JPS63500352A - 特に農業用の光カスケ−ド効果を有する被覆要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特に農業用の光カスケード効果を有する被覆要素本発明は、−以上の予かしめ定 められた波長の第−帯域の電磁波を吸収して、−以上の予かしめ定められた波長 の第二帯域で再放出する一以上の光カスケード（Ｃα５ｃａｄａ　１５ｍ１ｎａ ｕ口）を形成する、ルミネ七ンス性および／またはシンチレーション性ドーピン グ剤（ｍａｔｉｇｒｇｓ　ｄａ　ｄｏｐａｇａ　）を複数含有する有機材料マト リックスから構成されるタイプの被覆要素に関する。

本出願人のフランス特許出願第８１．１６６７８号（１９８１年９月２日）およ び同第８５．０８３８５号は、斯かる要素を農業用温室の被覆要素および除草フ ィルム用として記載している。第一の用途では、植物の発育に不利な波長帯域を 吸収して、植物の光合成を利することを目ざしている。第二の用途では、これと は逆に、光合成に有効な波長帯域の光を吸収し、植物の発育を抑制する波長帯域 の光を再放田することを目的としている。

本出願人が発明・開発したこの二要素は、各種気候域での実験および実地試験で 優れた結果を達成した。これらの諸結果は、特にフランス特許出願第８１．１６ ６７８号に開示されているが、全く例を見ないほどである。

しかしながら、今日まで前記三用途に製作された製品には二人欠点があり、一般 的に使用するには費用が高すぎた。一つは、元カスケードの形成に使用されるド ーピング剤が非常に高価な複雑化学物質であること、他の一つは、有機材料マト リックス中でのドーピング剤の安定性が比較的制限されていて、得られる製品の 有効寿命がかなシ低下することであシ、これらが農業用途では大きな欠点となっ ている。

本発明の本質的目的は、前記の三用途で一般的な使用を可能とする活性寿命の改 善された前記要素を創出することにある。

本発明の前記タイプ被覆要素は、有機材料マ）　ＩＪソックス、入射光を散乱さ せる材料を更に含有することを特徴とする。

散乱材料が存在すると、有機材料マトリックス中のドーピング剤の安定性を増大 させるだけでなく、形成される光カスケードの収量を著るしく改善することが、 実際的試みから思いがけず見出されたのである。この両効果が組み合わされた理 由は解明されていないが、散乱材料がドーピング剤を直接入射光から保護し、そ のためドーピング剤の安定性を増大させるものと出願人は考えている。更には、 散乱材料がマトリックス中に存在することによシ、入射光光子のマ）　ＩＪツク ス内での行路長が増大し、その結果として各光子はマトリックスを横切る行路で ドーパントと出会う確率が増大する。このため、本発明要素の予かしめ定められ た厚みに対して付与されたドーピング剤の濃度に関して、光カスケードの収量は 極めて顕著に増大するのである。

本発明の前記散乱材料は、極めて小径の粒子形態で使用される鉱物質材料である 。

本発明の一好適実施態様では、散乱材料は酸化チタンである。

他の有利な変更実施態様では、散乱材料は超微細シリカである。これらの両材料 は極めて満足すべき結果を与える。

しかしながら、既知の有機散乱材料とくに有機樹脂も本発明に等しく使用するこ とができる。

本発明の一特定実施態様における前記のマ）　ＩＪフランス、散乱材料として均 一エマルション形態のポリスチレン樹脂を１０乃至４０重量％程度含有する、厚 みｌｏ。

乃至２００μ程度のポリエチレンシートである。

本発明の更に別なる有利な変更実施態様でば、前記の有機材料マトリックスは、 散乱材料として水を１乃至３　Ｘ　１０”’モル／リットル含有する、厚み約３ 龍のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）シートである。

本発明は、元カスケードの吸収帯域が植物の光合成に有効でない波長に位置し、 −１再放出帯域が光合成に有効な波長とくに４０００乃至５０００λおよび６０ ００乃至７０００ノに含まれる帯域内に専ら位置し、がっ、前記ドーピング剤が １種以上の５核芳香族環状第−物質を含有するタイプの、特に農業温室用カバー 要素を形成するための要素内に散乱材料を使用することに関する。

この実施態様では、厚み１００乃至２００μ程度のマトリックスに対し、前記の 芳香族環状第一物質の濃度は約５Ｘ１０”モル／リットルであシ、芳香族環状第 二物質のそれは約９　Ｘ　１０−’モル／リットルである。

このようにドーピング剤の濃度をかなシ減少（１イｏｏ）させ得たのは、有機材 料マトリックス中に散乱材料が存在することによシ光カスケードの収量が改善さ れたためである。

このような農業温室用被覆要素が更に第三、第四の芳香族環状物質を含有する際 に、これらの物質の濃度を所与シート厚みに対し同じ割合で減少させても、光カ スケードの収量は減少しない。

光カスケードの吸収帯域が４２００乃至５０００Ａ０および６０００乃至７００ ０Ａの波長を覆い、−１再放出帯域が５０００乃至６０００Ａおよび７０００， ４を超える波長を覆い、かつ、ドーピング剤が第一および第二の芳香族環状物質 を含有するタイプの、耕作地面上に配置される除草シートを形成する要素に散乱 材料を使用することも本発明の目的である。

本発明における前記の第一および第二芳香族環状物質の濃度は、厚み約８０μの シートに対しては夫々約５×１０−４モル／リットルおよび約５　Ｘ　１０−’ モル／リットルである。このドーピング剤濃度を百分の−にしても本用途には明 らかに可能であシ、元カスケードの収ｆｊｋを低下させることはない。

本発明のドーピング剤は単なる配合または既知の化学結合させる方法に従ってマ ）　ＩＪソックス中導入することができる。後者の方法は、有機材料マトリック ス内におけるドーパントの安定性を良好にする。

本発明の要素における光カスケードの収量を更に増加させるため、前記有機材料 マ）　ＩＪフランス全表面上に規則正しい間隔で微小孔を付与する。孔の径は約 １龍が好ましく、その間隔は約１．．５ｃｍが好ましい。この孔は、再放出光子 の平均行程が所与の臨界長を超える際の光子の自動吸収を回避する導波手段とな る。

前記有機材料マトリックスの入射光に露出される表面にダイヤモンド尖端形状組 織のような反射防止組織を付与すると、光カスケードの収量は更に改善される。

本発明の他の実施態様ならびに利点は、付属図面を参照しながら行なう以下の説 明から明らかになるであろう。

第１図は、従来技術の農業用温室カバーシートおよび本発明のシートで得られる 遮蔽（ｏｍｂｒａｇｇ　）効果ならびに本発明シートにより得られる光カスケー ドの効果を極く概念的に示す図である。

第２乃至５図は、農業トンネルでの各種いんげん豆の栽培に本発明のシートを用 いて得られた改善を示す図である。

第１図は、中立（ｎｅｕｔｒｇ　）フィルム、前記フランス特許出願第８１．１ ６７６８号に従ってドープ処理したフィルムおよび本発明のフィルムにより得ら れた遮蔽効果を、波長の関数として入射太陽光全エネルギーの百分率で示す。解 り易くするため、本図では遮蔽効果を、入射光が覆う全波長帯域で一様な現象と して、すなわち図の水平軸に平行な直線として表示している。最上線は、参照用 として、入射光全エネルギーに対応する１００％水準を示す。参照線の下に位置 する直線は、ドーパントヲ含有せぬ通常のエチレン−酢酸ビニルシートの遮蔽効 果を示し、入射光エネルギーの約８５％に位置する。その次の線は、前記フラン ス特許出願第８１．１６６７８号に記載の元カスケード形成ドーパントを含有す るエチレン−酢酸ビニルシートによる遮蔽を示す。このシートはエネルギーの８ ４％を透過させる。

最後にその下の線は、本発明フィルムによす得うれる遮蔽効果を示し、入射太陽 光エネルギーの７６％しか透過しない０そのため温度を過度に高めることがなく 、それだけでも極めて有利かつ重要な遮蔽効果が得られる。

更に第１図には、再放出帯域が光合成に有効な波長帯域すなわち４０００乃至５ ０００λおよび６０００乃至７０００Ａに位置する光カスケードの使用によシ得 られる再放出結果を極く概念的に示す１乃至４の四囲線を示している。

曲線２および４は、本出願人の前記フランス特許出願に記載の元カスケードフィ ルムによシ得られた再放出を示すものであシ、その頂部は夫々その二帯域の入射 光線エネルギーの１０５％および１１０％に達する。

曲線ｌおよび３は、本発明フィルムで得られた結果をで入射光線の１０９％およ び１２８％の水準に達する。

斯くして、本発明がシートの遮蔽効果と光カスケードの収量を同時に改善できる ことがわかる。

斯くて本発明は、前記フランス特許出願第８１゜１６６７８号に記載のシートを 顕著に且つ予期されることなく改善するものである。

前記特許出願に記載の要素は、ドーピング剤の安定性に乏しいことおよび光カス ケードの収量に制限があるという欠点を有する。

本発明では、有機材料マトリックス中にドーピング剤のほか、鉱物質材料や有機 樹脂の極めて細かい粒子のような散乱材料を導入する。このような散乱材料はド ーピング物質の安定性および元カスケードの収量を増大させ、従って極めて高価 なドーピング剤の必要濃度を老るしく減少させる。

極微細の酸化チタンまたはシリカなどの鉱物質材料を、厚み約１００乃至２００ μのシートに対して約３　Ｘ　１０−’モル／リットルの濃度で使用すると、極 めて有利な結果が得られた。同様にポリエステル樹脂などの有機樹脂を、厚み１ ００乃至２００μの極く薄いフィルムに対しｌＯ乃至２０％程度の濃度で使用し た。

下記実施例は本出願人のフランス特許出願第８１゜１６６７８号に記載の農業温 室被覆フィルムに本発明を適用する例を示すものであるが、この実施例から明ら かなように、本発明によりドーピング剤の濃度をかなシ減少させることか可能と なった。下記実施例の各フィルムは、前記フランス特許出願に記載されているよ うな芳香族環状物質から形成される４種のドーピング剤を含有する有機材料（例 えばポリメタクリル酸メチル）から構成される。

実施例１゜ フィルム厚み＝８０μ（ホＩＪエチレン−エチレン・酢酸ビニル） ドーピング剤　濃度　そル／リットル １　５　Ｘ　１０−” ２　９　Ｘ　１０−’ ３　７　Ｘ　Ｉ　Ｆ’ ４　２．５Ｘ１０−’ 散乱剤ポリスチレン　２０重量％ 実施例２゜ フィルム厚み＝２００μ（ポリエチレン−エチレン・酢酸ビニル） ドーピング剤　濃度　モル／リットル ３　２．５Ｘ１０’ ４　１．５Ｘ１（１’ 散乱剤ポリスチレ７　１０重量％ この濃度はフィルム厚みの関数なので、上記実施例に引用した濃度は前記先願特 許のそれよりも非常に低くて（百分の−）光カスケード収量がよシ良好なること が確認される。この結果は散乱材料を使用して得られたものであシ、本出願人が 先行発明の温室被覆フィルムの実験時に観察した幾つかの偶然に良好な結果も説 明している。

すなわち、観察された元カスケード機能の変動は、散乱光の光カスケード収量が 直接光のそれよりも重要だということで説明できるのである。

本発明の要素は、農業用温室被覆要素などの用途に下記の二利点をもたらすもの である。

−直接光に対しては、本発明の要素は有効なフィルタ散乱体を形成し、温室の加 熱を制限して照度の最大最小間隔を縮める。

一散乱光に対しては、元カスケードの収量は更に良好であシ、必要時の植物発育 を促進する。（％に収穫期前の被覆期間） 実施例１および２では、前記の散乱材料と下記のドーピング剤を組み合せて使用 し、良好な結果を得た。

ケース１　ケース２　ケース３ 第４物質　ｐｐｏ　ｐｐｏ　ｐｐ。

以下に単なるフィルムと本発明の同様なフィルムで実施した野じしゃ（ｍａｃｈ ｓ）栽培の比較実験結果を示す。

野じしやの品種はＶＩＴであシ、４０フレームの基礎区画（ｐａｒｃｇｌｌｅ　 ：ｌ：　ｍｇ＊ｔａｔｒｍｓ）に１１月播種し、成年３刀末には完全に収穫した 。

第２乃至５図は、タリスマン（Ｃ，Ｖ、　Ｔａ　ｌ　ｉ　ｓｍａｎ、第２図）、 マーチンガルＣＣ，Ｖ、Ｍａｒｔｉｎｇａｌ、第３図）、カルピー（Ｃ，Ｖ、　 Ｃａ１ｖｙ、第４図）およびクリスタル（Ｃ，Ｖ、　Ｃｒ１ｓｔａｌ、第５図） の４種のいんげん豆の区画当シの生産曲線（累積収量ダラム７日）を示す〇これ ら諸口では、破線は光カスケードを含まぬ通常のエチレン−酢酸ビニル製対照シ ートにて得られた生産量を示し、一方の点火線は光カスケードと散乱材料を含有 する本発明シートにより実現された生産量を示す。本発明のシートを使用すると 、全品種に対し、植物全発育期にわたって生産量が改善されることが明らかであ る。この結果は、クリスタル種（第５図）に関して特に有利である。この場合、 通常の収穫終期には、累積収量が約６６００乃至１２，５００グラム／区画を超 える。以上の結果は、本発明のフィルムに使用したドーピング剤の濃度が極めて 稀薄であることを考えると、全く予期されぬことである。

前に開示したように、本発明は、植物の発育を抑制する光カスケード含有フィル ムを目的とする本出願人のフランス特許出願筒８５．０８３８５号のフィルムに も適用される。この場合も、有機材料マトリックス中に散乱材料を導入すると、 ドーピング物質の濃度を同様に低下させ、しかも光カスケードの収量を増大させ ることができる。ドーパントとして２種の芳香族環状物質を含有する厚み約８０ μの要素に関しては、本発明の散乱材料を導入することにより、ドーパント濃度 を約５　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’モル／リットルまで低下させ得る。

前に引用した三用途においては、有機材料マトリックスに直径約１ｍｍの微小孔 を１．５Ｃ７ｒＬの間隔で設けることによシ結果は更に改善される。このよ５に すると光子の自動吸収を回避することができる。

本発明が前記の実施態様に限定されぬことは勿論であるＯ ・く Ｆｉｇ、　２　日９．３ 国際調査報告 ０１１１”ｗｄ４１１１“−ＰＣＴ／ＦＲ８６１０ｎン７６ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　 ｆｈＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一以上の予かじめ定められた波長の第一帯域の電磁波を吸収して、一以上の 予かじめ定められた波長の第二帯域で再放出する一以上の光カスケードを形成す る、ルミネセンス性および／またはシンチレーシヨン性ドーピング剤を複数含有 する有機材料マトリツクスから構成される被覆要素において、該有機材料が入射 光を散乱する材料を更に含有することを特徴とする被覆要素。 ２）前記の散乱材料が、極めて小径の粒子形態で使用される鉱物質材斜であるこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の要素。 ３）該散乱材料が酸化チタンであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の 要素。 ４）該散乱材料が超微細シリカであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載 の要素。 ５）該散乱材料が有機材料であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の要 素。 ６）該散乱材料が有機樹脂であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の要 素。 ７）前記のマトリツクスが、散乱物質として均一エマルジヨン状のポリスチレン 樹脂を１０乃至２０重量％程度含有する厚み１００μ乃至２００μ程度のポリエ チレンシートであることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の要素。 ８）前記の有機材料マトリツクスが、散乱材料として水を１乃至３×１０−４モ ル／リツトル程度の濃度で含有する厚み約３ｍｍのポリメタクリル酸メチル（Ｐ ＭＭＡ）のシートであることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の要素。 ９）光カスケードの吸収帯域（単数または複数）が植物の光合成に有効でない波 長に位置し、他方ではその再放出帯域が専ら光合成に有効な波長とくに４０００ 乃至５０００Åと６０００乃至７０００Åに含まれる帯域に位置し、かつ、前記 のドーピング剤が１種以上の３核型の第一芳香族環状物質と１種の５核型の第二 芳香族環状物質を含有するタイプの農業温室用カバー要素を形成するための請求 の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の要素において、厚み１００乃至２０ ０μ程度のマトリツクスに対し、前記の第一芳香族環状物質の濃度が約５×１０ −３モル／リツトルであり、かつ、前記の第二芳香族環状物質の濃度が約９×１ ０−５モル／リツトルであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第８項のい ずれかに記載の要素。 １０）厚み１００乃至２００μ程度のマトリツクスに対し、第三芳香族環状物質 の濃度が約５×１０−４モル／リツトルであることを特徴とする、第三芳香族環 状物質を含有するタイプの請求の範囲第９項に記載の被覆要素。 １１）第四の芳香族環状物質を、厚み１００乃至２００μ程度のマトリツクスに 対して５×１０−５モル／リツトルの濃度で含有することを特徴とする請求の範 囲第１０項に記載の被覆要素。 １２）光カスケードの吸収帯域が４２００乃至５０００Åおよび６０００乃至７ ０００Åに含まれる波長を覆い、他方では放出帯域が５０００乃至６０００Åに 含まれる波長および７０００Åを超える波長を覆い、かつ、ドーピング剤が第一 および第二の芳香族環状物質を含有する、耕作地上に配置するための殺草シート を形成するタイプの要素において、前記の第一および第二の芳香族環状物質が、 厚み約８０μのシートに対して夫々約５×１０４モル／リツトルであることを特 徴とする請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の要素。 １３）前記のドーピング剤を配合により有機材料マトリツクスに導入することを 特徴とする請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の被覆要素。 １４）前記のドーピング剤を化学結合により有機材料マトリツクスに導入するこ とを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の被覆要素。 １５）前記の有機材料マトリツクスの全表面上に親則正しい間隔で微小孔を付与 することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の被覆要 素。 １６）前記の有機材料マトリツクスの入射光に露出される表面上に、ダイヤモン ド尖端形状組織のような反射防止性組織を付与することを特徴とする請求の範囲 第１項乃至第１２項のいずれかに記載の被覆要素。 １７）孔径が約１ｍｍであり、かつ、その間隔が約１．５ｃｍであることを特徴 とする請求の範囲第１６項に記載の被覆要素。