Brevet FR2511840A1 — publié le 19830304

La présente invention concerne un élément de couverture pour serres a colles. 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. 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. 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. On a déjà utilisé des éléments passifs réfléchissants permettant d'6limi- ner ce rayonnement de grandes longueurs d'onde. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 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. 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. 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. 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. 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. On constate aisément que seulement les deux bandes D 1 et F 1 sont particulièrement favorables au développement des plantes. 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. 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. 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. 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. 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 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. Dans la pratique, on constate les longueurs d'onde d'absorption et d' 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. REVENDICATIONS 1. Elément de couverture pour serres agricoles, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une feuille plastique contenant en dispersion homogène une séri de matières luminescentes et/ou fluorescentes formant une"cascade lumineuse', lee bandes d'absorption desdites matières luminescentes couvrant sensiblement la tota lité de la bande de longueur d'onde du rayonnement incident et la bande d'émis sion de ladite "cascade lumineuse"couvrant uniquement des bandes de longueur d'or de étroites correspondant aux bandes de la lumiere favorisant la photosynthese des plantes. 2. Elément de couverture suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bande d'émission de ladite"cascade lumineuse" couvre des longueurs d'onde de l'ordre de 4 200 à 4 900 . 3. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications 1 et caractérisé en ce que la bande d'émission de ladite"cascade lumineuse"couvre der longueurs d'onde de l'ordre de 6 200 à 7 200 . 4. Elément de couverture suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les matieres formant ladite"cascade lumineuse" intérieure comprennent une première matière cyclique aromatique du type à trois noyaux et une- deuxième matière cyclique aromatique du type à cinq noyaux. 5. Elément de couverture suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les matières formant la "cascade lumineuse "comprennent, de plus, au moins une troisième matiere cyclique aromatique du type à quatre noyaux. 6. Elément de couverture suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les concentrations de ladite premiere et de ladite deuxième matière cyclique aromatique sont de l'ordre de 2 x 10 -2 mole/l et de 2 x 10 -4 mole/l respectivement pour une feuille d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 2 mm. 7. Elément de couverture suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les concentrations de ladite première et de ladite deuxieme matière cyclique aromatique sont d'environ 2 x 10 -3 mole/l et de 2 x 10 -5 mole/l respectivemen pour une feuille d'une épaisseur de l'ordre de 2 à 10 mm. 8. Elément de couverture suivant les revendications 5 et 6, caràctérisé en ce,-gue la corcentratlcn de ladite troisième matière cyclique aromatique est d' environ 2,5 x 10 3 mole/l. 9. Elément de couverture suivant les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que la concentration de ladite troisième matiere cyclique aromatique est d'environ 2 x 10 3 mole/l. 10. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une feuille souple. 11. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications i a 9 caractérisé en ce qu'il est constitue d'une feuille rigide. 12. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite feuille est réalisée en une matière plastique connue sous la dénomination P.M.M.A. dont la formule est la suivante : 13. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite feuille plastique est réalisée en un polyéthymène. 14. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ladite feuille comprend, de plus, une première et une deuxieme couche exterieures 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. 15. Elément de couverture suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ladite feuille comprend une couche extérieure réfléchissant le rayonnement dont la longueur d'onde est supérieure à 8 000 A