FR2511840A1 - Plastic cover sheet for agricultural greenhouse - pref. of PMMA or polyethylene, contg. luminescent and/or fluorescent materials of specified absorption and emission - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE L'AGRICULTURE. ELLE CONCERNE EN PARTICULIER L'ELEMENT DE COUVERTURE POUR SERRES AGRICOLES, CARACTERISE EN CE QU'IL EST CONSTITUE D'UNE FEUILLE PLASTIQUE CONTENANT EN DISPERSION HOMOGENE UNE SERIE DE MATIERES LUMINESCENTES ETOU FLUORESCENTES FORMANT UNE "CASCADE LUMINEUSE", LES BANDES D'ABSORPTION DESDITES MATIERES LUMINESCENTES COUVRANT SENSIBLEMENT LA TOTALITE DE LA BANDE DE LONGUEUR D'ONDE DU RAYONNEMENT INCIDENT A1 A H1 ET LA BANDE D'EMISSION DE LADITE "CASCADE LUMINEUSE" COUVRANT UNIQUEMENT DES BANDES DE LONGUEUR D'ONDE ETROITES D1 ET F1 CORRESPONDANT AUX BANDES DE LA LUMIERE FAVORISANT LA PHOTOSYNTHESE DES PLANTES. L'INVENTION S'APPLIQUE EN PARTICULIER AUX SERRES AGRICOLES.THE PRESENT INVENTION CONCERNS AGRICULTURE. IT CONCERNS IN PARTICULAR THE COVERING ELEMENT FOR AGRICULTURAL GREENHOUSES, CHARACTERIZED IN THAT IT CONSISTS OF A PLASTIC SHEET CONTAINING IN HOMOGENEOUS DISPERSION A SERIES OF LUMINESCENT AND OR FLUORESCENT MATERIALS FORMING A "LUMINESCENT CASCADE OF ABORES". LUMINESCENT MATERIALS SENSITIVELY COVERING THE ENTIRE WAVELENGTH BAND OF THE INCIDENT RADIATION A1 TO H1 AND THE EMISSION BAND OF THE SAID "LUMINOUS CASCADE" COVERING ONLY BANDS OF NARROW WAVELENGTH OF 1 AND F1 CORRESPONDENCE LIGHT FAVORING THE PHOTOSYNTHESIS OF PLANTS. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO AGRICULTURAL GREENHOUSES.
Description
La présente invention concerne un élément de couverture pour serres a colles. The present invention relates to a cover element for adhesive greenhouses.
La technique antérieure connaît des éléments de couverture de ce type con titués par des éléments en verre ou en matière plastique translucide ou transparente qui laissent passer sensiblement la totalité du spectre du rayonnement solaire. The prior art knows such cover elements formed by elements of glass or translucent or transparent plastic material which pass substantially the entire spectrum of solar radiation.
Par contre, on a constate depuis longtemps qu'uniquement certaines bandes de longueurs d'onde étroites du rayonnement solaire sont favorables a la croissance et au développement des plantes. On the other hand, it has long been recognized that only certain narrow wavelength bands of solar radiation are favorable to plant growth and development.
D'autres bandes du rayonnement sont peu favorables et même nuisibles au développement des plantes. Notamment le rayonnement de grandes longueurs d'onde dans l'infrarouge n'est que source de chaleur nécessitant un arrosage répé- tb des plantes. Other bands of radiation are unfavorable and even harmful to the development of plants. In particular, the radiation of long wavelengths in the infrared is only a source of heat requiring repeated watering of the plants.
On a déjà utilisé des éléments passifs réfléchissants permettant d'6limi- ner ce rayonnement de grandes longueurs d'onde. Passive reflective elements have already been used to eliminate this radiation of long wavelengths.
La présente invention a pour objet de concevoir un élément de couverture pour serres agricoles qui permet d'éliminer l'ensemble des bandes de longueurs d'onde du rayonnement solaire qui ne sont pas favorables à la croissance et au développement des plantes. The present invention aims to design a cover element for agricultural greenhouses that eliminates all wavelength bands of solar radiation that are not conducive to growth and development of plants.
L'élément de couverture selon l'invention est constitué d'une feuille plas tique contenant en dispersion homogene une série de matières luminescentes et/c fluorescentes formant une"cascade lumineuse'; les bandes d'absorption desdites matières lumintscentes couvrant sensiblement la totalité de la bande de longueu d'onde du rayonnement incident et la bande d'émission de ladite"cascade lumineu se couvrant uniquement les bandes de longueurs d'onde étroites correspondant au bandes de la lumiere favorisant la photosynthese des plantes. The cover element according to the invention consists of a plastic sheet containing in homogeneous dispersion a series of fluorescent and / or phosphor materials forming a "light cascade", the absorption bands of said luminous materials covering substantially all of the wavelength band of the incident radiation and the emission band of said light cascade covering only the narrow wavelength bands corresponding to the light bands favoring photosynthesis of the plants.
Selon l'invention, la bande d'émission de ladite"cascade lumineuse"couvre des longueurs d'onde de l'ordre de 4 200 A à 4 900
Avantageusement, la bande d 'émission de ladite"cascade lumineuse"couvre de longueurs d'onde de l'ordre de 6 200 A à 7 200 A
Grâce a un tel élément qui constitue un élément actif, la quasi totalité de l'énergie du rayonnement solaire est amenée dans les deux bandes de longueur d'onde particulièrement favorables au développement des plantes.According to the invention, the emission band of said "light cascade" covers wavelengths of the order of 4 200 A to 4 900
Advantageously, the emission band of said "light cascade" covers wavelengths of the order of 6 200 A to 7 200 A
Thanks to such an element which constitutes an active element, almost all the energy of the solar radiation is brought into the two wavelength bands which are particularly favorable for the development of plants.
Selon l'invention, les matières formant ladite"cascade lumineuse"interieu- re comprennent une premiere matière cyclique aromatique du type à trois noyaux et une deuxième matière cyclique aromatique du type a cinq noyaux. According to the invention, the materials forming said "light cascade" comprise a first three-ring aromatic ring material and a second five-ring aromatic ring material.
De préférence, les matières formant la"cascade lumineuse"comprennent, de plus, au moins une troisième matière cyclique aromatique du type à quatre noyau
De telles matières cycliques aromatiques sont connues et la conçentration est fonction de l'épaisseur de la feuille a réaliser.Preferably, the materials forming the "light cascade" further comprise at least a third aromatic ring material of the four core type.
Such aromatic cyclic materials are known and the design is a function of the thickness of the sheet to be produced.
Suivant un premier mode de réalisation de l'élément selon l'invention compreaant deux corps ou matières de dopage, les concentrations de ladite première et de ladite deuxième matière cyclique aromatique sont de l'ordre de 2 x 1O2 mole/l et de 3 x 10 soleIl respectivement pour une feuille d'une épaisseur de l'ordre de i a 2 mm. According to a first embodiment of the element according to the invention comprising two doping substances or bodies, the concentrations of said first and said second aromatic ring material are of the order of 2 × 10 -2 mol / l and 3 × 10 soleIl respectively for a sheet with a thickness of the order of ia 2 mm.
En variante, les concentrations de ladite première et de ladite deuxième matiere cyclique aromatique sont d'environ 2 x 10 3 mole/l et 2 x 10 5 mole/l respectivement pour une feuille d'une épaisseur de l'ordre de 2 a 5
Pour une feuille d'une épaisseur de l'ordre de 5 à 10 mm, lesdites concen trations seront d'environ 2 x 10 mole/l et 2 x 10'6 6 mole/l. Alternatively, the concentrations of said first and said second aromatic ring material are about 2 x 10 3 mole / l and 2 x 10 5 mole / l respectively for a sheet having a thickness in the range of 2 to 5
For a sheet having a thickness of the order of 5 to 10 mm, said concentrations will be approximately 2 × 10 mol / l and 2 × 10 -6 mol / l.
L'élément de couverture selon l'invention peut être constitué d'une feuille souple ou rigide. De préférence, elle est constitué d'une matière plastique connue sous le nom de P.M.M.A. reticule dont la formule est la suivante
The covering element according to the invention may consist of a flexible or rigid sheet. Preferably, it consists of a plastic material known as PMMA reticule whose formula is as follows
L'élément de couverture peut également être constitué d'un film ou d'une feuille d'une autre matiere plastique organique notamment d'un film de polyéthylène. Un tel film ou une telle feuille sert à doper de la même maniere décrite ci-dessus. The cover element may also consist of a film or a sheet of another organic plastic material including a polyethylene film. Such a film or sheet serves to stimulate the same manner described above.
Avantageusement, l'élément selon l'invention comprend de plus une première et une deuxième couche extérieures realisées en des matières présentant des indices de réfraction différents de sorte que le rayonnement solaire traversant ces couches de l'extérieur ne puisse plus les traverser dans le sens opposé. Advantageously, the element according to the invention further comprises a first and a second outer layer made of materials having different refractive indices so that the solar radiation passing through these layers from the outside can no longer cross them in the direction opposite.
Enfin, l'élément selon l'invention peut egalement comprendre une couche extérieure réfléchissant le rayonnement dont la longueur d'onde est supérieure a 8 000 A . Grâce å cette disposition, on évite un échauffement excessif des plantes et par là un arrosage répété. Finally, the element according to the invention may also comprise an outer radiation reflecting layer whose wavelength is greater than 8000 A. Thanks to this arrangement, it avoids excessive heating of the plants and thereby repeated watering.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma montrant le spectre du rayonnement solaire et son action en fonction des longueurs d'onde sur le développement des plantes de culture,
- la figure 2 est une vue schematique d'une disposition expérimentale ayant servi à tester l'efficacitc et le rendement du dispositif selon l'invention, et
- la figure 3 est une vue schématique d'une autre variante de la disposi tiO,II expérimentale représentée à la figure 2. The invention will be better understood on reading the description which follows and with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a diagram showing the spectrum of solar radiation and its action as a function of wavelengths on the development of crop plants,
FIG. 2 is a schematic view of an experimental arrangement used to test the efficiency and the efficiency of the device according to the invention, and
FIG. 3 is a schematic view of another variant of the experimental device shown in FIG. 2.
A la figure 1, la courbe 1 montre l'énergie relative en pourcentage du rayonnement solaire en fonction des longueurs d'onde en A. Conventionnellement on découpe le rayonnement solaire en une série de bandes de longueurs d'onde
A à G qui correspondent aux rayonnements suivants
A - ultraviolet
B - violet
C - bleu
D - vert
E - jaune
F - rouge
G - infrarouge
On a constaté depuis longtemps que l'action du rayonnement solaire sur le développement des plantes est fonction de la longueur d'onde du rayonnement pa tiel. En A i à G i, à la figure i, sont représentées schématiquement des bande de longueurs d'onde caracterisant l'action du rayonnement solaire sur les déve loppements des plantes. La bande A 1 comprend le rayonnement d'une longueur d'onde inférieure à 2 800 A qui est mortel pour les plantes.Les bandes B 1 à
G i ont les actions suivantes sur le développement des plantes
B 1 : néfaste pour le développement des plantes;
C 1 : limite la croissance des plantes,
D 1 : absorption élevée par la chlorophyle,
accélération de la photosynthèse,
bonne croissance;
E 1 : ralentissement de la photosynthese,
faible croissance;
F 1 : absorption maximale par la chlorophle,
photosynthese maximale,
croissance maximale;
G 1 : effets prolongés;
H 1 : au-dela de 10 000 A - source de chaleur.In FIG. 1, curve 1 shows the relative energy as a percentage of solar radiation as a function of wavelengths in A. Conventionally, solar radiation is divided into a series of wavelength bands.
A to G which correspond to the following radiations
A - ultraviolet
B - purple
C - blue
D - green
E - yellow
F - red
G - infrared
It has long been found that the action of solar radiation on the development of plants is a function of the wavelength of the background radiation. In Fig. 1, diagrammatic representations of wavelength bands characterizing the action of solar radiation on the development of plants are shown. Band A 1 comprises radiation of a wavelength of less than 2800 A which is lethal to plants. B1 to
G i have the following actions on plant development
B 1: harmful to plant development;
C 1: limits the growth of plants,
D 1: high absorption by chlorophyll,
acceleration of photosynthesis,
good growth;
E 1: slowing of photosynthesis,
low growth;
F 1: maximum absorption by chlorophle,
maximum photosynthesis,
maximum growth;
G 1: prolonged effects;
H 1: above 10,000 A - heat source.
On constate aisément que seulement les deux bandes D 1 et F 1 sont particulièrement favorables au développement des plantes. It is easy to see that only the two bands D 1 and F 1 are particularly favorable to the development of plants.
Le dispositif selon l'invention sert à concentrer le rayonnement solaire sur ces bandes D 1 et F 1 qui correspondent plus précisément aux longueurs d'onde suivantes
D 1 - 4 200 à 4 900
F 1 - 6 200 à 7 200
Le dispositif selon l'invention est constitué d'un élément destiné à entre dispose entre le rayonnement et la ou les plantes à dévelcnper. Cet élément peut etre constitué d'une feuille d'une matière plastique rigide ou souple et ainsi servir en particulier d'élément de couverture pour les serres.Dans cette feuille sont dispersés d'une manière homogène des matières photoluminescentes qu'absorbent la lumière des bandes B 1, C 1, E 1 et G 1 pour la réémettre à des longueurs d'onde comprises dans les bandes D i et F 1 particulièrement favorables au développement des plantes.The device according to the invention serves to concentrate the solar radiation on these bands D 1 and F 1 which more precisely correspond to the following wavelengths
D 1 - 4,200 to 4,900
F 1 - 6,200 to 7,200
The device according to the invention consists of an element intended to enter between the radiation and the plant or plants to be developed. This element may consist of a sheet of a rigid or flexible plastic material and thus serve in particular as a cover element for greenhouses.In this sheet are dispersed in a homogeneous manner photoluminescent materials absorbed by the light of the bands B 1, C 1, E 1 and G 1 to reemit at wavelengths included in bands D i and F 1 particularly favorable to the development of plants.
Les matieres photoluminescentes utilisées sont des matières cycliques aromatiques connues en elles-mémes et par exemple distribuées par la societe HOECHST sous les dénominations commerciales 8G ou GG ou par la société CIBA GElGY sous les dénominations commerciales PPO ou OB. On peut également utiliser d'autres matieres équivalentes. The photoluminescent materials used are aromatic cyclic materials known in themselves and for example distributed by the company HOECHST under the trade names 8G or GG or by the company CIBA GElGY under the trade names PPO or OB. Other equivalent materials can also be used.
De préférence, l'élément selon l'invention comprend trois corps de dopage en dispersion homogene et qui sont constitués par des matières cycliques aromatiques. Dans ce cas, les corps et leurs concentrations sont les suivants
Matière Concentration
Corps 1 cyclique aromatique à 3 noyaux
ou un équivalent i à 5 x 10 3 mole/l
(par exemple PPO de CIBA GEIGY)
Corps 2 cyclique aromatique à 4 noyaux
ou un équivalent 1 à 5 x 10 4 mole/l
(par exemple OB de CIBA GEIGY)
Corps 3 cyclique aromatique a 5 noyaux ou un equivalent 1 à 5 x 10 5 mole/l
(par exemple GG de BOECHST)
La concentration de ces matières de dopage est bien entendu également fonction de l'épaisseur de la feuille réalisée. La détermination de la concentration en fonction de l'épaisseur de la feuille pour obtenir un rendement optimal est connue et est à la portée de l'homme de métier.Preferably, the element according to the invention comprises three doping bodies in homogeneous dispersion and which consist of aromatic cyclic materials. In this case, the bodies and their concentrations are as follows
Concentration matter
1 cyclic aromatic 3 ring body
or an equivalent of 5 x 10 3 mole / l
(eg PPO from CIBA GEIGY)
4 ring aromatic cyclic body
or an equivalent 1 to 5 x 10 4 mol / l
(for example OB from CIBA GEIGY)
5-ring aromatic cyclic ring or equivalent 1 to 5 x 10 5 mol / l
(eg GG from BOECHST)
The concentration of these doping materials is of course also a function of the thickness of the sheet produced. The determination of the concentration as a function of the thickness of the sheet to obtain an optimum yield is known and is within the abilities of those skilled in the art.
On a, par exemple, réalise des feuilles d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 2 mm dans lesquelles les concentrations sont les suivantes
Corps 1 2 x 10 2 mole/l
Corps 2 2,5 x 10 mole/l
Corps 3 2 x 10 mole/l
Dans les feuilles d'une épaisseur de l'ordre de 2 à 10 mm les concentrations suivantes se sont montrées optimales
Corps 1 2 x 10 mole/l
Corps 2 2 x 10 mole/l
Corps 3 2 x 10 5-mole/l
On a également réalisé des éléments comprenant uniquement deux corps de dopage qui sont les suivantes :
Matière Concentration
Corps 1 cyclique aromatique à 3 noyaux 2 x 10 -2 à 2 x 10 -3 mole/
Corps 2 cyclique aromatique à 5 noyaux 2 x 10 a 2 x 10 mole/
Dans ce cas, les concentrations sont également fonction de l'épaisseur de la feuille à réaliser.For example, sheets having a thickness of the order of 1 to 2 mm have been produced in which the concentrations are as follows:
Body 1 2 x 10 2 mole / l
Body 2 2.5 x 10 mole / l
Body 3 2 x 10 mole / l
In the sheets of a thickness of the order of 2 to 10 mm the following concentrations have proved optimal
Body 1 2 x 10 mole / l
Body 2 2 x 10 mole / l
Body 3 2 x 10 5-mole / l
Elements having only two doping bodies which are as follows:
Concentration matter
1 cyclic aromatic 3 ring body 2 x 10 -2 to 2 x 10 -3 mol /
5 ring aromatic ring body 2 x 10 to 2 x 10 mole /
In this case, the concentrations are also a function of the thickness of the sheet to be produced.
La feuille plastique dans laquelle sont dispersées lesdits corps de dopag est réalisée de préférence en une matière plastique connue sous la dénominatio
P.M.M.A. réticulé et dont la formule générale est la suivante
The plastic sheet in which said dopag bodies are dispersed is preferably made of a plastic material known as denominatio
PMMA reticulated and whose general formula is as follows
Mais on peut également utiliser des matières plastiques similaires permettant une dispersion homogene des corps de dopage. On peut notamment utiliser iii film ou une feuille de polyéthylène. But it is also possible to use similar plastics allowing a homogeneous dispersion of the doping bodies. In particular, it is possible to use a film or a polyethylene sheet.
Dans la pratique, on constate les longueurs d'onde d'absorption et d' < mission suivantes pour les corps utilisés dans l'élément selon l'invention. In practice, the following wavelengths of absorption and mission are observed for the bodies used in the element according to the invention.
Absorption mission O O o
Cyclique aromatique - 3 noyaux 3 800 A 3 800 A à 4 550 A
Cyclique aromatique - 4 noyaux 4 360 A 4 500 A a 6 500 A
Cyclique aromatique - 5 noyaux 5 800 6 000 a 7 500
Pour tester l'efficacité des éléments selon lsinvention, on a effectué une série d'expériences pratiques dont deux sont représentées à titre d'exemples particulièrement significatifs aux figures 2 et 3.Absorption Mission OO o
Cyclic aromatic - 3 nuclei 3 800 A 3 800 A to 4 550 A
Cyclic aromatic - 4 nuclei 4 360 A 4 500 A to 6 500 A
Cyclic aromatic - 5 nuclei 5 800 6 000 to 7 500
To test the effectiveness of the elements according to the invention, a series of practical experiments have been carried out, two of which are represented as particularly significant examples in FIGS. 2 and 3.
A la figure 2, on voit une plate bande de plants de mache 2 dont une parti a était soumise directement au rayonnement solaire tandis que sur une autre pai tie b était disposé un élément selon l'invention 3. L'élément 3 était installé des supports 4 à une hauteur d'environ 15 cu au-dessus du sol. In Figure 2, we see a flat strip of mache plants 2, one party was subjected directly to solar radiation while on another pai tie b was arranged an element according to the invention 3. The element 3 was installed supports 4 at a height of about 15 cu above the ground.
L'expérimentation B débuté avec des jeunes plants ayant deux ou trois feui les et fut conduite sur une durée de deux mois (Février-Nars). Après une e.posi tion d'un mois, les plantes disposées dans la zone b au-dessous de l'élément se lon l'invention 3 furent prêtes à la récolte. Pour la récolte des plantes dispc sées dans la zone a, exposée au rayonnement solaire direct, on a du attendre si semaines. Cette expérimentation montre clairement les résultats surprenants obtenus grâce à l'utilisation de l'élément selon l'invention. Experiment B started with seedlings having two or three leaves and was conducted over a period of two months (February-Nars). After a month's storage, the plants in zone b below the element according to the invention were ready for harvest. For the harvest of the plants scattered in zone a, exposed to direct solar radiation, it was necessary to wait for weeks. This experiment clearly shows the surprising results obtained thanks to the use of the element according to the invention.
Dans une deuxième expérimentation, une plate bande de plants de salades (batavia brune) fut exposée dans une zone ai directement au rayonnemelst solaire
Dans une zone bi, elle fut recouvertea'une feuille plastique non dopée 6 et da une zone cl d'une feuille dopée 7 selon l'invention. Les feuilles 6 et 7 étaies installées sur des supports 8 et 9 a une hal1teur d'environ 20cm au-dessus du s
Au-dessous des feuilles 6 et 7 fut assurée une circulation d'air pour éviter un effet de serre dû a la protection des plants par lesdites feuilles.In a second experiment, a flat strip of salad plants (brown batavia) was exposed in an area directly to solar radiation.
In a zone bi, it was covered with an undoped plastic sheet 6 and da zone cl of a doped sheet 7 according to the invention. The sheets 6 and 7 are mounted on supports 8 and 9 and have a beam of about 20 cm above the surface.
Below the sheets 6 and 7 was ensured a circulation of air to avoid a greenhouse effect due to the protection of the plants by said leaves.
L'expérimentation fut conduite pendant une période de 3 semaines (hars
Avril) et on a pu constater que les feuilles des plants disposés dans la zone cl au-dessous de la feuille 7 selon l'invention présentaient des feuilles plus élancées d'une longueur d'environ 50% plus grande que celle des feuilles des plants disposés dans les zones cl et bl. L'élément selon l'invention a ainsi permis d'accélérer d'une manière surprenante le développement des plants de salade 5.The experiment was conducted for a period of 3 weeks (hars
April) and it was found that the leaves of the plants arranged in the zone below the leaf 7 according to the invention had slender leaves about 50% longer than the leaves of the plants. arranged in areas cl and bl. The element according to the invention has thus made it possible to accelerate in a surprising manner the development of the salad plants 5.
Pour améliorer encore l'efficacité de la feuille selon l'invention, celleci peut comprendre une premiere et une deuxième couche extérieures réalisées en des matières présentant des indices de réfraction différents de sorte que le rayonnement solaire traversant ces couches de l'extérieur ne puisse plus les traverser dans le sens opposé. Une telle disposition est déjà décrite en détail dans la demande de brevet européen N 79 400 154.5 et évite que l'émission des corps de dopage soit renvoyée à l'extérieur. To further improve the efficiency of the sheet according to the invention, it may comprise a first and a second outer layer made of materials having different indices of refraction so that the solar radiation passing through these layers from the outside can no longer cross them in the opposite direction. Such an arrangement is already described in detail in the European patent application N 79 400 154.5 and prevents the emission of doping bodies is returned to the outside.
Enfin, pour éviter un échauffement des plants , la feuille selon l'invention comprend une couche refléchissant le rayonnement d'une longueur d'onde supérieure à 9 000 A qui n'est pas favorable au développement des plantes et ne produit qu'un échauffement nécessitant un arrosage supplémentaire. Finally, to prevent heating of the plants, the sheet according to the invention comprises a radiation reflective layer with a wavelength greater than 9000 A which is not favorable to the development of plants and produces only a warming up requiring additional watering.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ici mais on peut y apporter de nombreuses modifications sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown here, but many modifications can be made without departing from the scope of the invention.
Claims (15)
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