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JP5807013B2 - 植物栽培用フィルム - Google Patents

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Description

本発明は植物栽培用フィルムとして使用されるポリビニルアルコールフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法に関する。
植物の養液栽培において、養液と植物体との間にフィルムを配置することにより養液の腐敗を抑制する植物栽培方法が提案されている（特許文献１参照）。当該フィルムは養分を透過することが重要であり、フィルム材料としては、ポリビニルアルコール、セロファン、酢酸セルロース、硝酸セルロース、エチルセルロース、ポリエステル等の親水性材料が提案されている。しかしながら、上記の栽培方法により植物を栽培する際にこのような親水性材料を単純に用いた場合には、根による貫通部を通じて細菌等が養液に移動し養液が腐敗する懸念が未だ存在していた。そのため、養分が透過しやすく、根が貫通しにくい植物栽培用フィルムが求められていた。
特開２００８−６１５０３号公報 特開平１０−３２５９０５号公報
ところで、養分透過性を上げることと根の貫通を抑制することとは相反する性質であると考えられ、これらを両立する植物栽培用フィルムはこれまで知られていない。例えば、根の貫通を抑制するためには、ポリビニルアルコールフィルムの強度を上げる手法が考えられるが、従来ポリビニルアルコールフィルムの強度を上げる手法として知られている熱処理や延伸配向処理を単純に行っても、養分透過性が下がるという問題があった。逆に、熱処理の度合いの低いポリビニルアルコールフィルムや、特許文献２に記載されているような充分な乾燥や熱処理を行ってから延伸したポリビニルアルコールフィルムを植物栽培用フィルムの用途に用いた場合には、養分透過性には優れるが、根が貫通しやすいという問題があった。
そこで本発明は、根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れる植物栽培用ポリビニルアルコールフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリビニルアルコールフィルムの複屈折率と膨潤度とをそれぞれ特定の範囲にすることにより、根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れたものとなることを見出した。本発明者らはこれらの知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
［１］機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値が４．０×１０−３〜１２．０×１０−３であり、膨潤度が１５０〜１８０％である植物栽培用ポリビニルアルコールフィルム（以下、「ポリビニルアルコール」を「ＰＶＡ」と略称する場合がある）、
［２］２０℃の水中に１分間浸漬した後に、ＪＩＳ Ａ５５０８：２００９に規定される太め鉄丸くぎ（ＣＮ６５）を突き刺した際の最大荷重として測定される貫通抵抗力が、厚み６０μｍのときの値に換算した際に１５．０Ｎ以上である、上記［１］の植物栽培用ＰＶＡフィルム、
［３］水分率が５〜２０質量％のＰＶＡフィルムを１．３〜１．７倍に延伸する工程と、延伸されたフィルムを１３０〜１７０℃の範囲内の温度で熱処理する工程とを含む、植物栽培用ＰＶＡフィルムの製造方法、
［４］前記延伸する工程後であって、前記熱処理する工程の前に、フィルムの水分率が１〜１５質量％になるように乾燥する工程をさらに含む、上記［３］の製造方法、
［５］植物と上記［１］または［２］の植物栽培用ＰＶＡフィルムとが直接接触するように植物を栽培する、植物栽培方法、
に関する。
本発明によれば、根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れる植物栽培用ＰＶＡフィルム、その製造方法およびそれを用いた植物栽培方法が提供される。
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値が４．０×１０−３〜１２．０×１０−３の範囲内にあることが必要であり、４．５×１０−３〜１１．５×１０−３の範囲内にあることが好ましく、５．０×１０−３〜１１．０×１０−３の範囲内にあることがより好ましい。機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値が４．０×１０−３より小さいと、根が植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通しやすくなり不適である。一方、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値が１２．０×１０−３より大きいと、養分透過性が悪化し不適である。なお、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値は、実施例において後述する方法により測定することができる。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、膨潤度が１５０〜１８０％の範囲内にあることが必要であり、１５３〜１７８％の範囲内にあることが好ましく、１５５〜１７５％の範囲内にあることがより好ましい。膨潤度が１８０％より高いと、根が植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通しやすくなり不適である。一方、膨潤度が１５０％より低いと、養分透過性が悪化し不適である。なお、本明細書における植物栽培用ＰＶＡフィルムの膨潤度とは、植物栽培用ＰＶＡフィルムを３０℃の蒸留水中に３０分間浸漬した際の質量を、浸漬後１０５℃で１６時間乾燥した後の質量で除して得られる値の百分率を意味し、具体的には実施例において後述する方法により測定することができる。当該膨潤度は熱処理の条件を変更することによって調整することができ、通常、熱処理温度を高くして熱処理時間を長くすることによって膨潤度を低下させることができる。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムを構成するＰＶＡとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸イソプロペニル等のビニルエステルの１種または２種以上を重合して得られるポリビニルエステルをけん化することにより得られるものを使用することができる。上記のビニルエステルの中でも、ＰＶＡの製造の容易性、入手容易性、コスト等の点から、酢酸ビニルが好ましい。
上記のポリビニルエステルは、単量体として１種または２種以上のビニルエステルのみを用いて得られたものが好ましく、単量体として１種のビニルエステルのみを用いて得られたものがより好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、１種または２種以上のビニルエステルと、これと共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
上記のビニルエステルと共重合可能な他の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテン等の炭素数２〜３０のα−オレフィン；（メタ）アクリル酸またはその塩；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｉ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｉ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルへキシル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸オクタデシル等の（メタ）アクリル酸エステル；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸またはその塩、（メタ）アクリルアミドプロピルジメチルアミンまたはその塩、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドまたはその誘導体等の（メタ）アクリルアミド誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニルアミド；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉ−プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｉ−ブチルビニルエーテル、ｔ−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル；（メタ）アクリロニトリル等のシアン化ビニル；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル；酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物；マレイン酸またはその塩、エステルもしくは酸無水物；イタコン酸またはその塩、エステルもしくは酸無水物；ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物；不飽和スルホン酸などを挙げることができる。上記のポリビニルエステルは、前記した他の単量体の１種または２種以上に由来する構造単位を有することができる。
上記のポリビニルエステルに占める前記した他の単量体に由来する構造単位の割合は、ポリビニルエステルを構成する全構造単位のモル数に基づいて、１５モル％以下であることが好ましく、１０モル％以下であることがより好ましく、５モル％以下であることがさらに好ましい。
特に前記した他の単量体が、（メタ）アクリル酸、不飽和スルホン酸などのように、得られるＰＶＡの水溶性を促進する可能性のある単量体である場合には、得られるＰＶＡフィルムを植物栽培用フィルムとして使用する際などにおいてＰＶＡフィルムが溶解するのを防止するために、ポリビニルエステルにおけるこれらの単量体に由来する構造単位の割合は、ポリビニルエステルを構成する全構造単位のモル数に基づいて、５モル％以下であることが好ましく、３モル％以下であることがより好ましい。
上記のＰＶＡは、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、１種または２種以上のグラフト共重合可能な単量体によって変性されたものであってもよい。当該グラフト共重合可能な単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸またはその誘導体；不飽和スルホン酸またはその誘導体；炭素数２〜３０のα−オレフィンなどが挙げられる。ＰＶＡにおけるグラフト共重合可能な単量体に由来する構造単位の割合は、ＰＶＡを構成する全構造単位のモル数に基づいて、５モル％以下であることが好ましい。
上記のＰＶＡは、その水酸基の一部が架橋されていてもよいし架橋されていなくてもよい。また上記のＰＶＡは、その水酸基の一部がアセトアルデヒド、ブチルアルデヒド等のアルデヒド化合物などと反応してアセタール構造を形成していてもよいし、これらの化合物と反応せずアセタール構造を形成していなくてもよい。
上記のＰＶＡの重合度は１５００〜６０００の範囲内であることが好ましく、１８００〜５０００の範囲内であることがより好ましく、２０００〜４０００の範囲内であることがさらに好ましい。重合度が１５００未満であると根がフィルムを貫通しやすくなる傾向がある。一方、重合度が６０００を超えると製造コストの上昇や、製膜時における工程通過性の不良などにつながる傾向がある。なお、本明細書でいうＰＶＡの重合度はＪＩＳ Ｋ６７２６−１９９４の記載に準じて測定した平均重合度を意味する。
上記のＰＶＡのけん化度は、得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムの耐水性の点から、９８．０モル％以上であることが好ましく、９８．５モル％以上であることがより好ましく、９９．０モル％以上であることがさらに好ましい。けん化度が９８．０モル％未満であると、根がフィルムを貫通しやすくなる傾向がある。なお、本明細書におけるＰＶＡのけん化度とは、ＰＶＡが有する、けん化によってビニルアルコール単位に変換され得る構造単位（典型的にはビニルエステル単位）とビニルアルコール単位との合計モル数に対して当該ビニルアルコール単位のモル数が占める割合（モル％）をいう。けん化度はＪＩＳ Ｋ６７２６−１９９４の記載に準じて測定することができる。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、根がフィルムを貫通するのを効果的に抑制できることから可塑剤を含まないことが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、生産性や取り扱い性を向上させるなどの目的で可塑剤を含ませてもよい。可塑剤としては、多価アルコールが好ましく用いられ、具体例としては、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムはこれらの可塑剤の１種または２種以上を含むことができる。これらのうちでも、ＰＶＡフィルムの取り扱い性が向上する点でグリセリンが好ましい。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムにおける可塑剤の含有量は、それに含まれるＰＶＡ１００質量部に対して、０〜２０質量部の範囲内であることが好ましく、０〜１２質量部の範囲内であることがより好ましく、０〜８質量部の範囲内であることがさらに好ましい。
後述する原液を用いて植物栽培用ＰＶＡフィルムを製造する場合には、当該原液中に界面活性剤を配合することが好ましい。界面活性剤を配合することにより、製膜性が向上し、得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムの厚み斑の発生が抑制されると共に、製膜に金属ロールやベルトを使用してＰＶＡフィルムを製造する場合にこれらの金属ロールやベルトからのＰＶＡフィルムの剥離が容易になる。界面活性剤が配合された原液から植物栽培用ＰＶＡフィルムを製造した場合には、当該フィルム中には界面活性剤が含有される。上記の界面活性剤の種類は特に限定されないが、金属ロールやベルトからの剥離性の観点から、アニオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤が好ましく、ノニオン性界面活性剤がより好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸カリウム等のカルボン酸型；ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸塩、オクチルサルフェート等の硫酸エステル型；ドデシルベンゼンスルホネート等のスルホン酸型などが好適である。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル型；ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル型；ポリオキシエチレンラウレート等のアルキルエステル型；ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル等のアルキルアミン型；ポリオキシエチレンラウリン酸アミド等のアルキルアミド型；ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテル等のポリプロピレングリコールエーテル型；オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド型；ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテル等のアリルフェニルエーテル型などが好適である。
これらの界面活性剤は１種を単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
界面活性剤を配合する場合、その含有量は、ＰＶＡ１００質量部に対して、０．０１〜０．５質量部の範囲内であることが好ましく、０．０２〜０．３質量部の範囲内であることがより好ましく、０．０５〜０．１質量部の範囲内であることがさらに好ましい。界面活性剤の含有量がＰＶＡ１００質量部に対して０．０１質量部以上であることにより、製膜性および剥離性を向上させることができる。一方、界面活性剤の含有量がＰＶＡ１００質量部に対して０．５質量部以下であることにより、得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムの表面に界面活性剤がブリードアウトしてブロッキングが生じるのを抑制することができる。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、必要に応じて、酸化防止剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、隠蔽剤、着色防止剤、油剤などの成分をさらに含有していてもよい。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムにおいて、ＰＶＡ、可塑剤および界面活性剤の合計の占める割合としては、５０〜１００質量％の範囲内であることが好ましく、８０〜１００質量％の範囲内であることがより好ましく、９５〜１００質量％の範囲内であることがさらに好ましい。
本発明は、水分率が５〜２０質量％のＰＶＡフィルムを１．３〜１．７倍に延伸する工程（延伸工程）と、延伸されたフィルムを１３０〜１７０℃の範囲内の温度で熱処理する工程（熱処理工程）とを含む、植物栽培用ＰＶＡフィルムの製造方法を包含する。当該製造方法により、上記した本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムを効率よく円滑に製造することができる。
上記の延伸工程に供されるＰＶＡフィルムの水分率は５〜２０質量％の範囲内であり、７〜１８質量％の範囲内であることが好ましく、１０〜１５質量％の範囲内であることがより好ましい。当該水分率が５質量％未満であると、根が得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通しやすくなる。一方、当該水分率が２０質量％を超える場合にも、根が得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通しやすくなる。なお、ＰＶＡフィルムの水分率は、ＰＶＡフィルムの乾燥前後の質量から算出することができ、具体的には、対象となるＰＶＡフィルムの質量（Ａ）と、当該ＰＶＡフィルムを５０℃で４時間真空乾燥した後の質量（Ｂ）とから、下記式（１）によって算出することができる。
水分率（質量％） ＝ １００ × ［（Ａ−Ｂ）／Ａ］ （１）
上記の延伸工程における延伸倍率は１．３〜１．７倍の範囲内であり、１．３５〜１．６５倍の範囲内であることが好ましく、１．４〜１．６倍の範囲内であることがより好ましい。延伸倍率が１．３倍未満であると、根が得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通しやすくなる。一方、当該延伸倍率が１．７倍を超えると、養分透過性が悪化しやすくなる。なお、本明細書において延伸倍率とは、延伸後のフィルムの延伸方向の長さを、延伸前のフィルムの延伸方向の長さで除した値を意味する。すなわち、延伸倍率１倍は未延伸の状態である。例えば、長尺のフィルムを複数のロールを用いて機械流れ方向（長尺フィルムの長手方向）に連続的に一軸延伸する場合には、複数のロールの各周速度の速度比を変えることによって容易に延伸倍率を調整することができる。この場合、通常、下流側のロールの周速度を上流側のロールの周速度で除した値が上記の延伸倍率に相当する。
延伸工程に供されるＰＶＡフィルムは、例えば、上記したＰＶＡおよび必要に応じてさらに可塑剤、界面活性剤等の成分が溶剤中に溶解した原液や、ＰＶＡ、溶剤および必要に応じてさらに可塑剤、界面活性剤等の成分を含みＰＶＡが溶融した原液を用いて製造することができる。
原液の調製に使用される上記溶剤としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどを挙げることができ、これらのうちの１種または２種以上を使用することができる。その中でも、環境に与える負荷や回収性の点から水が好ましい。
また原液の揮発分率（製膜時に揮発や蒸発によって除去される溶剤などの揮発性成分の、原液中における含有割合）は、製膜方法、製膜条件などによって異なるが、５０〜９５質量％の範囲内であることが好ましく、５５〜９０質量％の範囲内であることがより好ましい。原液の揮発分率が５０質量％以上であることにより、原液の粘度が高くなり過ぎず、原液調製時の濾過や脱泡が円滑に行われ、異物や欠点の少ないＰＶＡフィルムの製造が容易になる。一方、原液の揮発分率が９５質量％以下であることにより、原液の濃度が低くなり過ぎず、ＰＶＡフィルムの工業的な製造が容易になる。
上記の原液からＰＶＡフィルムを製膜する際の製膜方法としては、例えば、湿式製膜法、ゲル製膜法、乾式によるキャスト製膜法、押出製膜法などが挙げられる。これらの製膜方法は、１種のみを採用しても２種以上を組み合わせて採用してもよい。
上記の製膜方法の中でも、Ｔ型スリットダイ、ホッパープレート、Ｉ−ダイ、リップコーターダイ等を用いるなどしたキャスト製膜法が好ましい。キャスト製膜法の具体的な方法としては、例えば、上記の原液を最上流側に位置する回転する加熱したロール（あるいはベルト）の周面上に均一に吐出または流延し、このロール（あるいはベルト）の周面上に吐出または流延された膜の一方の面から揮発性成分を蒸発させて乾燥し、続いてその下流側に配置した１個または複数個の回転する加熱したロールの周面上でさらに乾燥するか、または熱風乾燥装置の中を通過させてさらに乾燥した後、巻き取り装置により巻き取る方法を工業的に好ましく採用することができる。加熱したロールによる乾燥と熱風乾燥装置による乾燥とは、適宜組み合わせて実施してもよい。
延伸工程に供されるＰＶＡフィルムとしては、上記のようにして製造されたＰＶＡフィルムの水分率を、調湿装置を用いたり、水を噴霧または塗布したり、水中に一定時間浸漬させたりするなどして調整したものを用いることができる。しなしながらが、より生産性に優れることから、原液を最上流側に位置する回転する加熱したロール（あるいはベルト）の周面上に均一に吐出または流延し、このロール（あるいはベルト）の周面上に吐出または流延された膜の一方の面から揮発性成分を蒸発させて乾燥し、続いてその下流側に配置した１個または複数個の回転する加熱したロールの周面上でさらに乾燥するか、または熱風乾燥装置の中を通過させてさらに乾燥する、上記した一連の工程中において、ＰＶＡフィルムの水分率が上記の範囲内にあるときに、上記の延伸工程を施すことによって本発明の製造方法を実施することが好ましい。
延伸工程によって延伸されたＰＶＡフィルムは、熱処理工程前に、水分率が１〜１５質量％になるように乾燥することが好ましい。熱処理工程前に乾燥する工程（乾燥工程）を含むことにより、その後の熱処理工程の効果を向上させることができる。当該乾燥工程後の水分率は２〜１３質量％の範囲内であることがより好ましく、３〜１０質量％の範囲内であることがさらに好ましい。乾燥工程における乾燥温度としては３０〜１００℃の範囲内であることが好ましく、４０〜９５℃の範囲内であることがより好ましい。
上記の熱処理工程によって、得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムの膨潤度を調整することができる。熱処理方法としては、例えば、熱ロールに接触させる方法や熱風を当てる方法などが挙げられるが、均一に熱処理を行うことができることから、熱ロールに接触させる方法が好ましい。これらの熱処理方法は、１種のみを採用しても２種以上を組み合わせて採用してもよい。
熱処理工程の温度は、得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムの膨潤度を効果的に調整することができることから、１３０〜１７０℃の範囲内であり、１３３〜１６８℃の範囲内であることが好ましく、１３５〜１６５℃の範囲内であることがより好ましい。当該温度が１３０℃未満であると、根が得られる植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通しやすくなる。一方、当該温度が１７０℃を超えると、養分透過性が悪化する。
熱処理工程における熱処理時間としては、３秒以上が好ましく、４秒以上がより好ましく、５秒以上がさらに好ましい。３秒以上で熱処理を行うことにより膨潤度を均一に調整しやすくなる。当該熱処理時間の上限に特に制限はないが、生産性などを考慮すると熱処理時間は１０分以下であることが好ましい。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは根の貫通を抑制することができる。根の貫通の抑制効果は、後述する実施例において具体的に説明するように、対象となる植物栽培用ＰＶＡフィルムを２０℃の水に１分間浸漬した後に、ＪＩＳ Ａ５５０８：２００９に規定される太め鉄丸くぎ（ＣＮ６５）を突き刺した際の最大荷重として測定される貫通抵抗力によってモデル的に評価することができる。すなわち、当該貫通抵抗力が高いほど、根の貫通の抑制効果が高いと判断することができる。貫通抵抗力は、膨潤度が低いとき、厚みが厚いとき、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値が大きいときに高くなる傾向があるため、目標とする貫通抵抗力に応じて、それらの物性を適宜調整するとよい。本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、その厚みが６０μｍのときの貫通抵抗力（６０μｍ値）として、１５．０Ｎ以上であることが好ましく、１５．２Ｎ以上であることがより好ましく、１５．５Ｎ以上であることがさらに好ましい。貫通抵抗力（６０μｍ値）が上記範囲にあることにより、根が本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムを貫通するのをより効果的に抑制することができる。なお、本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムの厚みが６０μｍ以外のときには、その植物栽培用ＰＶＡフィルムの厚み（Ｘμｍ）で測定して得られた貫通抵抗力（Ｘμｍ値）を用いて、下記式（２）により厚みが６０μｍのときの値に換算して上記貫通抵抗力（６０μｍ値）とすることができる。
貫通抵抗力（６０μｍ値） ＝ 貫通抵抗力（Ｘμｍ値） × ６０／Ｘ （２）
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムの厚みは、貫通抵抗力、生産性および取り扱い性の点から、１０〜２００μｍの範囲内であることが好ましく、２０〜１５０μｍの範囲内であることがより好ましく、３０〜１２０μｍの範囲内であることがさらに好ましく、４０〜１００μｍの範囲内であることが特に好ましい。なお、植物栽培用ＰＶＡフィルムの厚みは、任意の５箇所の厚みを測定し、それらの平均値として求めることができる。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムの形状は特に制限されず、四角形（例えば、長方形、正方形等）、円形、三角形などの形状が挙げられ、本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムの使用形態などに応じて適宜設定することができるが、連続的に製造することができ、保管や輸送も容易になることから、長尺のフィルムがロール状に巻かれた形状であることが好ましい。上記長尺の植物栽培用ＰＶＡフィルムの幅（機械流れ方向に対してフィルム面内において垂直な方向の長さ）は特に限定されないが、製膜時の幅のまま植物栽培用フィルムとして使用する場合などにおいては、あまりに幅が広すぎると、植物の世話を行うのが困難になりやすいので、２ｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ〜１．５ｍの範囲内であることがより好ましい。なお、広い幅の長尺のフィルムであっても、必要な幅に裁断して使用することができることから、生産性の点からは広い幅（例えば、２〜４ｍ）であることも好ましい。また、長尺の植物栽培用ＰＶＡフィルムの長さ（機械流れ方向の長さ）も特に限定されず、例えば、５〜５０００ｍの範囲内とすることができる。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れていて、植物体の生長が良好になる。本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、そのまま使用してもよいし、裁断、重ね合わせ等を適宜行うことにより所望とする形状にした後に使用してもよい。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムの使用方法としては、本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルム上で植物を栽培するなど、植物と本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムとが直接接触するように植物を栽培する使用方法が挙げられる。本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムの具体的な使用方法としては、例えば、必要に応じて窪みを設けた大地土壌の上に、所望の形状を有する本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムを配置し、その上に植物体を配置することによって大地土壌と植物体とを当該植物栽培用ＰＶＡフィルムで隔てて、これらが直接接触しないようにして植物体を生育させる方法；植物体の養分を含む水溶液（養液）の上に、所望の形状を有する本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムを配置し、その上に植物体を配置することによって、上記水溶液と植物体とを当該植物栽培用ＰＶＡフィルムで隔てて、これらが直接接触しないようにして植物体を生育させる方法などが挙げられる。このようにすることにより、大地土壌中の微生物、細菌類、ウイルス類、残留農薬等によって植物体が汚染されるのを抑制したり、植物体の養分を含む水溶液中に植物体の根を介して細菌等が浸入して水溶液が腐敗するのを抑制したりすることができる。
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
なお以下の実施例および比較例において採用された、ＰＶＡフィルムの機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性、ならびに根による貫通試験の各測定または評価方法を以下に示す。
ＰＶＡフィルムの機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値の測定方法
（ｉ）以下の実施例または比較例で得られたＰＶＡフィルムの機械流れ方向（ＭＤ）の任意の位置で、フィルムの幅方向（ＴＤ）における中央部からＭＤ×ＴＤ＝２ｍｍ×１０ｍｍの大きさの細片を切り出し、その細片を厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムで両側を挟み、それを更に木枠に挟んでミクロトーム装置に取り付けた。
（ii）次に、前記で採取した細片を、細片の機械流れ方向（ＭＤ）と平行に約１０μｍ間隔でスライスし、観察用のスライス片（ＭＤ×ＴＤ＝２ｍｍ×約１０μｍ）を作製した。このスライス片を、スライドガラス上にスライス片の断面（２ｍｍ×フィルム厚みの面のうちの一方の面）を上向きに載せて、マイクロスコープ（キーエンス社製）により約１０μｍのスライス片の断面の厚みを断面側から正確に計測した。
（iii）次いで、スライス片の断面が上向きのままの状態でスライドガラス上のスライス片をカバーガラスとシリコーンオイル（屈折率１．０４）で封じた。
（iv）二次元光弾性評価システム「ＰＡ−ｍｉｃｒｏ」（株式会社フォトニックラティス製）を用いてスライス片の断面全体のレタデーションを測定し、そこからＰＶＡフィルムの厚み方向全体のレタデーションデータ（各厚みレベルにおけるレタデーションデータ）を取得した。
（ｖ）上記で得られたＰＶＡフィルムの厚み方向全体のレタデーションを、（ii）においてマイクロスコープで計測したスライス片の断面の厚みで除すことにより、ＰＶＡフィルムの厚み方向全体の複屈折率を求め、これをＰＶＡフィルムの厚み方向で平均することによって、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値を求めた。
ＰＶＡフィルムの膨潤度の測定方法
以下の実施例または比較例で得られたＰＶＡフィルムを１．５ｇとなるようにカットし、３０℃の１０００ｇの蒸留水中に浸漬した。３０分間浸漬後にＰＶＡフィルムを取り出し、ろ紙で表面の水を取り、質量「Ｘ」を測定した。続いてそのＰＶＡフィルムを１０５℃の乾燥機で１６時間乾燥した後、質量「Ｙ」を測定し、下記式（３）により膨潤度を算出した。
膨潤度（％） ＝ １００ × Ｘ／Ｙ （３）
ＰＶＡフィルムの貫通抵抗力の測定方法
以下の実施例または比較例で得られたＰＶＡフィルムを３ｃｍ角のサイズにカットし、２０℃の１０００ｇの蒸留水中に浸漬した。１分間浸漬後にＰＶＡフィルムを取り出し、中央に直径１ｃｍの穴のあいた厚み１ｍｍの３ｃｍ角のステンレス板２枚の間に挟み、左右２箇所をクリップで留めた。次に株式会社島津製作所製 卓上形精密万能試験機「オートグラフＡＧＳ−Ｊ」の下のつかみ具に上記サンプルを固定し、上のつかみ具にＪＩＳ Ａ５５０８：２００９に規定される太め鉄丸くぎＣＮ６５を固定し、速度１００ｍｍ／分でステンレス板の穴の中央に位置するＰＶＡフィルムを突き刺した。そのときの最大荷重を貫通抵抗力（単位：Ｎ）とした。なお、ＰＶＡフィルムの乾燥を防ぐため、水に浸漬して取り出した後から突き刺すまでの作業を３０秒以内に実施した。また、測定温度は２０℃とした。貫通抵抗力（６０μｍ値）が１５．０Ｎ以上の場合を「○」（良好）と評価し、貫通抵抗力（６０μｍ値）が１５．０Ｎ未満の場合を「×」（不良）と評価した。
ＰＶＡフィルムの養分透過性の評価方法
ボウルの内側にざるを配置し、ざるの上に以下の実施例または比較例で得られたＰＶＡフィルムを配置した。次にボウルとＰＶＡフィルムの間に濃度５％のグルコース水溶液を１５０ｇ加え、ＰＶＡフィルムの上には蒸留水を１５０ｇ加えることで、グルコース水溶液と蒸留水とがＰＶＡフィルムによって隔離されるようにした。続いて水分の蒸発を防ぐため、全体をポリ塩化ビニリデンフィルムで包んだ。これを２３℃で２４時間放置後、ボウル側の液（当初のグルコース水溶液）と、ざる側の液（当初の蒸留水）のそれぞれについて、グルコースの濃度を測定した。両濃度の差が２．０％未満の場合を「○」（良好）と評価し、２．０％以上の場合を「×」（不良）と評価した。なお、上記評価においてグルコースの濃度はサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製デジタル屈折計「ＡＲ２００」を用いて測定したＢｒｉｘ濃度を意味する。
根による貫通試験
ボウルに養液（株式会社ハイポネックスジャパン製「ハイポネックス」ＥＣ＝２を２００倍に希釈したもの）２００ｇを入れ、養液に片面が接触するように以下の実施例または比較例で得られたＰＶＡフィルムを配置した。ＰＶＡフィルムの上に、土壌としてヤシガラチップ５０ｇを置き、芝の種（タキイ種苗株式会社製 西洋芝「ベントグラス・ハイランド」）を蒔き、霧吹きで充分給水し、乾燥を防ぐため、全体をポリ塩化ビニリデンフィルムで包んだ。これを１５〜２５℃の室内におき、人工灯を用いて栽培した。なお、芝が生長しポリ塩化ビニリデンフィルムに接触してからは、ポリ塩化ビニリデンフィルムを除いた。根がＰＶＡフィルムを貫通した日が栽培してから１５０日以上の場合を「○」（良好）と評価し、１５０日未満の場合を「×」（不良）と評価した。
［実施例１］
酢酸ビニルの単独重合体をけん化して得られたＰＶＡ（重合度２４００、けん化度９９．９モル％）１００質量部、界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム０．１質量部および水からなる揮発分率６６質量％の製膜原液をＴダイから第１乾燥ロールに吐出し、第１乾燥ロール上で水分率が２２質量％になるまで乾燥し、第１乾燥ロールから剥離し、後続する複数の乾燥ロールによってさらに乾燥を行った。この際、ＰＶＡフィルムの水分率が１５質量％のときに、乾燥ロール間の周速比を変更して延伸倍率１．４倍で、機械流れ方向に一軸延伸した。なお、その他の乾燥ロール間の周速比（下流側の乾燥ロールの周速度／上流側の乾燥ロールの周速度）は１．０とした。その後、乾燥ロールによって水分率が３質量％になるまで乾燥し、さらに表面温度１６０℃の熱処理ロールで２０秒間熱処理を行った後、巻き取って、厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。
得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［実施例２］
実施例１において、延伸倍率を１．４倍から１．６倍に変更したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［実施例３］
実施例１において熱処理ロールの表面温度を１６０℃から１４０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［実施例４］
実施例１において、ＰＶＡフィルムの水分率が１５質量％のときに一軸延伸したことに代えて、ＰＶＡフィルムの水分率が１０質量％のときに一軸延伸したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例１］
実施例１において、一軸延伸をしなかったこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例２］
比較例１において、熱処理ロールの表面温度を１６０℃から１４０℃に変更したこと以外は比較例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例３］
比較例１において、熱処理ロールの表面温度を１６０℃から１８０℃に変更したこと以外は比較例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例４］
実施例１において、延伸倍率を１．４倍から１．２倍に変更したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例５］
実施例１において、延伸倍率を１．４倍から１．８倍に変更したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例６］
実施例１において、熱処理ロールの表面温度を１６０℃から１８０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例７］
実施例１において、熱処理ロールの表面温度を１６０℃から１２０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例８］
実施例１において、ＰＶＡフィルムの水分率が１５質量％のときに一軸延伸したことに代えて、ＰＶＡフィルムの水分率が２２質量％のときに一軸延伸したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例９］
実施例１において、ＰＶＡフィルムの水分率が１５質量％のときに一軸延伸したことに代えて、ＰＶＡフィルムの水分率が３質量％のときに一軸延伸したこと以外は実施例１と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例１０］
実施例２において、ＰＶＡフィルムの水分率が１５質量％のときに一軸延伸したことに代えて、ＰＶＡフィルムの水分率が３質量％のときに一軸延伸したこと以外は実施例２と同様にして厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例１１］
酢酸ビニルの単独重合体をけん化して得られたＰＶＡ（重合度２４００、けん化度９９．９モル％）１００質量部、界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム０．１質量部および水からなる揮発分率６６質量％の製膜原液をＴダイから第１乾燥ロールに吐出し、第１乾燥ロール上で水分率が２２質量％になるまで乾燥し、第１乾燥ロールから剥離し、後続する複数の乾燥ロールによってさらに乾燥を行い、含水率１質量％のＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムを延伸倍率１．２倍で、機械流れ方向に一軸延伸し、次いで、表面温度１６０℃の熱処理ロールで２秒間熱処理を行った後、巻き取って、厚さ６０μｍの長尺のＰＶＡフィルムを得た。
得られたＰＶＡフィルムを用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
［比較例１２］
ＰＶＡフィルムとして、市販のアイセロ化学株式会社製ポリビニルアルコールフィルム（厚み４０μｍ）を用いて、上記した方法に従って、機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値、膨潤度、貫通抵抗力および養分透過性を測定または評価し、さらに根による貫通試験を行った。結果を表１に示した。
Figure 0005807013
実施例１〜４では、貫通抵抗力、養分透過性および根による貫通試験のいずれの評価結果も「○」（良好）であって、根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れるＰＶＡフィルムが得られた。一方、比較例１〜１２では、貫通抵抗力、養分透過性および根による貫通試験のすべてが良好であるＰＶＡフィルムは得られなかった。
本発明の植物栽培用ＰＶＡフィルムは、根の貫通を抑制することができるとともに、養分透過性にも優れることから、草花だけでなく比較的大きな果菜や葉菜の栽培における植物栽培用フィルムとして好ましく使用することができる。

Claims (5)

  1. 機械流れ方向の複屈折率を厚み方向に平均した値が４．０×１０−３〜１２．０×１０−３であり、膨潤度が１５０〜１８０％である植物栽培用ポリビニルアルコールフィルム。
  2. ２０℃の水中に１分間浸漬した後に、ＪＩＳ Ａ５５０８：２００９に規定される太め鉄丸くぎ（ＣＮ６５）を突き刺した際の最大荷重として測定される貫通抵抗力が、厚み６０μｍのときの値に換算した際に１５．０Ｎ以上である、請求項１に記載の植物栽培用ポリビニルアルコールフィルム。
  3. 水分率が５〜２０質量％のポリビニルアルコールフィルムを１．３〜１．７倍に延伸する工程と、延伸されたフィルムを１３０〜１７０℃の範囲内の温度で熱処理する工程とを含む、植物栽培用ポリビニルアルコールフィルムの製造方法。
  4. 前記延伸する工程後であって、前記熱処理する工程の前に、フィルムの水分率が１〜１５質量％になるように乾燥する工程をさらに含む、請求項３に記載の製造方法。
  5. 植物と請求項１または２に記載の植物栽培用ポリビニルアルコールフィルムとが直接接触するように植物を栽培する、植物栽培方法。
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