遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウス
【課題】 農業用ハウス内果実の保護及び農業ハウス内温度、特に地温の調節に役立つとともに農業ハウス表面の保護にも好適な遮光用コーティング材、基材フィルム、農業用ハウスコーティング材、及び農業ハウスを提供する。
【解決手段】 顔料とアクリレート系ラテックスを主成分とする遮光用コーティング材において、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として配合することとした。
【解決手段】 顔料とアクリレート系ラテックスを主成分とする遮光用コーティング材において、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として配合することとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリレート系ラテックスと二酸化チタン・炭酸カルシウム複合顔料を配合した白色の塗工層を形成させることができ、これによってハウス内果実の保護、ハウス内温度、特に地温の調節及び基材（基材フィルム、ハウスフィルムを含む）の保護に好適に用いることができる遮光用コーティング材・農業ハウス用コーティング材、このようなコーティング材を塗布した基材、及びこのような基材を用いて構築した農業ハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
果実栽培において農業ハウスは太陽光を透過するとともに、太陽で温められた熱は逃がさない性質を持つため、作物の成長を促進する効果があり、農家において幅広く用いられている。しかし、果皮が薄く柔らかい果実の場合、春から夏、初秋にかけて強烈な日差しの下では果実に日焼け症、葉焼け症等が発生し、落果・品質低下を招く他、地温の急激な上昇から、土壌乾燥や雑草繁茂、土中微生物の活発化による土中の酸素不足等のために根の活力低下が起こるため、これらの症状を発生させずに発育させるための管理法が必要となってくる。
【０００３】
そこで考案されたのが、ハウス表面に均一な遮光皮膜を形成させる方法である。該方法によれば、ハウス内の日射量を抑制し、ハウス内地温を効果的に下げるとともに、人的作業はハウス表面へのコーティング材の散布のみで済むため、作業性の改善が計れる等の利点がある。
【０００４】
このコーティング材の顔料としてはクレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンなどが用いられており、この中で炭酸カルシウムは高白色度で製造コストが安い点から多量に使用されている。しかし、炭酸カルシウム自体の屈折率は低く、またバインダーの屈折率とほぼ同じであるため、十分な光散乱力がなく、４０％以上の高遮光率を得られなかった。さらに、紫外線をほとんど反射・吸収することがないので、紫外線を頼りに行動するコナジラミ類などの病害虫の発生を促進してしまう。結果としてハウス内は高温となって果実に裂果・病気が発生し、秀品収量率の低下に繋がる。
【０００５】
一方、特許文献１（特開２００５−３４１１５）に提案されているように二酸化チタンを使用すると、その高い屈折率によって、高遮光率を付与することができるが、他の顔料よりも特に高価であるため、多量に配合すると製造コストが高くなり、使用量が制限される問題がある。
【０００６】
また、屋外で二酸化チタンが使用された場合、紫外線の供給により二酸化チタンは光触媒効果として作用して水を分解し、フリーラジカルを生成する、これは極めて強力な酸化剤として働き、二酸化チタン結晶周辺の有機物を酸化分解してしまう。このような酸化分解は、バインダー裂化を促進するため、塗工膜の付着期間が短くなってしまう他、ハウス表面の基材フィルムを腐食し、変色を招く。
【０００７】
しかしながら、近年のオゾン層破壊等による光量や紫外線量の増加から遮光性の確保には二酸化チタンの使用は回避できない状況となっているため、上記のような二酸化チタンのチョーキング発生を抑制し、耐候性を向上する手法が求められている。
【特許文献１】特開２００５−３４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑み、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として用い、特に農業ハウス内果実の保護にも好適な遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した。
その結果、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として得られる塗工層を有する基材フィルム（ハウスフィルム）を用いて構築した農業ハウスでは、高い遮光率が得られるとともに農業ハウス内果実の保護と安定成育、農業ハウス内地温の調節に最適であることを見出した。
【００１０】
通常、二酸化チタン粒子は５０〜１００ｎｍ程度の小さい粒子であることから、凝集力が強く、塗工層中で十分な分散状態を得られない。
【００１１】
したがって、不均一な光散乱状態になってしまい、農業ハウス内に部分的な陰が出来たり、日射量が多くなってしまう難点がある。しかし、本発明に係る農業ハウス用コーティング材では炭酸カルシウム粒子がスペーサーの役割をして二酸化チタン同士の凝集を防ぐため、コーティング液、又はコーティング層中において分散状態を得ることができ、単なる二酸化チタン・炭酸カルシウムの混合系では実現できない光散乱力・紫外線吸収力が発揮されるからである。
【００１２】
上記複合粒子を顔料として配合したコーティング材によって得られる塗工層は、基材フィルム（以下ハウスフィルムともいう）の保護にも有効である。二酸化チタンを単独使用又は単に他顔料と混合したのみでハウスフィルムの表面に塗工すると、二酸化チタン粒子が直接ハウスフィルムの表面と直接接するため、その強力な光触媒効果により農業用ハウス表面を傷めてしまう。
【００１３】
しかし、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子では炭酸カルシウムが二酸化チタン粒子表面を遮蔽することにより、二酸化チタン粒子が直接ハウスフィルムの表面と接することがなくなり、光触媒効果が発揮されてもハウスフィルムの表面までその効果が及ばなくなるためである。
【００１４】
さらに、本発明に係る農業ハウス用コーティング材では、重量平均分子量が１０万以上、酸価が１０以下であるアクリレート系ラテックスを用いた形態では、紫外線に対してさらに安定で傷が付きにくい皮膜強度の優れた塗工膜を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特に農業ハウス内果実の保護及び農業ハウス内地温の調節に役立つとともに農業ハウス表面の保護にも好適な遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウスが提供される。
【００１６】
本発明で採用されている複合顔料は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子が定着したものであり、炭酸カルシウム粒子がスペーサーの役割をして二酸化チタン粒子間の距離を大きくし、二酸化チタンが有する光散乱力を最大限に発揮させ、その結果、農業ハウス上に４０％以上の高遮光率を有するコーティング皮膜を形成させることができる。
また、地温の過上昇を抑制できるため、ハウス内作物の出芽や苗立ちが安定する。
【００１７】
本発明に係るコーティング材は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を用いており、二酸化チタン粒子が凝集した状態で存在することがなく、また二酸化チタン特有の光触媒効果が発揮されても二酸化チタン表面に定着している炭酸カルシウムがその触媒効果を遮断するため、基材フィルム（ハウスフィルム）の表面、又は農業ハウス上に形成されたコーティング膜を傷めることがなく、強力な光散乱効果を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウスについて、その実施の形態を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係る遮光用コーティング材は、農業ハウス用コーティング材として好適に用いることができ、基材フィルム（ハウスフィルム）に塗工層を設けるために用いることができる。このようなコーティング材は、既設の農業ハウスに塗工することもできる他、予め製造工程で基材フィルムに塗工することもできる。
【００２０】
本発明に係る農業ハウス用コーティング材は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウムの白色複合粒子を顔料として配合してなるものである。
【００２１】
本発明に係る農業ハウス用コーティング材は、好適には、分子量１０万以上、酸価１０以下のアクリレート系ラテックスをバインダーとして含有する。そして、好適には、該二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を３０重量％以上、アクリレート系ラテックスを固形換算で１〜１０重量％含有する。
【００２２】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子における二酸化チタンと炭酸カルシウムの重量比は、好適には、１：９９〜５０：５０程度である。二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子の平均粒子径は、好適には１０μm以下である。
【００２３】
本発明において二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子が定着している状態には、二酸化チタン粒子と炭酸カルシウム粒子とがファンデルワールス力により互いに吸着している状態が含まれる。
【００２４】
二酸化チタン粒子の結晶型は、特に限定されないが、例えば、アナターゼ型又はルチル型のものを用いることができる。二酸化チタン粒子の粒度は通常５０〜５００ｎｍ程度、特に１００〜３００ｎｍであることが好ましい。このような範囲内であれば、農業ハウス用コーティング材の顔料として高い光散乱力を持つものが得られる。
【００２５】
炭酸カルシウムは、天然炭酸カルシウム及び沈降性炭酸カルシウム（合成炭酸カルシウム）のいずれも用いることができるが、沈降性炭酸カルシウムを用いることが好ましい。天然炭酸カルシウムは石灰石を機械的に粉砕、分級することにより生産するため粒度分布が比較的広く、粒子形も不均一になりがちである。これに対して、沈降性炭酸カルシウムは粒度分布が狭く、粒子形が比較的均一である。これにより、沈降性炭酸カルシウムでは、粒子同士が最密充填し難く、粒子間に空間ができるために複合粒子の光散乱力が向上し、その結果４０％以上の高遮光率を有するコーティング膜が得られる。
【００２６】
炭酸カルシウム粒子の粒度は、通常５０〜４００ｎｍ程度、特に７０〜１５０nｍ程度であることが好ましい。炭酸カルシウム粒子の粒度が上記範囲より小さいと、二酸化チタン粒子間の距離が小さくなり、コーティング皮膜の白色度・遮光率が低下する。一方、粒度が大きすぎると二酸化チタン粒子表面に付着し難く、二酸化チタンから離れて存在する粒子の比率が高くなり、コーティング皮膜の白色度・遮光率が低下する。上記範囲内であれば、このような問題は生じ難い。
【００２７】
上記規定した粒度は、Ｘ線回折法又は走査型電子顕微鏡により測定した値である。粒度とは、少なくとも８０％以上の粒子が、規定される範囲内に入ることをいう。
【００２８】
炭酸カルシウムの粒子形状は特に制限されず、立方体、紡錘形、球形、板状等どのような形状であってもよい。もっとも好ましくは球形又は立方体である。また、粒子形状はできるだけ均一であることが好ましい。
【００２９】
沈降性炭酸カルシウムを用いる場合には、水酸化カルシウム懸濁液中に炭酸ガスを吹き込むことにより、このような炭酸カルシウム粒子を作製することができる。
【００３０】
また、二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子における二酸化チタンと炭酸カルシウムとの比率は、上記したように、重量比で通常１：９９〜５０：５０程度である。好ましくは１：９０〜３０：７０程度である。二酸化チタンに比して炭酸カルシウムが少なすぎると、二酸化チタンの表面を炭酸カルシウムが遮蔽することができずにハウスフィルムの表面と二酸化チタンが接触する。このため、その光触媒効果による農業ハウス表面を傷めてしまったり、二酸化チタン粒子が凝集して白色度・遮光率が低下する。また、多すぎても二酸化チタン粒子同士が離れすぎて十分な光散乱力が発揮されないため、白色度・遮光率が低下する。上記範囲内であれば、このような問題は生じ難い。
【００３１】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子は、全体として平均粒子径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。平均粒子径が１０μｍを超えてしまうと、例えばスプレー塗工する際に目詰まりの問題が生じたり、コーティング液中において沈降してしまう。本発明で、平均粒子径は、レーザー回折法により、平均粒子径測定装置を用いて測定した値である。
【００３２】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子は、例えば、二酸化チタン粒子と炭酸カルシウム粒子とを水相中で混合する方法で作製することができる。
ここで、液体中の粒子間の斥力はゼータ電位に関係する。ゼータ電位は、液体中に固体が存在し、固体と液体とが相対運動するとき、固体に密着して動く液体層の最も外側の面（滑り面）と液体内部との電位差である。ここでは、二酸化チタン粒子のゼータ電位と炭酸カルシウム粒子のゼータ電位との和が最小となるか又は両者のゼータ電位が反対符合となるように、分散媒である水相のｐＨを調整する。
【００３３】
例えば、二酸化チタン粒子と沈降性炭酸カルシウム粒子の組み合わせの場合には、ｐＨ６〜１１程度の水相中に両粒子を分散させ、混合すればよい。
また、水相中に分散させる二酸化チタン粒子と炭酸カルシウム粒子との重量比は、１：９０〜５０：５０程度とすればよい。
【００３４】
また、本発明で使用する二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子以外に使用する顔料については特に規定するものではないが、一般的に無機顔料として使用される重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、チサンホワイト、プラスチックピグメント、二酸化チタン等を１種以上使用することができる。
【００３５】
本発明でバインダーに使用するラテックスとしては、耐水性、耐候性の面からアクリレート系ラテックスを用いるのが望ましく、さらにはコーティング皮膜形成後の皮膜安定性、フィルム表面の保護の観点からアクリレート系ラテックスの重量平均分子量は１０００００以上のものを用いるのが好ましい。
重量平均分子量はＧＰＣ（ゲル透過クロマトグラフィー）で、ＴＨＦ、ＤＭＦ、クロロホルム等の溶媒を使用し、ポリスチレン換算により測定することができる。
【００３６】
また、顔料、アクリレート系ラテックス以外に保水剤、ｐＨ調整剤、分散剤、界面活性剤、増粘剤、減粘剤、防腐剤、紫外線吸収剤、接着助剤等の各種助剤を必要に応じて添加しても良い。
【００３７】
調整された本発明に係るコーティング材は一般のスプレー塗工、塗布に用いられている動力式噴霧機等によって農業ハウス上に単層あるいは多層塗工される。その際、塗料固形分濃度は４０〜６８％であることが好ましい。また、被塗工側の農業ハウス材質としてポリ塩化ビニル樹脂やポリオレフィン系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フッ素樹脂、あるいは数種の樹脂を複合させた複合樹脂等、一般的に農業ハウスに使用されているものが挙げられる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例及び試験例を示して本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中「部」とあるのは特に断りのない限り、「重量部」を意味する。
平均粒径２００ｎｍのアナターゼ型二酸化チタンと平均粒径１００ｎｍの立方体形状の沈降性炭酸カルシウムとを、２０：８０の割合で混合した後、水を加え２０重量％スラリーに調整した。この混合スラリーに二酸化炭素を吹き込むことにより、そのｐＨを７．８に調節した。ｐＨが安定化されたスラリーをコロイドミルに通した。コロイドミルのロータとステータとの間隙は１００μｍに設定した。また、コロイドミル内での滞留時間は０．１秒未満にした。混合物の温度は２０℃であった。生成した１００ｎｍの沈降性炭酸カルシウム粒子がファンデルワールス力によって二酸化チタンの表面に付着した。得られた複合粒子は、二酸化チタン:炭酸カルシウムの重量比が２０：８０であり、その平均粒子径は１μmであった。その後、該スラリーを脱水・乾燥し、二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を得た。
【００３９】
次に以下の表１に示す組成で、本発明のコーティング液を調整した。まず、上記で得た二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子に表１に示す所定量の水、増粘剤、ラテックス、接着助剤を加えて攪拌・混合し、本発明のコーティング材を得た。このようにして得られたコーティング材を水で５倍希釈してハウスフィルムに動力式噴霧器にてスプレー塗工した。
【００４０】
【表１】
表中の組成は重量部で表したものである。
【００４１】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子：平均粒子径１．１μm
※アクリレート系ラテックス：アクリル系ポリマーとアンモニア水の混合物
※の組成及び物性は次の通りである。
アクリル系ポリマー49〜51％、アンモニア水0.2％(最大値)、水49〜51％
重量平均分子量10万〜50万、酸価0〜10
増粘剤：ベントナイト
接着助剤：重合ロジンエステル
【００４２】
本実施例において測定した各諸物性は次の通り測定した。
ｉ）塗工性：ハウス表面への塗工のしやすさを総合的に評価した。
ｉｉ）持続性：ハウスフィルムに塗工したコーティング皮膜が、３／４以上流失した時点までを持続の対象とした。
ｉｉｉ）遮光性：照度計（「ＬＸ−１３３０Ｄ／ＬＸ−１３３２Ｄ」株式会社カスタム製）
により、ハウス内の照度（ルクス）を測定した。
ｉｖ) 地温降下：コーティング皮膜を形成させたハウスフィルム内の地温とコーティング皮膜を形成させないハウスフィルム内の地温との差で算出。
ｖ)基材の状態：被塗工側の基材状態をコーティング皮膜が除去された後に確認した。
【００４３】
評価は、Ａ〜Ｄの４段階で検討した。判定した基準は、次の通りである。
ｉ）塗工性
Ａ：作業性良く塗工でき、液垂れもない。
Ｂ：作業性良く塗工できるが、やや液垂れが起こる
Ｃ：塗工作業に支障がある、あるいは液垂れが起こる。
Ｄ：塗工作業が極めて困難である、液垂れも顕著に起こる。
【００４４】
ｉｉ）持続性
Ａ：３ヶ月以上の持続性
Ｂ：２〜３ヶ月の持続性
Ｃ：１〜２ヶ月の持続性
Ｄ：０〜１ヶ月の持続性
【００４５】
ｉｉｉ）遮光性
ハウス外に対するハウス内の照度比により判定。判定は、遮光率（％）＝１−（ハウス内の照度／ハウス外の照度）×１００（％）から算出。基準は、次の通りである。
Ａ：遮光率が４０％以上
Ｂ：遮光率が３０〜４０％
Ｃ：遮光率が２０〜３０％
Ｄ：遮光率が１０〜２０％
ｉｖ）地温降下
Ａ：６〜１０℃の降下
Ｂ：３〜６℃の降下
Ｃ：１〜３℃の降下
Ｄ：降下なし
【００４６】
ｖ）基材の状態
○：塗工前と比べ変化なし。
×：基材に変色やチョーキングが発生している。
【比較例】
【００４７】
実施例４より、顔料を二酸化チタン、炭酸カルシウムを単に混合したもの（比較例1）と炭酸カルシウムのみ(比較例2）とに代え、バインダーをＮＲラテックス(比較例3)、ＳＢＲラテックス(比較例4)に代えた例を以下の表２に示す。コーティング液の調整方法、塗工方法は実施例と同一である。
【００４８】
【表２】
表中の組成は重量部で表したものである。
【００４９】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子：平均粒子径１．１μm
炭酸カルシウム(i)：コロイド状炭酸カルシウム、平均粒子径０．２μm
※アクリレート系ラテックス：アクリル系ポリマーとアンモニア水の混合物
※の組成及び物性は次の通りである。
アクリル系ポリマー49〜51％、アンモニア水0.2％(最大値)、水49〜51％
重量平均分子量10万〜50万、酸価0〜10
ＮＲラテックス：天然ゴムラテックス
ＳＢＲラテックス：スチレンブタジエンゴムラテックス
増粘剤：ベントナイト
接着助剤：重合ロジンエステル
【００５０】
本比較例において測定した各諸物性は実施例と同一である。
【００５１】
以上の結果より、単に二酸化チタン、炭酸カルシウムを混合しただけの顔料を用いても所望の遮光性が得られず、さらには二酸化チタンの光触媒作用により被塗工側の基材を損傷させてしまう。一方本発明の二酸化チタン・炭酸カルシウムの複合粒子を顔料として含有するコーティング材は、ハウス表面の基材を傷めることなく、太陽光を強力に遮蔽し、長期間安定なコーティング皮膜を形成できることがわかる。
また、バインダーに関しては重量平均分子量１００，０００以上、酸価１０以下のアクリレート系ラテックスが他種ラテックスと比較して、最も優秀な持続性を示し、良好な耐候性を有していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によると、農業用ハウス上に白色複合顔料、アクリレート系ラテックスを主成分としたコーティング材を塗工することによって、太陽光を強力に遮蔽することができ、ハウス内果実の保護及びハウス内温度、特に地温の調節に役立つとともにハウス表面の基材保護にも好適なコーティング皮膜を形成させることができる。
【００５３】
詳述すれば、本発明の複合顔料は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子が付着したものであり、炭酸カルシウム粒子がスペーサーの役割をして二酸化チタン粒子間の距離を大きくし、二酸化チタンが有する光散乱力を最大限に発揮させ、その結果農業用ハウス上に４０％以上の高遮光率を有するコーティング皮膜を形成させることができる。
【００５４】
また、本発明のコーティング材は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウムの複合粒子であり、二酸化チタン粒子が凝集した状態で存在することがなく、また二酸化チタン特有の光触媒効果が発揮されても二酸化チタン表面に定着している炭酸カルシウムがその光触媒効果を遮断するため、農業用ハウス上に形成されたコーティング膜、あるいは基材を傷めることなく、強力な光散乱効果を発揮させることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリレート系ラテックスと二酸化チタン・炭酸カルシウム複合顔料を配合した白色の塗工層を形成させることができ、これによってハウス内果実の保護、ハウス内温度、特に地温の調節及び基材（基材フィルム、ハウスフィルムを含む）の保護に好適に用いることができる遮光用コーティング材・農業ハウス用コーティング材、このようなコーティング材を塗布した基材、及びこのような基材を用いて構築した農業ハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
果実栽培において農業ハウスは太陽光を透過するとともに、太陽で温められた熱は逃がさない性質を持つため、作物の成長を促進する効果があり、農家において幅広く用いられている。しかし、果皮が薄く柔らかい果実の場合、春から夏、初秋にかけて強烈な日差しの下では果実に日焼け症、葉焼け症等が発生し、落果・品質低下を招く他、地温の急激な上昇から、土壌乾燥や雑草繁茂、土中微生物の活発化による土中の酸素不足等のために根の活力低下が起こるため、これらの症状を発生させずに発育させるための管理法が必要となってくる。
【０００３】
そこで考案されたのが、ハウス表面に均一な遮光皮膜を形成させる方法である。該方法によれば、ハウス内の日射量を抑制し、ハウス内地温を効果的に下げるとともに、人的作業はハウス表面へのコーティング材の散布のみで済むため、作業性の改善が計れる等の利点がある。
【０００４】
このコーティング材の顔料としてはクレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンなどが用いられており、この中で炭酸カルシウムは高白色度で製造コストが安い点から多量に使用されている。しかし、炭酸カルシウム自体の屈折率は低く、またバインダーの屈折率とほぼ同じであるため、十分な光散乱力がなく、４０％以上の高遮光率を得られなかった。さらに、紫外線をほとんど反射・吸収することがないので、紫外線を頼りに行動するコナジラミ類などの病害虫の発生を促進してしまう。結果としてハウス内は高温となって果実に裂果・病気が発生し、秀品収量率の低下に繋がる。
【０００５】
一方、特許文献１（特開２００５−３４１１５）に提案されているように二酸化チタンを使用すると、その高い屈折率によって、高遮光率を付与することができるが、他の顔料よりも特に高価であるため、多量に配合すると製造コストが高くなり、使用量が制限される問題がある。
【０００６】
また、屋外で二酸化チタンが使用された場合、紫外線の供給により二酸化チタンは光触媒効果として作用して水を分解し、フリーラジカルを生成する、これは極めて強力な酸化剤として働き、二酸化チタン結晶周辺の有機物を酸化分解してしまう。このような酸化分解は、バインダー裂化を促進するため、塗工膜の付着期間が短くなってしまう他、ハウス表面の基材フィルムを腐食し、変色を招く。
【０００７】
しかしながら、近年のオゾン層破壊等による光量や紫外線量の増加から遮光性の確保には二酸化チタンの使用は回避できない状況となっているため、上記のような二酸化チタンのチョーキング発生を抑制し、耐候性を向上する手法が求められている。
【特許文献１】特開２００５−３４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑み、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として用い、特に農業ハウス内果実の保護にも好適な遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した。
その結果、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として得られる塗工層を有する基材フィルム（ハウスフィルム）を用いて構築した農業ハウスでは、高い遮光率が得られるとともに農業ハウス内果実の保護と安定成育、農業ハウス内地温の調節に最適であることを見出した。
【００１０】
通常、二酸化チタン粒子は５０〜１００ｎｍ程度の小さい粒子であることから、凝集力が強く、塗工層中で十分な分散状態を得られない。
【００１１】
したがって、不均一な光散乱状態になってしまい、農業ハウス内に部分的な陰が出来たり、日射量が多くなってしまう難点がある。しかし、本発明に係る農業ハウス用コーティング材では炭酸カルシウム粒子がスペーサーの役割をして二酸化チタン同士の凝集を防ぐため、コーティング液、又はコーティング層中において分散状態を得ることができ、単なる二酸化チタン・炭酸カルシウムの混合系では実現できない光散乱力・紫外線吸収力が発揮されるからである。
【００１２】
上記複合粒子を顔料として配合したコーティング材によって得られる塗工層は、基材フィルム（以下ハウスフィルムともいう）の保護にも有効である。二酸化チタンを単独使用又は単に他顔料と混合したのみでハウスフィルムの表面に塗工すると、二酸化チタン粒子が直接ハウスフィルムの表面と直接接するため、その強力な光触媒効果により農業用ハウス表面を傷めてしまう。
【００１３】
しかし、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子では炭酸カルシウムが二酸化チタン粒子表面を遮蔽することにより、二酸化チタン粒子が直接ハウスフィルムの表面と接することがなくなり、光触媒効果が発揮されてもハウスフィルムの表面までその効果が及ばなくなるためである。
【００１４】
さらに、本発明に係る農業ハウス用コーティング材では、重量平均分子量が１０万以上、酸価が１０以下であるアクリレート系ラテックスを用いた形態では、紫外線に対してさらに安定で傷が付きにくい皮膜強度の優れた塗工膜を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特に農業ハウス内果実の保護及び農業ハウス内地温の調節に役立つとともに農業ハウス表面の保護にも好適な遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウスが提供される。
【００１６】
本発明で採用されている複合顔料は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子が定着したものであり、炭酸カルシウム粒子がスペーサーの役割をして二酸化チタン粒子間の距離を大きくし、二酸化チタンが有する光散乱力を最大限に発揮させ、その結果、農業ハウス上に４０％以上の高遮光率を有するコーティング皮膜を形成させることができる。
また、地温の過上昇を抑制できるため、ハウス内作物の出芽や苗立ちが安定する。
【００１７】
本発明に係るコーティング材は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を用いており、二酸化チタン粒子が凝集した状態で存在することがなく、また二酸化チタン特有の光触媒効果が発揮されても二酸化チタン表面に定着している炭酸カルシウムがその触媒効果を遮断するため、基材フィルム（ハウスフィルム）の表面、又は農業ハウス上に形成されたコーティング膜を傷めることがなく、強力な光散乱効果を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る遮光用コーティング材、基材フィルム、農業ハウス用コーティング材、及び農業ハウスについて、その実施の形態を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係る遮光用コーティング材は、農業ハウス用コーティング材として好適に用いることができ、基材フィルム（ハウスフィルム）に塗工層を設けるために用いることができる。このようなコーティング材は、既設の農業ハウスに塗工することもできる他、予め製造工程で基材フィルムに塗工することもできる。
【００２０】
本発明に係る農業ハウス用コーティング材は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウムの白色複合粒子を顔料として配合してなるものである。
【００２１】
本発明に係る農業ハウス用コーティング材は、好適には、分子量１０万以上、酸価１０以下のアクリレート系ラテックスをバインダーとして含有する。そして、好適には、該二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を３０重量％以上、アクリレート系ラテックスを固形換算で１〜１０重量％含有する。
【００２２】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子における二酸化チタンと炭酸カルシウムの重量比は、好適には、１：９９〜５０：５０程度である。二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子の平均粒子径は、好適には１０μm以下である。
【００２３】
本発明において二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子が定着している状態には、二酸化チタン粒子と炭酸カルシウム粒子とがファンデルワールス力により互いに吸着している状態が含まれる。
【００２４】
二酸化チタン粒子の結晶型は、特に限定されないが、例えば、アナターゼ型又はルチル型のものを用いることができる。二酸化チタン粒子の粒度は通常５０〜５００ｎｍ程度、特に１００〜３００ｎｍであることが好ましい。このような範囲内であれば、農業ハウス用コーティング材の顔料として高い光散乱力を持つものが得られる。
【００２５】
炭酸カルシウムは、天然炭酸カルシウム及び沈降性炭酸カルシウム（合成炭酸カルシウム）のいずれも用いることができるが、沈降性炭酸カルシウムを用いることが好ましい。天然炭酸カルシウムは石灰石を機械的に粉砕、分級することにより生産するため粒度分布が比較的広く、粒子形も不均一になりがちである。これに対して、沈降性炭酸カルシウムは粒度分布が狭く、粒子形が比較的均一である。これにより、沈降性炭酸カルシウムでは、粒子同士が最密充填し難く、粒子間に空間ができるために複合粒子の光散乱力が向上し、その結果４０％以上の高遮光率を有するコーティング膜が得られる。
【００２６】
炭酸カルシウム粒子の粒度は、通常５０〜４００ｎｍ程度、特に７０〜１５０nｍ程度であることが好ましい。炭酸カルシウム粒子の粒度が上記範囲より小さいと、二酸化チタン粒子間の距離が小さくなり、コーティング皮膜の白色度・遮光率が低下する。一方、粒度が大きすぎると二酸化チタン粒子表面に付着し難く、二酸化チタンから離れて存在する粒子の比率が高くなり、コーティング皮膜の白色度・遮光率が低下する。上記範囲内であれば、このような問題は生じ難い。
【００２７】
上記規定した粒度は、Ｘ線回折法又は走査型電子顕微鏡により測定した値である。粒度とは、少なくとも８０％以上の粒子が、規定される範囲内に入ることをいう。
【００２８】
炭酸カルシウムの粒子形状は特に制限されず、立方体、紡錘形、球形、板状等どのような形状であってもよい。もっとも好ましくは球形又は立方体である。また、粒子形状はできるだけ均一であることが好ましい。
【００２９】
沈降性炭酸カルシウムを用いる場合には、水酸化カルシウム懸濁液中に炭酸ガスを吹き込むことにより、このような炭酸カルシウム粒子を作製することができる。
【００３０】
また、二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子における二酸化チタンと炭酸カルシウムとの比率は、上記したように、重量比で通常１：９９〜５０：５０程度である。好ましくは１：９０〜３０：７０程度である。二酸化チタンに比して炭酸カルシウムが少なすぎると、二酸化チタンの表面を炭酸カルシウムが遮蔽することができずにハウスフィルムの表面と二酸化チタンが接触する。このため、その光触媒効果による農業ハウス表面を傷めてしまったり、二酸化チタン粒子が凝集して白色度・遮光率が低下する。また、多すぎても二酸化チタン粒子同士が離れすぎて十分な光散乱力が発揮されないため、白色度・遮光率が低下する。上記範囲内であれば、このような問題は生じ難い。
【００３１】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子は、全体として平均粒子径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。平均粒子径が１０μｍを超えてしまうと、例えばスプレー塗工する際に目詰まりの問題が生じたり、コーティング液中において沈降してしまう。本発明で、平均粒子径は、レーザー回折法により、平均粒子径測定装置を用いて測定した値である。
【００３２】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子は、例えば、二酸化チタン粒子と炭酸カルシウム粒子とを水相中で混合する方法で作製することができる。
ここで、液体中の粒子間の斥力はゼータ電位に関係する。ゼータ電位は、液体中に固体が存在し、固体と液体とが相対運動するとき、固体に密着して動く液体層の最も外側の面（滑り面）と液体内部との電位差である。ここでは、二酸化チタン粒子のゼータ電位と炭酸カルシウム粒子のゼータ電位との和が最小となるか又は両者のゼータ電位が反対符合となるように、分散媒である水相のｐＨを調整する。
【００３３】
例えば、二酸化チタン粒子と沈降性炭酸カルシウム粒子の組み合わせの場合には、ｐＨ６〜１１程度の水相中に両粒子を分散させ、混合すればよい。
また、水相中に分散させる二酸化チタン粒子と炭酸カルシウム粒子との重量比は、１：９０〜５０：５０程度とすればよい。
【００３４】
また、本発明で使用する二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子以外に使用する顔料については特に規定するものではないが、一般的に無機顔料として使用される重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、チサンホワイト、プラスチックピグメント、二酸化チタン等を１種以上使用することができる。
【００３５】
本発明でバインダーに使用するラテックスとしては、耐水性、耐候性の面からアクリレート系ラテックスを用いるのが望ましく、さらにはコーティング皮膜形成後の皮膜安定性、フィルム表面の保護の観点からアクリレート系ラテックスの重量平均分子量は１０００００以上のものを用いるのが好ましい。
重量平均分子量はＧＰＣ（ゲル透過クロマトグラフィー）で、ＴＨＦ、ＤＭＦ、クロロホルム等の溶媒を使用し、ポリスチレン換算により測定することができる。
【００３６】
また、顔料、アクリレート系ラテックス以外に保水剤、ｐＨ調整剤、分散剤、界面活性剤、増粘剤、減粘剤、防腐剤、紫外線吸収剤、接着助剤等の各種助剤を必要に応じて添加しても良い。
【００３７】
調整された本発明に係るコーティング材は一般のスプレー塗工、塗布に用いられている動力式噴霧機等によって農業ハウス上に単層あるいは多層塗工される。その際、塗料固形分濃度は４０〜６８％であることが好ましい。また、被塗工側の農業ハウス材質としてポリ塩化ビニル樹脂やポリオレフィン系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フッ素樹脂、あるいは数種の樹脂を複合させた複合樹脂等、一般的に農業ハウスに使用されているものが挙げられる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例及び試験例を示して本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中「部」とあるのは特に断りのない限り、「重量部」を意味する。
平均粒径２００ｎｍのアナターゼ型二酸化チタンと平均粒径１００ｎｍの立方体形状の沈降性炭酸カルシウムとを、２０：８０の割合で混合した後、水を加え２０重量％スラリーに調整した。この混合スラリーに二酸化炭素を吹き込むことにより、そのｐＨを７．８に調節した。ｐＨが安定化されたスラリーをコロイドミルに通した。コロイドミルのロータとステータとの間隙は１００μｍに設定した。また、コロイドミル内での滞留時間は０．１秒未満にした。混合物の温度は２０℃であった。生成した１００ｎｍの沈降性炭酸カルシウム粒子がファンデルワールス力によって二酸化チタンの表面に付着した。得られた複合粒子は、二酸化チタン:炭酸カルシウムの重量比が２０：８０であり、その平均粒子径は１μmであった。その後、該スラリーを脱水・乾燥し、二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を得た。
【００３９】
次に以下の表１に示す組成で、本発明のコーティング液を調整した。まず、上記で得た二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子に表１に示す所定量の水、増粘剤、ラテックス、接着助剤を加えて攪拌・混合し、本発明のコーティング材を得た。このようにして得られたコーティング材を水で５倍希釈してハウスフィルムに動力式噴霧器にてスプレー塗工した。
【００４０】
【表１】
表中の組成は重量部で表したものである。
【００４１】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子：平均粒子径１．１μm
※アクリレート系ラテックス：アクリル系ポリマーとアンモニア水の混合物
※の組成及び物性は次の通りである。
アクリル系ポリマー49〜51％、アンモニア水0.2％(最大値)、水49〜51％
重量平均分子量10万〜50万、酸価0〜10
増粘剤：ベントナイト
接着助剤：重合ロジンエステル
【００４２】
本実施例において測定した各諸物性は次の通り測定した。
ｉ）塗工性：ハウス表面への塗工のしやすさを総合的に評価した。
ｉｉ）持続性：ハウスフィルムに塗工したコーティング皮膜が、３／４以上流失した時点までを持続の対象とした。
ｉｉｉ）遮光性：照度計（「ＬＸ−１３３０Ｄ／ＬＸ−１３３２Ｄ」株式会社カスタム製）
により、ハウス内の照度（ルクス）を測定した。
ｉｖ) 地温降下：コーティング皮膜を形成させたハウスフィルム内の地温とコーティング皮膜を形成させないハウスフィルム内の地温との差で算出。
ｖ)基材の状態：被塗工側の基材状態をコーティング皮膜が除去された後に確認した。
【００４３】
評価は、Ａ〜Ｄの４段階で検討した。判定した基準は、次の通りである。
ｉ）塗工性
Ａ：作業性良く塗工でき、液垂れもない。
Ｂ：作業性良く塗工できるが、やや液垂れが起こる
Ｃ：塗工作業に支障がある、あるいは液垂れが起こる。
Ｄ：塗工作業が極めて困難である、液垂れも顕著に起こる。
【００４４】
ｉｉ）持続性
Ａ：３ヶ月以上の持続性
Ｂ：２〜３ヶ月の持続性
Ｃ：１〜２ヶ月の持続性
Ｄ：０〜１ヶ月の持続性
【００４５】
ｉｉｉ）遮光性
ハウス外に対するハウス内の照度比により判定。判定は、遮光率（％）＝１−（ハウス内の照度／ハウス外の照度）×１００（％）から算出。基準は、次の通りである。
Ａ：遮光率が４０％以上
Ｂ：遮光率が３０〜４０％
Ｃ：遮光率が２０〜３０％
Ｄ：遮光率が１０〜２０％
ｉｖ）地温降下
Ａ：６〜１０℃の降下
Ｂ：３〜６℃の降下
Ｃ：１〜３℃の降下
Ｄ：降下なし
【００４６】
ｖ）基材の状態
○：塗工前と比べ変化なし。
×：基材に変色やチョーキングが発生している。
【比較例】
【００４７】
実施例４より、顔料を二酸化チタン、炭酸カルシウムを単に混合したもの（比較例1）と炭酸カルシウムのみ(比較例2）とに代え、バインダーをＮＲラテックス(比較例3)、ＳＢＲラテックス(比較例4)に代えた例を以下の表２に示す。コーティング液の調整方法、塗工方法は実施例と同一である。
【００４８】
【表２】
表中の組成は重量部で表したものである。
【００４９】
二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子：平均粒子径１．１μm
炭酸カルシウム(i)：コロイド状炭酸カルシウム、平均粒子径０．２μm
※アクリレート系ラテックス：アクリル系ポリマーとアンモニア水の混合物
※の組成及び物性は次の通りである。
アクリル系ポリマー49〜51％、アンモニア水0.2％(最大値)、水49〜51％
重量平均分子量10万〜50万、酸価0〜10
ＮＲラテックス：天然ゴムラテックス
ＳＢＲラテックス：スチレンブタジエンゴムラテックス
増粘剤：ベントナイト
接着助剤：重合ロジンエステル
【００５０】
本比較例において測定した各諸物性は実施例と同一である。
【００５１】
以上の結果より、単に二酸化チタン、炭酸カルシウムを混合しただけの顔料を用いても所望の遮光性が得られず、さらには二酸化チタンの光触媒作用により被塗工側の基材を損傷させてしまう。一方本発明の二酸化チタン・炭酸カルシウムの複合粒子を顔料として含有するコーティング材は、ハウス表面の基材を傷めることなく、太陽光を強力に遮蔽し、長期間安定なコーティング皮膜を形成できることがわかる。
また、バインダーに関しては重量平均分子量１００，０００以上、酸価１０以下のアクリレート系ラテックスが他種ラテックスと比較して、最も優秀な持続性を示し、良好な耐候性を有していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によると、農業用ハウス上に白色複合顔料、アクリレート系ラテックスを主成分としたコーティング材を塗工することによって、太陽光を強力に遮蔽することができ、ハウス内果実の保護及びハウス内温度、特に地温の調節に役立つとともにハウス表面の基材保護にも好適なコーティング皮膜を形成させることができる。
【００５３】
詳述すれば、本発明の複合顔料は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子が付着したものであり、炭酸カルシウム粒子がスペーサーの役割をして二酸化チタン粒子間の距離を大きくし、二酸化チタンが有する光散乱力を最大限に発揮させ、その結果農業用ハウス上に４０％以上の高遮光率を有するコーティング皮膜を形成させることができる。
【００５４】
また、本発明のコーティング材は、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウムの複合粒子であり、二酸化チタン粒子が凝集した状態で存在することがなく、また二酸化チタン特有の光触媒効果が発揮されても二酸化チタン表面に定着している炭酸カルシウムがその光触媒効果を遮断するため、農業用ハウス上に形成されたコーティング膜、あるいは基材を傷めることなく、強力な光散乱効果を発揮させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料とアクリレート系ラテックスを主成分とする遮光用コーティング材において、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として配合することを特徴とする遮光用コーティング材。
【請求項２】
請求項１の遮光用コーティング材を塗布してなる基材フィルム。
【請求項３】
請求項１の遮光用コーティング材よりなることを特徴とする農業ハウス用コーティング材。
【請求項４】
上記二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子の平均粒子径１０μｍ以下で、二酸化チタンと炭酸カルシウムの重量比が、１：９９〜５０：５０であることを特徴とする請求項３に記載の農業ハウス用コーティング材。
【請求項５】
アクリレート系ラテックスの重量平均分子量が１０００００以上、酸価が１０以下である請求項３又は４に記載の農業ハウス用コーティング材。
【請求項６】
農業ハウス外に対する農業ハウス内の照度比を３０〜９０％、また、ハウス内地温を、農業ハウスを使用しない場合と比較して１〜１０℃低下させることができるようにしたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の農業用コーティング材をコーティングした基材フィルムを用いて構築してなる農業ハウス。
【請求項１】
顔料とアクリレート系ラテックスを主成分とする遮光用コーティング材において、二酸化チタン粒子表面に炭酸カルシウム粒子を定着させた二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子を顔料として配合することを特徴とする遮光用コーティング材。
【請求項２】
請求項１の遮光用コーティング材を塗布してなる基材フィルム。
【請求項３】
請求項１の遮光用コーティング材よりなることを特徴とする農業ハウス用コーティング材。
【請求項４】
上記二酸化チタン・炭酸カルシウム複合粒子の平均粒子径１０μｍ以下で、二酸化チタンと炭酸カルシウムの重量比が、１：９９〜５０：５０であることを特徴とする請求項３に記載の農業ハウス用コーティング材。
【請求項５】
アクリレート系ラテックスの重量平均分子量が１０００００以上、酸価が１０以下である請求項３又は４に記載の農業ハウス用コーティング材。
【請求項６】
農業ハウス外に対する農業ハウス内の照度比を３０〜９０％、また、ハウス内地温を、農業ハウスを使用しない場合と比較して１〜１０℃低下させることができるようにしたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の農業用コーティング材をコーティングした基材フィルムを用いて構築してなる農業ハウス。
【公開番号】特開２００７−１７７２４０（Ｐ２００７−１７７２４０Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２５７３３（Ｐ２００６−３２５７３３）
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（５９３１１９５２７）白石カルシウム株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（５９３１１９５２７）白石カルシウム株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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