フィルム

フィルム（英語: film、plastic film）は、一般に合成樹脂などの高分子成分などを薄い膜状に成型したものを指す。 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。 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。 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。 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。 合成樹脂の、ある程度の加熱をしながら一定方向に引き揃えると分子が変形方向に並び強度が増す性質を利用して、フィルムを一軸方向または二軸方向に引っ張る加工。さらに耐薬品性や透明性の向上も図れる。ポリエステル・ポリプロピレン・ナイロンなどで特にその性質が顕著にあらわれる。この延伸加工を施すフィルムは、引き伸ばし後に薄くなることを計算して一次製造時に厚く成型する。 延伸する際にかけた温度を超える熱量がかかると、延伸フィルムは収縮する。この特性を利用し、緩やかに巻きつけたフィルムに熱を加えて縮ませ、梱包物を固定させるものは「シュリンクフィルム」と呼ばれる。一方、高熱下で延伸したものは熱寸法安定性に優れる性質を帯びる。これを熱固定と言う。 近年、求められる機能が高度化するに伴い、フィルムは複数の層を重ねた形状に加工される場合が多くなっている。それらを接合・積層させる方法は多様にあり、素材それぞれの溶融温度や相溶性または厚みの構成や製造費用など、様々な要素が考慮されつつ選択される。 溶融押出成型法において、複数の素材を一度に押し出して重ねる手法。基本的に、積層させる材料の種類と同じ数の押出機を使用する。異なる素材同士を合わせる位置関係によって、その製造法はさらに区分される。 2種類以上のフィルムを重ね合わせる手法は、前出の共押出法の他に、ラミネート法がある。 フィルムに熱をかけて貼り合わせる手法。原理は同じだが、フィルム全面を均一に接合させるラミネートの一手段とする場合と、部分的に接着させる二次加工として活用する場合とがある。材料である合成樹脂の性質によって作業性が大きく左右され、高融点すなわち耐熱性が高い樹脂はかける熱量が高くなってしまう。同様に、非晶性樹脂は軟化する温度＝ガラス転移点における流動性が低いため、同様に高温での溶融が求められる。ヒートシールには、外側から熱を加えて接合する外部加熱法と、エネルギー波を照射して接合する内部発熱法とがある。 極性の小さなポリエチレンやポリプロピレンなどはコーティングやラミネートまたは印刷などの接着力が弱い。そのため、フィルム表面を改質してこれらの欠点を改良する。手法は、物理的な処理と化学的な処理がある。 フィルムに特定の機能を持つ層を付着させる手法。 液体に溶融または分散する材料をコーティングする手法。フィルムの上に液状の材料を塗布し、蒸発・硬化させて皮膜を形成する。ほぼ流延成型法と同様の手法である。目的に応じたコーティングを行うためには溶液の種類や粘度の調整および塗布量のコントロールと、幾種もあるコーティング技法からの適切な選択が求められる。 主に金属類を膜状に付着させる手法。 合成樹脂の原料そのものに特定の機能を持つ添加材料（マスター）を混ぜ込み、フィルムを製造することで機能を付加する手法。着色材料を混ぜ込みカラーフィルムを製造する際によく用いられる。着色剤の他にも、安定剤・紫外線吸収剤・導電材料などを配合する例があり、焼却時の発生熱量を抑える目的で炭酸カルシウムをフィルムに混入させる手法もコンパウンドによって行われている。 ただし、一般に合成樹脂はマスターをコンパウンドすることで脆くなる。また、添加物が時間経過とともにフィルム表面に凝集するブリードアウト現象などの問題もあり、コンパウンドを行うに当って使用するマスターの種類選定や配合処方の設計には充分な検討が求められる。 文字通りいろいろなものを包むためのフィルムを包括して定義する。ごみ袋に代表されるようにあらかじめ袋状に成型されたものが多いが、食品用ラップフィルムや梱包用フィルムなどロール状のまま提供されるものも含まれる。冷凍食品やレトルトの多様化など、食品包装分野などを中心に使用されるフィルムには複数の機能が同時に求められるケースが普通となり、それらに対応するために多層化されたものがほとんどとなっている。以下、包装材料の用途と多層構造の対比例を表に纏める。 注）AL：アルミラミネート、VM：アルミ蒸着 映像記録用メディアとして静止画像を撮影し記録するためのフィルムの総称。開発当初はニトロセルロース(NC)を基材として製造されていたが、耐燃性向上のために酢酸セルロースの一種であるトリアセチルセルロース(TAC)に切り替わった。デジタルカメラの普及により生産量は激減しているが、医療用レントゲンなどの分野では依然として安定した需要がある。 原理的には非常に長い写真フィルムに長方形のコマ型の画像を連続的に撮影し、最終的にポジ画像フィルムとしたものを断続的な光を投影する映写機の前に巻き出すことで映画のスクリーン上に動画を映写するまでの、一連の過程で使用されるフィルムの総称。 映画用フィルムの構造は基本的に写真フィルムと同じくニトロセルロースベース（「ナイトレートフィルム」）から耐燃性向上のためにジアセチルセルロース (DAC)を経てトリアセチルセルロース (TAC)をベースとした「安全フィルム」に切り替わった。これらは総称してアセテート・ベースと呼称されている。また、PETを原料とした映画用フィルムは強度に勝り、薄層化が可能となる。しかし、映画用フィルムも写真フィルムと同様にVTR化およびデジタル化が進み、その需要量は減少している。 光線を透過または反射吸収し、様々な効果を与えることを目的としたフィルムを「光学フィルム」と分類する。その使用目的から、厚みなど光学特性に影響を与えうる寸法精度や、異物の混入排除などに対する要求スペックが高く、クリーンルームなど製造環境や方法および検査機器・手法などについて高い精度が求められている。 フィルムの用途として近年急速に拡大している市場にLCDやPDPなどフラットディスプレイパネル（FDP）の構成材料の分野がある。画面の大型化や表示画像への要求が高まるにつれ、光学特性を有しかつ軽量なフィルムが数多く採用されている。 FDPの急速な普及に伴い、光学フィルムには様々な技術的命題が課せられている。LCD用を例に挙げると、主なものに広幅化とコストダウンがある。FDP用フィルムは基本的に画面サイズよりも小さなフィルムを繋いで使用することができない。従来は32～37インチが主流だったLCDは大型化の流れが進んでおり、今後は40インチ以上のものが中心になると言われている。フィルム原板から切り出す際の効率を理由に、これら大画面化に対応すべく従来の1,500mm幅から2,000mm幅以上のフィルムを量産する技術確立への取り組みが為されている。 一方、トータルコストを抑えるべく、複数の機能を1枚のフィルムに統合する開発も行なわれている。実例として偏光層保護フィルムと位相差フィルムを1層化したフィルムなどが上市されている。 機能性フィルムの意味および分類は非常に広範囲に及び、その定義は明確ではない。これは、薄層材料が担う役割が多岐に及び、そのような要求に対応すべく多方面からもたらされた技術が集結してそれぞれの成果を結びつけつつある段階にあり、産業界において用語としての意味づけが定まっていないためである。事実、上述した「光学フィルム」のうち、いくつか「機能性フィルム」と称されることもある。以下具体例を列挙する。