フィルム フィルムの概要

フィルム

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2019/10/18 05:17 UTC 版)

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フィルム

定義

違いは形だけ

薄い膜状のものを指す用語として、「フィルム」(および「フイルム」)の他に「シート」「膜(メンブレン)」「箔」などがある。これらの区分は明確には定義されておらず、慣用的に使い分けられている。現実には、発明者や製造者または使用者が便宜的に名づけた呼称がそのまま広まるケースが多い。

素材による区分
基本的に「フィルム」「シート」は人工物のうち高分子原料を主に使用したものを対象とした呼称に当たる。ただし、などファイバー状の原料を積層して製造されるものを指して「シート」と呼称することはあるが「フィルム」と呼ぶことは非常に稀である。「メンブレン」は自然物から概念的なものまでをも含む広い範囲を対象とした包括的な用語であり、逆に「箔」は金属原料を主に使用したものに限定する傾向がある。
一方、ケイ酸成分を原料とした薄膜成型材料について「無機フィルム[1]、微生物が形成する薄膜について「バイオフィルム」、オブラートなどの薄膜状の食べ物について「フィルム食品」または「可食性フィルム」という語句が使用されているように、「フィルム」の呼称は必ずしも合成樹脂など有機系の工業材料に限定される用語ではなくなりつつある。
その他の用例では、化粧品成分が肌の表面で形成する膜成分を「フィルム」と呼称することから転じて、一部の液体状化粧品を「アイフィルム」などと名づけている。
厚みによる区分
日本国内では一般に200µm以下の厚さを「フィルム」と称す[2] 事が多い。それに対しJISの包装用語や欧米では10ミル=250µm以下を指す。ただし、ロール状に巻けるなどの柔軟性を保持するものはより厚いものでも「フィルム」と呼称することもしばしばあり、いずれにしろ明確に定義されてはいない。100~200µmの範囲を境界とし、薄いものを「フィルム」、厚いものを「シート」と慣例的に区別するケースが多い。
形状による区分
「フィルム」は一般に、製造時に支持基盤を必要とするか否かに関わらず、成型後にそれ単体で薄膜状の構造を成り立たせているものを指す。成型した基板から単独では事実上分離できないものは「膜」や「層」などの用語を使用する場合が多い。また、「フィルム」は長い製造品を巻き取ったロール状で供出される場合が多く、同一の製造品ながらロール状のものを「フィルム」、適当な大きさに切り出したものを「シート」とそれぞれ呼称される場合もある。また、産業分野では通常「テープ」とは幅の狭い「フィルム」を指す。ただし、セロテープなどの粘着テープやビデオテープなど一般に流通するものと区別するためにあえて「スリットしたフィルム」と称されることもある。
用語「フイルム」
日本語において「フイルム」とは写真フィルムを限定して指し、これにはロール状でないものも含まれる。拗音項も参照のこと。
用語「ビニール
日本語独特の言い回しとして、包装用や農業資材用分野でのフィルムを指して俗に「ビニール」と呼称する場合がある。これは、本来はビニル樹脂(ポリ塩化ビニルなど)のことを意味するが、他の素材から製造されたフィルムをも混同する形で使われるケースが多い。

主な製造方法

溶融押出成型法(extrusion molding)

熱可塑性樹脂をフィルム化する一般的な方法。合成樹脂の射出成型法と同じくシリンダー内で加熱しスクリューで加圧した溶融状態の樹脂を、押出金型の吐出口(リップ)から押し出し、冷却工程を経て成型する。金型の形状や冷却方法などにより細分類される。

インフレーション法(inflation)

インフレーション法の概略
押出機の先端にリングダイス(またはクロスヘッドダイ)と呼ばれる環状のリップを持つ金型を設置し、チューブ状に材料を押し出して連続的に成型する。リングダイス中央には空気孔が設置されており、ここから圧搾空気を吹き込んでチューブを2~3倍程度に膨張させ、ピンチロールと呼ばれるローラーで引っ張りながら冷却してフィルムを巻き取る。ダイスの径および送り込む空気の圧力を調整することでフィルムの幅を、材料の吐出量とピンチロールの引っ張り速度を調整することでフィルムの厚みを変更する。空冷法では吐出速度が遅くフィルムの透明性も劣ってしまうので、樹脂の種類によっては水冷法が選択される。
通常の製法では下からフィルムを上向きに押し出すが、ポリプロピレン樹脂を押し出す場合は、設備の上部にリングダイスを設置し下向きに押し出してフィルム化する。
設備そのものが簡易なため操作が容易であり、小さな金型から幅の広いフィルムを製造できる。通常は巻き取る前に一端を切り開いて平らなフィルムとするが、この工程を省略するとチューブ状のフィルムを得られるため包装用フィルムの製造に多く採用される。しかし、一般に厚みの制御が難しく、精度が劣る。

Tダイ法(T-die、フラットダイ法)

Tダイ法の概略
押出機の先端にTダイと呼ばれる直線状のリップを持つ金型を設置し、平たく材料を押し出して連続的に成型する。Tダイの基本構造は片面に刻まれたT字型の溝を向かい合わせ二枚重ねたもので、T字の縦棒にあたる部分の先端部から溶融した樹脂を投入し、横棒にあたるマニホールドを介して樹脂がダイ両端まで広がり、リップの空隙からフィルム状に吐出される。フィルムは鏡面処理された冷却ローラー(チルドロール)を通して冷却し、最終的に巻き取られるまでの過程で端部の切り落としなどを行いフィルムの幅を調整する。冷却にはチルドロールの代わりに水槽を用いる製造法もある。
フィルムの厚みをリップの開口幅やチョークと呼ばれる弁の調整でコントロールすることが容易であり、生産性が高い。ただし、延伸などの別工程を経なければ、フィルムの最大幅はダイのリップ長までに限定される。また、押し出し方向と垂直方向との物性差が生じやすい。

溶液流延法(solution casting)

材料を溶媒に溶融させ流動性を持たせた溶液(ドープ)を、表面を平滑にしたドラム(キャスティングドラム)やステンレス製の平滑ベルト上に流し込んで付着させ、これを加熱する工程に通して溶媒を蒸発させ、フィルムを成型する。

フィルムに物理的な圧力を加えないため高分子の配向が起こらず、強度や光学特性などに方向性が生じない。厚み精度が極めて高い。溶融押出成型法に比べ樹脂にかける熱量が低く、熱安定剤などの添加量を低減できる。また、溶液をろ過する工程を設置できるため樹脂の塊(フィッシュアイ)が発生せず、キズもつきにくいため透明性の高いフィルムを成型できる。しかしながら脱溶媒が必要なため特に厚いフィルムの生産性には劣り、また溶剤回収工程などが必要なため設備が大きくなってしまう傾向にある。

カレンダー法(calendaring)

カレンダー法(L型)の概略

主に塩化ビニル樹脂をフィルム化する際に用いられる手法。複数のローラー(カレンダーロール)を使い、あらかじめ溶融状態に加熱した熱可塑性樹脂を挟んでフィルム状に圧延し成型する。通常は4~5本のローラーをL型やZ型など様々に設置し、加熱した最初の2本挟み込みながら圧延する。途中何本かのローラーを配して更なる加熱または冷却を行い、最後に冷却されたローラーの表面を沿わせて成型を終え巻き取られる。各カレンダーロールの径や温度、回転数などを調整することによってフィルムの厚さ精度を高めたり物性に特色を持たせたりするなどの工夫が施されている。

生産設備は大型化するが製造能力は極めて高い。ただし加工技術は複雑かつ熟練を要求され、条件設定が難しく精度の調整は難しい。


  1. ^ 「粘土の合成」”. 材質・材料研究機構 物質研究所 山田裕久. 2008年5月22日閲覧。
  2. ^ 参考文献より
  3. ^ CNET Japan”. 液晶画面とセロファン. 2008年5月22日閲覧。
  4. ^ FUJIFILM | 業務用製品 | 放送・映画 | 映画用フィルム”. 2008年5月22日閲覧。
  5. ^ コダック 映画関連製品-製品情報”. 2008年5月22日閲覧。
  6. ^ 財団法人大田区産業振興協会”. モノづくり見聞録No.16. 2008年5月22日閲覧。
  7. ^ 透明フィルムが無線IP電話を救う?”. 日経BPnet. 2008年5月22日閲覧。





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