JP7707632B2 - Films and Laminates - Google Patents
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Description
本発明は、フィルム、および積層体に関する。 The present invention relates to a film and a laminate.
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。 Plastic films are generally lightweight, chemically stable, easy to process, flexible and strong, and can be mass-produced, and are used in a wide variety of applications. Applications are diverse, including packaging materials for food and medicine, IV packs, shopping bags, posters, tapes, optical films for LCD televisions, protective films, decorative films, films to be attached to the body, window films to be attached to windows, vinyl greenhouses, building materials, and more. Specific materials include thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylic polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamide, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate, as well as thermosetting resins such as epoxy resin, polyurethane, and polyimide.
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。 The appropriate plastic material is selected depending on the application, and several types of these are sometimes layered to form a laminate. There are also uses in which several plastic materials are mixed in one layer to make up for the shortcomings of a single material. In many cases, the appropriate film material is selected based on heat resistance, mechanical strength, or transparency. However, it is difficult to say that these materials and layer configurations alone can fully achieve both the required physical properties such as heat resistance and mechanical strength and the flexibility to stretch with a light force.
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。 For example, in preparations such as patches and tapes that are applied to the skin to deliver medicinal ingredients into the body, it is required that the medicinal ingredients are not transmitted or transferred to the support film, but materials that meet this requirement have high strength but lack flexibility, meaning that they do not follow the movements of the skin and do not feel good when applied. In another example, polyethylene terephthalate (PET) film is often used as the base film for various films from the perspectives of heat resistance, durability, chemical resistance, mechanical properties, etc., but PET film is strong and cannot be used in applications where it is expected to stretch with light force.
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。 In addition, plastic films generally have the property that when they are stretched in one direction, they shrink in the direction perpendicular to the stretched direction, meaning that their Poisson's ratio is positive. This poses the problem that stretching them in two directions to increase their area requires a stronger force than stretching them in one direction.
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。 For example, when forming a film into a bag and filling it with contents or inflating it with air or other gas, a much larger force is required than when stretching in one direction. As another example, when trying to protect the surface of a curved object, wrinkling occurs when trying to cover it with a flat film, but if the film can be stretched in two directions and expanded three-dimensionally, it can securely cover the curved surface without wrinkling.
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。 Patent Document 1 discloses a technology for a film that can be stretched with a light force regardless of the plastic material, and can be easily stretched in two directions simultaneously. The film has a shape that is a so-called bellows shape, with repeated mountain folds and valley folds, and by making the bellows shape a specific shape in two dimensions rather than one dimension, the bellows shape folded like origami unfolds, allowing the film to be stretched in any direction, and also in a direction perpendicular to the tensile direction. This touts that even films made of materials that meet the required properties such as heat resistance and mechanical strength have the flexibility to be stretched with a light force, and can easily have their area expanded.
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。 According to the technology of Patent Document 1, in order for the film to expand in a direction perpendicular to the tensile direction when pulled, it is necessary to transmit force in the perpendicular direction, and in order to do so, it is necessary to change the bellows shape in accordance with the pulling force. However, it was found that if the material is too soft or the film is too thin, the film will not expand due to a change in the bellows shape, but the material itself will stretch, or a certain surface of the film will be distorted, causing a shape change different from the design and resulting in stretching. When this happens, the film will not expand in the perpendicular direction, but will only stretch in the tensile direction, resulting in the problem of no interlocking stretching in the two directions.
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。 The present invention was developed in consideration of these problems, and aims to provide a film that is flexible enough to stretch with a light force and whose area can be easily expanded, even when the film is made of a material that meets the required characteristics, and a laminate that uses the same.
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、前記フィルムを構成する材料の引張弾性率Emは、1100MPa~3300MPaであり、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。
In order to achieve the above object, a representative film of the present invention is a film having a front surface with a bidirectional uneven shape and a back surface with a bidirectional uneven shape corresponding to the bidirectional uneven shape of the front surface, and the object is achieved by satisfying all of the following formulas 1 to 3, where Ef is the tensile modulus of the film, Em is the tensile modulus of the material constituting the film, H is the height of the uneven shape of the film, and T is the thickness of the film.
Formula 1 T<H
Formula 2 Ef < 0.1 × Em
Formula 3 7000[N/m]<Em×T
The tensile modulus Em of the material constituting the film is 1100 MPa to 3300 MPa, and the tensile modulus Ef of the film indicates the tensile modulus in any direction in the plane of the film.
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。
According to the present invention, it is possible to provide a film that is flexible enough to stretch with a light force and whose area can be easily expanded, even when the film is made of a material that meets the required characteristics, and a laminate using the same.
Problems, configurations and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
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。 The following describes an embodiment of the film according to the present invention with reference to the drawings. Each figure is a schematic view, and the size and shape of each part are appropriately exaggerated to facilitate understanding. Also, to simplify the explanation, the same reference numerals are used for corresponding parts in each figure. The terms front and back used in this specification are used for convenience, and either of the pair of surfaces of the film may be the front or back.
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。 The film 1 of the present invention is a film having an uneven shape 4 on both the front surface 2 and back surface 3, and the front surface 2 and back surface 3 face each other in accordance with the uneven shape 4. In other words, the film has a folded shape like origami. Figure 1 shows a perspective view of an example of film 1, and Figure 2 shows a top view of an example of film 1. In addition, in order to clearly show the folded shape, a perspective view and a cross-sectional view of a portion of an example of film 1 are shown in Figures 3 and 4.
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。
In this case, assuming that the tensile modulus of elasticity of the film 1 is Ef, the tensile modulus of elasticity of the material constituting the film 1 is Em, the height of the uneven shape 4 of the film 1 is H, and the thickness of the film 1 is T,
All of the following formulas 1 to 3 are satisfied.
Formula 1: T<H
Formula 2: Ef < 0.1 × Em
Formula 3: 7000[N/m]<Em×T
The tensile modulus Ef of the film 1 indicates the tensile modulus in any direction along a plane (a plane parallel to the x and y directions in FIG. 1) when the film 1 is placed on the plane. In other words, Equation 2 is satisfied in any direction on the plane.
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。 Here, the tensile modulus Ef of film 1 is the tensile modulus defined in JIS K 7161:2014, and the thickness that gives the cross-sectional area of film 1 is given by the sum of the height H of the uneven shape and the film thickness T. In other words, it is the apparent tensile modulus. Furthermore, the tensile modulus Em of the material is the tensile modulus of the film, similarly defined in JIS K 7161:2014 for a flat film without uneven shapes. In this case, the thickness that gives the cross-sectional area of the film is T.
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。 By satisfying formula 1, in other words, by making the height H of the uneven shape exceed the film thickness T, the film 1 does not have any parts that extend straight along the direction in which the uneven shape is repeated. In other words, when the film 1 is cut along the x and y directions in Figure 1 and at a surface at any position in the z direction, the cut surface is not continuous at any position in the z direction, but is discontinuous. Therefore, rather than the material stretching, like origami, the uneven shape 4 can be deformed to allow it to stretch, creating flexibility that allows it to stretch with a light force.
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。 Furthermore, formula 2 indicates that the tensile test force of film 1 is sufficiently smaller than the tensile test force of a normal film made of the same material and without the uneven shape 4. By satisfying formula 2, film 1 first becomes elongated due to the deformation of the uneven shape 4, without depending on the deformation of the material itself. Depending on the uneven shape 4, the film may exhibit anisotropy in its tensile properties, but in this embodiment, formula 2 is satisfied in any direction of the plane on which film 1 is placed.
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。 Furthermore, Equation 3 expresses the relationship required to transmit the force in the tensile direction to the orthogonal direction. In order to expand in the orthogonal direction as well as the tensile direction, it is necessary to transmit the force in the tensile direction to the orthogonal direction. At this time, it is necessary to develop changes in the tensile direction and the orthogonal direction due to the shape change of the uneven shape 4, but if Equation 3 is not satisfied, when pulled, rather than the shape of the uneven shape 4 changing, the material itself may stretch or one slope of the uneven shape 4 may become distorted. If this happens, the stretching will occur by causing a shape change that differs from the design. In this case, it is not possible to expand in the direction perpendicular to the tensile direction.
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。 As described above, by satisfying formulas 1, 2, and 3, even a film made of a material according to the required characteristics has the flexibility to stretch with a light force due to the change in shape of the uneven shape 4, and can transmit the force in the tensile direction to the perpendicular direction, making it easy to expand the area.
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。 The uneven shape 4 has at least continuous peaks 5 or valleys 6, and the continuous peaks 5 or valleys 6 extend while changing the direction of the ridges.
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。 A portion of the uneven shape 4 is shown in Figure 5. Figures 5(a) and (b) are cross-sectional views, and Figure 5(c) is a top view. In Figure 5(c), the dashed and dotted lines indicate the ridges of the peaks 5 and the dashed lines indicate the ridges of the valleys 6. The dashed and dotted lines are similar in Figures 6 and 7. As shown in Figure 5(c), the ridges of the continuous peaks 5 or valleys 6 that extend in the x direction change direction midway and extend in the y direction. In this way, having a shape that changes direction makes it possible to smoothly change the direction of the force in the tensile direction to a direction perpendicular to the direction.
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。 The change portion that changes the orientation of the ridgeline of the peak portion 5 or the ridgeline of the valley portion 6 may be rounded as shown in FIG. 6(a), may have a mixture of rounded and non-rounded portions as shown in FIG. 6(b), or may be linear as shown in FIG. 6(c). In addition, the change in orientation (the crossing angle between the x and y directions) does not need to be 90°, and can be either an acute angle or an obtuse angle as shown in FIG. 7(a) and (b).
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。 The uneven shape 4 may be formed by arranging the structures shown in Figures 5 to 7. Alternatively, as in Figure 8, the basic shape may be an alternating arrangement of uneven shapes. For example, as in Figure 9, the uneven shapes may be arranged with varying widths, or as in Figure 10, the direction or angle of the ridges may be changed and arranged, or as in Figure 11, the alternating uneven shapes may be arranged inverted. In addition to the above, the above effects can be achieved by arranging the structures shown in Figures 5 to 7, as long as a shape is formed. Note that Figures 8, 9, 10, and 11 are merely schematic diagrams to make the image of the structure easier to understand, and of course do not show the size or detailed structure.
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。 The film thickness T and the uneven shape height H do not need to be uniform within the film 1. For example, as shown in FIG. 12, different values such as T1, T2, and T3 may be used depending on the location of the uneven shape 4. Here, the film thickness Tn at each location indicates the distance between the opposing front surface 2 and back surface 3 as shown in FIG. 12. The film thickness T is expressed as the average value obtained by multiplying the proportion of each location by the thickness at that location. The same is true for the uneven shape height H, which may show different values depending on the location, and the uneven shape height H1 as viewed from the front surface 2 and the uneven shape height H2 as viewed from the back surface 3 may also be different, in which case the uneven shape height H is expressed as the average value.
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。
However, the film thickness Tn at each location is within the range of 0.5T≦Tn≦2T regardless of the location. Preferably, 0.6T≦Tn≦1.5T. The film thickness T is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 50 μm or less. The uneven shape height Hn is within the range of 0.6H≦Hn≦1.5H regardless of the location or the front and back surfaces, and preferably 0.8H≦Hn≦1.2H. The uneven shape height H is preferably 5 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 200 μm or less. As described above, the uneven shape height H needs to exceed the film thickness T, and more preferably, the uneven shape height H is more than twice the film thickness T. By being in such a range, it is possible to have a more flexible stretching characteristic.
Furthermore, the pitch of the uneven shape (the distance between adjacent uneven shapes) is preferably 30 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 50 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 200 μm or less. The inclination angle of the uneven shape is preferably 40° or more and 90° or less, more preferably 45° or more and 85° or less, assuming that the case where there is no uneven shape is 0° and the case where it is perpendicular to the normal direction of the film is 90°. This is because it is possible to obtain more flexible stretching properties.
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。 Although the cross-sectional shape of the film has been illustrated as being triangular in the above, this is not limited to a triangular shape. Other examples are shown in FIG. 13. For example, the top of the uneven cross-section may be rounded as shown in FIG. 13(a), or the shape may be a repeating arrangement of arc-shaped convex shapes as shown in FIG. 13(b), or the uneven cross-section may be trapezoidal as shown in FIG. 13(c), or the convex shapes may be spaced apart as shown in FIGS. 13(d) and (e), or only a portion of the uneven cross-section may be rounded as shown in FIG. 13(f). Furthermore, these shapes may be combined to combine several shapes in one film 1.
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。 The tensile modulus Ef of film 1 should be 1 MPa < Ef < 100 MPa. If it is less than 1 MPa, it will stretch with a light force, making it difficult to handle. If it exceeds 100 MPa, a large force is required to stretch it, and it is difficult to say that it can be stretched to a practical use.
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。 The tensile modulus Em of the material that constitutes film 1 should preferably be 800 MPa < Em < 3000 MPa. If it is within this range, it is possible to produce a film with an appropriate thickness that satisfies formula 3 and has other appropriate physical properties.
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。 The ratio S (surface area ratio) of the surface area of film 1 including the uneven shape 4 to the area of film 1 when viewed from above (in the z direction) is preferably 1.2 or more and 2 or less. The larger the surface area ratio S, the greater the possibility of increasing the amount of elongation due to the change in shape of the uneven shape 4, which is preferable. Therefore, if the surface area ratio S is less than 1.2, a sufficient amount of elongation cannot be ensured. On the other hand, if the surface area ratio S is greater than 2, it becomes difficult to produce the uneven shape 4.
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。 The film 1 may also be constructed by arranging multiple regions (called sections 1A) having the above-mentioned characteristics. That is, as shown in FIG. 14, the film 1 may have multiple sections 1A in the film plane, and each section 1A may have the characteristics of the film 1. In this case, there may not be an uneven shape 4 between adjacent sections 1A. In this way, the film 1 as a whole does not stretch when pulled and can be handled without problems, but by cutting out section 1A or a part of section 1A before use, it is possible to obtain a film that stretches with a light force in any direction.
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。 The sections 1A may be arranged continuously, or may be arranged with gaps between them as shown in FIG. 15. Furthermore, the structure of each section 1A does not need to be the same, and each section may include multiple different structures, for example, as shown in FIGS. 8, 9, 10, and 11.
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。 The film 1 of this embodiment has the effect of stretching even when a force is applied in the film normal direction, and therefore has the effect of high impact resistance. Furthermore, even if the film 1 cannot stretch due to the surrounding environment when a force is applied in the film normal direction, the uneven shape 4 is crushed, and the impact absorption is also high.
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。 In addition, by using a transparent material, it is possible to give the material a certain degree of transparency despite the uneven shape 4. This is because the front surface 2 and back surface 3 are essentially facing each other with the uneven shape 4 in between. However, since the uneven shape 4 exists, it is difficult to make it completely transparent, but conversely, it is possible to give it design value by making it semi-transparent or opaque.
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。 Furthermore, bending rigidity can be improved in both directions. Bending rigidity is determined by the integral of the product of the second moment of area and Young's modulus. Film 1 of this embodiment can increase this second moment of area compared to a normal film with the same amount of resin, and therefore can increase bending rigidity.
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。 Furthermore, the uneven shape 4 also has the effect of increasing the surface area of the film. The surface area of the film affects the speed and amount of release and adsorption of materials kneaded into the film. In addition, increasing the surface area can also improve the efficiency of the exchange of particles, ions, temperature, electricity, etc. through the film.
(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。
(Film materials)
The material of the film 1 is preferably a thermoplastic resin. Examples of the material include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polylactic acid, cyclic polyolefin, polycarbonate, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyacetal, and derivatives thereof. In addition, there is no problem even if the material is a hardened resin or a metal. These materials may be used alone, or a combination of a plurality of these materials may be used. In addition, a multilayer structure (also called a laminate) in which a plurality of layers are superimposed may be formed.
(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。
(Film manufacturing method)
As a manufacturing method, for example, a method using a hot press or a method using an extrusion molding can be used.
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。
In the hot pressing method, the formed film can be produced by passing it between a pair of heated rolls with concave and convex shapes on the surface, or a pair of heated flat presses. In this case, it is important that the concave and convex shapes on the top and bottom are precisely aligned so that the front and back of the pressed film have a structure with continuous peaks and valleys.
In the extrusion molding method, in the cooling step for forming the molten resin extruded from the T-die into a film, a concave-convex structure can be formed by cooling the film while applying nip pressure using a pair of cooling rolls and nip rolls with concave-convex surfaces corresponding to the concave-convex structure. It goes without saying that in this method too, precise alignment of the concave-convex shapes of the cooling roll and nip roll is related to the film performance.
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。
In another method using extrusion molding, a film having a multi-layer structure of two or more layers can be obtained by co-extrusion of a plurality of different resins by a feed block method or a multi-manifold method using a plurality of extruders. In the cooling process for forming the film, a cooling roll having a surface with a concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex shape and a nip roll without concavo-convex shapes are used to cool the film while applying nip pressure, so that a concavo-convex structure can be formed on the film surface in contact with the cooling roll. Furthermore, when the height of the concavo-convex shape is large compared to the film thickness of the first resin layer in contact with the cooling roll, a concavo-convex structure is also added to the interface between the first resin layer and the adjacent second resin layer. Therefore, by peeling the second resin layer from the multi-layer film after cooling, a first resin layer having a concavo-convex shape on both sides, i.e., film 1, can be obtained.
Any method for adding a concave-convex structure, such as injection molding, can be selected, and the method is not particularly limited.
(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。
(Laminate)
The film 1 may be a single layer, or a laminate may be formed by laminating a plurality of films 1 by increasing the layer structure. For example, the first layer may be a gas barrier layer or a drug non-adsorbing layer, and the second layer may be an inexpensive resin layer (bulk-increasing layer), a high rigidity layer, or a layer that complements the physical properties of the first layer. Of course, the film may be laminated with three or more layers. Also, as shown in FIG. 16, a laminate may be formed by laminating a functional layer 7 such as a vapor deposition layer, a hard coat layer, an anti-reflection layer, or a printed layer by dry coating or wet coating in a post-process on the film 1. At this time, the layer coated on the surface can also be stretched according to the film 1. This is because the layer stretches due to the change in shape of the uneven shape 4. That is, for example, by applying it to a vapor deposition barrier film, it is possible to provide extensibility in two directions while suppressing the destruction of the vapor deposition layer. Examples of vapor deposition films include metal oxides such as alumina and silica, and metals such as aluminum, gold, silver, and copper. Of course, the functions to be expressed are not limited to barrier properties, but also include light-shielding properties, design properties, electrical conductivity, and the like, and are not limited to these functions.
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。 As another example, as shown in Figure 17, a laminate can be formed by laminating another layer (or film) 8 to the film 1. In this case, the film 1 and the other layer 8 can be in contact only partially as shown in Figure 17(a), or they can be in contact over the entire uneven shape 4 as shown in Figure 17(c). It may also be somewhere in between as shown in Figure 17(b). In this case, it is preferable that the other layer 8 is made of a soft material so as not to impair the flexibility of the film 1.
(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。
(Film usage)
For example, film 1 or a laminate using it can be used as a barrier film, a packaging material, a backing film for patches such as poultices, a backing film for tapes that are attached to the skin or objects, a decorative film, an optical film, a protective film, a substrate for wearables, various film substrates, a design film, and the like, but the uses are not limited to these.
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。 In the case of a patch support film, which is an example of application, resistance to drugs and additives contained in the patch, non-adsorption or barrier properties are required, and stretchability is also desirable. All of these requirements can be met by adding an uneven shape to a material with high chemical resistance, non-adsorption and barrier properties, and making the film 1 stretchable with a light force. Examples of materials with high chemical resistance, non-adsorption and barrier properties include cyclic polyolefin, ethylene-vinyl alcohol copolymer and polyethylene terephthalate. Furthermore, the stress applied to the film 1 at the same elongation is also smaller, making it less likely that the user will feel an uncomfortable pull when stretching.
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。 Although the above describes examples of the present invention, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Furthermore, it is optional to use the above-described embodiments in combination.
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。 The following describes in detail the examples created by the inventors, but the present invention is not limited to the following examples.
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。 Comparative Examples 1, 2, and 3 were flat films without unevenness 4, and the materials constituting the films were a polyethylene terephthalate (PET) resin "Bellpet EFG70" manufactured by Bell Polyester Products Co., Ltd., an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) resin "Soarnol D4403" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and a polymethyl methacrylate (PMMA) resin "Acrypet VH000" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, respectively. The film thickness T was 10 μm in all cases. In the following, PET resin, EVOH resin, and PMMA resin are all intended to refer to the same resin.
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。 Comparative examples 4 and 5 have a shape in which the uneven shape 4 extends in only one direction as shown in Figure 3, and its cross section is a row of triangles with rounded apexes as shown in Figure 13(a), with the peak-valley apex angle being 90°. The uneven shape height H was 60 μm for both, and PET resin was used as the material. The film thickness T was 15 μm and 3 μm, respectively.
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。 In Comparative Examples 6, 7, 8, 9, and 10, the uneven shape 4 extends in two directions as shown in FIG. 1 or 8, the direction of the ridge line changes in a zigzag pattern, and the cross section is a row of triangles with rounded apexes as shown in FIG. 13(a), with the peak-valley apex angle set to 100° in Comparative Example 6, 90° in Comparative Example 7, and 60° in Comparative Examples 8, 9, and 10. The uneven shape height H was 42 μm when the peak-valley apex angle was 100°, 50 μm when the peak-valley apex angle was 90°, and 80 μm when the peak-valley apex angle was 60°. The film material used was PET resin in Comparative Examples 6 and 8, and EVOH resin in Comparative Examples 7, 9, and 10. The film thickness T was 15 μm, 22 μm, 3 μm, 5 μm, and 3 μm for Comparative Examples 6, 7, 8, 9, and 10, respectively.
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。 Table 1 shows the uneven shape 4, film material, uneven shape height H, and film thickness T of the comparative example.
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。 In Example 1, the uneven shape 4 extends in two directions as shown in FIG. 18, the ridges are straight and do not change direction, and the cross section is a trapezoid as shown in FIG. 13(c). The uneven shape height H is 80 μm, the material is PET resin, and the film thickness T is 15 μm.
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。 In Examples 2 to 11, the uneven shape 4 extends in two directions as shown in FIG. 1 or 8, the direction of the ridge line changes in a zigzag pattern, and the cross section is a row of triangles with rounded apexes as shown in FIG. 13(a). The peak-valley apex angle was 120° in Examples 2 and 3, 100° in Example 4, 90° in Examples 5, 6, and 7, and 60° in Examples 8, 9, 10, and 11. The uneven shape height H was 28 μm when the peak-valley apex angle was 110°, 42 μm when the peak-valley apex angle was 100°, 50 μm when the peak-valley apex angle was 90°, and 80 μm when the peak-valley apex angle was 60°. The film material used was PET resin in Examples 2, 3, 4, 5, 6, 8, and 9, EVOH resin in Examples 7 and 10, and PMMA resin in Example 11. The film thickness T was 8 μm for Examples 2, 4, 6, 8, 10, and 11, 5 μm for Examples 3 and 9, and 15 μm for Examples 5 and 7.
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。 Table 2 shows the uneven shape 4, film material, uneven shape height H, and film thickness T of the example.
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。 A tensile test evaluation was performed to calculate the tensile modulus Em and Ef.
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。 The tensile test evaluation was performed in accordance with JIS K 7161:2014 using a Tensilon universal material testing machine (RTC-1250A) manufactured by A&D Co., Ltd. The sample width was 15 mm, the distance between the chucks was 50 mm, and the tensile speed was 100 mm/min. In order to take into account the anisotropy of the sample, evaluation was performed in five directions, with angles changed by 22.5° from the MD (machine direction) to the TD (transverse direction). The average value of the elastic modulus in the five directions of the samples of Comparative Examples 1, 2, and 3 without the uneven shape 4 was taken as the tensile elastic modulus Em of the material, and the maximum value of the elastic modulus in the five directions of the other examples and comparative examples was taken as the tensile elastic modulus Ef-max. The thickness required to calculate the tensile elastic modulus Ef-max was the sum of the uneven shape height H and the film thickness T, that is, the apparent thickness (H+T).
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。 To evaluate the effect of the present invention, that is, "it has flexibility that allows it to stretch with a light force and can easily expand its area," a push-in test evaluation and a tensile test evaluation were carried out.
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。
The indentation test evaluation was carried out using a texture analyzer (EZ-SX) manufactured by Shimadzu Corporation. The sample was fixed to a metal plate with a hole of 50 mm in diameter, and the center of the hole was pressed with an indenter of 30 mm in diameter, and the indentation distance and indentation force were evaluated. The indentation distance was measured from the position where the indenter touched the sample to zero, until it reached a position of 40 mm, or until the sample broke. The indentation speed was 10 mm/min. As for the indentation judgment, when the indentation force exceeded 10 N when the indentation distance was 5 mm, it was marked as ×, when it was 10 N or less, it was marked as ◯, and when it was 5 N or less, it was marked as ◎.
In addition, at this time, the samples were observed, and those in which neck-in, such as obvious partial stretching, was marked with an X as the neck-in evaluation result, and those in which this was not confirmed were marked with an O.
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。 The tensile test evaluation was carried out using a Tensilon universal material testing machine (RTC-1250A) manufactured by A&D Co., Ltd. The sample width was 15 mm, the distance between chucks was 50 mm, and the tensile speed was 100 mm/min. The sample was stopped when it was stretched by 10%, i.e., 5 mm, and the sample width at that point was evaluated to evaluate whether it had spread in the width direction. At this time, evaluation was carried out in three directions, each at an angle of 45° from the MD direction to the TD direction, and the spread in the width direction was evaluated as follows: if the width had shrunk in even one direction, it was marked with an ×; if there was no significant change in any direction, it was marked with an ◯; if it had spread in all directions, it was marked with an ◎.
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。 As an overall judgment, if any one of the three judgments of pressing judgment, neck-in evaluation, and widthwise spread evaluation was ×, it was marked as ×, if all were ○ or above, it was marked as ○, and in particular, if both the pressing judgment and widthwise spread evaluation, which were marked as ◎, and the neck-in evaluation was also marked as ○, it was marked as ◎.
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。 The evaluation results for the comparative examples and examples are summarized in Tables 3 and 4, respectively.
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。 From Tables 3 and 4, it can be seen that although the uneven shape 4, film material, uneven shape height H, and film thickness T are important parameters, it is not possible to determine whether an effect will be obtained based on these alone. On the other hand, all of the items that satisfy formulas 1, 2, and 3 have a certain degree of effect.
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。 Comparative Examples 1, 2, and 3, which do not satisfy formula 1 (T<H), did not elongate at all, and all were judged as ×. In addition, Comparative Examples 4, 5, 6, and 7, which do not satisfy formula 2 (Ef-max<0.1×Em), all of the neck-in judgments were ×. Comparative Examples 4 and 6 were very difficult to elongate when pressed, and the pressing force exceeded 10 N. Comparative Examples 5 and 7 had a pressing force of 10 N or less, which suggests that the film was quite thin and had been stretched by plastic deformation. Furthermore, Comparative Examples 5, 8, 9, and 10, which do not satisfy formula 3 (7000 [N/m]<Em×T), were judged as × for widthwise spread, meaning that there was no spread. Comparative Example 10 also had an Ef-max below 1 MPa, making it very difficult to handle as a sample in the first place.
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。 In contrast, all of Examples 1 to 11 satisfied formulas 1, 2, and 3, and the evaluation results were good. However, in Example 1, in which the ridges extending in two directions did not change direction, the "widthwise spread" was insufficient, and the "widthwise spread" judgment did not reach ◎, so the overall judgment was ◯. In addition, in Examples 2 and 5, in which Ef-max exceeded 100 MPa, the pressing force was 10 N or less but exceeded 5 N, so it could not be said to be sufficiently soft, and the "pressing" judgment did not reach ◎, so the overall judgment was ◯. In addition, in Examples 2 and 3, in which the surface area ratio S was below 1.2, the pressing force was 10 N or less but exceeded 5 N, so it could not be said to be sufficiently soft, and the "pressing" judgment did not reach ◎, so the overall judgment was ◯. In addition, since the larger the surface area ratio S, the softer the results, an attempt was made to produce a sample with an uneven shape 4 exceeding 2, but it was difficult to produce a film, and it was ultimately not possible to obtain one.
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
1 Film 2 Surface 3 Back surface 4 Concave-convex shape 5 Peaks 6 Valleys 7 Functional layer 8 Another layer 1A Section H Height of concave-convex shape 4 T Thickness of film 1
Claims (8)
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、前記フィルムを構成する材料の引張弾性率Emは、1100MPa~3300MPaであり、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。 A film having a surface having a two-way uneven shape and a back surface having a two-way uneven shape corresponding to the two-way uneven shape of the surface,
When the tensile modulus of the film is Ef, the tensile modulus of the material constituting the film is Em, the height of the uneven shape of the film is H, and the thickness of the film is T,
A film characterized by satisfying all of the following formulas 1 to 3.
Formula 1 T<H
Formula 2 Ef < 0.1 × Em
Formula 3 7000[N/m]<Em×T
The tensile modulus Em of the material constituting the film is 1100 MPa to 3300 MPa, and the tensile modulus Ef of the film indicates the tensile modulus in any direction in the plane of the film.
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。 The uneven shape has at least continuous peaks or valleys,
The continuous peaks or valleys extend while changing the direction of the ridge line.
3. The film according to claim 1 or 2.
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。 a ratio S of a surface area of the film including the concave and convex shapes to an area of the film when viewed from above is 1.2 or more and 2 or less;
The film according to any one of claims 1 to 3.
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。 forming the uneven shape in the compartment;
A plurality of the sections are arranged, and there is no uneven shape between the adjacent sections.
The film according to any one of claims 1 to 4.
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