JP2004115787A

JP2004115787A - ポリイミドフィルムおよびその製造方法

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Publication number: JP2004115787A
Application number: JP2003310917A
Authority: JP
Inventors: Kenji Uhara; 鵜原　賢治; Tadashi Ishibashi; 石橋　忠司
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】　機械特性を損なうことなく、体積電気伝導度を制御したポリイミドおよびその製造方法の提供。
【解決手段】粉体電気抵抗率が０．１Ω・cm〜１０⁵Ω・cmの粉体を含有し、体積抵抗率が１．０×１０⁵〜１．０×１０¹²Ωの範囲にあることを特徴とするポリイミドフィルム、およびポリアミック酸溶液に粉体電気抵抗率が０．１Ω・cm〜１０⁵Ω・cmの粉体を分散させ、該ポリアミック酸溶液を製膜した後、イミド化閉環処理することを特徴とするポリイミドフィルムの製造方法。
【選択図】　なし

Description

　本発明は、ポリイミドフィルムおよびその製造方法に関し、さらに詳細には、機械特性を損なうことなく、帯電防止作用を有するポリイミドフィルムおよびその製造方法に関するものである。

　ポリイミドフィルムは、優れた絶縁性と耐熱性を有していることから、銅箔などの金属箔と積層したフレキシブル回路基板用のベースフィルムおよびその周辺部、例えばカバーレイフィルムとして幅広く利用されているが、その優れた絶縁性に起因する静電気の帯電が大きな問題となっている。これはポリイミドフィルムをロールで巻き取る際に摩擦に起因する静電気によって皺が入りやすくなったり、埃が吸着されやすくなる問題がある。

　即ち、フレキシブル回路基板用のベースフィルムなどに使用されるための電気絶縁性を有し、かつ帯電防止性を付与するための電気導電性を兼ね備えているフィルムおよびそれを簡便に製造する方法が無かった。

　従来のプリンター、ＯＰＣ（Organic Photo Conductor）方式の複写機はコロトロンまたはスコロトロン方式の帯電（電子雪崩）方法を用いている。高画質用カラープリンターでは電子雪崩形式でない帯電方式が検討され始めている。そこで用いられる中間転写ベルトシステムに表面抵抗率が約１０¹²Ω、体積抵抗率が約１０¹⁰Ω程度の配向ポリイミドフィルムを用いることにより、ブラー（画像にじみの原因）低減、粒状性の向上および除電工程レスによる低オゾン化が両立できることが経験的に導き出されている。又転写電圧を印加するため絶縁破壊電圧を低下させないことも必要である。

　かかる問題を解決するためにポリイミドフィルムに導電性を付与する手法として、炭素粉末または金属粉末などの導電粉末の添加が開示されている。

　しかしながら、例えば、実用上、必要な導電性を得るためには、多量の炭素粉末の添加が必要であるため、このような炭素粉末の大量添加によって、機械的特性が低下したり、ボイドが発生する問題があった。

　また特開２００１−３５４７８２号公報（特許文献１）にはポリイミドに電子導電性物質と金属イオン導電性物質を添加することによって、導電性を付与する開示があるが、金属イオン導電性物質を添加することは、金属イオンのマイグレーションによるポリイミドの絶縁性が低下する問題がある。また表面の沿面電流・コロナ放電により表層ポリイミドが絶縁破壊して導電性分解物を生成し、これが電気抵抗を更に下げる問題がある。

　そのため、「従来金属や炭素系フィラー材料では実現困難であった中高抵抗域程度の導電材料としてポリアニリン（日本カーリット社製ＡＦシリーズカタログ、http://www.carlit.co.jp/emd/newpage11.htm）」があるが、溶解性が悪いためポリイミド中では分散性が悪かった。

　また、特開２００１−９８１６０号公報（特許文献２）には自由体積が０．００１〜１０００nm³の中空構造を有するカーボンナノチューブを含有する絶縁材料用ポリイミド樹脂についての開示があるが、これから得られるポリイミドフィルムは絶縁性のために帯電防止作用を有しない。
特開２００１−３５４７８２号公報特開２００１−９８１６０号公報

　本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。

　したがって、本発明の目的は、機械特性や絶縁性を損なうことなく、帯電防止作用を有するポリイミドフィルムおよびその製造方法を提供することにある。特に高画像カラープリンターまたは高画像カラー複写機の中間転写ベルトに用いられるポリイミドフィルムである。

　本発明のポリイミドフィルムは、前記課題を解決するため、以下の解決手段を採用する。

　すなわち、粉体電気抵抗率が０．１Ω・cm〜１０⁵Ω・cmの粉体を含有し、体積抵抗率が１．０×１０⁵〜１．０×１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とするポリイミドフィルムである。

　また、本発明のポリイミドフィルムの製造方法は、前記課題を解決するため、以下の解決手段を採用する。

　本発明によれば、ヤング率や破断点伸度などの機械的特性や絶縁信頼性を損なうことなく、優れた導電性を発現するポリイミドフィルムを得ることができ、このポリイミドフィルムは、銅箔などの金属箔と積層したフレキシブル回路基板用のベースフィルムや、フレキシブル印刷回路保護用カバーレイフィルムなどとして幅広く利用することが可能である。

　以下、本発明のポリイミドフィルムを詳細に説明する。

　本発明のポリイミドフィルムは粉体電気抵抗率が０．１Ω・cm〜１０⁵Ω・cmの粉末を含有する。粉体電気抵抗率が０．１Ω・cm未満の粉体を用いると、目的とする体積抵抗率の範囲のフィルムを安定して得ることが難しい。逆に粉体電気抵抗率が１０⁵Ω・cmを超える粉体を用いると、目的とする１．０×１０¹²Ω以下の体積抵抗率のフィルムを得ることが難しい。

　粉体電気抵抗率の測定方法は後述するが、０．１Ω・cm〜１０⁵Ω・cmの抵抗領域の測定は、（株）ダイアインスツルメント社の粉体抵抗測定システム（ＭＣＰ−ＰＤ４１、装置名：ロレスターＨＰ、四探針・リング電極）を用い、３９（ＭＰａ）〜６２（ＭＰａ）の加重を掛け、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準じて標準状態（２５℃、６０％ＲＨ）で測定する。

　粉体の素材としては、金属、酸化金属、セラミックス、導電ポリマー、炭素同素体およびその複合体よりなる粉体がある。金属としてはセレン、テルルなどがある。酸化金属としては酸化チタン類（Ｔｉ₂Ｏ₃、Ｔｉ₃Ｏ₅、Ｔｉ₄Ｏ₇、Ｔｉ₅Ｏ₉）、酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₃、Ｖ₄Ｏ₇、Ｖ₅Ｏ₉、Ｖ₆Ｏ₁₁、Ｖ₇Ｏ₁₃、Ｖ₈Ｏ₁₅、ＶＯ₂、Ｖ₆Ｏ₁₃）などの粉体がある。

　炭素同素体としてはグラファイト、炭素繊維、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノコーン、球状カーボンブラック、ケッチェンブラックなどがある。いずれもグラファイト構造を少なくともいちぶ有する炭素同素体である。

　粉末の含有量は０．０１重量％以上３０重量％以下であることが好ましい。更に好ましくは０．１重量％以上２０重量％以下である。最も好ましくは１重量％以上１０重量％以下である。

　特に好ましくはカーボンナノチューブ、カーボンナノコーン、球状カーボンブラックである。

　カーボンナノチューブは少量で安定な特性が得られるので、最も好ましい。
優れた帯電防止作用を得る観点、電気絶縁性の観点および伸度低下等の物性低下を防止する観点から、カーボンナノチューブを含有させる場合のフィルム中の含有量は１重量％以上１０重量％以下の範囲にあるのが好ましい。

　本発明ではカーボンナノチューブの生成法としてアーク放電法を用いているが、その他の生成方法としてレーザー蒸発法、化学蒸着法があり、いずれの方法でも好ましい。

　本発明で使用されるカーボンナノチューブとは、単層もしくは多層に積層したグラファイト状炭素からなる長手方向長さが１〜１０μｍ程度であり、密度が２００ｋｇ／ｍ³以下であり、比表面積が１．５×１０⁵ｍ²／ｋｇ以上の円筒状物質であり、その両端または一方の端がグラファイト状炭素によって塞がれているもの、塞がれていないものが用いられるが、塞がれているものが好ましく用いられる。
更に好ましくは円筒壁のグラファイト層は、２層以上３００層以下の多層（Multi-Wall）カーボンナノチューブが好ましい。更に好ましくは３層以上１００層以下である。そして、カーボンナノチューブは、炭素のみからなるもの、もしくは構造の一部を他の元素で置換したもの、または化学的に修飾したもののいずれであっても好ましく用いられる。さらにカーボンナノチューブはチューブ内に金属化合物が内包されることも好ましく、また、本発明が回路基板用途に用いられる際には絶縁信頼性の観点から、金属化合物が内包されないものを使用するのが好ましい。

　カーボンナノチューブは生成時にナノポリへドロンと呼ばれる少量の炭素微粒子も副生する。導電性の観点からナノポリへドロンは含まないことが好ましいが、少量であれば含まれていてもかまわない。　本発明のポリイミドフィルムは、体積抵抗率が１．０×１０⁵〜１．０×１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とする。好ましくは１．０×１０⁸〜１．０×１０¹²Ω・ｃｍ、最も好ましくは１．０×１０⁸〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍである。この範囲で電気絶縁性を保持し、厚み方向および平面方向の帯電荷を効果的に逃す事が出来る。

　体積抵抗率が１×１０⁵Ω・ｃｍ未満になると、絶縁性が低下し回路基板としての性能を低下させたり、表面の沿面電流・コロナ放電の発生確率が加速度的に大きくなるため、表層ポリイミドが絶縁破壊して導電性分解物を生成し、これが電気抵抗を更に下げる問題がある。このため高画像カラープリンターまたは高画像カラー複写機の中間転写ベルトとしては不適当となる場合がある。

　なお、本発明でいう上記「体積抵抗率」とは、後述するがポリイミドフィルムについて、体積抵抗率が１０^-2Ω〜１０⁶Ωの範囲はロレスターＧＰ（三菱化学社製ＭＣＰ−Ｔ６００）でＪＩＳ　Ｋ−７１９４に準拠した方法で測定した値を意味する。また１０⁶Ω〜１０¹²Ωの範囲はハイレスターＵＰ（三菱化学社製ＭＣＰ−ＨＴ４５０）で、１０¹²Ω以上の範囲はアジレントテクノロジー（株）社製ｐＡ　ＭＥＴＥＲ／ＤＣ　ＶＯＬＴＡ　ＧＥ　ＳＯＵＲＣＥ　４１４ＯＢを用い、かつ測定電極としてＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ１２７０２Ａを用いて、ＪＩＳ　Ｋ−６９１１に準拠した方法で測定した値を意味する。
アジレントテクノロジー（株）社製ｐＡ　ＭＥＴＥＲ／ＤＣ　ＶＯＬＴＡ　ＧＥ　ＳＯＵＲＣＥ　４１４ＯＢを用い、かつ測定電極としてＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ１２７０２Ａを用いて、ＪＩＳ　Ｋ−６９１１に準拠した方法で測定した値を意味する。

　次に、本発明のポリイミドフィルムの構成成分について説明する。

　本発明のポリイミドフィルムにおけるポリイミドは、芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジアミン類とからなるポリアミック酸を前駆体としてなり、次式（Ｉ）および（ＩＩ）に示される繰り返し単位で構成されものである。

　（ただし、式中のＲ₁およびＲ₃は、下記一般式で示される基のいずれかであり、

式中のＲ₃は下記一般式で示される基のいずれかである。

また、式中のＸ：Ｙのモル比は０：１００〜１０：９０である。）
　前記前駆体としてのポリアミック酸を形成する芳香族テトラカルボン酸類の具体例としては、ピロメリット酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、２，３’，３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２，３，６，７−ナフタレンジカルボン酸、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル、ピリジンー２，３，５，６−テトラカルボン酸およびこれらのアミド形成性誘導体が挙げられる。ポリアミック酸の製造にあたっては、これらの芳香族テトラカルボン酸類の酸無水物が好ましく使用される。

　前記前駆体としてのポリアミック酸を形成する芳香族ジアミン類の具体例としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベンチジン、パラキシリレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３’−ジメトキシベンチジン、１，４−ビス（３メチル−５アミノフェニル）ベンゼンおよびこれらのアミド形成性誘導体が挙げられる。

　また、本発明において、ポリイミドフィルムの前駆体であるポリアミック酸溶液の形成に使用される有機溶媒の具体例としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、ｏ−，ｍ−，またはｐ−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどの非プロトン性極性溶媒を挙げることができ、これらを単独又は混合物として用いるのが望ましいが、さらにはキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素の使用も可能である。

　本発明で用いるポリアミック酸の有機溶媒溶液（ポリアミック酸溶液）は、固形分を５〜４０重量％を含有するのが好ましく、１０〜３０重量％を含有するのがより好ましく、１５〜２５重量％を含有するのが最も好ましい。またその粘度は、安定した送液のため、ブルックフィールド粘度計による測定値で１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、１００Ｐａ・ｓ以上がより好ましい。粘度の上限は送液するための流動性があれば良いが、安定なフィルムを高速で成形・製膜する観点から２０００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、更には１０００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。

　また、有機溶媒溶液中のポリアミック酸は部分的にイミド化されていてもよい。

　本発明においてポリアミック酸を構成する芳香族テトラカルボン酸類と芳香族ジアミン類とは、それぞれのモル数が大略等しくなる割合で重合されるが、その一方が１０モル％の範囲内で他方に対して過剰に配合されることが好ましく、５モル％の範囲内で他方に対して過剰に配合されることもより好ましい。

　重合反応は、有機溶媒中で撹拌そして／または混合しながら、０〜８０℃の温度の範囲で、１０分〜３０時間連続して進められるのが好ましく、必要により重合反応を分割したり、温度を上下させてもかまわない。両反応体の添加順序には特に制限はないが、芳香族ジアミン類の溶液中に芳香族テトラカルボン酸類を添加することが好ましい。重合反応中に真空脱泡することは、良質なポリアミック酸の有機溶媒溶液を製造するのにとって有効な方法である。

　また、重合反応の前に芳香族ジアミン類に少量の末端封止剤を添加することによって、重合反応の制御を行ってもよい。

　次に、本発明のポリイミドフィルムの製造方法について、粒子にカーボンナノチューブを用いた場合について説明する。

　まずカーボンナノチューブ含有ポリアミック溶液を調製する。

　予め重合したポリアミック酸溶液にカーボンナノチューブを添加し分散させる。回転粘度計で測定した25℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下程度のポリアミック酸溶液中に、カーボンナノチューブを得られるポリイミド当たり０．０１重量％以上１０重量％以下の濃度で均一に分散させるのが好ましく、０．５以上１０重量％以下の濃度で均一に分散させるのがより好ましい。

　なお、ここで使用するポリアミック酸溶液は、予め重合したポリアミック酸溶液であっても、カーボンナノチューブを含有させる際に順次重合したものであってもよい。

　本発明においては、カーボンナノチューブをポリアミック酸溶液に添加することによりカーボンナノチューブ含有ポリアミック酸溶液を調製するが、このときのポリアミック酸溶液を得るための反応手順としては、有機極性溶媒中に芳香族ジアミンを添加し溶解したのち、芳香族テトラカルボン酸二無水物を添加する方法、または有機極性溶媒中に芳香族テトラカルボン酸二無水物を添加したのち、芳香族ジアミンを添加する方法などいずれの方法でも可能である。このとき芳香族テトラカルボン酸に無水物と芳香族ジアミンの添加量は、実質的に等モルとすることができる。

　本発明のポリイミドの製造において、使用する非プロトン性極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、ｏ−,m−，又はｐ−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができ、これらを単独又は混合物として用いるのが望ましいが、更にはキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素の使用も可能である。

　前記ポリアミック酸溶液を支持体上にキャストして自己支持性のポリアミック酸フィルムを得る。次いで、得られたポリアミック酸フィルムの端部を固定し、２００℃以下の温度で延伸しながら予備乾燥させる。引き続き１５０℃以上５００℃以下の温度で更に乾燥およびイミド化をするための熱処理を行うことによりポリイミドフィルムを得るのが好ましい。

　なお、支持体とはガラス、金属、高分子フィルムなど平面を有し、ポリアミック酸をこの上にキャストした場合に、キャストされたポリアミック酸を支持することができるものを意味する。

　また、キャストとはポリアミック酸を支持体上に展開することを意味する。キャストの一例としては、バーコート、スピンコート、あるいは任意の空洞形状を有するパイプ状物質からポリアミック酸を押し出し、支持体上に展開する方法が挙げられる。

　得られたポリアミック酸をイミド化閉環環化させてポリイミドフィルムにする際には、脱水剤と触媒を用いて脱水する化学閉環法、熱的に脱水する熱閉環法、あるいはその両者を併用した閉環法のいずれで行ってもよい。

　化学閉環法で使用する脱水剤としては、無水酢酸などの脂肪族酸無水物、フタル酸無水物などの酸無水物などが挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用するのが好ましい。また触媒としては、ピリジン、ピコリン、キノリンなどの複素環式第３級アミン類、トリエチルアミンなどの脂肪族第３級アミン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリンなどの第３級アミン類などが挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用するのが好ましい。

　粒子の平均粒径が１μｍを超える場合は熱閉環が好ましく、１μｍ以下の場合は化学閉環法が好ましい。

　本発明のポリイミドフィルムの厚みは３〜２５０μmであることが好ましい。

　すなわち、厚みが３μm未満では形状を保持することが困難となる傾向があり、また２５０μmを越えると屈曲性に欠けるため、フレキシブル回路基板用途または
高画像カラープリンターまたは高画像カラー複写機の中間転写ベルトとしては不向きとなる傾向がある。

　本発明のポリイミドフィルムの破断伸度は５０％以上が好ましい。更に好ましくは６０％以上である。５０％未満であると、フィルム端部のスリット時に破断面が伝播し易くなる結果、製膜作業性が著しく悪くなる。

　本発明のポリイミドフィルムの絶縁破壊抵抗は１００Ｖ/mm以上が好ましい。更に好ましくは２００Ｖ/mm以上である。絶縁破壊抵抗が１００Ｖ/mm未満となると高画像カラープリンターまたは高画像カラー複写機の中間転写ベルト、電線被覆用途での使用に適当でなくなる。

　フィルムは延伸および未延伸のものをいずれも使用することができる。粒子の平均粒径が１μｍを超える場合は未延伸が好ましく、１μｍ以下の場合は延伸して製造されることが好ましい。特に、高画像カラープリンターまたは高画像カラー複写機の中間転写ベルトとしては使用時の伸びを低減させるため、一軸延伸されたポリイミドフィルムが好ましい。その場合の粒子の平均粒径は１μｍ以下が好ましい、更には０．１μｍが好ましい。

　また、本発明の目的を阻害しない限り、加工性改善などを目的として１０重量%以下の無機質または有機質の添加物も含有することも可能である。

　かくして得られる本発明のポリイミドフィルムは、機械的特性を損なうことなく体積抵抗率が１．０×１０⁵〜１．０×１０¹²Ω・ｃｍと電気抵抗が改良されたことから、銅箔などの金属箔と積層したフレキシブル回路基板用のベースフィルムや、高画像カラープリンターまたは高画像カラー複写機の中間転写ベルト、フレキシブル印刷回路保護用カバーレイフィルム、ICキャリアテープおよび複写機の回転部分、プリンターの可動電子部品部分などとして幅広く利用することが可能である。

　以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。

　なお、実施例中の各種特性値は、下記の方法により測定した値である。

　［粘度］
　ポリアミド酸の粘度は回転粘度計で測定する。粘度計はビスメトロン（単一円筒型回転粘度計、型式ＶＳ−Ａ１、芝浦システム株式会社製）を用いた。

　［体積抵抗率］
　体積抵抗率が１０^-2Ω〜１０⁶Ωの範囲はロレスターＧＰ（三菱化学社製ＭＣＰ−Ｔ６００）でＪＩＳ　Ｋ−７１９４に準拠した方法で測定した。また１０⁶Ω〜１０¹²Ωの範囲はハイレスターＵＰ（三菱化学社製ＭＣＰ−ＨＴ４５０）で、１０¹²Ω以上の範囲はアジレントテクノロジー（株）社製ｐＡ　ＭＥＴＥＲ／ＤＣ　ＶＯＬＴＡ　ＧＥ　ＳＯＵＲＣＥ　４１４ＯＢを用い、かつ測定電極としてＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ１２７０２Ａを用いて、ＪＩＳ　Ｋ−６９１１に準拠した方法で測定した。

　［ヤング率、破断点伸度］
　破断伸度は、ＪＩＳＫ７１１３に準じて、室温でＯＲＩＥＮＲＥＣ社製のテンシロン型引張試験器により、引張速度３００ｍｍ／分にて得られる張力−歪み曲線において、試料が破断するときの伸度を取った。ヤング率は初期立ち上がり部の勾配から求めた。

　［粉体電気抵抗率］
　（株）ダイアインスツルメント社の粉体抵抗測定システム（ＭＣＰ−ＰＤ４１、、四探針・リング電極）を用い、３９（ＭＰａ）の加重を掛け、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準じて標準状態（２５℃、６０％ＲＨ）で測定した。粉体電気抵抗率が１０⁶（Ω・cm）以下の粉体は、測定器：ロレスターＨＰを用い、１０⁶（Ω・cm）以上の粉体はハイレスターＩＰを用いた。

　［実施例１］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　次に、３０分から１時間後にかけてピロメリット酸二無水物３０．７９８８ｇ（１４１ｍｍｏｌ）を数回に分けて投入し、１時間撹拌した後、ピロメリット酸二無水物のＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド溶液（６重量％）１５．８７ｇを３０分かけて滴下し、さらに１時間撹拌した。ここで得られたポリアミック酸溶液の粘度は３５０Ｐａｓであった。

また、直径６mmの２本の炭素棒を陽極部と陰極部に取り付けた大阪電気株式会社製SU-7アーク溶接機にアルゴンガスを流入し、アルゴン雰囲気下３．８ Paで、直流電流６０Aを１０分間流しアーク放電した。放電後、陰極部に堆積したカーボンナノチュブを集め、これを酸素雰囲気下で直流電流５００Aを３０分流しカーボンナノチューブを得た。

　このポリアミド酸溶液９９．６ｇを、カーボンナノチューブ０．４ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　このゲルフィルムを、多数のピンを備えた金属製の固定枠に固定し、２５０℃から３３０℃に昇温しながら３０分間、その後４００℃で約５分間加熱し、厚さ約２５μｍのポリイミドフィルムを得た。

　得られたポリイミドフィルムの機械特性および電気特性を測定した結果を表１に示した。カーボンナノチューブの粉体電気抵抗率は、５．０×１０⁺⁰¹（Ω・ｃｍ）であった。

　［実施例２］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液９９．２ｇを、カーボンナノチューブ０．８ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　得られたポリイミドフィルムの機械特性および電気特性を測定した結果を表１に示した。カーボンナノチューブの粉体電気抵抗率は、５×１０⁺⁰¹（Ω・ｃｍ）であった。

　［実施例３］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液９８．８ｇを、カーボンナノチューブ１．２ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　得られたポリイミドフィルムの機械特性および電気特性を測定した結果を表１に示した。カーボンナノチューブの粉体電気抵抗率は、５×１０⁺⁰¹（Ω・ｃｍ）であった。

　［実施例４］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液９９．６ｇを、カーボンナノチューブ（シンセン・ナノテクサポート社製、商標名；MWCNT-1、管外径約10nm、粉体電気抵抗１Ω・ｃｍ）０．４ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　得られたポリイミドフィルムの機械特性および電気特性を測定した結果を表１に示した。

　［実施例５］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル１４．５８ｇ（７３ｍｍｏｌ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル１４．５８ｇ（７３ｍｍｏｌ）、およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液９８．８ｇを、カーボンナノチューブ（シンセン・ナノテクサポート社製、商標名；MWCNT-4、管外径約20〜40nm、粉体電気抵抗４Ω・ｃｍ）１．２ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　［実施例６］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル１１．６６ｇ（５８．４ｍｍｏｌ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル１７．４９ｇ（８７．６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液９９．６ｇを、カーボンナノチューブ（シンセン・ナノテクサポート社製、商標名；MWCNT-6、管外径約60nm、粉体電気抵抗０．６Ω・ｃｍ）０．４ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　［実施例７］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル１７．４９ｇ（８７．６ｍｍｏｌ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル１１．６６ｇ（５８．４ｍｍｏｌ）、およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液９９．２ｇを、カーボンナノチューブ（ILJIN社製、商標名；CVD MWNT９５、管外径約10〜20nm、粉体電気抵抗０．８Ω・ｃｍ）０．８ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　［比較例１］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

　このポリアミド酸溶液１００ｇを、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　［比較例２］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

このポリアミド酸溶液９９．６ｇを、炭素繊維粉末（昭和電工（株）製　商品名ＶＧＣ　ＦR）０．４ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　得られたポリイミドフィルムの機械特性および電気特性を測定した結果を表１に示した。炭素繊維粉末（昭和電工（株）製　商品名ＶＧＣ　Ｆ−ＨR）の粉体電気抵抗率は、１．５×１０^-2（Ω・ｃｍ）であった。

　［比較例３］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

このポリアミド酸溶液９８．８ｇを、炭素繊維粉末（昭和電工（株）製　商品名ＶＧＣ　Ｆ−ＨR）１．２ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　［比較例４］
　ＤＣスターラーを備えた５００ｍｌセパラブルフラスコ中に、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル２９．１５ｇ（１４６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド２２４ｇを入れ、窒素雰囲気下にて０℃で攪拌した。

このポリアミド酸溶液９８．０ｇを、炭素粉末（デンカブラック、粒状、電気化学工業（株）社製）２ｇ、３８．１ｍｌのＤＭＡｃ、１０．８ｍｌの無水酢酸及び１０．８ｍｌのβ−ピコリンとを（株）キーエンス製ハイブリッドミキサー（ＨＭ−５００）を用いて撹拌、脱泡を行った。混合した混合溶液を調製し、この混合溶液をガラス板上にキャストした後、１５０℃に加熱したホットプレート上で約４分間加熱して、自己支持性のポリアミド酸−ポリイミドゲルフィルムを形成し、これをガラス板から剥離した。

　得られたポリイミドフィルムの機械特性および電気特性を測定した結果を表１に示した。炭素粉末（デンカブラック、粒状、電気化学工業（株）社製）の粉体電気抵抗率は、５×１０⁺¹¹（Ω・ｃｍ）であった。

　表１の結果から明らかなように、本発明のポリイミドフィルム（実施例１〜３）は、比較例１のポリイミドフィルムに比べて、ヤング率および破断点伸度などの機械特性を損なうことなく、電気特性が著しく改善されたものである。

　一方、カーボンナノチューブの代りに炭素繊維を含有してなる比較例２および３のポリイミドフィルムは、配合量が少なくても絶縁と帯電防止効果が両立できる体積抵抗のフィルムが得にくいことが明らかである。

　炭素粉末を含有してなる比較例４のポリイミドフィルムは、炭素粉末の配合量が多くても電気特性の改善効果が小さいばかりか、機械特性、特に破断点伸度が著しく阻害されることが明らかである。

　本発明のポリイミドフィルムは、銅箔などの金属箔と積層したフレキシブル回路基板用のベースフィルムや、フレキシブル印刷回路保護用カバーレイフィルムなどとして幅広く利用することが可能である。

Claims

粉体電気抵抗率が０．１Ω・cm〜１０⁵Ω・cmの粉体を含有し、体積抵抗率が１．０×１０⁵Ω・ｃｍ〜１．０×１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とするポリイミドフィルム。
ポリイミドが一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で示される構造単位を有することを特徴とする請求項１に記載のポリイミドフィルム。

（ただし、式中のＲ₁およびＲ₃は、下記一般式で示される基のいずれかであり、

式中のＲ₃は下記一般式で示される基のいずれかである。

また、式中のＸ：Ｙのモル比は０：１００〜１０：９０である。）
前記粉体がグラファイト構造を有する炭素同素体またはその誘導体から成る粉体であり、含有量が０．０１重量％以上３０重量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポリイミドフィルム。
前記グラファイト構造を有する炭素同素体からなる粉体がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリイミドフィルム。
ポリアミック酸溶液に粉体を分散させてスラリー状とし、そのポリアミック酸溶液を製膜した後、イミド化閉環処理することを特徴とするポリイミドフィルムの製造方法。
製膜したポリイミドフィルムの体積抵抗率を１．０×１０⁵Ω・ｃｍ〜１．０×１０¹²Ω・ｃｍの範囲とすることを特徴とする請求項４に記載のポリイミドフィルムの製造方法。