JP2018529006A - 温室フィルムに使用される高性能滴下防止剤 - Google Patents

Abstract

ａ）ポリオレフィン成分と、ｂ）添加剤であって、ｉ）１〜７の範囲内のＨＬＢ値、ならびにＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨ及びＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＯ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨからなる群から選択される構造を有する第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である、第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーと、ｉｉ）７〜１８の範囲内のＨＬＢ値、ならびにＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨ及びＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２ＣＨ２）ａＣＯ（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｂＯＨからなる群から選択される構造を有する第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である、第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーと、を含む、添加剤と、を含むか、それらからなるか、またはそれから本質的になる、フィルム。本フィルムは、温室用途に使用される。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリオレフィンフィルムに関する。より具体的には、本発明は、温室用途に使用されるポリオレフィンフィルムに関する。

滴下は、「閉鎖された物体」の内部雰囲気と外部雰囲気との温度差、及び界面での局所冷却に起因して一般に生じる現象である。農業用フィルムによって囲まれた温室内の雰囲気は、土または植物から蒸発する水蒸気で飽和しており、水の表面張力が非常に高く（約７２ｍＮ／ｍ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から通常作製される温室フィルムの表面エネルギーが低いため、水蒸気は、冷たいフィルムの内面で滴下凝縮し、水の滴下を引き起こす。フィルム上の水滴は、乱反射により入射日光を大きく低減させ、植物上に落下する水滴は、作物の物理的損害をもたらす。

したがって、滴下を避けるために、滴下防止処理を使用して、温室フィルムの内面を事実上親水性にするか、または界面活性剤を添加することによって水の表面張力を低下させる。これらの両方の方法により、蒸気凝縮水滴が表面上に分散し、流出することができ、日光の温室への透過を確実にし、植物への物理的損害を低下させる。

現在、市場で入手可能な滴下防止フィルムの多くは、バルクフィルムマトリクスからプラスチックフィルムの表面に移動する低分子量添加剤（例えば、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンエステル、グリセロールエステル、及びポリグリセロールエステル等の非イオン性界面活性剤）と共に組み込まれている。表面上のこれらの低分子量界面活性剤は、水に溶解し、水の表面張力を低下させることができるため、「修正された水」がフィルム上で分散することができる。典型的な滴下防止添加剤濃度は、１〜５重量パーセントの範囲内である。しかしながら、通常、これらの市販の界面活性添加剤の多くは、非極性ポリエチレンフィルムマトリクスとは良好な親和性を有しない。これらの添加剤は、すぐにフィルムから拡散し、凝縮水によってフィルム表面から容易に流され得、滴下防止サービス時間の短縮、及び短時間でのフィルムの滴下防止性能の損失をもたらす。

したがって、より長いサービス時間を有する滴下防止添加剤が望ましい。

本発明の１つの広義の態様は、ａ）ポリオレフィン成分と、ｂ）添加剤であって、ｉ）１〜７の範囲内のＨＬＢ値、ならびにＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨ及びＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨからなる群から選択される構造を有する第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である、第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーと、ｉｉ）７〜１８の範囲内のＨＬＢ値、ならびにＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨ及びＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨからなる群から選択される構造を有する第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である、第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーと、を含む、添加剤と、を含むか、それらからなるか、またはそれから本質的になるフィルムである。

−成分（ａ）−ポリオレフィン成分
本フィルムは、ポリオレフィン成分を含む。ポリオレフィンの例としては、モノオレフィンとジオレフィンとのポリマー、例えば、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタ−１−エン、ポリ−４−メチルペンタ−１−エン、ポリイソプレン、またはポリブタジエン、ならびにシクロペンタンもしくはノルボルネンのポリマー等のシクロオレフィンのポリマー、ポリエチレン、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、高密度及び高分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ−ＨＭＷ）、高密度及び超高分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ−ＵＨＭＷ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、及び直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が挙げられるが、これらに限定されない。

上記のポリオレフィンの混合物、例えば、ポリプロピレンのポリイソブチレンとの混合物、ポリプロピレンのポリエチレンとの混合物（例えば、ＰＰ／ＨＤＰＥ）、及び異なる種類のポリエチレンの混合物（例えば、ＬＤＰＥ／ＨＤＰＥ）が使用され得る。

ポリオレフィン成分の他の例には、モノオレフィン及びジオレフィンの互いか、または他のビニルモノマーとのコポリマー、例えば、エチレン／プロピレンコポリマー、ＬＬＤＰＥ、及びそれらのＬＤＰＥとの混合物、プロプリレン（ｐｒｏｐｌｙｌｅｎｅ）／ブタ−１−エンコポリマー、プロピレン／イソブチレンコポリマー、エチレン／ブタ−１−エンコポリマー、エチレン／ヘキサンコポリマー、エチレン／メチルヘプテンコポリマー、エチレン／ヘプテンコポリマー、エチレン／オクタンコポリマー、プロピレン／ブタジエンコポリマー、イソブチレン／イソプレーンコポリマー、エチレン／メタクリル酸アルキルコポリマー、エチレン／酢酸ビニルコポリマー、及びそれらの塩、ならびにエチレンの、プロピレンと、ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、またはエチリデン−ノルボルネン等のジエンとのターポリマー、ならびにそれらのコポリマーの、互いか、または上記の他のポリマーとの混合物、例えば、ポリプロピレン／エチレン−プロピレンコポリマー、ＬＤＰＥ／エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶａ）、ＬＤＰＥ／エチレン−アクリル酸コポリマー（ＥＡＡ）、ＬＬＤＰＥ／ＥＶＡ、ＬＬＤＰＥ／ＥＡＡ、及びそれらの混合物が挙げられる。

ポリオレフィン成分は、典型的に、９０〜９９重量パーセントの範囲内でフィルム中に存在する。９０〜９９重量パーセントの間のありとあらゆる数値が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、ポリオレフィン成分は、フィルムの９０、９０．２、９１、９２、９２．５、９３、９６、または９７重量パーセントであり得る。

−成分（ｂ）（ｉ）−第１のＰＥＯ／ＰＥ成分
添加剤は、典型的に、１〜５重量パーセントの範囲内でフィルム中に存在する。１〜５重量パーセントの間の任意の数値が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、添加剤は、フィルムの１、２、２．４、３、３．５、４、または５重量パーセントであり得る。

添加剤は、少なくとも１つの第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレン（ＰＥＯ／ＰＥ）コポリマー成分を含む。このコポリマーは、概して、ＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨ及びＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨからなる群から選択された構造を有し、式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である。

コポリマーの親水性親油性バランス（ＨＬＢ）値は、ＰＥＯ含有量から計算される。例えば、ＰＥＯ成分を有しないポリマーは、ゼロのＨＬＢ値を有し、２０％のＰＥＯ含有量を有するＰＥＯ／ＰＥコポリマーは、４のＨＬＢ値を有する。第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーのＨＬＢ値は、概して、１〜７の範囲内である。１〜７内の任意の数値が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、ＨＬＢ値は、１、２、３、４、５、６、または７であり得る。

ＰＥＯ／ＰＥ成分の例としては、Ｂａｋｅｒ Ｈｕｇｈｅｓから入手可能なＵｎｉｔｈｏｘが挙げられるが、これに限定されない。

第１のＰＥＯ／ＰＥコポリマーは、概して、１０重量パーセント〜９０重量パーセントの範囲内で添加剤中に存在する。１０〜９０重量パーセント内のありとあらゆる範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、第１のＰＥＯ／ＰＥコポリマーは、３３重量パーセント〜５０重量パーセントの範囲内でフィルム中に存在し得る。

−成分（ｂ）（ｉｉ）−第２のＰＥＯ／ＰＥコポリマー（界面活性剤）
様々な実施形態では、添加剤は、ＰＥＯ／ＰＥコポリマーを含む第２の添加剤を更に含む。このコポリマーは、概して、第１の添加剤と同じ構造を有する。

第２のＰＥＯ／ＰＥコポリマーは、概して、第１のＰＥＯ／ＰＥコポリマーと比較してより高いエチレンオキシド含有量を有し、それは、より高いＨＬＢ値を与える。第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーのＨＬＢ値は、概して、７〜１８の範囲内である。７〜１８の任意の数値が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、ＨＬＢ値は、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、または１８であり得る。より高いエチレンオキシド含有量により、第２の添加剤が水の表面張力を修正することができる。

第２のＰＥＯ／ＰＥコポリマーは、概して、１０重量パーセント〜９０重量パーセントの範囲内で添加剤中に存在する。１０〜９０重量パーセント内のありとあらゆる範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、第２のＰＥＯ／ＰＥコポリマーは、５０重量パーセント〜６７重量パーセントの範囲内でフィルム中に存在し得る。

任意の成分
いくつかの実施形態では、抗酸化物質がフィルム中に存在し得る。抗酸化物質の例としては、アルキル化モノフェノール、アルキル化ヒドロキノン、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキルジエンビスフェノール、ベンジル化合物、アシルアミノフェノール、一価または多価アルコールを有するｂ−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸のエステル、一価または多価アルコールを有するｂ−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−プロピオン酸のエステル、ｂ−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロピオン酸のアミド、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、紫外線安定剤がフィルム中に存在し得る。紫外線安定剤の例としては、２−（２’−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−ヒドロキシ−ベンゾフェノン、置換安息香酸のエステル、アクリレート、マロネート、立体障害アミン、ヒドロキシフェニル−ｓ−トリアジン、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

組成物を生成するためのプロセス
本発明の多層フィルムが当該技術分野で一般的に知られているブローフィルムプロセスで形成されることが好ましいが、キャストフィルムまたは積層等の他の方法も使用され得る。

原材料及び実験
全ての原材料を表１に示す。

フィルム調製プロセス

１．配合
まず、滴下防止剤、ＬＤＰＥ粉末を有する防曇剤を含む添加剤を、高強度ミキサーを使用して混合した。その後、配合を２７ｍｍの二軸押出機上で実行した。ＬＬＤＰＥを１つの供給装置から供給し、全ての他の添加剤と共にＬＤＰＥ粉末を別の供給装置から供給した。温度を約１８０℃に設定し、スクリュー速度は、２５０ｒｐｍであった。溶融温度は、約２３０℃であり、総出力は、２０Ｋｇ／ｈであった。

２．ブローフィルム
フィルムを、５０ｍｍの金型直径を有する単層ブローフィルムライン上で調製した。ブローアップ率（ＢＵＲ）は、約２．５であった。フィルム厚は、６０ｕｍであった。

全ての製剤を表２に列記する。ＣＥ−１〜ＣＥ−９は、１つの滴下防止成分を有する比較実施例である。ＣＥ−１０は、２種類の滴下防止添加剤を含有する比較実施例であり、７未満のＨＬＢ値を有するＰＥＯ／ＰＥコポリマーを含有しない。ＣＥ−１１は、２種類の滴下防止添加剤を含有する比較実施例である。一方は、疎水性Ｃ３２−ＥＯ４（ＨＬＢ＝４）であり、他方は、ＰＥＯ／ＰＥを有しない市販の滴下防止剤ＫＦ６５０である。ＣＥ−１２及びＣＥ−１３は、疎水性Ｃ３２−ＥＯ４及び疎水性エステルを含み、フィルム中に親水性のＰＥＯ／ＰＥを有しない比較実施例である。

ＩＥ−１〜ＩＥ−１０は、２種類以上のＰＥＯ／ＰＥコポリマーを含有する発明実施例である。難溶性を有するＰＥＯ／ＰＥ成分が１種類存在し、ＨＬＢ値は、約４である（例えば、Ｃ５０−ＥＯ５またはＣ３２−ＥＯ４、フィルム表面張力を増加させるためのものである）。水の表面張力を低下させるために、７を超えるＨＬＢ値を有する他の種類の水溶性ＰＥＯ／ＰＥ成分が存在する（例えば、Ｃ３２−ＥＯ１０、Ｃ１８−ＥＯ９）。

フィルム促進滴下防止試験
フィルム滴下防止性能を、中国国家標準ＧＢ４４５５−２００６に従って試験した。フィルムを、水浴のケージ上に挟持して、閉鎖空間を形成し、押しコーンによって生成されたフィルムが１５度の傾斜度で存在する。水浴中の水を６０℃に加熱し、水蒸気は、凝縮し、フィルム上に水の薄層を形成する。凝縮水は、水浴に戻って流れ、通常、滴下防止剤は、徐々に洗い流される。不透明な水滴及び／または透明な水の薄片／流がフィルムの内面に生じ、滴下防止性能の損失を引き起こす。

不成功判定基準を以下の通りに設定した。
１．総フィルム面積の３０％を超える不透明な水滴の面積。
２．総フィルム面積の５０％を超える水の薄片／流を有する面積。
滴下防止サービス時間（日数）を、滴下防止性能が衰えたときに記録した。

結果
全てのフィルム試料の滴下防止性能を表２に示す。

比較実施例
比較実施例ＣＥ−１〜ＣＥ−９は、１種類の滴下防止添加剤のみを含有した。基準の滴下防止剤ＫＦ６５０（アルコールエステル系滴下防止剤）のうちの１つの耐用期間は、ＰＥマトリクス（ＣＥ−７）中で製剤化された場合、１２日間であり、ＥＶＡマトリクス（ＣＥ−８）中で製剤化された場合は１５日間であった。一成分ＰＥＯ／ＰＥ滴下防止剤の耐用期間は、ＫＦ６５０（ＣＥ−２、ＣＥ−３、及びＣＥ−４の場合、１３〜１５日間）と同様であるか、ＫＦ６５０（ＣＥ−１、ＣＥ−５、及びＣＥ６の場合、２〜６日間）より劣るかのいずれかであった。別の市販の滴下防止剤ＬＡ−６の性能は、１４日間であった。

ＣＥ−１０は、２種類の滴下防止添加剤を含有したが、７未満のＨＬＢ値を有するＰＥＯ／ＰＥを含有しなかった。フィルムの耐用期間は、１４日間のみであった。

ＣＥ−１１は、２種類の滴下防止添加剤を含有した。一方は、疎水性Ｃ３２−ＥＯ４（ＨＬＢ＝４）であり、他方は、ＫＦ６５０であったが、ＰＥＯ／ＰＥを含有しなかった。フィルムの性能は、１４日間であった。

ＣＥ−１２及びＣＥ−１３は、フィルム中に親水性ＰＥＯ／ＰＥを有しない、疎水性Ｃ３２−ＥＯ４及び疎水性エステルを含有する比較実施例であった。これらの２つのフィルムの滴下防止耐用期間は、非常に短く、数日間のみ持続した。

発明実施例
発明実施例は、少なくとも１つの成分が水難溶性（４のＨＬＢ値を有するＣ５０−ＥＯ５またはＣ３２−ＥＯ４）である、数種類のＰＥＯ／ＰＥコポリマー、及び７を超えるＨＬＢ値を有する少なくとも１つの水溶性ＰＥＯ／ＰＥ成分を含有した。６０℃での促進試験から、発明実施例のうちのいずれの耐用期間も、２０日間より長く、一成分比較実施例（ＣＥ−１〜ＣＥ−９）及び二成分比較実施例（ＣＥ−１０及びＣＥ−１１）よりはるかに長かった。ＩＥ−２（Ｃ３２−ＥＯ４／Ｃ３２−ＥＯ１０ブレンド）及びＩＥ−４（Ｃ３２−ＥＯ４／Ｃ１８−ＥＯ４ブレンド）の耐用期間は、４０日間より長く、ＩＥ−５及びＩＥ−６の耐用期間は、５０日間より長く、最良の比較実施例の耐用期間より３倍以上長かった。

Claims (6)

1. ａ）ポリオレフィン成分と、
   ｂ）添加剤であって、
   ｉ）１〜７の範囲内のＨＬＢ値、ならびにＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨ及びＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨからなる群から選択される構造を有する第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、
   式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である、第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーと、
   ｉｉ）７〜１８の範囲内のＨＬＢ値、ならびにＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＨ_２ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨ及びＣＨ_３ＣＨ_２（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ａＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂＯＨからなる群から選択される構造を有する第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーであって、
   式中、ａは、９〜２５であり、ｂは、１〜１０である、第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーと、を含む、添加剤と、を含む、フィルム。
2. 前記ポリオレフィン成分は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のフィルム。
3. 前記添加剤は、１重量パーセント〜５重量パーセントの範囲内の量で前記フィルム中に存在する、請求項１に記載のフィルム。
4. 前記第１のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーは、３３重量パーセント〜５０重量パーセントの範囲内で前記添加剤中に存在する、請求項１に記載のフィルム。
5. 前記第２のポリエチレンオキシド／ポリエチレンコポリマーは、５０重量パーセント〜６７重量パーセントの範囲内で前記添加剤中に存在する、請求項１に記載のフィルム。
6. 請求項１に記載のフィルムから調製された温室フィルム。