JP2008540879A

JP2008540879A - 温室パネル

Info

Publication number: JP2008540879A
Application number: JP2008511131A
Authority: JP
Inventors: デー．ハエムハウツ，ポール
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズインコーポレイティド
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2008-11-20
Also published as: KR20080013908A; TW200638866A; CA2607613A1; WO2006124179A1; IL186796A0; EP1903854A1; BRPI0612478A2; CN101175399A

Abstract

一般的には光透過性パネルが、特に、温室の屋根および壁の要素として使用するための波形の形状の壁および／または表面を有する押出成形された多重壁の熱可塑性シート構造体を開示する。そのシート構造体は、耐久性が改善され、断熱特性に優れ、かつ保守の必要が軽減されるとともに、光透過率が向上している。

Description

本発明は、一般的には、光透過性パネルに関し、そして、特に、耐久性が改善され、断熱特性が良好で、かつ保守の必要が軽減されるとともに、光透過率が向上した、温室の屋根および壁の要素として使用するためのパネルに関する。

温室栽培は、ある種の農業生産物のために、真に産業上の基準によって管理される。これらの栽培の収益性は、時には、狭い利ざやに依存する。このように、農場主は、すべての要因を最適化しなければならず、それらの要因の１つは日光の量である。温室の内部の明るさの増加は、１％の光の減少が、野菜については１．２％、切花については０．９％、そして観賞植物については０．６％程度、生産高の減少に相当することが知られているという点で、特に重要である。したがって、不透明な表面を形成する骨組みを形成する要素の寸法を減少させると同時に、そのような温室の壁および屋根のパネルの平均透明度を増加することは有利である。

太陽光線は、温室の内部を照らすだけでなく、温室の内部を暖めもします。経済的に冬は暖め夏は涼しくすることができるように、熱の損失と増加を十分に管理するために、温室の壁および屋根が良好な断熱特性を有することが望ましい。

別の重要な問題は、屋根および壁のパネルの耐候性に関係がある。被覆材料の機械的特性は、天候に耐えることができ、あらゆる状況においてそれ自体を維持することができなければならない。したがって、被覆材料およびパネル設計の組み合わせは、破壊されずにまたはその他の損傷なしに、ひょうのような悪天候に耐えることができなければならない。屋根パネルの設計は、また、雨および融雪からの排水を容易にするべきである。さらに、ほこり、泥およびその他の微粒子が集まり溜まった屋根パネルの発光は、汚れていないパネルと比較して、劇的に減少する。

したがって、断熱特性に優れ、耐久性が改善され、かつ保守の必要が軽減されるとともに、光透過率の向上した、温室の屋根および壁の要素として使用するためのパネルを提供することは望ましい。

本発明は、断熱特性に優れ、耐久性が改善され、かつ保守の必要が軽減されるとともに、光透過率の向上した温室パネルである。１つの実施態様において、本発明は、（ｉ）熱可塑性ポリマー、（ｉｉ）少なくとも２つのほぼ平行な壁を含む押出成形された熱可塑性の多重壁の（multi-walled）シート構造体（structure）であって、各壁は第一および第二の表面を有し、その壁はお互いに離れており、そこでは、当該壁の少なくとも１つは、波形（なみがた）の（corrugated）形状、１つまたはそれ以上の波形の表面、またはそれらの組み合わせを有し、（ｉｉｉ）それらの壁は押出方向のシートの長さに及ぶ肋材（ribs）によって互いから離されている、シート構造体である。

さらなる実施態様において、本発明のシート構造体は、２つの壁（第一の壁および第二の壁）を含み、各壁は内表面および外表面を有し、壁の１つまたは両方が波形の形状を有している。

さらなる実施態様において、本発明のシート構造体は、２つの壁（第一の壁および第二の壁）を含み、各壁は内表面および外表面を有し、１つまたはそれ以上の壁の１つまたはそれ以上の表面が波形である。

さらなる実施態様において、本発明のシート構造体は、約０．１ｍｍから約５０ｍｍまでのピッチの正弦波によって定義される波形の構造を有する１つまたはそれ以上の壁を有する。

さらなる実施態様において、本発明のシート構造体は、約０．０１ｍｍから約１０ｍｍまでのピッチの正弦波によって定義される１つまたはそれ以上の波形の表面を有する１つまたはそれ以上の壁を有する。

さらなる実施態様において、本発明のシート構造体は、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥＴＧおよびＰＭＭＡの群から選ばれた熱可塑性樹脂、好ましくはＰＣを含む。

別の実施態様において、本発明のシート構造体は、熱可塑性ポリマーが、紫外線吸収剤、熱安定剤、着色剤、染料、加工助剤、滑剤、充填剤または補強助剤の１つまたはそれ以上を含む。

別の実施態様において、本発明のシート構造体は、さらに、耐摩耗／引掻性、耐薬品性、耐紫外（ＵＶ）線性、光散乱減少、光反射減少、ほこり蓄積減少、凝縮減少、抗菌物質、変色からの保護、曇り（haze）形成からの保護または亀裂からの保護を付与するために、１つまたはそれ以上の熱可塑性または熱硬化性樹脂の積層されたまたは共押出された層を含む。

シートが平らで、水平面において最長の寸法（長さおよび幅）を有する、多重壁シートを、（図１に示されるように押出面を横切ってまたは押出面に垂直に切断した）横断面図で見たとき、２つまたはそれ以上のほぼ平行な水平の壁（「層」または「面」１０ともいう。）と、長さ方向に沿って層の間に走り、層を離している一連の肋材２０がある。これらの肋材２０は、時には、「桁腹（webs）」または「スラット（slats）」とも呼ばれる。図２Ａ〜図２Ｆに示される肋材構造を有するこの型の既知で商業上入手可能な構造は、平行な面の間のそして平行な面を離している、垂直な２１、対角線の２２、または垂直と対角線の組み合わせの、肋材構造を有するのを見ることができる。

図２Ａ〜図２Ｄに図示されるように、従来技術のシートは、通常、１１（第一のまたは上部の壁）および１２（第二のまたは下部の壁）で示される平らな水平の壁を有している。これらのシート構造体は、概して平滑な表面を有する、２つまたはそれ以上の層を有しており、ひとまとめにして「多重壁」シートと呼ばれる。例えば、図２Ｅおよび図２Ｆに示されるように、３つの水平の層（「三重壁」シートという。）の場合には、２つの外部壁（１１および１２）および１つの内部壁１３がある。各外部壁は外表面１４および内表面１５を有する。３つまたはそれ以上の壁を有する多重壁シートについては、内部壁の表面は、内部の上部表面１６または内部の下部表面１７と呼ばれる。例えば、図２Ｅにおいて、第三の壁１３は内部の上部表面１６および内部の下部表面１７を有する。

この発明の重要な点は、少なくとも１つの壁について最適化された壁構造を得ることによって、シートの光透過率が改善されるという驚くべき発見である。好ましい最適化された壁構造は、（１）図３および図４に図示されるような波形の形状の壁、（２）図６および図７に図示されるような１つまたはそれ以上の波形の表面を有する壁、または（３）それらの組み合わせである。ここで用いるときは、波形とは、交互の尾根３０および溝３２を有することを意味する。好ましくは、波形は押出成形の方向にあり、押出成形の方向は機械方向または押出成形されたシートの長手方向という場合もある。本発明の代替の好ましい実施態様は、両方の外部壁が波形の形状を有するシート構造体である（図５参照）。

いかなる特別の理論に縛られることなく、我々は、波形の形状の壁／表面が、低い角度でシート構造体に届く光の反射を減少させることにより、光透過率を改善すると考えている。代わりに、またはそれに加えて、波形の形状の壁／表面は、波形表面のある部分で反射した光が波形表面の別の部分によって捕獲されるようにすることができる（その波形表面の別の部分においては、波形表面のある部分で反射した光が、反射し去るのではなくむしろシート構造体の中に伝搬し得るような、より好都合な角度で、その表面に届く）。

１つの壁だけが波形の形状を有するまたは１つの壁だけが波形の表面を有する実施態様においては、温室の屋根または壁に用いた時の本発明のシートの好ましい配置は、太陽光線が温室の外からシートを通って温室の内部に波形の形状の壁／表面を通り抜けるように、温室の外側または外部に波形の形状の壁／表面がくるようにする。

波形の尾根のピークまたは中心を頂３１という。波形の溝の底の中央を谷３３という。各々の尾根は、頂３１で出会う第一の表面３４および第二の表面３５を有する。各々の溝は、谷３３で出会う第一の表面３５および第二の表面３６を有する。溝の第一および第二の表面は、２つの隣接する尾根の第一の表面である。尾根の第一および第二の表面は、２つの隣接する溝の第一の表面である。頂および谷は丸くされている、言いかえれば、尾根および谷の第一および第二の表面の交点は、角度によっては定義されず、半径によって定義される。波形の頂が丸くされているという要件は、シート構造体の全体的な耐久性を改善し、特に靭性を改善する。例えば、ポリカーボネートのような切込に敏感な熱可塑性ポリマーの場合は、（角度によって定義されるような）鋭い角は、応力集中部の役割をし、ポリマーの延性、例えば耐衝撃性、特に切込耐衝撃性、を著しく低下させるかもしれない。波形の谷が丸くされているという要件は、ごみ、ほこりおよびその他の微粒子が溝の底に集まり溜まる可能性を減少させる。頂から谷までの距離を尾根３７の高さという。頂から谷までの距離を溝３７の深さというときもある。２つの隣接する頂および／または２つの隣接する谷の間の距離を、ピッチ３８という。

尾根の頂を定義する半径は、隣接する谷を定義する半径と同じであってもよいし異なっていてもよい。高さおよびピッチは、独立して、本発明のシートの（押出方向に垂直な）幅にわたって尾根ごとに異なっていてもよい。例えば、シートの幅にわたって各尾根間のピッチは一定であって、一方、尾根の高さは異なっていてもよい。尾根の高さは、不規則にまたは決まったパターンで異なっていてもよい。あるいは、シートの幅にわたって各尾根の高さは一定であって、一方、尾根間のピッチは異なっていてもよい。尾根のピッチは、不規則にまたは決まったパターンで異なっていてもよい。あるいは、尾根の高さおよびピッチは両方とも、シートの幅にわたって不規則にまたは決まったパターンのいずれかで異なっていてもよい。好ましくは、頂および谷の半径は同じであり、シートの幅にわたって尾根の高さは一定であり、そしてシートの幅にわたって尾根間のピッチは一定である。頂および谷の半径が同じであるときは、高さおよびピッチは両方とも一定であり、波形の繰り返しパターンは、シートの幅にわたって同じであり、周期的な波として記述することができる。好ましい波の記述は正弦波のための一つのそれである。

１つの実施態様において、波形の表面の波形（はけい）は次の式によって定義することができる。
０≦ｘ≦０．２５のとき、z＝０．２５−（０．２５²−ｘ²）^1/2
または
０．２５≦ｘ≦０．５のとき、ｚ＝０．２５＋（０．２５²−（x−０．５）²）^1/2
ここで、ｘ＝１／２ピッチ、およびｚ＝高さ。

波形の形状のおよび波形でない形状の壁について、厚さは、壁の第一の表面からその壁の第二の表面までの距離で定義される。波形の上部の壁１８の厚さ５０および波形でない下部の壁１２の厚さ５１を図３に示す。波形の表面を有する壁４０の厚さ５２は、波形でない表面４１から反対側の波形の表面４２の尾根の頂までの距離で定義される。一方だけ波形の表面を有する壁４０の厚さ５２を、図６Ａに示す。２つの波形の表面を有する壁４３の厚さ５３は、壁４５の第一の波形の表面の尾根の頂から反対側の第二の波形の表面４６の尾根の頂までの距離で定義される。２つの波形の表面を有する壁４３の厚さ５３を、図７Ａに示す。

１つの実施態様においては、壁の１つまたはそれ以上が、図３〜図５に例示されるように、波形の形状を有する。本発明の多重壁シートが好ましくは正弦波で定義される波形の形状の１つまたはそれ以上の壁を有する場合、波形の壁のピッチは、約０．１ｍｍ以上であり、好ましくは約０．５ｍｍ以上であり、より好ましくは約０．７５ｍｍ以上であり、そして最も好ましくは約１ｍｍ以上である。本発明の多重壁シートが正弦波で定義される波形の形状の１つまたはそれ以上の壁を有する場合、波形の壁のピッチは、約５０ｍｍ以下であり、好ましくは約３０ｍｍ以下であり、より好ましくは約１５ｍｍ以下であり、そして最も好ましくは約５ｍｍ以下である。

別の実施態様においては、壁の１つまたはそれ以上が、図６および図７に例示されるように、１つまたはそれ以上の波形の表面を有する。本発明の多重壁シートが１つまたはそれ以上の波形の表面を有する１つまたはそれ以上の壁を有する場合、波形の表面のピッチは、約０．０５ｍｍ以上であり、好ましくは約０．０１ｍｍ以上であり、より好ましくは約０．０５ｍｍ以上であり、そして最も好ましくは約０．１ｍｍ以上である。本発明の多重壁シートが１つまたはそれ以上の波形の表面を有する１つまたはそれ以上の壁を有する場合、波形の表面のピッチは、約１０ｍｍ以下であり、好ましくは約５ｍｍ以下であり、より好ましくは約２ｍｍ以下であり、そして最も好ましくは約１ｍｍ以下である。

本発明の多重壁シートの壁の肉厚は、独立して、約０．１ｍｍ以上であり、好ましくは約０．３ｍｍ以上であり、そして最も好ましくは約０．５ｍｍ以上である。本発明の多重壁シートの壁の肉厚は、独立して、約１０ｍｍ以下であり、好ましくは約５ｍｍ以下であり、そして最も好ましくは約１ｍｍ以下である。

本発明の多重壁シートの肋材の厚さは、約０．１ｍｍ以上であり、好ましくは約０．３ｍｍ以上であり、そして最も好ましくは約０．５ｍｍ以上である。本発明の多重壁シートの肋材の厚さは、約８ｍｍ以下であり、好ましくは約４ｍｍ以下であり、そして最も好ましくは約０．８ｍｍ以下である。

本発明の多重壁シートは、約２ｍｍ以上、好ましくは約６ｍｍ以上、そして最も好ましくは約１０ｍｍ以上の厚さを有する。本発明の多重壁シートは、約１００ｍｍ以下、好ましくは約５０ｍｍ以下、そして最も好ましくは約１６ｍｍ以下の厚さを有する。

本発明の好ましい押出成形された熱可塑性シート構造体は、シートの縁が温室市場に用いられる標準的な商業上入手可能なアルミニウムまたはプラスチック骨組みに組み立てることができるような、波形の形状の壁および／または表面を含む。例えば、商業上入手可能なピラミッド形状の、またはプリズム形状の多重壁シートがある。それらは、ジグザグシートと呼ばれる場合もあり、それらは標準的なアルミニウムまたはプラスチックの骨組みに適合しない。ジグザグシートは、設置するのがより難しく、設置するのに時間がかかりかつ費用のかかる、特別な高価な骨組みを必要とする。さらに、ジグザグシートは、ピラミッドの頂点と底面における鋭いかどのために、それほど長持ちせず、破損しがちである。また、ピラミッドの底面の鋭いかどに蓄積したごみは洗い流すのが難しい。

望ましい全体のシート厚さ、壁（すなわち、層または面）の数、および壁または層の間の間隔（例えば垂直の肋材の高さ）は、所望のシート性能特性を付与するために適宜選択することができる。約４０ｍｍまでのシート厚さにおいては、好ましくは、２つまたは３つの間隔を置いて配置された層が用いられる（すなわち二重または三重壁シート）。３つの層が用いられる場合（第一のまたは上部の層、第二のまたは下部の層、および第三のまたは中央の層）、中央の層は上部の層と下部の層から等しい距離に（中央に）配置してもよいし、または一方または他方の層により近づけて配置してもよい。

肋材の数および設計は、シートの構造的な要求に依存する。肋材は、直立２１（すなわちシートの壁に垂直）でもよいし、対角線２２（交差する対角線２３を含む。）でもよいし、それらの組み合わせでもよい。直立および対角線の肋材の両方を用いる場合、対角線の肋材は直立の肋材が壁と交わる点と同じ点２４で壁と交わってもよいし、異なる点２５および２６で交わってもよい。

当業者には認識されるように、剛性、断熱、光透過率および耐候性の必要性に依存して、これらの種類の構造体は広範囲のプラスチック樹脂から調製することができる。好ましくは、本発明の多重壁シートは、既知の硬質熱可塑性樹脂の１つから調製される。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリスチレンアクリロニトリル共重合体（ＳＡＮ）、ブタジエン変性ＳＡＮ（ＡＢＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ＰＥＴ（ＰＥＴＧ）およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が挙げられる。より好ましくは、シート構造体は、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ＰＭＭＡから調製される。最も好ましくは、シート構造体はＰＣから調製される。

本発明の構造体は、また、特にそのシート構造体の表面をある方法で改質することが望まれるときは、耐摩耗／引掻性、耐薬品性、耐紫外（ＵＶ）線性、光散乱減少、光反射減少、ごみ蓄積減少、凝縮減少、抗菌物質、変色からの保護、曇り形成からの保護、亀裂からの保護、などのような所望の性能結果を付与するために、他の熱可塑性または熱硬化性樹脂のさらなる層を含んでもよいし、積層してもよいし、共押出してもよい。熱可塑性樹脂は、これらの型の樹脂および構造体のためのそれらの既知の目的に用いられる通常の種類の添加物を含んでもよい。それらの添加物としては、紫外線吸収剤または熱安定剤のような安定剤、染料のような着色剤、滑剤のような加工助剤、充填剤、補強助剤、蛍光増白剤、蛍光性添加剤などが挙げられるが、それらに限定されるものではない。そのような添加剤は、これらの構造体および／またはそれらの既知の目的のためにそれに積層されまたは共押出されるいずれかの層を調製するために用いられる樹脂に加えることができる。

本発明の多重壁シート構造体は、既知の押出成形プロセスによってプロフィール口金（dies）を通して調製される。波形の表面は、例えば、波形のキャリブレーターユニットを用いることによって、またはエンボスローラーを用いてシートを後エンボス加工することによって、押出成形プロセスの間に、本発明の多重壁シート構造体の上に生成することができる。別の実施態様においては、波形のフィルムが、多重壁シートの１つまたはそれ以上の壁の１つまたはそれ以上の表面上へ積層されまたは共押出される。

本発明をその好ましい形で開示したが、特許請求の範囲に記載した発明およびその均等物の精神および範囲から逸脱せずに、多くの変更、付加および削除をすることができることは当業者には明らかであろう。

垂直な肋材を含む従来技術の二重壁シート構造体の押出方向に沿った横断面図を示す。

図２Ａ〜図２Ｆは、種々の従来技術の多重壁シート構造体の肋材構造を表わす。

図３および図３Ａは、波形の形状を有する壁を含む本発明の二重壁シート構造体の横断面図を示す。

波形の形状を有する壁を含む本発明の二重壁シート構造体の横断面図の代替の実施態様を示す。

波形の形状を有する２つの壁を含む本発明の二重壁シート構造体の横断面図の代替の実施態様を示す。

図６および図６Ａは、波形の表面を有する壁を含む本発明の二重壁シート構造体の横断面図の代替の実施態様を示す。

図７および図７Ａは、波形の表面を有する複数の壁を含む本発明の二重壁シート構造体の横断面図の代替の実施態様を示す。

Claims

（ｉ）熱可塑性ポリマー、（ｉｉ）少なくとも２つのほぼ平行な壁を含む押出成形された熱可塑性の多重壁シート構造体であって、各壁は第一および第二の表面を有し、それらの壁はお互いに離れており、それらの壁の少なくとも１つは、波形の形状、１つまたはそれ以上の波形の表面、またはそれらの組み合わせを有し、（ｉｉｉ）それらの壁は押出方向のシートの長さに及ぶ肋材によって互いから離されている、シート構造体。
２つの壁（第一の壁および第二の壁）を含み、各壁は内表面および外表面を有し、第一の壁が波形の形状を有する、請求項１に記載のシート。
第二の壁が波形の形状を有する、請求項２に記載のシート。
２つの壁（第一の壁および第二の壁）を含み、各壁は内表面および外表面を有し、第一の壁が波形の外表面を有する、請求項１に記載のシート。
第一の壁が波形の内表面を有する、請求項４に記載のシート。
第二の壁が波形の外表面を有する、請求項４に記載のシート。
第二の壁が波形の外表面を有する、請求項５に記載のシート。
第二の壁が波形の内表面を有する、請求項７に記載のシート。
１つまたはそれ以上の表面が波形である、請求項２に記載のシート。
１つまたはそれ以上の表面が波形である、請求項３に記載のシート。
波形が、約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍのピッチの正弦波によって定義される、請求項２または３に記載のシート。
波形が、約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍのピッチの正弦波によって定義される、請求項５、６、７、または８に記載のシート。
壁および表面の波形が正弦波によって定義され、波形の壁の正弦波のピッチが約０．１ｍｍ〜約５０ｍｍであり、波形の表面の正弦波のピッチが約０．０１ｍｍ〜約１０ｍｍである、請求項９および１０に記載のシート。
約２ｍｍ〜約１００ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のシート。
３つまたはそれ以上の壁を含む、請求項１に記載のシート。
熱可塑性樹脂がＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥＴＧまたはＰＭＭＡである、請求項１に記載のシート。
熱可塑性ポリマーがＰＣである、請求項１に記載のシート。
熱可塑性ポリマーが、紫外線吸収剤、熱安定剤、着色剤、染料、加工助剤、滑剤、充填剤または補強助剤の１つまたはそれ以上を含む、請求項１に記載のシート。
耐摩耗／引掻性、耐薬品性、耐紫外（ＵＶ）線性、光散乱減少、光反射減少、ほこり蓄積減少、凝縮減少、抗菌物質、変色からの保護、曇り形成からの保護または亀裂からの保護を付与するために、１つまたはそれ以上の熱可塑性または熱硬化性樹脂の積層されたまたは共押出された層をさらに含む、請求項１に記載のシート。