JP2019089319A - フィルム、および積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時の手間やコストを抑えつつ、強度と伸度が良好であり、２方向に容易に伸ばすことができるフィルムを提供する。【解決手段】フィルム１の表面において、ジグザグ状に延在する山状の第一表面稜線２ａ及び谷状の第一表面稜線２ｂを有し、山状の第一表面稜線２ａの向きが変化する位置から該稜線２ａが最も遠くなる方向に存在する隣の谷状の第一表面稜線２ｂの向きが変化する位置までの間に山状の第二表面稜線２ｃを、谷状の第一表面稜線２ｂの向きが変化する位置から該稜線２ｂが最も遠くなる方向に存在する隣の山状の第一表面稜線２ａの向きが変化する位置までの間に谷状の第二表面稜線２ｄを有し、区画の裏面において、表面の山状の第一及び第二表面稜線２ａ、２ｃと対応する位置に谷状の第一及び第二裏面稜線３ａを有し、表面の谷状の第一及び第二表面稜線２ｂ、２ｄと対応する位置に山状の第一及び第二裏面稜線３ｂを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム、および積層体に関する。

一般にプラスチックフィルムは、軽量である、化学的に安定である、加工がしやすい、柔軟で強度がある、大量生産が可能、などの性質があり、様々なものに利用されている。その用途としては、例えば、食料品や医薬品等を包装する包装材や、点滴パック、買い物袋、ポスター、テープ、液晶テレビ等に利用される光学フィルム、保護フィルム、窓に貼合するウィンドウフィルム、ビニールハウス、建装材等々、多岐にわたる。具体的な材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリルポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂などが挙げられる。

用途により適正なプラスチック材料が選択され、さらに、それらを複数種類重ね、積層体とすることもなされている。また、複数のプラスチック材料を１つの層中に混ぜることで、単一材料の欠点を補うようにした用い方もある。多くの場合、耐熱性や機械強度、もしくは透明性などにより適正なフィルム材料を選択している。さらに特許文献１に示すように、プラスチックシートの表面に凹凸などの意匠を施すことも行われている。

特開２０１７−１６６０９６号公報

ところで、プラスチックフィルムの機械特性は、一般的には材料や層構成により決まってしまう。このため、強度重視の材料では伸度が小さくなる傾向があり、高い強度を有しつつ十分な伸度を確保できるフィルム材料が切望されている。また、基材に蒸着層を積層したバリア性包装材は、延伸すると、すぐに蒸着層に亀裂が生じてバリア性が消失してしまうという課題があり、蒸着層の破壊を抑制しつつ伸度を確保したフィルム材料も切望されている。さらに、例えばポリ乳酸のフィルムは強度があり、生分解性を有することから環境保護の観点からも注目を集めているが、比較的伸度が低く耐衝撃性に劣るため用途が制限されている。このように、強度と伸度とを両立できるフィルム材料の要請に対し、複数材料の混合や、複数種のフィルムの貼り合わせ等による対応策が検討されているが、手間やコストがかかる一方で、十分な効果を得ることは難しいというのが現状である。
また、プラスチックフィルムは一般に、１方向に引っ張ると、それと直交する方向には縮んでしまう、いわゆるポアソン比が正となる特性を有する。そのため、仮に伸びやすいフィルムであっても、２方向に伸ばそうとすると１方向に伸ばすよりも、より強い力が必要になってしまうという課題がある。例えば、袋に内容物を充填する際やその後の工程で袋を膨らませたい場合、１方向だけでなく２方向に伸びた方が袋の容積が高まることも多く、より小さな力で２方向に伸ばしたいという要請もある。

かかる従来技術の問題点に鑑みて、本発明は、製造時の手間やコストを抑えつつ、プラスチック材料に関わらず強度と伸度が良好であり、かつ、２方向に容易に伸ばすことができるフィルム、これを用いた積層体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第一態様は、
フィルムの表面及び裏面が、少なくとも１つ以上の区画に区分されており、
前記区画は、前記区画を区分する縁を有し、
前記区画の少なくとも１つにおいて、
前記区画の表面において、前記縁と前記縁の間を、周期的に方向を変えながら方向変換の位相を合わせて延在する山状の第一表面稜線及び谷状の第一表面稜線を有し、
前記山状の第一表面稜線の方向変換点から、前記山状の第一表面稜線が最も遠くなる方向に存在する隣の前記谷状の第一表面稜線の方向変換点までの間に、山状の第二表面稜線を有し、また、前記谷状の第一表面稜線の方向変換点から前記谷状の第一表面稜線が最も遠くなる方向に存在する隣の前記山状の第一表面稜線の方向変換点までの間に谷状の第二表面稜線を有し、
前記区画の裏面において、前記表面の山状の第一表面稜線及び第二表面稜線と対応する位置に谷状の第一裏面稜線及び第二裏面稜線を有し、また前記表面の谷状の第一表面稜線及び第二表面稜線と対応する位置に山状の第一裏面稜線及び第二裏面稜線を有し、
前記フィルムの厚さ方向を含む任意の断面において、前記フィルムの高低差は、前記フィルムの厚みよりも大きいことを特徴とするフィルムである。

更に本発明の第二態様は、
フィルムの表面及び裏面が、少なくとも１つ以上の区画に区分されており、
前記区画は、前記区画を区分する縁を有し、
前記区画の少なくとも１つにおいて、
前記区画の表面において、前記縁と前記縁の間を、周期的に方向を変えながら延在する山状の第一表面稜線及び谷状の第一表面稜線を、それぞれ一対有し、
一対の前記山状の第一表面稜線は、それぞれの山近方向変換点まで互いに接近した後、それぞれの山遠方向変換点まで互いに離間するように延在し、
一対の前記谷状の第一表面稜線は、前記一対の前記山状の第一表面稜線の間において、それぞれの谷近方向変換点まで互いに接近した後、それぞれの谷遠方向変換点まで互いに離間するように延在し、
前記フィルムを厚み方向に見たときに、同一線上に存在する前記山近方向変換点と前記谷近方向変換点とを、それぞれ山近点及び谷近点とし、また同一線上に存在する前記山遠方向変換点と前記谷遠方向変換点とを、それぞれ山遠点及び谷遠点とし、
前記山近点と前記谷近点との間に、山状の第二表面稜線を有し、
前記山遠点と前記谷遠点との間に、谷状の第二表面稜線を有し、
前記谷遠点と前記谷遠点との間に、山状の第三表面稜線を有し、
前記谷近点と前記谷近点との間に、谷状の第三表面稜線を有し、
前記区画の裏面において、前記表面の山状の第一表面稜線、第二表面稜線及び第三表面稜線と対応する位置に谷状の第一裏面稜線、第二裏面稜線及び第三裏面稜線を有し、また前記表面の谷状の第一表面稜線、第二表面稜線及び第三表面稜線と対応する位置に山状の第一裏面稜線、第二裏面稜線及び第三裏面稜線を有し、
前記フィルムの厚さ方向を含む任意の断面において、前記フィルムの高低差は、前記フィルムの厚みよりも大きいことを特徴とするフィルムである。

本発明によれば、製造時の手間やコストを抑えつつ、プラスチック材料に関わらず強度と伸度が良好であり、かつ、２方向に容易に伸ばすことができるフィルム、これを用いた積層体を提供することが出来る。

本実施形態のフィルムにおける斜視図の一例を示す斜視図である。 本実施形態のフィルムにおける断面図の一例を示す断面図である。 本実施形態のフィルムを上方から観察した上面図の一例を示す上面図である。 本実施形態のフィルムの変形例を示す斜視図である。 １次元の蛇腹状フィルムの一例を示す断面図である。 １次元の蛇腹状フィルムの一例を示す斜視図である。 本実施形態のフィルムにおける別な実施の形態にかかるフィルムの断面図である。 本実施形態のフィルムにおける断面図の一例を示す断面図である。 本実施形態のフィルムにおける斜視図の一例を示す斜視図である。 本実施形態のフィルムを上方から観察した上面図の一例を示す上面図である。 本発明の別の実施形態のフィルムにおける斜視図の一例を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態のフィルムを上方から観察した上面図の一例を示す上面図である。 別な実施の形態にかかるフィルムの断面図である。 別な実施の形態にかかるフィルムの断面図である。 別な実施の形態にかかるフィルムの断面図である。 別な実施の形態にかかるフィルムの断面図である。 フィルム同士を積層した積層体の断面図である。 複数区画を持つフィルムの別な実施形態を示す表面図である。 複数区画を持つフィルムの別な実施形態を示す表面図である。 実施例１を引張伸ばす前の斜視図である。 実施例１を引張伸ばした後の斜視図である。 実施例１を引張伸ばす前の上面図である。 実施例１を引張伸ばした後の上面図である。 実施例１を引張伸ばす前の側面図（ａ）と、引張伸ばした後の側面図（ｂ）である。 実施例１を引張伸ばす前の側面図（ａ）と、引張伸ばした後の側面図（ｂ）である。 各実施例と比較例の各方向の伸びを示すグラフである。 各実施例と比較例のＹ方向の伸びと、かかる荷重を示すグラフである。 実施例１において、伸ばす方向を変えたときの伸びを示すグラフである。 第１の実施形態にかかるフィルム１のモデル（実物より拡大したもの）を示す斜視図である。 第２の実施形態にかかるフィルム１のモデル（実物より拡大したもの）を示す斜視図である。

以下に、図面を参照して本発明にかかるフィルムの実施形態について説明する。なお、各図は模式的に示した図であり、各部の大きさや形状等は理解を容易にするために適宜誇張して示している。また、説明を簡単にするため、各図の対応する部位には同じ符号を付している。本明細書で用いる表面と裏面とは便宜上の記載であり、フィルムにおける一対の面のいずれを表面または裏面としてもよい。
本明細書で用いる「区画」とは、フィルムの表面または裏面に設けられた領域を示す用語であり、それぞれの区画の最外周を「縁」と称する。一連のフィルムに存在する、区画は1つでも良いし、複数であっても良い。複数の区画が存在する場合には、それぞれの区画の縁は相互に接していても良いし、離間していても良い。縁については、縁に固有の形状や領域が存在している必要は無いが、存在していても良い。

（フィルムの構成）
図１は、本実施形態のフィルムにおける斜視図の一例であり、図２は、図１中ｘｚ平面でカットした際の断面図、図３は、上方から観察（図１中ｘｙ平面を−ｚ方向に向かって観察、フィルムの厚み方向に見るともいう）したときの上面図である。図１において、実線もしくは破線は山状稜線、点線は谷状稜線を示しており、図３において、一点鎖線は山状稜線、点線は谷状稜線を示している。本実施形態にかかるフィルム１のモデルを図２９に示す。
本実施形態にかかるフィルムは、表裏面に周期的な凹凸構造を有する。「稜線」とは面と面との境界線をいい、より具体的には凹凸構造の表面断面又は裏面断面における線の交点又は変曲点を複数の断面ごとに求め、各々を繋いで得られる線をいう。

図１に示されるように、フィルム１は、単一区画としての表面２において、図中ｙ方向に向かって、それぞれ方向転換点ＰＭ，ＰＶで方向を変えながらジグザグ状に山状の第一表面稜線２ａ及び谷状の第一表面稜線２ｂとが延在している。フィルム１の厚さ方向に見て、山状の第一表面稜線２ａを平行移動すると、谷状の第一表面稜線２ｂと重なることとなる。

山状の第一表面稜線２ａ及び谷状の第一表面稜線２ｂとは、交互にジグザグ（方向変換）の位相を合わせて並んでいる。図３において、山状の第一表面稜線２ａの方向変換点ＰＭから、山状の第一表面稜線２ａが最も遠くなる方向に存在する隣の谷状の第一表面稜線２ｂの方向変換点ＰＶ（すなわち当該方向変換点ＰＭから延在する２本の山状の第一表面稜線２ａの中心線上にある隣の方向転換点ＰＶであって、当該稜線から遠い方の方向転換点ＰＶ）までの間に、山状の第二表面稜線２ｃを有し、また、谷状の第一表面稜線２ｂの方向変換点ＰＶから谷状の第一表面稜線２ｂが最も遠くなる方向に存在する隣の山状の第一表面稜線２ａの方向変換点ＰＭ（すなわち当該方向変換点ＰＶから延在する２本の谷状の第一表面稜線２ｂの中心線上にある隣の方向転換点ＰＭであって、当該稜線から遠い方の方向転換点ＰＭ）までの間に谷状の第二表面稜線２ｄを有している。つまり、隣り合う山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂとが、山状の第二表面稜線２ｃ及び谷状の第二表面稜線２ｄにより繋がっている。

フィルム１を上面から（厚み方向に）見ると、図３に示すものとなる。山状の第二表面稜線２ｃは、山状の第一表面稜線２ａの向きが変化する方向変換点ＰＭから、山状の第一表面稜線２ａが最も遠くなる方向（図３中ｘ方向もしくは−ｘ方向）に存在する隣の谷状の第一表面稜線２ｂの向きが変化する方向変換点ＰＶまでの間に存在し、谷状の第二表面稜線２ｄは、谷状の第一表面稜線２ｂの向きが変化する方向変換点ＰＶから山状の第一表面稜線２ｂが最も遠くなる方向（図３中ｘ方向もしくは−ｘ方向）に存在する隣の山状の第一表面稜線２ａの向きが変化する方向変換点ＰＭまでの間に存在する。このとき、山状の第二表面稜線２ｃ及び谷状の第二表面稜線２ｄは、上方から見ると同一直線上にある。換言すれば、図３の方向に見て、山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂは、振幅及び周期が等しい三角波がy方向に進行している状態を図示したものに近似している。
また単一区画としての裏面３において、山状の第一表面稜線２ａ、谷状の第一表面稜線２ｂ、山状の第二表面稜線２ｃ、谷状の第二表面稜線２ｄとに対応する位置に、谷状の第一裏面稜線３ａ、山状の第一裏面稜線３ｂ、谷状の第二裏面稜線（不図示）、山状の第二裏面稜線（不図示）とを有している。なお、表面稜線及び裏面稜線は曲線でもよく、かかる場合「方向変換点」とは「変曲点」を意味するものとする。

断面図を図２に示すように、フィルム１はいわゆる蛇腹状になっている。この蛇腹状が１次元的でなく２次元的に連なった形状となっている。図１のように、表面２側から見ると、ジグザグになった稜線が並んだ形状である。図４にフィルム厚みが極限まで薄くなった場合のフィルム１の斜視図を示す。この形状を付加することにより、フィルム１の伸度を、２方向に高める効果がある。かかるフィルムの特徴を２方向延性という。
また、フィルムの厚さ方向を含む任意の断面において、フィルムの高低差Ｈは、前記フィルムの厚みＴよりも大きい。フィルムの高低差Ｈは、表面２（もしくは裏面３）の最も高い位置と最も低い位置とのフィルム厚み方向における距離の差を表しており、例えば図２で示した長さになる。

（フィルムの作用）
まず、本実施形態にかかる高延性を持つフィルム１の作用を簡略化するために、図５，６のような一次元に伸びた蛇腹状のフィルムについて考える。図５の左右方向、すなわち周期的な凹凸構造の並び方向に引っ張っていくと、まず、弾性変形による形状変形が生じ、その後、形状変形の一部に塑性変形を生じる。さらに引っ張り続けると引っ張り応力により凹凸構造の高低差が小さくなりフラットに近づくことで形状変形できなくなり、最終的には引張変形が主効果になり、ネッキングが発生し破断する。一方、通常のフラットなフィルムでは、同じ引っ張り条件で引張変形しか生じない。そのため、蛇腹状のフィルムは、上述のように複数の段階からなる形状変形を行うことで、通常のフィルムに比較して容易に伸ばすことができるといえる。この形状変形領域では、同じ伸度を得るのに必要な力は小さくできる。ただし最終的には、引張変形が支配的になるため、破断強度は同じ厚みのフィルムとほぼ同等である。

本実施形態にかかる高延性を持つフィルム１によれば、２次元的に蛇腹状になっており、例えば図１中ｘ方向に引張った際は、上述したようにｘ方向に容易に伸ばすことができると同時に、山状及び谷状の第二稜線２ｃ、２ｄ等も変形することで、ｙ方向にも伸ばすことが可能である。もちろん、ｙ方向に伸ばせば、ｙ方向だけでなくｘ方向にも伸びる。

このとき、フィルムの厚さ方向を含む任意の断面においてフィルムの高低差Ｈがフィルム厚みＴよりも大きいことで、上記のように形状変形を生じさせることができ、伸びる効果を得ることが出来る。フィルムの高低差Ｈがフィルム厚みＴよりも小さい場合は、引張った際に形状変形が生じにくくなってしまう。ここで、フィルムの厚さ方向を含む任意の断面におけるフィルムの高低差は、山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂとの高低差とに一致する。

このようにして、一般的に伸度が低いとされる材料で作られたフィルムであっても、形状に工夫を与えることより２方向に高延性にすることができる。つまり、フィルムの強度と伸度を両立し、２方向に同時に伸ばすことができる。

このときフィルム断面の形状、つまりフィルム１の表面２や裏面３の凹凸構造の形状を適切に制御することにより、任意の延性を得ることができる。例えば、フィルムを破断させずに大きく伸ばすようにしたい場合には、フィルム１の高低差Ｈを大きくし、稜線頂部または稜線谷部は丸みをあまり帯びすぎないようにするなどの調整を行うとよい。

ここで、フィルム１を厚み方向に見たときに、方向変換点ＰＶを挟む谷状の第一表面稜線２ｂ（または方向変換点ＰＭを挟む山状の第一表面稜線２ａ）のなす角度をθ（図３）とし、また、連続する山状の第一表面稜線２ａと、それに山状の第二表面稜線２ｃの交差点である複数の方向変換点ＰＭが重なる方向（図１でｙ方向）にフィルム１を見たときに、山状の第一裏面稜線３ａを挟む裏面３のなす角度をφ（図１）とすると、角度φ、角度θを調整することにより、ｘ方向とｙ方向の伸びやすさを制御することができる。角度θを小さくするとｙ方向の伸びを大きくすることができ、角度φを小さくするとｘ方向の伸びを大きくすることが可能である。角度θが小さい場合、まず、この角度を広げるように形状が変化することでｙ方向に伸びる。このとき、連動して角度φも変化しｘ方向に伸びる。ただし、角度θが小さいうちは角度φの変化は小さいため、ｙ方向には良く伸びるが、ｘ方向の伸びは小さくなり、角度θが大きくなると角度φの変化が大きくなるため、ｙ方向の伸びに対しｘ方向の伸びが大きくなる。このように、構造次第で２方向の延性を制御することが可能である。

本実施形態にかかる高延性を持つフィルム１は、引張時の初期においては、フィルム全体は、形状が変化することにより延性を向上させることができる。つまり、通常のフラットな面を持つフィルムのように、引っ張り当初の段階から材料自身が延展することでフィルムが伸びているわけではない。本実施形態に係るフィルムにおいては、引っ張り当初において、凹凸構造に局所的な歪み（伸びや縮み）が生じ、それにより形状が変化することで、大きな延性を得ることができる。

凹凸構造の断面図は、図２で示した周期的な三角形状である必要はなく、図７で示したような波形でも良い。この形状により、上述のフィルム全体の伸び及び局所的な歪みが決定される。さらに、山状稜線と谷状稜線は、必ずしも明瞭に視認できるものでなくてもよい。たとえば図７に示すように、波状の周期断面形状を持つフィルム１を想定する。かかるフィルム１において、山状稜線は凸断面における頂点（変曲点）Ｐ１を通り、紙面垂直方向にジグザグに延在し、谷状稜線は、山状稜線に対向する位置で凹断面における頂点（変曲点）Ｐ２を通り、紙面垂直方向にジグザグに延在している。このジグザグの延在についても、必ずしも直線状になっている必要はなく、頂角が丸まったような形状や波状であっても良い。

図８は本実施形態にかかる高延性を持つフィルム１の図１中ｘ方向での断面図の例である。図８のように凹凸構造の山谷の高低差Ｈを大きくすることで、フィルム全体が伸びやすくなる。形状Ａを採用したフィルムでは、例えば表面に硬い層をコーティング（例えば、蒸着やハードコート）をすることで、硬いコーティング膜フィルムを伸ばすことができる効果を得ることができる。つまり、例えば蒸着バリアフィルムへ応用することで、蒸着層の破壊を抑えつつ２方向の伸び性を持たせることも可能である。蒸着膜としては、例えば、アルミナやシリカなどが挙げられる。他の例として、アルミなどの金属を蒸着し、遮光性や意匠性を施したものについても同様のことが言える。もちろん硬い層としては、狭い意味での蒸着膜に限らず、ドライコーティングやウェットコーティングした膜など、特に限定されるものではない。

（フィルムの厚さ及び凹凸の高さ等）
また、フィルム１の厚さＴは５００μｍ以下であると好ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。フィルム厚さＴが厚くなると、フィルムを伸ばすことに必要な力が大きくなってしまうため、本発明フィルムの容易に伸ばすことができる効果が失われてしまうためである。なお、フィルムの厚さは、必ずしも均一である必要は無い。凹凸形状加工後のフィルムにあっては、稜線付近のフィルムの厚さは、他の部分のフィルムの厚さと異なっていても良い。
また、凹凸構造の山谷の高低差Ｈは、５μｍ〜５００μｍであると良い。山谷の高低差Ｈが５μｍよりも小さい場合には、歪の調整効果を得ることは難しく、また、５００μｍを超える場合には、フィルム厚さＴと高低差Ｈを足した「見かけ上のフィルム厚さ」が厚くなり、フィルムとしての役目をはたしにくくなってしまうため好ましくない。より好ましくは、１０μｍ〜２００μｍの範囲内であるとより良い。
さらに、フィルム１の厚さは凹凸構造の山谷の高低差Ｈの半分以下であるとより好ましい。こうすることでより良好な伸度を得ることができる。

また、凹凸構造は規則的に並んでいる周期的構造であると良い。ランダムな構造としないことで、意図した延性を得やすいと同時に、凹凸構造の設計や製作を簡便にすることができる。構造の周期は、１０μｍ〜１０００μｍの範囲内であると良い。ここで、構造の周期とは、山状もしくは谷状の第一表面稜線が並ぶ方向、もしくは、それと直交する方向に対する構造の周期を示すものとする。ただし、ランダムな凹凸構造を設けることは任意である。
隣り合う山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂの間隔は、図１，３のように等しくしても良いし、図９，１０のように異ならせても良い。
また、山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂの高低差は、同一区画内で異なっていても良いが、略一定であると、作製上の負荷を軽減できる点から好ましい。また、山状の稜線と谷状の稜線は、それぞれ同一面（ｘｙ面に平行な面）にあると好ましい（以下の実施形態において同じ）。

（別の２次元的構造を持つフィルム）
上述した本実施形態にかかる高延性を持つフィルム１は図１，３のように、山状の第一表面稜線２aと谷状の第一表面稜線２ｂが交互にジグザグの位相を合わせて並んでいる形状であるが、図１１，１２に示すように、山状の第一表面稜線２aと谷状の第一表面稜線２ｂが２本ずつ交互に並んでおり、隣り合う山状の第一表面稜線２ａ同士もしくは谷状の第一表面稜線２ｂ同士はジグザグの位相を１８０度ずらして並び、隣り合う山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂとはジグザグの位相を合わせて並んでいる形状でも、本発明の効果を得ることが可能である。図１１は本実施形態の一例を示す斜視図、図１２はその上面図である。本実施形態にかかるフィルム１のモデルを図３０に示す。

より具体的には、区画の表面において縁の間を、周期的に方向を変えながら延在する山状の第一表面稜線２ａ及び谷状の第一表面稜線２ｂを、それぞれ一対設けている。一対の山状の第一表面稜線２ａは、それぞれの山近方向変換点ＰＭＮまで互いに接近した後、それぞれの山遠方向変換点ＰＭＦまで互いに離間するように延在している。また、一対の谷状の第一表面稜線２ｂは、一対の前記山状の第一表面稜線２ａの間において、それぞれの谷近方向変換点ＰＶＮまで互いに接近した後、それぞれの谷遠方向変換点ＰＶＦまで互いに離間するように延在している。一対の山状の第一表面稜線２ａ及び谷状の第一表面稜線２ｂは、その中間線を挟んで対称形状を有する。

フィルム１を厚み方向に見たときに、同一線Ｌ１上に存在する山近方向変換点ＰＭＮと谷近方向変換点ＰＶＮとを、それぞれ山近点及び谷近点とし、また同一線Ｌ２上に存在する山遠方向変換点ＰＭＦと谷遠方向変換点ＰＶＦとを、それぞれ山遠点及び谷遠点とすると、山近点と谷近点との間に、山状の第二表面稜線２ｃを有し、山遠点と谷遠点との間に、谷状の第二表面稜線２ｄを有し、谷遠点と谷遠点との間に、山状の第三表面稜線２ｉを有し、谷近点と谷近点との間に、谷状の第三表面稜線２ｊを有している。

つまり、山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂの間の領域では、図１，３と同様に、山状の第一表面稜線２ａの向きが変化する方向変換点ＰＭＮから山状の第一表面稜線２ａが最も遠くなる方向（図１２中ｘ方向もしくは−ｘ方向）に存在する隣の谷状の第一表面稜線２ｂの向きが変化する方向変換点ＰＶＮまでの間に山状の第二表面稜線２ｃを有しており、また、谷状の第一表面稜線２ｂの向きが変化する方向変換点ＰＶＦから谷状の第一表面稜線２ｂが最も遠くなる方向（図１２中ｘ方向もしくは−ｘ方向）に存在する隣の山状の第一表面稜線２ａの向きが変化する方向変換点ＰＭＦまでの間に谷状の第二表面稜線２ｄを有している。

換言すれば、谷状の第一表面稜線２ｂの間の領域では、隣り合う稜線２ｂの向きが変化する方向転換点同士を結んだ線状に、該稜線２ｂが内向きであれば谷状、外向きであれば山状の第三表面稜線２ｊ，２ｉを有している。

さらに、山状の第一表面稜線２ａに隣接して、山状の隣接表面稜線２ａＡを設けている。山状の第一表面稜線２ａと、山状の隣接表面稜線２ａＡとは、それぞれのインサイド方向変換点ＰＭＦ，ＰＭＡまで互いに接近した後、それぞれのアウトサイド方向変換点ＰＭＮ，ＰＭＢまで互いに離間するように延在している。ここでは、山状の第一表面稜線２ａの山遠方向変換点がインサイド方向変換点に相当し、山状の第一表面稜線２ａの山近方向変換点がアウトサイド方向変換点に相当する。

フィルム１を厚み方向に見たときに、線Ｌ２上において最も近接したインサイド方向変換点ＰＭＦ，ＰＭＡ同士を隣接山近点とし、また線Ｌ１上において、隣接山近点に対して同じ側に隣接するアウトサイド方向変換点ＰＭＮ，ＰＭＢを隣接山遠点としたとき、隣接山近点同士の間に山状の第四表面稜線２ｇを有し、隣接山遠点同士の間に谷状の第四表面稜線２ｈを有している。区画の裏面において、表面の山状の第四表面稜線と対応する位置に谷状の第四裏面稜線（不図示）を有している。

つまり、山状の第一表面稜線２ａと山状の隣接表面稜線２ａＡは、その中間線を挟んで対称であり、その間の領域では、隣り合う稜線２ａ、２ａＡの向きが変化する方向変換点同士を結んだ線状に、該稜線２ａ、２ａＡが内向きであれば山状、外向きであれば谷状の第四表面稜線２ｇ、２ｈを有している。明らかであるが、山状の隣接表面稜線２ａＡは、山状の第一表面稜線２ａとなって、それに隣接する谷状の第一表面稜線とともに上述した関係を備えることができる。これらの稜線を繰り返し形成することで、任意の大きさを持つフィルム１を形成することができる。
換言すれば、一対の山状の第一表面稜線２ａと谷状の第一表面稜線２ｂとを、４本の稜線からなる稜線セットとしたときに、複数の稜線セットが並行して設けられており、隣接する稜線セットのうち間に谷状の第一表面稜線２ｂを挟まない山状の第一表面稜線２ａの一方が、他方に対して山状の隣接表面稜線２ａＡとなる。

また単一区画としての裏面３において、表面稜線２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊとに対応する位置に、表面稜線が山状の場合には谷状になり谷状の場合には山状になった裏面稜線（不図示）を有している。つまり、フィルムの厚み方向に裏面３を見たときに、図１２における一点鎖線と点線とが互いに逆になる。
図１１，１２の形状は、図１，３の形状と一見大きく異なるようにも見えるが、基本的には同じ形状であり、フィルムの作用や特性としても同様である。

（フィルムの特性）
また、本実施形態の高延展性を持つフィルム１は、応力かかけた際に伸びる効果があるため、衝撃耐性も高く、凹凸構造が潰れることによる衝撃吸収性も高い。さらに、本実施形態の高延性を持つフィルム１はラミネートした場合、フィルム１の凹凸形状により、フィルムの上下に空隙、つまり空気層を有していることから、断熱性が高いという特性も有している。

本実施形態の高延性を持つフィルム１は、表面２と裏面３に凹凸構造を有しているにもかかわらず、高い透明性を有するという特徴もある。表面２及び裏面３の凹凸構造の形状の位置を周期的に合わせて反転させており、表面２と裏面３が略平行に並んでいることで、スネルの法則により、表面２もしくは裏面３から入射した光は、フィルム内部では屈折して角度が変化するが、裏面３もしくは表面２から射出されるときに、光は入射した角度となる。つまり、光が本実施形態の薄いフィルムを通過するときに殆ど屈折することがないため、フィルムは透明であるように見える。つまり、本実施形態のフィルムは、一見すると通常のフラットな面を持つフィルムのように見えるが、さらに２方向への高延性機能を付加することが出来る。このとき、２方向同時に伸びることにより、縦に引張った際に横にも伸びるという実質ポアソン比が負になるという特異な特性を得ることができる。縦横方向にどのように伸びるかの設計は凹凸構造により可能なことは上述した通りである。

さらに、曲げ剛性に関しては、どちらの方向に対しても向上させることが出来る。曲げ剛性は、断面二次モーメントとヤング率の掛け算の積分によって決まる。本実施形態の高延性を持つフィルム１は、同樹脂量の通常のフィルムに比べ、この断面二次モーメントが大きくなるため、曲げ剛性を高めることができる。

（フィルム材料）
フィルム１の材料としては、熱可塑性樹脂、硬化樹脂（熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂等）であると好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、エチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリ乳酸、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及び、これらの誘導体などが挙げられるが、特に限定されるものではない。また、硬化樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、及び、これらの誘導体などが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの材料は単独で用いられてもよいし、これらのうちの複数の材料が組み合わされて用いられてもよい。また、複数の層が重ね合わさった多層構成（積層体ともいう）を形成しても良い。

（フィルムの製造方法）
製造方法については、例えば、熱プレスによる方法や押出成形による方法を用いることができる。

熱プレスによる方法では、製膜したフィルムを、表面に凹凸形状を設けた一対の加熱ロール間、もしくは一対の加熱した平板状のプレス機に通すことで作製することができる。この際、上下の凹形状と凸形状とを精密に位置合わせを行い、プレス後のフィルム表裏が連続的に山谷を繰り返す構造となっていることが重要である。
また、押出成形による方法では、Ｔダイより押出された溶融樹脂をフィルム化するための冷却工程において、凹凸構造に対応する一対の凹凸が表面についた冷却ロールおよびニップロールを用いて、ニップ圧力を付加しながら冷却することで、凹凸構造をつけることができる。この方法においても、冷却ロールとニップロールの凹凸形状の精密な位置合わせが、フィルム性能にかかわってくることは言うまでもない。

さらに押出成形による別の方法では、複数の押出機を使用し、複数種類の別の樹脂をフィードブロック法、またはマルチマニホールド法により共押出することで、２層以上の多層構成のフィルムを得ることができる。このときフィルム化するための冷却工程において、凹凸構造に対応する凹凸が表面についた冷却ロールおよび凹凸のないニップロールを用いて、ニップ圧力を付加しながら冷却することで、冷却ロールと接するフィルム表面に凹凸構造をつけることが出来る。さらにこのとき、冷却ロールと接する第一樹脂層のフィルム厚さＴに対し、凹凸構造の山谷の高低差Ｈが大きいときには、第一樹脂層とそれに隣接する第二樹脂層との界面にも同様に凹凸構造が付加される。そのため、冷却後の多層フィルムから第二樹脂層を剥離すれば、両面に凹凸構造を持った第一樹脂層、すなわち、高延展性を持つフィルム１を得ることができる。
その他、射出成形など、凹凸構造を付加するいずれかの方法が選択可能であり、特に方法が限定されるものではない。

（積層体）
高延性を持つフィルム１は、１層であっても良いし、さらに図１７に示すように、層構成を増やすことで複数のフィルム１を積層して積層体とすることもできる。例えば、１層目を気体バリア層や薬剤非吸着層とし、２層目を安価な樹脂層（嵩増し層）や高剛性層や１層目の物性を補う層とすること等が考えられる。もちろん、フィルムの積層は３層以上であってよい。また、高延性を持つフィルム１に対して、後工程で蒸着層や、ハードコート層、反射防止層などの機能層を積層した積層体とすることもできる。

その他、図１３〜１６のように、高延性を持つフィルム１に別のフィルム６をラミネートした積層体５とすることもできる。ここで、図１３，１４の実施の形態によれば、フィルム１に別のフィルム６を直接貼り付けて積層体５としている。一方、図１５，１６の実施の形態によれば、フィルム１に粘着剤層（または接着剤層）７を介して別のフィルム６を貼り付けて積層体５としている。別のフィルム６は特定の機能を持つ機能層とすることが好ましい。

（フィルムの利用用途）
たとえば高延展性を持つフィルム１やそれを用いた積層体を、バリアフィルム、包装材、湿布などの貼付剤の支持体として利用することが考えられる。その他、本フィルムを加飾した伸びる加飾フィルムや、本フィルムの構造を利用することで見る方向により見え方を変えることができるフィルム、更に伸ばすことで形状を変化させることにより見え方を変化させるフィルムなどへの応用が考えられるが、用途はこれらに限られるものではない。

適用例である貼付剤の支持体では、貼付剤に含まれる薬剤や添加剤に対する耐性や非吸着性もしくはバリア性が求められ、さらには伸縮性があると望ましいとされる。耐薬品性、非吸着性、バリア性の高い材料に対して、凹凸構造を付加し、高延展性を持つフィルム１とすることで、これらすべての要求を満たすことができる。耐薬品性、非吸着性、バリア性の高い材料としては、例えば、環状ポリオレフィンやエチレン・ビニルアルコール共重合体やポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。また、同じ伸度時に掛かる応力も高延展性を持つフィルム１は小さくなるため、伸縮時に引張られるような違和感も感じにくくできる。

（フィルムの別な実施形態）
図１８，１９は、一連のフィルムにおいて、複数の区画を有する場合の実施形態を示す表面図であり、山状稜線を一点鎖線で示し、谷状稜線を点線で示している。図１８において、フィルム１はそれぞれ縁Ｆｒで囲まれた４つの区画１Ａを有しており、各区画１Ａの一つの縁Ｆｒ（「縁端」とも言う）から、これと対向する他の縁端へと山状稜線２ａと谷状稜線２ｂがジグザグ状に延在し、本発明の形態を有している。図示していないが、裏面側の山状稜線と谷状稜線も同様である。図のように、隣接する区画１Ａ同士は、同方向を向いていても良いし、異方向を向いていても良い。図１９は、区画１Ａ同士で形状が異なる場合を示しているが、このように、異なっていても良い。図中では、隣接する区画１Ａ同士は隙間を有しているが、明確な境界がなくてもよい。また、一連のフィルム上に存在する区画１Ａの数は任意である。
１つの区画内は上述のように２方向に伸びる特性を有している。そのため、区画１Ａの周囲に伸びない隙間を有することで、加工時にフィルムが伸びてしまうという加工プロセスの問題を解決することができる。最終製品では区画毎にカットしたり、打ち抜き加工を行うことで、所望の２方向へ伸びるフィルム１を提供できる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではないことはいうまでもない。また、以上の実施の形態を組み合わせて用いることは、任意である。

以下、本発明者らが作成した実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

実施例及び比較例の伸度・強度を、汎用非線形有限要素解析ソリューションＭａｒｃ（登録商標）を用いて計算した。比較例１は凹凸構造のないフラットなフィルム、実施例１は図２０に示す構造を有するフィルムである。実施例１の角度θ，φは、それぞれ１２０．０度，９３．５度である。フィルム材料設定は、ヤング率は５００ＭＰａ、ポアソン比０．３５、常に弾性変形するとした。サイズは、ｘ方向ピッチは２００μｍ、ｙ方向ピッチは２０８μｍ、高さＨは３７．６μｍ、フィルム厚みＴは１０μｍである。実施例２〜９は、実施例１のフィルムの角度θ，φを変更したフィルムであり、それぞれ表１に示した値をとる。

各実施例・比較例１をｙ方向に伸ばしたときのｘ方向の変位、及び、ｙ方向にかかる荷重の解析を実施した。結果をそれぞれ図２６、及び、図２７に示す。また、実施例１をｘ方向に伸ばしたときのｙ方向の変位の解析を実施した。

図２１は、実施例１のｘ方向端を固定した状態でｘ方向に伸ばした後の斜視図、図２２，２３は伸ばす前及び後における実施例１の上面図（ｚ軸方向から見た図。ただし、山折、谷折の区別は図示していない。）、図２４，２５は伸ばす前（ａ）及び後（ｂ）における実施例１の側面図（それぞれｙ方向から見た図とｘ方向から見た図）である。各図における着色の意味は、白であれば変位なしであり、白からグレー、さらに黒になるにつれて歪（変位）が大きくなっていることを示す。

図２１もしくは図２３、もしくは、図２４と図２５から分かるように、実施例１は、ｙ方向に伸ばしただけで、ｘ方向にも伸びていることが分かる。

図２６は、縦軸にｘ方向変位、横軸にｙ方向変位をとり、実施例と比較例のフィルムをｙ方向に引っ張った際におけるｘ方向の伸びを求めたグラフである。図２６から分かるように、実施例１だけでなく各実施例は、いずれもｙ方向に伸ばすことでｘ方向にも伸びているが、比較例１では逆に縮んでいる。これは、通常の材料においては、一方向に伸ばすと他方向は縮むというポアソン効果を示している。これに対し各実施例において、まずｘ方向に伸びているのは、実施例固有の形状の変化（上述）による負のポアソン効果であり、その後、形状変形による伸び効果がなくなった（凹凸構造が消失した）ところで、正のポアソン効果により縮んでいることを示している。つまり、各実施例もある一定値から傾きが負になっていることから、それ以降は比較例１と同様のポアソン効果があることを示している。
更に実施例１〜９を比べると、角度θが小さいほど、ｘ方向にも伸びる形状変形によるｙ方向の伸び効果は高く、すなわち図２６のグラフにて傾きが負に変わる点までの伸びが大きいことがわかる。ただし、ピークを超えると、それ以上は形状変形ではなく、比較例１と同様に材料弾性変形にてｙ方向に伸びることとなる。また、角度φが小さいほど、ｘ方向に伸びることが分かる。

図２７は、縦軸に荷重、横軸にｙ方向変位をとり、実施例と比較例のフィルムをｙ方向に引っ張った際における伸びと荷重との関係を求めたグラフである。図２７から、各実施例とも、荷重は伸びに応じてリニアに上昇せず、変曲点を境に急激に上昇している。この変曲点までの範囲が形状変形領域（図２６においてグラフの傾きが正である領域）であり、この領域においては、伸ばすのに必要な力は小さくて済むことがわかる。形状変形による伸び効果がなくなった後（図２６においてグラフの傾きが負に変わる領域において）、必要な力が急激に高まっている。つまり、２方向に伸びる範囲では小さな力で容易に伸ばすことができるが、その以上に伸ばすためには、通常の形状のないフィルム（比較例１）と同程度の強度が必要になっていることが分かる。

また、図２８は、実施例１のフィルムをｘ方向に引っ張った際のｙ方向の変位を求めたグラフである、図２６（ａ）と図２８とを比較して分かるように、ｙ方向・ｘ方向のどちらに伸ばしても、もう一方向（それぞれｘ方向・ｙ方向）にも伸びており、実施例のフィルムの特性は特に伸ばす方向には依存しないことが分かった。

１ 高延展性を持つフィルム
１Ａ 区画
２ 表面
２ａ 山状の第一表面稜線
２ｂ 谷状の第一表面稜線
２ｃ 山状の第二表面稜線
２ｄ 谷状の第二表面稜線
２ｉ 山状の第三表面稜線
２ｊ 谷状の第三表面稜線
２ｇ 山状の第四表面稜線
２ｈ 谷状の第四表面稜線
３ 裏面
３ａ 谷状の第一裏面稜線
３ｂ 山状の第一裏面稜線
５ 積層体
６ 別のフィルム
７ 接着剤層（または粘着剤層）

Claims (11)

1. フィルムの表面及び裏面が、少なくとも１つ以上の区画に区分されており、
   前記区画は、前記区画を区分する縁を有し、
   前記区画の少なくとも１つにおいて、
   前記区画の表面において、前記縁と前記縁の間を、周期的に方向を変えながら方向変換の位相を合わせて延在する山状の第一表面稜線及び谷状の第一表面稜線を有し、
   前記山状の第一表面稜線の方向変換点から、前記山状の第一表面稜線が最も遠くなる方向に存在する隣の前記谷状の第一表面稜線の方向変換点までの間に、山状の第二表面稜線を有し、また、前記谷状の第一表面稜線の方向変換点から前記谷状の第一表面稜線が最も遠くなる方向に存在する隣の前記山状の第一表面稜線の方向変換点までの間に谷状の第二表面稜線を有し、
   前記区画の裏面において、前記表面の山状の第一表面稜線及び第二表面稜線と対応する位置に谷状の第一裏面稜線及び第二裏面稜線を有し、また前記表面の谷状の第一表面稜線及び第二表面稜線と対応する位置に山状の第一裏面稜線及び第二裏面稜線を有し、
   前記フィルムの厚さ方向を含む任意の断面において、前記フィルムの高低差は、前記フィルムの厚みよりも大きいことを特徴とするフィルム。
2. 隣り合う前記山状の第一表面稜線と前記谷状の第一表面稜線との高低差は、前記区画内において略一定であること
   を特徴とする請求項１に記載のフィルム。
3. フィルムの表面及び裏面が、少なくとも１つ以上の区画に区分されており、
   前記区画は、前記区画を区分する縁を有し、
   前記区画の少なくとも１つにおいて、
   前記区画の表面において、前記縁と前記縁の間を、周期的に方向を変えながら延在する山状の第一表面稜線及び谷状の第一表面稜線を、それぞれ一対有し、
   一対の前記山状の第一表面稜線は、それぞれの山近方向変換点まで互いに接近した後、それぞれの山遠方向変換点まで互いに離間するように延在し、
   一対の前記谷状の第一表面稜線は、前記一対の前記山状の第一表面稜線の間において、それぞれの谷近方向変換点まで互いに接近した後、それぞれの谷遠方向変換点まで互いに離間するように延在し、
   前記フィルムを厚み方向に見たときに、同一線上に存在する前記山近方向変換点と前記谷近方向変換点とを、それぞれ山近点及び谷近点とし、また同一線上に存在する前記山遠方向変換点と前記谷遠方向変換点とを、それぞれ山遠点及び谷遠点とし、
   前記山近点と前記谷近点との間に、山状の第二表面稜線を有し、
   前記山遠点と前記谷遠点との間に、谷状の第二表面稜線を有し、
   前記谷遠点と前記谷遠点との間に、山状の第三表面稜線を有し、
   前記谷近点と前記谷近点との間に、谷状の第三表面稜線を有し、
   前記区画の裏面において、前記表面の山状の第一表面稜線、第二表面稜線及び第三表面稜線と対応する位置に谷状の第一裏面稜線、第二裏面稜線及び第三裏面稜線を有し、また前記表面の谷状の第一表面稜線、第二表面稜線及び第三表面稜線と対応する位置に山状の第一裏面稜線、第二裏面稜線及び第三裏面稜線を有し、
   前記フィルムの厚さ方向を含む任意の断面において、前記フィルムの高低差は、前記フィルムの厚みよりも大きいことを特徴とするフィルム。
4. 前記山状の第一表面稜線に隣接して、周期的に方向を変えながら延在する山状の隣接表面稜線を有し、
   前記山状の第一表面稜線と、前記山状の隣接表面稜線とは、それぞれのインサイド方向変換点まで互いに接近した後、それぞれのアウトサイド方向変換点まで互いに離間するように延在し、
   前記フィルムを厚み方向に見たときに、最も近接した前記インサイド方向変換点同士を隣接山近点とし、また前記隣接山近点に対して同じ側に隣接するアウトサイド方向変換点を隣接山遠点とし、
   前記隣接山近点の間に山状の第四表面稜線を有し、
   前記隣接山遠点の間に谷状の第四表面稜線を有し、
   前記区画の裏面において、前記表面の山状の第四表面稜線と対応する位置に谷状の第四裏面稜線を有し、また前記表面の谷状の第四表面稜線と対応する位置に山状の第四裏面稜線を有すること、
   を特徴とする請求項３に記載のフィルム。
5. 前記一対の山状の第一表面稜線と前記谷状の第一表面稜線とを稜線セットとしたときに、複数の稜線セットが並行して設けられており、隣接する前記稜線セットのうち間に前記谷状の第一表面稜線を挟まない前記山状の第一表面稜線の一方が、他方に対して前記山状の隣接表面稜線となること、
   を特徴とする請求項４に記載のフィルム。
6. フィルムの厚みが５００μｍ以下のフィルムであること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルム。
7. フィルムの厚さ方向を含む任意の断面において、フィルムの高低差は、５μｍ〜５００μｍの範囲内に含まれていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のフィルム。
8. 前記区画は複数個設けられていること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフィルム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載されたフィルムの少なくとも１方の面に機能層を積層したこと
   を特徴とする積層体。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載されたフィルムを複数枚積層したこと
    を特徴とする積層体。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載されたフィルムに別のフィルムを積層したこと
    を特徴とする積層体。