JP2022169914A - フィルム、および積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】要求特性に応じた材料を用いたフィルムにおいても、軽い力で伸びる柔軟性を有し、かつ、容易に面積を拡大させることができるフィルム、及び、これを用いた積層体を提供する。【解決手段】２方向に延在する凹凸形状を備えた表面と、前記表面の凹凸形状に対応して、２方向に延在する凹凸形状を備えた裏面とを有するフィルムは、前記フィルムの引張弾性率をＥｆ、前記フィルムを構成する材料の引張弾性率をＥｍ、前記フィルムの凹凸形状の高さをＨ、前記フィルムの厚みをＴとしたとき、以下の式１～３すべてを満たす。式１ Ｔ＜Ｈ式２ Ｅｆ＜０．１×Ｅｍ式３ ７０００［Ｎ／ｍ］＜Ｅｍ×Ｔなお、前記フィルムの引張弾性率Ｅｆは、フィルム平面方向の任意の方向の引張弾性率を示すものとする。【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、加飾フィルム、体に貼り付けるフィルム、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。その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。しかし、これらの材料や層構成の工夫だけでは、耐熱性や機械強度などの要求物性と、軽い力で伸びる柔軟性について、十分に両立できているとは言い難い。

例えば、皮膚に貼付して薬効成分を体内に送達する製剤である貼付剤やテープ剤などでは、薬効成分が支持体フィルムへ伝達や移行しないことが求められているが、これらを満たす材料は、強度が高く柔軟性が不足していることから皮膚の動きに追従することなく、貼付時の使用感が良くないという問題がある。また、別な例では、各種フィルムの基材フィルムとして、耐熱性、耐久性、耐薬品性、機械特性などの観点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが用いられることが多いが、ＰＥＴフィルムは強度が高く、軽い力で伸びることを期待する用途には使用することができない。

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、面積を拡大させるように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、フィルムを袋状にし、その袋に内容物を充填する際や袋を空気などの気体にて膨らませたい場合、１方向に伸ばすのに比べ、かなりの大きな力を必要としてしまう。また、別な例では、曲面状の物体の表面を保護したいときに、平面状のフィルムで覆おうとするとシワが発生してしまうが、２方向に伸び立体的に広がることが出来れば、シワが入ることなく曲面をしっかり覆うことができる。

特許文献１においては、プラスチック材料に関わらず軽い力で伸ばすことができ、かつ、２方向に同時に容易に伸ばすことができるフィルムについての技術が開示されている。フィルムが、山折りと谷折りの形状を繰り返した形状、いわゆる蛇腹形状をとり、その蛇腹形状を１次元的ではなく２次元的に特定の形状にすることで、折紙のように折られた蛇腹形状が広がることで、フィルムをどの方向にも伸ばすことができ、かつ、引張方向とは直交する方向にも連動して伸ばすことができるというものである。これにより、耐熱性や機械強度などの要求特性に応じた材料を用いたフィルムにおいても、軽い力で伸びる柔軟性を有し、かつ、容易に面積を拡大させることができることを謳っている。

特開２０１９－０８９３１９号公報

特許文献１の技術によれば、引張時に、引張方向と直交する方向にもフィルムが広がるためには、直交方向に力を伝える必要があり、そのためには、引張に合わせて蛇腹形状を変化させる必要がある。しかし、材料が柔らかすぎたり、フィルムの厚みが薄すぎると、蛇腹形状の変化で伸びるのではなく、材料自身が伸びてしまったり、フィルムのとある一面を歪めることで、設計とは異なる形状変化を引き起こし伸びてしまうことが判明した。そうなってしまうと、直交方向へは広げられず、引張方向のみに伸びてしまい、その結果、２方向に連動しては伸びなくなる問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、要求特性に応じた材料を用いたフィルムにおいても、軽い力で伸びる柔軟性を有し、かつ容易に面積を拡大させることができるフィルム、及び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、代表的な本発明のフィルムは、２方向に延在する凹凸形状を備えた表面と、前記表面の凹凸形状に対応して、２方向に延在する凹凸形状を備えた裏面とを有するフィルムであって、前記フィルムの引張弾性率をＥｆ、前記フィルムを構成する材料の引張弾性率をＥｍ、前記フィルムの凹凸形状の高さをＨ、前記フィルムの厚みをＴとしたとき、以下の式１～３すべてを満たすことにより達成される。
式１ Ｔ＜Ｈ
式２ Ｅｆ＜０．１×Ｅｍ
式３ ７０００［Ｎ／ｍ］＜Ｅｍ×Ｔ
なお、前記フィルムの引張弾性率Ｅｆは、フィルム平面方向の任意の方向の引張弾性率を示すものとする。

本発明によれば、要求特性に応じた材料を用いたフィルムにおいても、軽い力で伸びる柔軟性を有し、かつ容易に面積を拡大させることができるフィルム、及びこれを用いた積層体を提供することが出来る。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、本実施形態のフィルムの一例を示す斜視図である。 図２は、本実施形態のフィルムの一例を上方から見た上面図である。 図３は、本実施形態のフィルムの一部分を示した斜視図である。 図４は、本実施形態のフィルムの一部分を示した断面図である。 図５は、本実施形態のフィルムの一部分を示した上面図（ｃ）、及び断面図（ａ）、（ｂ）である。 図６は、本実施形態のフィルムの一部分を示した上面図である。 図７は、本実施形態のフィルムの一部分を示した上面図である。 図８は、本実施形態のフィルムの一例のモデル（実物より拡大したもの）を示す斜視図である。 図９は、本実施形態のフィルムの別な例のモデル（実物より拡大したもの）を示す斜視図である。 図１０は、本実施形態のフィルムの別な例のモデル（実物より拡大したもの）を示す斜視図である。 図１１は、本実施形態のフィルムの別な例のモデル（実物より拡大したもの）を示す斜視図である。 図１２は、本実施形態のフィルムの一例を示す断面図である。 図１３は、本実施形態のフィルムの別の例を示す断面図である。 図１４は、本実施形態のフィルムに複数の区画が存在する場合の区画の配置の一例を示す上面図である。 図１５は、本実施形態のフィルムに複数の区画が存在する場合の区画の配置の別の一例を示す上面図である。 図１６は、本実施形態のフィルムの積層例の一つを示す断面である。 図１７は、本実施形態のフィルムの別の積層例の一つを示す断面である。 図１８は、フィルムの実施例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。

本発明のフィルム１は、表面２、裏面３ともに凹凸形状４を有したフィルムであり、凹凸形状４に合わせて、表面２と裏面３は対向している。つまり、フィルムが、折紙のように、折られた形状をしている。図１にフィルム１の一例を示す斜視図、図２にフィルム１の一例を示す上面図を示す。また、折られた形状をわかりやすく示すため、フィルム１の一例の一部分を示した斜視図及び断面図を図３，４に示す。

このとき、フィルム１の引張弾性率をＥｆ、フィルム１を構成する材料の引張弾性率をＥｍ、フィルム１の凹凸形状４の高さをＨ、フィルム１の厚みをＴとしたとき、
以下の式１～３すべてを満たす。
式１：Ｔ＜Ｈ
式２：Ｅｆ＜０．１×Ｅｍ
式３：７０００［Ｎ／ｍ］＜Ｅｍ×Ｔ
なお、フィルム１の引張弾性率Ｅｆは、フィルム１を平面（図１でｘ方向及びｙ方向に平行な面）に載置したときに、該平面に沿う任意の方向の引張弾性率を示すものとする。つまり、平面上のどの方向においても、式２を満たす。

なお、ここで、フィルム１の引張弾性率Ｅｆは、ＪＩＳ Ｋ ７１６１：２０１４で規定される引張弾性率であり、フィルム１の断面積を与える厚みは、凹凸形状の高さＨとフィルム厚みＴの和で与えられるものとする。つまり、見かけ上の引張弾性率であるものとする。また、材料の引張弾性率Ｅｍは、凹凸形状のないフラットなフィルムについて、同様にＪＩＳ Ｋ ７１６１：２０１４で規定される、そのフィルムの引張弾性率である。このとき、フィルムの断面積を与える厚みは、Ｔである。

式１を満たす、つまり、凹凸形状高さＨがフィルム厚みＴを上回ることで、本フィルム１は、凹凸形状が繰り返される方向に沿ってストレートに延在する部分を持たない。換言すれば、図１のｘ方向及びｙ方向に沿い、且つｚ方向の任意の位置にある面でフィルム１を切断したときに、その切断面は、いずれのz方向の位置においても連続することがなく、断続している。そのため、材料が伸びるのではなく、折紙のように、凹凸形状４を変形させることで、伸びることが可能となり、軽い力で伸びる柔軟性を生むことが出来る。

また、式２は、フィルム１の引張試験力は、同材料で作られた凹凸形状４のない通常のフィルムの引張試験力よりも十分小さいことを表している。この式２を満たすことで、まず、フィルム１は、材料自体の変形に依存せず、凹凸形状４の変形により伸びるようになる。凹凸形状４次第では、フィルムは引張特性に異方性を示すが、本実施形態ではフィルム１を載置する平面のどの方向においても、式２を満たす。

さらに、式３は、引張方向の力を、直交する方向にも伝えるのに必要な関係式を表している。引張方向だけでなく、直交する方向にも広げるためには、引張方向の力を直交する方向へと伝える必要がある。このとき、凹凸形状４の形状変化により、引張方向及び直交方向に変化を展開する必要があるが、式３を満たさないと、引張時に、凹凸形状４の形状変化ではなく、材料自身が伸びてしまったり、凹凸形状４の一斜面が歪んでしまったりする。そうなると、設計とは異なる形状変化を引き起こすことで伸びてしまう。この場合、引張方向と直交する方向へは広げることはできない。

以上のように、式１，式２，式３を満たすことで、要求特性に応じた材料を用いたフィルムにおいても、凹凸形状４の形状変化によって、軽い力で伸びる柔軟性を有し、かつ、引張方向の力を直交する方向にも伝えることができ、容易に面積を拡大させることができる。

凹凸形状４は、少なくとも、連続した山部５もしくは谷部６を有し、連続した山部５もしくは谷部６は、稜線の向きを変えながら延在している。

凹凸形状４の一部分を図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）はその断面図であり、図５（ｃ）はその上面図である。図５（ｃ）中、一点鎖線は山部５の稜線、破線は谷部６の稜線を示すものとする。図６、７においても、一点鎖線と破線は同様であるとする。図５（ｃ）に示すとおり、ｘ方向に延びていた連続した山部５の稜線もしくは谷部６の稜線は、途中で向きを変えｙ方向に延びている。このように、向きを変える形状を有することで、スムーズに引張方向に対する力を直交する方向へと向きを変えることが可能となる。

この山部５の稜線もしくは谷部６の稜線の向きを変更する変更部は、図６（ａ）のように、丸みを帯びていても良いし、図６（ｂ）のように、丸みのない部分と丸みを帯びた部分が混在していても良いし、図６（ｃ）のように、直線形状となっていても良い。また、向きの変更（ｘ方向とｙ方向の交差角）は９０°である必要はなく、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、鋭角、鈍角どちらであっても問題ない。

図５～図７に示すような構造を並べることで、凹凸形状４は構成されていると良い。また図８のように、凹凸形状を互い違いに並べたものを基本形とし、例えば、図９のように、凹凸形状の配置に広狭があっても良いし、図１０のように、稜線の向きや角度を変更し並べても良いし、図１１のように、互い違いに並んだ凹凸形状を反転させながら並べても良い。上記以外にも図５～図７に示すような構造を並べることで、成立した形状であれば、上記効果を発揮できる。なお、図８，９，１０，１１は、あくまで模式的に構造のイメージをわかりやすくするための図であり、サイズや詳細な構造を示す図ではないことは勿論である。

フィルム厚みＴや凹凸形状高さＨは、フィルム１内で均一である必要はない。例えば図１２に示すように、凹凸形状４の場所によって、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のように異なる値を採っていても良い。ここで、各場所におけるフィルム厚みＴｎは、図１２のように対向する表面２と裏面３との距離を示すものとする。フィルム厚みＴは、場所毎の占める割合とその場所での厚みとを掛けた平均値で表されるものとする。凹凸形状高さＨに関しても同様であり、場所により異なった値を示していても良く、また、表面２から見た凹凸形状高さＨ１と裏面３から見た凹凸形状高さＨ２も異なっていても良く、その場合は、凹凸形状高さＨは平均値で表されるものとする。

ただし、各場所のフィルム厚みＴｎは、場所によらず、０．５Ｔ≦Ｔｎ≦２Ｔの範囲内であるものとする。好ましくは、０．６Ｔ≦Ｔｎ≦１．５Ｔである。また、フィルム厚みＴは１μｍ以上、１００μｍ以下であることが望ましく、さらには、５μｍ以上、５０μｍ以下であることが望ましい。凹凸形状高さＨｎは、場所や表裏面によらず、０．６Ｈ≦Ｈｎ≦１．５Ｈの範囲内であり、好ましくは、０．８Ｈ≦Ｈｎ≦１．２Ｈである。また、凹凸形状高さＨは５μｍ以上、５００μｍ以下であることが望ましく、さらには、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることが望ましい。前述したように、凹凸形状高さＨはフィルム厚みＴを上回る必要があるが、さらには、凹凸形状高さＨはフィルム厚みＴの２倍を上回ることが望ましい。このような範囲になることで、より柔軟に伸びる特性を有することが出来る。
さらに、凹凸形状のピッチ（隣り合う凹凸形状の間隔）は、３０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが望ましく、さらには、５０μｍ以上、５００μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは５０μｍ以上、２００μｍ以下である。凹凸形状の傾斜角は、凹凸形状がない場合を０°とし、フィルム法線方向に垂直な場合を９０°とした場合、最大値で、４０°以上、９０°以下であることが望ましく、さらには、４５°以上、８５°以下であることが望ましい。こうすることで、より柔軟に伸びる特性を有することが出来るためである。

また、以上、フィルムの断面形状が三角状になる形状を図示していたが、三角形状に限られない。図１３にその他の例を示す。例えば図１３（ａ）のように、凹凸形状断面の頂部が丸まっていても良いし、図１３（ｂ）のように円弧状の凸形状が繰り返し並んだ形状となっていても良いし、図１３（ｃ）のように凹凸形状が台形形状となっていても良いし、図１３（ｄ）、（ｅ）のように凸形状が間隔をあけて並んでいても良いし、図１３（ｆ）のように凹凸形状断面の一部分のみに丸みを帯びていたりしても良い。また、これらの形状を組み合わせて、１つのフィルム１にいくつもの形状を組み合わさっていても良い。

フィルム１の引張弾性率Ｅｆは、１ＭＰａ＜Ｅｆ＜１００ＭＰａであると良い。１ＭＰａよりも小さくなると、軽い力で伸びてしまうことからハンドリングが難しくなってしまう。また、１００ＭＰａを超えてしまうと、伸ばすのに大きな力が必要で、実使用可能に伸びるとは言い難くなってしまう。

また、フィルム１を構成する材料の引張弾性率Ｅｍは、８００ＭＰａ＜Ｅｍ＜３０００ＭＰａであると良い。この範囲内であれば、適度な厚みで、式３を満たすことができ、その他物性もフィルムとして適度なものを作製することが出来る。

フィルム１を上面から（ｚ方向に）見た際の面積に対する、凹凸形状４を含めたフィルム１の表面積の比率（表面積比率）Ｓは１．２以上、２以下であると良い。表面積比率Ｓは大きければ大きいほど、凹凸形状４の形状変化による伸び量を大きくできる可能性があり、好ましい。そのため、表面積比率Ｓが１．２よりも小さい場合には、十分な伸び量を確保することができない。一方、表面積比率Ｓが２よりも大きい場合には、凹凸形状４を作製することが困難になる。

また、フィルム１は、上記のような特性を有する領域（これを区画１Ａと呼ぶ）を、複数並べることで構成されていても良い。つまり、図１４のように、フィルム１のフィルム平面内に、複数の区画１Ａを有しており、それぞれの区画１Ａがフィルム１の特性を有しているものであっても良い。このとき、隣接する区画１Ａの間には、凹凸形状４は有していなくても良い。このようにすることで、フィルム１全体としては引張っても伸びることもなくハンドリングも問題なくできるが、使用前に、区画１Ａもしくは区画１Ａの一部分を切り出すことで、どの方向にも軽い力で伸びるフィルムを得ることが可能となる。

区画１Ａは、連続して並んでいても良いし、図１５のように点在し隙間を開けて並んでいても良い。また、各区画１Ａの構造は同じである必要はなく、例えば、図８，９，１０，１１のような異なる構造を複数含んでいても良い。

本実施形態のフィルム１は、フィルム法線方向に力がかかった際にも伸びる効果があるため、衝撃耐性も高いという効果も有する。また、それだけでなく、フィルム法線方向に力がかかった際に、フィルム１が周囲の環境により伸びることが出来なかった場合でも、凹凸形状４が潰れることによる衝撃吸収性も高い。

また、透明な素材を用いることで、凹凸形状４を有しているにもかかわらず、透明性をある程度持たせることも可能である。表面２と裏面３が基本的に凹凸形状４を挟んで対面しているためである。ただし、凹凸形状４が存在していることから、完全に透明状にすることは難しいが、逆に、半透明または不透明として意匠性をもたせることも可能である。

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を大きくすることができるため、曲げ剛性を高めることができる。

さらに、凹凸形状４により、フィルムの表面積を向上させる効果もある。フィルムの表面積は、フィルムに練り込んだ材料の放出や吸着などの速度や量に影響する。その他、表面積が向上することで、フィルムを介した粒子やイオン、温度、電気などのやり取りの効率も向上させることが出来る。

（フィルム材料）
フィルム１の材料としては、熱可塑性樹脂であると好ましい。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共重合体、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、ポリアセタール、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、硬化樹脂や金属であっても問題はない。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、凹凸形状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みに対し、凹凸形状の高さが大きいときには、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、両面に凹凸形状を持った第一樹脂層、すなわち、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）
フィルム１は、１層であっても良いし、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、図１６に示すように、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、印刷層などの機能層７をドライコーティングやウェットコーティングなどにより積層した積層体とすることもできる。このとき、表面にコーティングした層もフィルム１に応じて伸ばすことができる効果を得ることができる。凹凸形状４の形状変化により伸びるためである。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の金属酸化物やアルミや金、銀、銅などの金属などが挙げられる。もちろん、発現機能としては、バリア性だけでなく、遮光性や意匠性、導電性などについても同様のことが言え、さらに、これらの機能に限定されるものではない。

その他、図１７のように、フィルム１に別の層（またはフィルム）８をラミネートした積層体とすることもできる。このとき、フィルム１と別の層８は、図１７（ａ）のように一部分のみ接していても良いし、図１７（ｃ）のように凹凸形状４全てにおいて接していても良い。さらに図１７（ｂ）のようにその中間であっても良い。このとき、別の層８は、フィルム１の柔軟性を損なわないように、柔らかい材料であると良い。

（フィルムの利用用途）
たとえばフィルム１やそれを用いた積層体を、バリアフィルム、包装材、湿布などの貼付剤支持体フィルム、肌やモノに貼るテープの支持体フィルム、加飾フィルム、光学フィルム、保護用フィルム、ウェアラブル用基材、各種フィルム基材、意匠用フィルムなどに利用することが考えられるが、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支持体フィルムでは、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、凹凸形状を付加し、軽い力で伸びるフィルム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フィルム１は小さくなるため、伸縮時に引っ張られるような違和感を覚えにくくすることができる。

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。

比較例１，２，３は、凹凸形状４のないフラットなフィルムとし、フィルムを構成する材料に、それぞれ、株式会社ベルポリエステルプロダクツ製のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂「ベルペットＥＦＧ７０」、三菱ケミカル株式会社製のエチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）樹脂「ソアノールＤ４４０３」、三菱ケミカル株式会社製のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂「アクリペットＶＨ０００」を用いた。フィルム厚みＴは、いずれも１０μｍとした。なお、以下、ＰＥＴ樹脂，ＥＶＯＨ樹脂，ＰＭＭＡ樹脂と記載したときは、全て同等の樹脂を指すものとする。

比較例４，５は、凹凸形状４を図３のような1方向のみに延在させた形状を有し、その断面は図１３（ａ）のような頂部が丸まった三角形状が並んだ形状で、その山谷頂角は９０°とした。凹凸形状高さＨは、どちらも６０μｍとし、材料には、ＰＥＴ樹脂を用いた。フィルム厚みＴは、それぞれ１５μｍ，３μｍとした。

比較例６，７，８，９，１０は、凹凸形状４を図１もしくは図８のような２方向に延在させた形状であり、その稜線の方向がジグザグに変化している形状であり、その断面は図１３（ａ）のような頂部が丸まった三角形状が並んだ形状で、山谷頂角は比較例６が１００°，比較例７が９０°，比較例８，９，１０が６０°とした。凹凸形状高さＨは、山谷頂角１００°の場合は４２μｍ、山谷頂角９０°の場合は５０μｍ、山谷頂角６０°の場合は８０μｍとした。フィルム材料は、比較例６，８はＰＥＴ樹脂、比較例７，９，１０はＥＶＯＨ樹脂を用いた。フィルム厚みＴは、比較例６，７，８，９，１０に対し、それぞれ１５μｍ，２２μｍ，３μｍ，５μｍ，３μｍとした。

比較例の凹凸形状４、フィルム材料、凹凸形状高さＨ、フィルム厚みＴをまとめたものを表１に示す。

実施例１は、凹凸形状４を図１８のような２方向に延在させた形状であり、その稜線は真っすぐで向きを変更しない形状であり、その断面は図１３（ｃ）のような台形形状とした。凹凸形状高さＨは８０μｍ、材料はＰＥＴ樹脂、フィルム厚みＴは１５μｍとした。

実施例２～１１は、凹凸形状４を図１もしくは図８のような２方向に延在させた形状であり、その稜線の方向がジグザグに変化している形状であり、その断面は図１３（ａ）のような頂部が丸まった三角形状が並んだ形状とした。山谷頂角は、実施例２，３が１２０°，実施例４が１００°，実施例５，６，７が９０°、実施例８，９，１０，１１が６０°とした。凹凸形状高さＨは、山谷頂角１１０°の場合は２８μｍ、山谷頂角１００°の場合は４２μｍ、山谷頂角９０°の場合は５０μｍ、山谷頂角６０°の場合は８０μｍとした。フィルム材料は、実施例２，３，４，５，６，８，９はＰＥＴ樹脂、実施例７，１０はＥＶＯＨ樹脂、実施例１１はＰＭＭＡ樹脂を用いた。フィルム厚みＴは、実施例２，４，６，８，１０，１１は８μｍ、実施例３，９は５μｍ、実施例５，７は１５μｍとした。

実施例の凹凸形状４、フィルム材料、凹凸形状高さＨ、フィルム厚みＴをまとめたものを表２に示す。

引張弾性率Ｅｍ，Ｅｆを算出する評価として、引張試験評価を実施した。

引張試験評価は、ＪＩＳ Ｋ ７１６１：２０１４に準拠し、株式会社エー・アンド・デイ製テンシロン万能材料試験機（ＲＴＣ‐１２５０Ａ）を用いて実施した。サンプル幅は１５ｍｍ、チャック間距離は５０ｍｍ、引張速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。このとき、サンプルの異方性を考慮するため、ＭＤ（machine direction）方向からＴＤ（transverse direction）方向へと２２．５°ずつ角度を変えた５方向について、評価を実施した。凹凸形状４のない比較例１，２，３サンプルの５方向の弾性率の平均値を材料の引張弾性率Ｅｍとし、その他の実施例，比較例の５方向の弾性率の最大値を引張弾性率Ｅｆ－ｍａｘとした。なお、引張弾性率Ｅｆ－ｍａｘを算出するのに必要な厚みは、凹凸形状高さＨとフィルム厚みＴの和、つまり、見かけ上の厚み（Ｈ＋Ｔ）としている。

本発明の「軽い力で伸びる柔軟性を有し、かつ、容易に面積を拡大させることができる」という効果を確認する評価として、押込み試験評価、及び引張試験評価を実施した。

押込み試験評価は、株式会社島津製作所製テクスチャーアナライザー（ＥＺ－ＳＸ）を用いて実施した。直径５０ｍｍの穴の空いた金属板にサンプルを固定し、その穴の中心を直径３０ｍｍの圧子にて押込んでいき、その時の押込み距離と押込み力を評価した。押込み距離は、圧子がサンプルに触れる位置をゼロとし、４０ｍｍの位置に達するまで、もしくは、サンプルが破断する位置まで測定を実施した。押込み速度は１０ｍｍ／ｍｉｎとした。押込み判定として、押込み距離が５ｍｍの時の押込み力が１０Ｎを超えたものを×、１０Ｎ以下であったものを〇、さらに５Ｎ以下であったものを◎とした。
また、このとき、サンプルを観察し、明らかに一部分のみ伸びたようなネックインが発生していたものは、ネックイン評価結果として×とし、そうとは確認できなかったものを〇とした。

引張試験評価は、株式会社エー・アンド・デイ製テンシロン万能材料試験機（ＲＴＣ‐１２５０Ａ）を用いて実施した。サンプル幅は１５ｍｍ、チャック間距離は５０ｍｍ、引張速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとし、サンプルを１０％つまり５ｍｍ伸ばしたところで止め、その時のサンプル幅を評価することで、幅方向に広がっているかを評価した。このとき、ＭＤ方向からＴＤ方向へと４５°ずつ角度を変えた３方向について評価し、幅方向への広がり評価として、一方向でも幅が縮んでいたものを×、どの方向でも大きな変化がなかったものを〇、どの方向でも広がっていたものを◎とした。

総合判定として、押込み判定、ネックイン評価、幅方向への広がり評価の３つの判定のうち、一つでも×だったものは×、全て○以上だったものを〇、特に、判定◎のある押込み判定及び幅方向への広がり評価が両方◎であり、かつネックイン評価も〇であったものを◎とした。

比較例、及び実施例の各評価結果をまとめたものをそれぞれ表３，４に示す。

表３，４から、凹凸形状４、フィルム材料、凹凸形状高さＨ、フィルム厚みＴは重要なパラメータではあるが、これらのみでは効果を得られるか判断はできないことが分かる。一方で、式１，２，３を満たすものは、どれも一定の効果が得られている。

式１（Ｔ＜Ｈ）を満たさない比較例１，２，３は、全く伸びを生じず、どの判定も×であった。また、式２（Ｅｆ－ｍａｘ＜０．１×Ｅｍ）を満たさない比較例４，５，６，７は、ネックイン判定が全て×であった。比較例４，６は、そもそも押込みでは非常に伸びにくく、押込み力が１０Ｎを超えてしまっていた。比較例５，７は、押込み力は１０Ｎ以下であったが、これはフィルムがかなり薄く、フィルム自体が塑性変形したこと伸びてしまったことがうかがえる。さらに、式３（７０００［Ｎ／ｍ］＜Ｅｍ×Ｔ）が満たされない比較例５，８，９，１０は幅方向への広がり判定が×であり、つまり広がりがないという結果であった。また、比較例１０は、Ｅｆ－ｍａｘが１ＭＰａを下回っており、そもそもサンプルとしての取り扱いが非常に難しかった。

これに対し、実施例１～１１は、全て式１，２，３を満たしており、評価結果は良好であった。ただし、２方向に延在した稜線が向きを変えていない実施例１は「幅方向への広がり」は十分でなく、「幅方向への広がり」判定は◎には至らなかったため、総合判定も〇となった。また、Ｅｆ－ｍａｘが１００ＭＰａを超えてしまった実施例２，５は、押込み力が１０Ｎ以下ではあったものの５Ｎを超えており、十分に柔らかいとは言えず、「押込み」判定は◎には至らなかったため、総合判定も〇となった。また、表面積比率Ｓが１．２を下回った実施例２，３も、押込み力が１０Ｎ以下ではあったものの５Ｎを超えており、十分に柔らかいとは言えず、「押込み」判定は◎には至らなかったため、総合判定も〇となった。なお、表面積比率Ｓは大きいほど、柔らかい結果が得られていることから、２を超える凹凸形状４のサンプル作製を試みたが、フィルム作製が困難であり、結果的に得ることが出来なかった。

１ フィルム
２ 表面
３ 裏面
４ 凹凸形状
５ 山部
６ 谷部
７ 機能層
８ 別の層
１Ａ 区画
Ｈ 凹凸形状４の高さ
Ｔ フィルム１の厚み

Claims (8)

1. ２方向に延在する凹凸形状を備えた表面と、前記表面の凹凸形状に対応して、２方向に延在する凹凸形状を備えた裏面とを有するフィルムであって、
   前記フィルムの引張弾性率をＥｆ、前記フィルムを構成する材料の引張弾性率をＥｍ、前記フィルムの凹凸形状の高さをＨ、前記フィルムの厚みをＴとしたとき、
   以下の式１～３すべてを満たすことを特徴とするフィルム。
   式１ Ｔ＜Ｈ
   式２ Ｅｆ＜０．１×Ｅｍ
   式３ ７０００［Ｎ／ｍ］＜Ｅｍ×Ｔ
   なお、前記フィルムの引張弾性率Ｅｆは、フィルム平面方向の任意の方向の引張弾性率を示すものとする。
2. １ＭＰａ＜Ｅｆ＜１００ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載のフィルム。
3. 前記凹凸形状は、少なくとも、連続した山部もしくは谷部を有し、
   前記連続した山部もしくは谷部は、稜線の向きを変えながら延在している、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム。
4. 前記フィルムを上面から見た際の面積に対する、前記凹凸形状を含めた前記フィルムの表面積の比率Ｓは１．２以上、２以下である、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルム。
5. 前記凹凸形状を区画内に形成し、
   複数の前記区画を並べ、隣接する前記区画の間には凹凸形状を有さない、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のフィルム。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載されたフィルムの少なくとも一方の面に機能層を積層したことを特徴とする積層体。
7. 請求項１～５のいずれか一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。
8. 請求項１～５のいずれか一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。

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