(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲の湿度に応答して意図的にカール量を変化させると同時に、これにより優れた視覚効果を与えることが可能な、刺激応答性可逆変形構造体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】基材１２と、少なくともその片面側にマトリクス１１とを有する構造体１であって、前記マトリクスは、水分を吸着及び脱離する特性を有する樹脂により構成され、マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化によって、構造体のカール量が変化することを特徴とする、刺激応答性可逆変形構造体。【選択図】図１
2020003448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、少なくともその片面側にマトリクスとを有する構造体であって、
前記マトリクスは、水分を吸着及び脱離する特性を有する樹脂により構成され、
前記マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化によって、前記構造体のカール量が変化することを特徴とする、刺激応答性可逆変形構造体。
【請求項２】
前記樹脂が、硬化性樹脂の重合体あるいは共重合体であることを特徴とする、請求項１に記載の刺激応答性可逆変形構造体。
【請求項３】
前記硬化性樹脂が、電離放射線硬化性あるいは熱硬化性を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の刺激応答性可逆変形構造体。
【請求項４】
前記マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化が、前記マトリクスの組成、硬化度、架橋密度、重合度のいずれかによって制御されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の刺激応答性可逆変形構造体。
【請求項５】
少なくとも前記構造体のカール量が変化するマトリクスまたは基材表面にインキによる印刷が施されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の刺激応答性可逆変形構造体。
【請求項６】
前記構造体において、マトリクスと基材とを貫通する切り込み状の孔空け加工がされた切り込み部が複数配置されており、マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化によって、前記切り込み部のカール量が変化することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の刺激応答性可逆変形構造体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の刺激応答性可逆変形構造体の製造方法であって、
硬化性樹脂材料を含む塗液を調製する塗液調製工程と、
前記塗液を基材上に塗布する塗布工程と、
前記塗液を熱処理して塗膜を形成する熱処理工程と、
前記塗膜に電離放射線を照射して硬化させて硬化膜とし、前記基材に支持された前記硬化膜からなるマトリクスを形成する電離放射線照射工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする、刺激応答性可逆変形構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の刺激応答性可逆変形構造体の製造方法において、
前記マトリクスまたは基材へ印刷パターンを形成する工程と、
前記マトリクスに切り込み状の孔空け加工を行う工程の、
いずれかまたは両方の工程をさらに備えることを特徴とする、刺激応答性可逆変形構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分の吸着及び脱離に伴って可逆的に体積変形する刺激応答性可逆変形構造体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、基材フィルムと少なくともその片側にマトリクスとを有し、マトリクスが水分を吸着及び脱離する特性を有する樹脂により構成され、マトリクスの水分の吸着及び脱離に伴う体積変化によって基材フィルムのカールが変化することを特徴とする、刺激応答性可逆変形構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の機能性フィルムが、フラットパネルディスプレイなどのエレクトロニクス製品や、農業製品、壁紙などの建装材など様々な分野において用いられている。
【０００３】
いずれの分野においても、機能性フィルムにカール（反り）が生じることは、機能性フィルム単体で使用の際に問題を生じるほか、機能性フィルムを貼合する対象との接着性を阻害するなどの理由から、機能性フィルム単体としてカールを低減することが求められている。また、こうしたカールは、気温・湿度などの外乱因子に対し変化しないことが求められている。
【０００４】
例えば特許文献１のように、機能性フィルムがハードコート層とカール抑制層を積層することにより、カールを抑止しているものがある。
また特許文献２のように、２種のアクリレート化合物を組み合わせたものを用いて、カールを抑制する手段が知られている。
【０００５】
このように、カールを抑制する手段を講じることなどによって機能性フィルムの本来の機能に支障が生じないことが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０９７８３６号公報
【特許文献２】特許第４５００５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに対し本発明は、上記と異なる発想によるものであり、使用環境の変化に対するカール量が変化することを機能として捉えた。すなわち、基材表面に形成されたマトリクスの水分を吸着及び脱離することによる体積変化により、基材の片面側に応力を加え、意図的にカール量を変化させると同時に、これにより優れた視覚効果を与えることが可能な、刺激応答性可逆変形構造体及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る刺激応答性可逆変形構造体は、
基材と、少なくともその片面側にマトリクスとを有する構造体であって、
前記マトリクスは、水分を吸着及び脱離する特性を有する樹脂により構成され、
前記マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化によって、前記構造体のカール量が変化することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る前記樹脂が、硬化性樹脂材料の重合体あるいは共重合体であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る硬化性樹脂材料が、電離放射線硬化性あるいは熱硬化性を有することが好ましい。
【００１１】
また、前記マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化が、マトリクスの組成、硬化度、架橋密度、重合度のいずれかによって制御されていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る刺激応答性可逆変形構造体は、少なくともマトリクスないし基材表面に対してインキにより印刷が施されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る刺激応答性可逆変形構造体は、
マトリクスと基材とを貫通する切り込み状の孔空け加工がされた切り込み部が複数配置されており、マトリクスにおける水分の吸着及び脱離に伴う体積変化によって、前記切り込み部のカール量が変化することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の刺激応答性可逆変形構造体の製造方法において、
硬化性樹脂材料を含む塗液を調製する塗液調製工程と、
前記塗液を基材上に塗布する塗布工程と、
前記塗液を熱処理して塗膜を形成する熱処理工程と、
前記塗膜に電離放射線を照射して硬化させて硬化膜とし、前記基材に支持された前記硬化膜からなるマトリクスを形成する電離放射線照射工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の刺激応答性可逆変形構造体の製造方法において、
前記マトリクスまたは基材へ印刷パターンを形成する工程と、
前記マトリクスに切り込み状の孔空け加工を行う工程の、
いずれかまたは両方の工程をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、基材に対して形成したマトリクスの水分の吸着及び脱離に伴う可逆的な体積変化を利用し、可逆的なカール量の変化を基材に与えることができる。これを利用して、カール量の変化が起こる部分に印刷パターンを設け、水分の吸着ないし脱離に対する視覚的変化を生じさせること、さらに、カール量を利用した湿度センサーや、基材の表裏での空気の透過量が変化するなどの、有用な効果を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体１の断面模式図。
【図２】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体１の水分の脱離状態における断面模式図。
【図３】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体１の水分の吸着状態における断面模式図。
【図４】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体２の断面模式図。
【図５】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体２の水分の吸着・脱離状態における断面模式図。
【図６】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体３の断面模式図（上）およびマトリクス表面側からの模式図(下)。
【図７】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体３の水分の脱離状態における断面模式図（上）およびマトリクス表面側からの模式図(下)。
【図８】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体３のマトリクス表面側からの模式図。
【図９】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体４の断面模式図とその水分の脱離状態(右)。
【図１０】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体４の断面模式図とその水分の脱離状態(右)。
【図１１】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体４の断面模式図とその水分の脱離状態(右)。
【図１２】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体４の断面模式図。
【図１３】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体のカール変化前後の様子を示す写真画像。
【図１４】本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体に観察されたモアレパターンの変化前後の写真画像。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の刺激応答性可逆変形構造体について、図を用いて詳細に説明する。
【００１９】
（刺激応答性可逆変形構造体１）
図１は、本発明の実施の形態に係るフィルム状構造の刺激応答性可逆変形構造体１の一例を示した断面模式図である。本構造体は図１に示すように、水分の吸着及び脱離により体積が変化する材料からなるマトリクス１１と、基材フィルム１２とを有する。図１はマトリクス１１が特に変化のない状態を示す。
図２はマトリクス１１における水分の脱離に伴い変化した状態の断面模式図であり、図３はマトリクス１１の水分の吸着に伴い変化した状態の断面模式図である。
なお、本発明 の説明では基材としてフィルムを例として説明するが、基材はフィルムに限定されない。例えば、フィルムの他にシート、薄膜、箔などが挙げられる。
【００２０】
マトリクス１１が図１の状態から水を脱離した場合(図２)、マトリクス１１の体積が減少するが、マトリクス１１と基材フィルム１２は密着しているため、マトリクスにかかる応力１３が基材フィルム１２に加わり（応力の方向は矢印で示される）、マトリクス側にカールする。逆にマトリクス１１が図１の状態から水を吸着した場合(図３)、マトリクス１１の体積が増加するが、マトリクス１１と基材フィルム１２は密着しているため、マトリクスにかかる応力１３が基材フィルム１２に加わり、基材フィルム側にカールする。
【００２１】
図１のカールがない初期状態を作製する際に、マトリクスが水を吸着あるいは脱離している状態を調整することにより、水分に対する刺激応答性を変化させることが可能である。
例えば、水がほぼすべて脱離している状態で図１のカールがない初期状態を作製した場合、温度２３℃湿度５０％ＲＨの環境に放置すると、図３のようなカールが生じ、更に水分が吸着するとより強いカールが生じることになり、図２の状態は起こらない。
逆に水が限界まで含んでいる状態で図２のカールがない初期状態を作製した場合、図３の状態になることはなく、２３℃５０％ＲＨの環境に放置すると図２のようなカールが生じ、更に水分の脱離が進むとより強いカールが生じることとなる。
例えば２３℃５０％ＲＨで図１のカールがない初期状態を作製した場合は、２５％ＲＨで図２の状態に、７５％ＲＨで図３の状態となるように調整することができる。
【００２２】
マトリクス１１を構成する材料としては、水分の吸着、脱離に伴って体積変化を発現する材料であれば特に限定されないが、水分を吸着する材料として、親水基であるカルボキシル基、アルデヒド基、水酸基、アミノ基、アミド基、スルホン基などを有する親水性高分子系材料、その混合系材料、あるいはそれらに粒子やフィラーなどを含む複合材料であることが好ましい。
【００２３】
親水性高分子系材料としては、例えば、ポリアクリル酸系、ポリマレイン酸系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルピロリドン系、ポリビニルピリジン系、ポリアクリルアミド系、ポリエチレンオキシド系、ポリビニルスルホン系などを挙げることができる。また、これらの材料系において２種類以上が主鎖あるいは側鎖に組み込まれて構成される混合物であってもよい。具体的には、ポリアクリル酸とポリビニルアルコール系の共重合体やポリアクリル酸とポリマレイン酸の共重合体などが挙げられる。
【００２４】
また、水分の吸着及び脱離により体積変化する混合材料系としては、ゲル材料なども好適に用いられる。具体的には、二種類の親水性高分子鎖が相互進入高分子網目を形成することで高強度化されたダブルネットワークゲルや、粘土化合物であるクレイが物理架橋点として作用するナノコンポジットゲルなどが挙げられる。
【００２５】
上記の親水性高分子材料やゲル材料は、電離放射線硬化性あるいは熱硬化性を有する有機モノマー、オリゴマー、ポリマーにより形成される硬化性樹脂材料が含まれることが好ましい。
【００２６】
電離放射線硬化性有機モノマー、オリゴマーおよびポリマーとは、紫外線や電子線といった活性エネルギー線の照射により、架橋反応を経て硬化する物質のことをいう。硬化性の材料を用いることで、平坦なフィルム状だけでなくパターニング、凹凸構造や球構造など様々な構造体としても成形することが可能となる。また、硬化条件を変更することで架橋密度を制御することができるため、水分の吸着、脱離に伴う体積変化率をコントロールすることも可能である。
【００２７】
親水性高分子材料やゲル材料に用いられる電離放射線硬化性モノマー、オリゴマーとしては、具体的には、アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド各種四級塩、アクリロイルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート各種四級塩、アクリル酸、各種アルキルアクリレート、メタクリル酸、各種アルキルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、スチレン、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、２，２−ビス〔４−（アクリロキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（アクリロキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、２−ヒドロキシ−１−アクリロキシ−３−メタクリロキシプロパン、２，２−ビス〔４−（アクリロキシポリプロポキシ）フェニル〕プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジメタクリロキシプロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスメタクリルアミド、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【００２８】
本実施の形態に係る熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂を主成分とした樹脂組成物が好ましい。より具体的には、不飽和ポリエステル樹脂が、不飽和ポリエステル樹脂と、水酸基及び炭素−炭素二重結合を有する反応性希釈剤と、重合開始剤とを必須成分とする樹脂組成物であり、エポキシ樹脂は、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂と、水酸基及び炭素−炭素二重結合を有するフェノール樹脂硬化剤と、硬化促進剤とを必須成分とする樹脂組成物が好ましい。
【００２９】
本実施の形態に係る親水性高分子材料やゲル材料には、適宜、架橋剤を添加してもよい。架橋剤としては、重合性官能基を２つ以上有する化合物を用いることができ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリン、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレン−ビス−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ブチレン−ビス−Ｎ−ビニルアセトアミド、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、アリル化デンプン、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、テトラアリロキシエタン、ペンタエリストールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメリテート等が挙げられる。 
【００３０】
また、本実施の形態に係る親水性高分子材料やゲル材料には、適宜、フィラーを添加してもよい。フィラーの形状としては、球状、粒子状、針状、繊維状、板状、燐片形状、ロッド状、不定形等が挙げられ、親水性表面を持つものがモノマーや樹脂との相溶性の観点から好ましい。
例えば、粒子状であれば、親水化処理された金属酸化物微粒子や金属微粒子、ゼオライト、ポリマー微粒子などが挙げられる。また、板状であれば、サポナイトやスティブンナイト、ヘクトライト、モンモリロナイト、ルーセンタイト、ソマシフなど水膨潤性の層状粘土化合物などが挙げられる。また、繊維状であればセルロースナノファイバーや親水化処理されたカーボンナノチューブ、ガラスフィラーなどが挙げられる。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る親水性高分子材料やゲル材料には、その重合様式によって、重合開始剤を適宜選択することができる。
重合開始剤としては、具体的には、過酸化水素、過硫酸塩、例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等、アゾ系開始剤、例えば２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩、２，２’−アゾビス（Ｎ，Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジン）２塩酸塩、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−〔１，１，−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス〔２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕２塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４’−ジメチルバレロニトリル）、ベンゾフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスホンオキサイド、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン等の紫外光によってラジカルを発生する化合物、２，４−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン、２−（３−ジメチルアミノ−２−ヒドロキシプロポキシ）−３，４−ジメチル−９Ｈ−チオキサントン−９−オンメソクロライド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ピル−１−イル）チタニウム、１，３−ジ（ｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゼンや３，３’，４，４’−テトラ−（ｔ−ブ
チルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のパーオキシエステルに、チオピリリウム塩、メロシアニン、キノリン、スチルキノリン系色素を混合した物質等の３６０ｎｍ以上の波長の光によってラジカルを発生する化合物等が挙げられる。また、過酸化水素あるいは過硫酸塩は、例えば、亜硫酸塩、Ｌ−アスコルビン酸等の還元性物質やアミン塩等を組み合わせてレドックス系の開始剤としても使用することができる。
【００３２】
本発明に係る基材フィルム１２には、ＰＥフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ナイロンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリウレタンフィルム、アクリルフィルム、塩化ビニルフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、トリアセチルセルロースフィルム、紙、金属箔、経木などの木材、などのフィルムを使用することができ、その材質を問わない。
マトリクス１１の水分の吸着および脱離に伴う体積変化量によりカール量が変化することが必要となるため、フィルムやシートであることが望ましい。またこれらが積層されていてもフィルム表面にコーティングや印刷、賦形処理があっても構わない。
【００３３】
基材フィルム１２が水分の吸着及び脱離に伴い体積変化する場合、カールの変化が小さくなるか生じなくなるため、基材フィルム１２は水分の吸着および脱離に伴う体積変化量が小さいことが好ましい。より好ましくは、体積変化量が１％以下であることが好ましい。
【００３４】
基材フィルム１２の膜厚は特に限定しないが、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。１μｍ以下の場合、刺激応答性可逆変形構造体の強度が確保できず、１００μｍ以上では、基材フィルム１２の剛性のため、マトリクス１１の水分の吸着および脱離に伴う体積変化があっても、カールが生じにくくなるためである。
【００３５】
本発明の効果を得るためには、マトリクス１１と基材フィルム１２とは強固に密着している必要がある。マトリクス１１を形成する基材フィルム１２表面に、オゾン処理やコロナ処理、プラズマ処理などの親水化処理を行うなどの方法を利用することができる。また、マトリクス１１と基材フィルム１２は粘着材・接着剤により固定されていても構わない。
【００３６】
（刺激応答性可逆変形構造体２）
図４は、本発明の実施の形態に係るフィルム状構造の刺激応答性可逆変形構造体２の一例を示した断面模式図である。基材フィルム２２と、その両面に水分の吸着及び脱離により体積が変化する材料からなるマトリクス２１、２３とを有する。
【００３７】
このような構造をとる場合、刺激応答性可逆変形構造体の両面のマトリクスの水分吸着および脱離の違いにより、カールの向きを変えることが可能となる。
例えば、マトリクス２１、２３の組成、硬化度、架橋密度、重合度、膜厚が同等であり、水分の吸着及び脱離による体積変化率が同等であるとき、刺激応答性可逆変形構造体を介して相対的に２３の側が２１の側よりも水分の吸着量を多くすると、図５のように刺激応答性可逆変形構造体は２３の側が凸となるようにカールさせることが可能となる。逆に刺激応答性可逆変形構造体を介して相対的に２１の側が２３の側よりも水分の脱離量が少ないとき、刺激応答性可逆変形構造体は２１の側が凸となるようにカールさせることが可能となる（図示せず）。
また、マトリクス２１、２３の組成、硬化度、架橋密度、膜厚を変えて、刺激応答性可逆変形構造体の両面のマトリクスの水分吸着および脱離によるカールの向き、量を変更することも可能である。このように表裏の水分・脱離量の違いに応じてカールの向きを変えることが可能となる。
【００３８】
マトリクス２１、２３を構成する材料としては、水分の吸着、脱離に伴って体積変化を発現する材料であれば特に限定されず、上述した刺激応答性可逆変形構造体１に記載のマトリクス材料１１と同じ材料を用いることができる。
【００３９】
基材フィルム２２を構成する材料としては、同じく刺激応答性可逆変形構造体１に記載の基材フィルム１２の材料と同じ材料を用いることができる。
【００４０】
（刺激応答性可逆変形構造体３）
図６は、本実施の形態に係るフィルム状構造の刺激応答性可逆変形構造体３の一例を示した断面模式図と、Ａ側からみた表面の模式図である。基材フィルムの３２の一部にマトリクス３１を形成し、マトリクス３１のある部分に切り込み３３が刺激応答性可逆変形構造体を貫通するようにＡ−Ｂ間に複数本入れてある。
【００４１】
このような形態をとった場合、マトリクス３１から水分が脱離すると、図７のようにマトリクス３１および切り込み３３が入っている部分のみがカールし、マトリクス３１が形成されていない部分は平滑なままとなる。刺激応答性可逆変形構造体全体としては平滑なままであり、マトリクス３１が形成されている部分のみカールが生じるようになる。
【００４２】
切り込みを入れる場合、図８のように、切り込み３３の形状は特に限定しないが、刺激応答性可逆変形構造体３の表裏で貫通していることを必須とする。切り込み３３は複数の直線で形成されていてもよく、多角形・円形により抜かれている形状でもよい。また、切り込み部分がマトリクスのない部分にかかっていてもいなくても構わない。水分の吸着および脱離によりカールが生じればよい。
【００４３】
基材フィルム３２の表面に形成するマトリクス３１と切り込み３３の数、数密度、大きさは特に限定しない。
【００４４】
マトリクス３１を構成する材料としては、水分の吸着、脱離に伴って体積変化を発現する材料であれば特に限定されず、上述した刺激応答性可逆変形構造体１に記載のマトリクス材料１１と同じ材料を用いることができる。また、刺激応答性可逆変形構造体２に記載したようにマトリクス３１の基材フィルム３２を介して反対側には、同じくマトリクスを配置することも可能である。
【００４５】
基材フィルム３２を構成する材料としては、刺激応答性可逆変形構造体１に記載の基材フィルム１２の材料と同じ材料を用いることができる。
【００４６】
（刺激応答性可逆変形構造体４）
図９ (左図)は、本発明の実施の形態に係るフィルム状構造の刺激応答性可逆変形構造体４の一例を示した断面模式図である。基材フィルム４２の一部にマトリクス４１を形成し、印刷基材４６の一部と、粘着剤または接着剤４５を用いて貼合している。また、マトリクス４１のある部分に切り込み４３が、刺激応答性可逆変形構造体を貫通するようにＡ−Ｂ間に入れてある。刺激応答性可逆変形構造体には、マトリクス４１と印刷基材４６の両方に印刷パターン４４が形成してある。このような形態をとった場合、マトリクス４１から水分が脱離すると、図９（右図）のように刺激応答性可逆変形構造体全体としては平滑なままであり、マトリクス４１が形成されている部分のみカールが生じるようになる。Ａ側からみると、マトリクス４１からの水分の脱離前後で印刷パターン４４が変化するようになる。
【００４７】
印刷パターン４４は、マトリクス４１の片面あるいは両面、または基材フィルム４２のいずれか片面あるいは両面に形成されていてもかまわない。
【００４８】
また、図１０のように、更に印刷パターン４４を設けた印刷基材４６を配置したり、図１１のようにカールが生じる部分を除いて粘着剤または接着剤４５で貼合し、あわせて刺激応答性可逆変形構造体４とすることも可能である。このような構造をとる場合も、マトリクス４１からの水分の脱離前後で印刷パターン４４が変化するようになる。
【００４９】
また、図１２のように複数のマトリクス４１と基材フィルム４２および印刷パターン４４の組み合わせが、粘着剤または接着剤４５で貼合されていてもかまわない。
【００５０】
特に基材フィルム４２およびマトリクス４１が透明であり、印刷パターン４４が網点や万線のような、複数重なることで光学的に干渉しモアレが生じるような印刷パターンで構成されている場合、基材フィルム４２あるいはマトリクス４１上の印刷パターンと、印刷基材４６上の印刷パターンが光学的に干渉してモアレを生じる。通常、モアレパターンは観察する角度を変えることによってモアレが変化するが、本発明の場合、観察する角度を変えなくても水分の吸着および脱離によってモアレパターンを変化させることが可能となる。
【００５１】
刺激応答性可逆変形構造体４の中の、マトリクス４１と切り込み４３の数、密度、大きさは特に限定しない。
【００５２】
マトリクス４１を構成する材料としては、水分の吸着、脱離に伴って体積変化を発現する材料であれば特に限定されず、上述した刺激応答性可逆変形構造体１に記載の材料と同じ材料を用いることができる。また、刺激応答性可逆変形構造体２に記載したようにマトリクス４１の基材フィルムを介して反対側には、同じくマトリクスを配置することも可能である。
【００５３】
基材フィルム４２を構成する材料としては、同じく刺激応答性可逆変形構造体１に記載の基材フィルム１２の材料と同じ材料を用いることができる。
【００５４】
印刷基材４６を構成する材料としては、刺激応答性可逆変形構造体１に記載の基材フィルム１２と同じ材料を用いることができる他、ガラス板、金属板、陶器など剛性があるものでもかまわない。
【００５５】
印刷パターン４４を構成する材料としては、カラーインキ、白インキ、黒インキなど有色であれば特にその種類・材料を問わない。
【００５６】
（製造方法）
次に、本発明の実施の形態に係る刺激応答性可逆変形構造体の製造方法について、刺激応答性可逆変形構造体４を例にとり説明する。
【００５７】
まず、マトリクス４１を形成するための上述した材料と、必要に応じて溶媒を混合し、マトリクス形成用塗液を調液する。
【００５８】
マトリクス形成用塗液に対しては、塗布性を向上させるため表面調整剤、消泡剤、レオロジーコントロール剤等を加えることもできる。
【００５９】
次に、基材フィルム４２上に、上記マトリクス形成用塗液をコーティングする。
マトリクス形成用塗液の基材フィルム４２へのコーティング方法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、グラビア印刷法、ダイコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等、既存の塗布方法が挙げられるが、特に限定しない。
【００６０】
マトリクス４１の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下程度であることが好ましく、２０μｍ以上１５０μｍ以下程度であることがより好ましい。ただし、マトリクス４１の厚みは上記範囲に限定されるものではない。
【００６１】
次に、基材フィルム上に塗布された塗液を適宜熱処理により乾燥させて塗液内の溶媒を除去し、塗膜を形成する。熱処理は、適宜公知の乾燥手段を採用できる。例えば、乾燥手段として、加熱、送風、熱風、遠赤外線などを利用することができる。
なお、この時点での塗膜の含水量を調整することで、図１のカールがない状態での含水量を調整することも可能である。
【００６２】
マトリクス４１の材料として電離放射線硬化性樹脂を使用する場合、熱処理工程の後に電離放射線照射工程を設け、塗膜に電離放射線を照射することにより硬化させて塗膜の形成を行う。
本発明における電離放射線としては、紫外線、電子線などを採用できる。紫外線硬化の場合、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク、ＵＶ−ＬＥＤなどの光源を利用することができる。積算光量・照度は用いる樹脂によって異なるが、通常は紫外線源を搬送ラインに多段数設けておき、複数に分けて照射する。特に一段目の紫外線照射においては、光重合の暴走による内部応力の上昇を低減するため、ウェブの温度が６０℃以下に保たれていることが好ましい。硬化度を調整することにより、図１のカールがない状態の含水量を調整することも可能である。
【００６３】
また、塗布用フィルムを別途用意し、これに対しマトリクス形成用塗液を塗布、乾燥、硬化を行った後、塗布用フィルムからマトリクス単体を剥離し、基材フィルム４２に粘着剤・接着剤などを用いて貼合することも可能である。その際、マトリクスにカールがない状態で水分の吸着や脱離を行った後、粘着剤フィルムを貼合し、基材フィルム４２へ貼合する。塗布用フィルムは、マトリクスが容易に剥離するものであれば、特に限定されない。このようにしても図１のカールがない状態の含水量を調整することが可能である。
【００６４】
そして、マトリクス４１上と基材フィルム４２上に、印刷により印刷パターン４４を形成する。印刷パターン４４の形状やサイズは、特に限定されるものではなく、使用する用途や機能、印刷方式などによって、適宜選択することができる。特にモアレを発現させる場合、印刷パターンをスクリーン印刷やオフセット印刷、インクジェット印刷などのパターン印刷方式を用いることができる。
【００６５】
次に、マトリクス４１と基材フィルム４２の所定の場所に、切り込み４３を入れる。
マトリクス４１と基材フィルム４２には例えばロールカッター、プレス穿孔などを用いて切り込み４３を入れるが、特にその手法は問わない。
【００６６】
また、マトリクス４１、基材フィルム４２には、様々な３次元形状を腑型することができる。腑型方法としては、ナノインプリントや微細な金型を用いた熱プレスなどを利用することができる。
【００６７】
また、マトリクス４１および基材フィルム４２には、着色することも可能である。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げて説明する。
【００６９】
（カールの測定方法）
カール量は刺激応答性可逆変形構造体を５ｍｍ×５０ｍｍに切り出し、水分の吸着や脱
離を行った後、５分後に曲率半径を測定した。カールを測定する環境は湿度の条件以外は２３℃とした。直接水をかける場合は、５分後に表面に付着した水をふき取った後測定した。曲率半径が３００ｍｍを越すものについては平坦として扱った。
【００７０】
（刺激応答性可逆変形構造体１）
以下、刺激応答性可逆変形構造体１の実施例１〜１２については、表１にデータをまとめた。表中において、曲率半径が正なものは基材フィルム側を凸とするカールが生じたことを意味する。∞を書いてあるものはほぼ平滑であることを意味する。負の数の場合、マトリクス側を凸とするカールが生じていることを意味する。
【００７１】
（実施例１）
まず、マトリクス形成用塗液１を調製した。親水性ＵＶ硬化性樹脂ＵＡ−Ｗ２Ａ（新中村化学工業社製、１２重量部）、親水性ＵＶ硬化性モノマーＨＥＡＡ（ＫＪケミカルズ社製、８２重量部）、水膨潤性層状粘土鉱物ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ（ＢＹＫ社製、６重量部）、光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９（ＢＡＳＦ社製、０．２重量部）、溶媒として純水を混合した塗液を調製した。
【００７２】
次に、フィルム基材は、コロナ処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ルミラーＴ６０、厚さ７５μｍ、東レ社製）とした。また、バーコーターを用いマトリクス形成用塗液１をフィルム基材に塗布した。塗液の塗布量は、乾燥膜厚が４５μｍとなるように設定した。
【００７３】
次に、基材に塗布された塗液１を熱処理により乾燥させ、基材上に塗膜を形成した。熱処理条件は、１００℃で１分間とした。
【００７４】
次に、基材上に形成した塗膜に電離放射線を照射し、塗膜を硬化させ、刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。このとき、電離放射線として紫外線を照射した。また、紫外線の照射は、コンベア式紫外線硬化装置を用いて露光量４２０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００７５】
刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径１４ｍｍ、５０％ＲＨにてほぼ平坦、７５％ＲＨではマトリクス側を凸にして曲率半径２８０ｍｍであった。なお表１では、マトリクス側が凸になる場合の曲率半径をマイナス値として表記した。
【００７６】
（実施例２）
乾燥膜厚を５５μｍとする以外は実施例１と同じ条件で、刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径１０ｍｍ、５０％ＲＨにてほぼ平坦、７５％ＲＨではマトリクス側を凸にして曲率半径２４０ｍｍであった。
【００７７】
（実施例３）
乾燥膜厚を３５μｍとする以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径５５ｍｍ、５０％ＲＨ、及び７５％ＲＨにてほぼ平坦であった。
【００７８】
（実施例４）
電離放射線の露光量を３００ｍＪ／ｃｍ２とする以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径３５ｍｍ、５０％ＲＨでほぼ平坦、７５％ＲＨにてマトリクス側を凸にして曲率半径２３０ｍｍであった。
【００７９】
（実施例５）
電離放射線の露光量を５００ｍＪ／ｃｍ２とする以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径８０ｍｍ、５０％ＲＨ、及び７５％ＲＨにてほぼ平坦であった。
【００８０】
（実施例６）
基材に塗布された塗液を熱処理により乾燥する時間を５分とする以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径２０ｍｍ、５０％ＲＨで曲率半径１８０ｍｍ、７５％ＲＨにてほぼ平坦であった。
【００８１】
（実施例７）
基材フィルムの膜厚を３８μｍとする以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径１０ｍｍ、５０％ＲＨでほぼ平坦、７５％ＲＨにてマトリクス側を凸にして曲率半径２００ｍｍであった。
【００８２】
（実施例８）
マトリクス形成用塗液２として、親水性ＵＶ硬化性樹脂ＵＡ−Ｗ２Ａ（新中村化学工業社製、２４重量部）、親水性ＵＶ硬化性モノマーＨＥＡＡ（ＫＪケミカルズ社製、７０重量部）、水膨潤性層状粘土鉱物ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ（ＢＹＫ社製、６重量部）、光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９（ＢＡＳＦ社製、０．２重量部）、溶媒として純水を混合した塗液を調製した。それ以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径５０ｍｍ、５０％ＲＨ、及び７５％ＲＨでほぼ平坦であった。
【００８３】
（実施例９）
マトリクス形成用塗液３として、親水性ＵＶ硬化性樹脂ＵＡ−Ｗ２Ａ（新中村化学工業社製、６重量部）、親水性ＵＶ硬化性モノマーＨＥＡＡ（ＫＪケミカルズ社製、８８重量部）、水膨潤性層状粘土鉱物ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ（ＢＹＫ社製、６重量部）、光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９（ＢＡＳＦ社製、０．２重量部）、溶媒として純水を混合した塗液を調製した。それ以外は実施例１と同じ条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径１２ｍｍ、５０％ＲＨで曲率半径１６０ｍｍ、７５％ＲＨにて曲率半径２５０ｍｍであった。
【００８４】
（実施例１０）
塗布用基材として、離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、マトリクス形成用塗液１を、バーコーターを使用して塗布した。塗液の塗布量は、乾燥膜厚が４５μｍとなるように設定した。
【００８５】
次に、基材に塗布された塗液を熱処理により乾燥させ、基材上に塗膜を形成した。熱処理条件は、１００℃で１分間とした。
【００８６】
次に、基材上に形成した塗膜に電離放射線を照射し、塗膜を硬化させた。このとき、電離放射線として紫外線を照射した。また、紫外線の照射は、コンベア式紫外線硬化装置を用いて露光量４２０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００８７】
次に、基材に形成したマトリクスを塗布用基材から剥離し、湿度調整として２３℃５０％ＲＨの状態に平滑な状態で５分置いた後、１０μｍの粘着フィルム（２５μｍ厚）を用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ルミラーＴ６０、厚さ３８μｍ、東レ社製）と貼り合わせ刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径８０ｍｍ、５０％ＲＨでほぼ平坦、７５％ＲＨにてマトリクス側を凸にして曲率半径２００ｍｍであった。
【００８８】
（実施例１１）
湿度調整を２３℃２５％ＲＨとする以外は実施例１０の条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、２５％ＲＨにてほぼ平坦、５０％ＲＨでマトリクス側を凸にして曲率半径２５０ｍｍ、７５％ＲＨにてマトリクス側を凸にして曲率半径２３０ｍｍであった。
【００８９】
（実施例１２）
湿度調整を２３℃７５％ＲＨとする以外は実施例１０の条件で刺激応答性可逆変形構造体１を作製した。刺激応答性可逆変形構造体１のカール量は、基材フィルム側を凸にして、２５％ＲＨにて曲率半径１０ｍｍ、５０％ＲＨ曲率半径４０ｍｍ、７５％ＲＨでほぼ平坦であった。
【００９０】
以上の実施例１〜１２の結果を表１に示す。
【００９１】
【表１】
2020003448.tif 000003
【００９２】
（刺激応答性可逆変形構造体２）
（実施例１３）
実施例１で作製した刺激応答性可逆変形構造体１の、基材フィルムのマトリクスが形成されていない側にコロナ処理を施し、実施例１と同じ条件でマトリクスを形成したことにより、刺激応答性可逆変形構造体２を得た。刺激応答性可逆変形構造体２のカール量は、２５％ＲＨ、５０％ＲＨ、７５％ＲＨでほぼ平坦であった。マトリクスの片側に水蒸気を当てたところ、当ててない側のマトリクスの側を凸として曲率半径５０ｍｍのカールが生じた。
【００９３】
（刺激応答性可逆変形構造体３）
（実施例１４）
実施例１で作製した刺激応答性可逆変形構造体１に対して、図１３（左図）のように４本の切込みを入れ刺激応答性可逆変形構造体３を作製した。２５％ＲＨの環境に刺激応答性可逆変形構造体３を置くと、図１３（右図）のようなカールが生じた。
【００９４】
（刺激応答性可逆変形構造体４）
（実施例１５）
実施例１で作製した刺激応答性可逆変形構造体１に対して、得られたマトリクスの表面にオフセット印刷を用いて、ライン幅が５０μｍ、ピッチが１００μｍのライン＆スペースのパターンを黒インキにて形成した。更にパターンの上から４本の切込みを入れた。別途ＰＥＴフィルムを準備し、得られたマトリクスの表面にオフセット印刷を用いて、ライン幅が５０μｍ、ピッチが１００μｍのライン＆スペースのパターンを黒インキ形成した。いずれも５０％ＲＨの状態では、平滑であった。
図１４（左図）のようにこれらを重ねモアレパターンを生じさせた後、２５％ＲＨの状態に置くと、図１４(右図)のようにモアレパターンの変化が見られた。
【００９５】
(刺激応答性可逆変形構造体１〜４)
(比較例)
水分の吸着、脱離に伴って体積変化を発現しないマトリクスとして、紫光ＵＶ７０００Ｂ（日本合成化学工業）１００質量部、ＥＳＡＣＵＲＥ ＯＮＥ （Ｌａｍｂｅｒｔｉ社製）１質量部をメチルエチルケトンに溶解して塗液を調整し、マトリクス形成用塗液としてこの塗液を用いる以外は、上記に記載の実施例１〜１５を作製したが、水分の吸着、脱離に伴うカール量の変化、視覚効果は発現しなかった。
【００９６】
以上の結果から、本発明の刺激応答性可逆変形構造体により、可逆的なカール量の変化を与えることができ、優れた視覚的変化を生じさせることが可能となることがわかった。
【符号の説明】
【００９７】
１…刺激応答性可逆変形構造体１
１１…マトリクス
１２…基材フィルム
１３…応力
２…刺激応答性可逆変形構造体２
２１…マトリクス
２２…基材フィルム
２３…マトリクス
３…刺激応答性可逆変形構造体３
３１…マトリクス
３２…基材フィルム
３３…切り込み
４…刺激応答性可逆変形構造体４
４１…マトリクス
４２…基材フィルム
４３…切り込み
４４…印刷パターン
４５…粘着剤または接着剤
４６・・・印刷基材
【図１】
2020003448.tif 000004
【図２】
2020003448.tif 000005
【図３】
2020003448.tif 000006
【図４】
2020003448.tif 000007
【図５】
2020003448.tif 000008
【図６】
2020003448.tif 000009
【図７】
2020003448.tif 000010
【図８】
2020003448.tif 000011
【図９】
2020003448.tif 000012
【図１０】
2020003448.tif 000013
【図１１】
2020003448.tif 000014
【図１２】
2020003448.tif 000015
【図１３】
2020003448.tif 000016
【図１４】
2020003448.tif 000017