必要
に応じて加水分解させてシラノールを形成した後、約10
0℃以上の温度で加熱してシラノールを脱水縮重合に付
すことにより、チタニアが無定形シリカで結着された光
触媒含有層を形成する。
【００１０】水との接触角が０゜になる程度の超親水性
を呈する光触媒層を形成する他の好ましいやり方は、未
硬化の若しくは部分的に硬化したシリコーン（ケイ素樹
脂）又はシリコーンの前駆体からなる塗膜形成要素に光
触媒の粒子を分散させてなる塗料用組成物を用いること
である。この塗料用組成物をビニールシートの表面に塗
布し、塗膜形成要素を硬化させた後、光触媒を光励起す
ると、シリコーン分子のケイ素原子に結合した有機基は
光触媒の光触媒作用により水酸基に置換され、光触媒層
の表面は超親水化される。
【００１１】このやり方には、幾つかの利点がある。シ
リコーン塗料は常温又は比較的低温で硬化させることが
できるので、ビニールシートのような非耐熱性の材料で
形成されている基材にも適用することができる。光触媒
を含有したこの塗料用組成物は、刷毛塗り、スプレーコ
ーティング、ロールコーティングなどにより塗布するこ
とができる。シリコーン塗料はシロキサン結合を有する
ので、光触媒の光酸化作用に対する充分な対抗性を有す
る。光触媒含有シリコーン塗料からなる光触媒性コーテ
ィングの更に他の利点は、表面が一旦超親水化された後
には、暗所に保持しても長期間超親水性を維持し、か
つ、蛍光灯のような室内照明灯の光でも超親水性を回復
することである。
【００１２】この塗料用組成物の塗膜形成要素として
は、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ
−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルト
リブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルト
リエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、
エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロ
ルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピ
ルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラ
ン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロ
ピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロル
シラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシル
トリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラ
ン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキ
シルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシ
ラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメ
トキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デ
シルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブ
トキシシラン；ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ
−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルト
リメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラ
ン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−
オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン；フェニルトリク
ロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリ
メトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニ
ルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキ
シシラン；テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
ブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチ
ルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチル
ジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェ
ニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフ
ェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラ
ン；フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジ
ブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェ
ニルメチルジエトキシシラン；トリクロルヒドロシラ
ン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラ
ン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒ
ドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルト
リクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラ
ン；トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフル
オロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピル
トリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキ
シシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシ
ラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；
γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキ
シプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロ
キシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロ
キシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキ
シプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリ
ロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメ
チルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプ
ロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシ
シラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラ
ン；β−(３、４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリ
メトキシシラン、β−(３、４−エポキシシクロヘキシ
ル)エチルトリエトキシシラン；および、それらの部分
加水分解物；およびそれらの混合物を使用することがで
きる。
【００１３】光触媒の光酸化作用によりビニールシート
が劣化するのを防止するため、ビニールシートと光触媒
層との間には光酸化対抗性の中間層を配置するのが好ま
しい。この中間層はシリコーン（ケイ素樹脂）、フッ素
樹脂、又はシリカで形成することができる。
【００１４】光触媒による超親水化現象は、光触媒によ
る光酸化作用よりも弱い光触媒作用によって実現するこ
とができる。従って、ビニールシートの劣化を防止する
ための他のやり方は、光触媒の光酸化作用を抑制するこ
とである。このためには、光触媒含有層の膜厚を０.１
μｍ以下にするか、光触媒含有層にアルカリ金属、アル
カリ土類金属、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化ア
ンチモン、無定形チタニア、含水チタニアの１種又は２
種以上を添加することができる。
【００１５】
【実施例】実施例１ １０cm四角のビニールシートを予めシリコーン層で被覆
した。このため、日本合成ゴムの塗料用組成物“グラス
カ”のＡ液（シリカゾル）とＢ液（トリメトキシメチル
シラン）をＡ液とＢ液との重量比が３：１になるように
混合し、この混合液をビニールシートに塗布し、60℃の
温度で硬化させ、膜厚３μｍのシリコーンのベースコー
トで被覆された試料を得た。次に、アナターゼ型チタニ
アゾル（日産化学、TA-15）と前記“グラスカ”のＡ液
を混合し、エタノールで希釈後、更に“グラスカ”の上
記Ｂ液を添加し、チタニア含有塗料用組成物を調整し
た。この塗料用組成物の組成は、シリカ３重量部、トリ
メトキシメチルシラン１重量部、チタニア４重量部であ
った。この塗料用組成物を試料の表面に塗布し、150℃
の温度で硬化させ、アナターゼ型チタニア粒子がシリコ
ーン塗膜中に分散されたトップコートを形成した。
【００１６】この試料の表面に20Wのブラックライトブ
ルー蛍光灯（三共電気、FL20BLB）を用いて０.５mW／cm
2の紫外線照度（アナターゼ型チタニアのバンドギャッ
プエネルギより高いエネルギの紫外線の照度）で１週間
紫外線を照射した後、表面の水との接触角を接触角測定
器（協和界面科学社製、形式CA-X150）により測定し
た。この接触角測定器の低角度側検出限界は１゜であっ
た。接触角は、マイクロシリンジから試料表面に水滴を
滴下した後30秒後に測定した。測定器の読みは０゜であ
り、超親水性を示した。次に、密閉容器中にこの試料の
両端をテープで固定し、湯の入ったビーカを試料の下方
に配置し、凝縮水の状態を観察した。凝縮水は一様な水
膜になり、水滴の成長は認められなかった。
【００１７】実施例２ １０cm四角のビニールシートを予め無定形シリカ層で被
覆した。このため、エタノールの溶媒86重量部に、テト
ラエトキシシランSi(OC2H5)4（和光純薬）６重量部と純
水６重量部とテトラエトキシシランの加水分解抑制剤と
して36％塩酸２重量部を加えて混合し、シリカコーティ
ング溶液を調整した。混合により溶液は発熱するので、
混合液を約１時間放置冷却した。この溶液をフローコー
ティング法によりビニールシートの表面に塗布し、50℃
の温度で乾燥させた。乾燥に伴い、テトラエトキシシラ
ンは加水分解を受けて先ずシラノールSi(OH)4になり、
続いてシラノールの脱水縮重合により無定形シリカの薄
膜がビニールシートの表面に形成された。次に、テトラ
エトキシシラン（和光純薬）0.69ｇとアナターゼ型チタ
ニアゾル（日産化学、TA-15、平均粒径0.01μｍ）1.07
ｇとエタノール29.88ｇと純水0.36ｇを混合し、コーテ
ィング溶液を調整した。このコーティング溶液をスプレ
ーコーティング法によりビニールシートの表面に塗布し
た。このビニールシートを約20分間約150℃の温度に保
持することにより、テトラエトキシシランを加水分解と
脱水縮重合に付し、アナターゼ型チタニア粒子が無定形
シリカのバインダーで結着されたコーティングをビニー
ルシートの表面に形成した。チタニアとシリカの重量比
は１であった。
【００１８】この試料を実施例１と同様の条件で紫外線
照射した後、表面の水との接触角を測定したところ、接
触角は０゜であった。更に、実施例１と同様に湯の入っ
たビーカの上方に試料を配置したところ、水滴の成長は
認められなかった。
【００１９】比較例 比較のため、実施例で用いたのと同一のビニールシート
に実施例１と同様の条件で紫外線を照射した後、表面の
水との接触角を接触角測定器で測定したところ、水との
接触角は７０゜であった。湯の入ったビーカの上方に試
料を配置したところ、水滴の成長が確認された。
【００２０】
【発明の効果】以上の試験から分かるように、本発明に
よれば、ビニールハウスの天井に結露が生じても、凝縮
水は光触媒層の表面に一様に広がり、一様な水膜を形成
するので、凝縮水滴が天井の決まった箇所から落下する
ことがない。従って、作物の根腐れを防止することがで
きる。また、天井の決まった箇所の直下の圃場に根腐れ
が生じないので、作付け面積を確保し、収穫量を向上さ
せることができる。
フロントページの続き (72)発明者 北村 厚 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 千国 真 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体光触媒を含む透明層によって内面
    が被覆された天井を備え、光触媒の光励起に伴い前記層
    の表面が親水化されるようになっていることを特徴とす
    るビニールハウス。
  2. 【請求項２】 前記層は光触媒の粒子を無定形シリカに
    よって結着してなる請求項１に基づくビニールハウス。
  3. 【請求項３】 前記層は光触媒の粒子が分散されたシリ
    コーンによって形成されており、前記層の表面はシリコ
    ーン分子のケイ素原子に結合した有機基が光触媒の作用
    により少なくとも部分的に水酸基に置換されたシリコー
    ン誘導体で形成されていることを特徴とする請求項１に
    基づくビニールハウス。
  4. 【請求項４】 光触媒の作用により天井素材が劣化する
    のを防止するため、前記層と天井素材との間には光酸化
    対抗性の中間層を配置したことを特徴とする請求項１か
    ら３のいづれかに基づくビニールハウス。
  5. 【請求項５】 半導体光触媒を含む透明層によって天井
    内面が被覆されたビニールハウスを屋外に設置して太陽
    の照射にさらし、太陽光によって光触媒を光励起させる
    ことにより前記層の表面を親水化させ、もって、天井内
    面に凝縮水が結露したときに凝縮水を一様な水膜に広が
    らせることを特徴とするビニールハウス天井の結露集中
    防止方法。
  6. 【請求項６】 前記層は光触媒の粒子が分散されたシリ
    コーンからなり、前記層の表面のシリコーン分子のケイ
    素原子に結合した有機基は光触媒が太陽光によって光励
    起されるに伴い少なくとも部分的に水酸基に置換される
    ことを特徴とする請求項５に基づく方法。
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