JP2008056755A - ポリイミド粉体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用時に凝集し難いポリイミド粉体およびこのポリイミド粉体を溶媒を使用することなく効率的に製造する方法を提供する。
【解決手段】粒子の形状が平面状であることを特徴とするポリイミド粉体。平均粒子径が５〜２００μmであるポリイミド粉体。このポリイミド粉体は、ポリイミドフィルムを原料としこれを粉砕することにより製造される。ポリイミドフィルムを平均粒子径が５〜２００μmとなるように粉砕することを特徴とするポリイミド粉体の製造方法。更に、原料ポリイミドフィルムとして製造現場で発生した屑フィルムを使用することを特徴とするポリイミド粉体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は樹脂加工分野等で使用される凝集し難いポリイミド粉体、およびその効率的な製造方法に関するものである。

ポリイミド粉体は、例えば粉体を金型に充填して圧縮成形して樹脂体を製造する際の原料、あるいはポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂に添加するフィラーとして、樹脂加工分野で広く使用されている。

これまでのポリイミド粉体としては、ポリアミド酸溶液を第３級アミン存在下に加熱して得られる芳香族ポリイミド粉体（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを有機極性溶剤中で反応させてポリアミド酸溶液を得、次いでこの溶液を水、トルエン、ヘキサンのようなポリアミド酸に対する貧触媒と接触させポリアミド酸を粉体とし、これを加熱することにより得られるポリイミド樹脂粉体（例えば、特許文献３参照）、熱に不融性でかつ有機溶媒に不溶性のポリイミドを生成しうる芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジイソシアネートとを有機極性溶媒中で反応させて直接得られるポリイミド粉体（例えば、特許文献４参照）および芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを有機極性溶媒中で反応させてポリアミド酸溶液を得、次いでこれを加熱することにより得られるポリイミド粉体（例えば、特許文献５参照）などが知られている。

しかしながら、これらの方法では、粒子形状が基本的に球状あるいはそれに類した形状のポリイミド粉体しか得られず、これらの粉体は使用時に凝集しやすいという問題があった。

また、製造する際にも貧溶媒で粉体を析出する場合は使用する貧溶媒がポリアミド酸に対して大量に必要で、かつポリアミド酸溶液と貧溶媒の混合条件を厳密に制御しなければならないこと、高重合度のポリアミド酸を得るために、溶媒の乾燥脱水操作が必要不可欠であるばかりか、製造する際の溶媒として一般的に高沸点の溶剤、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤やフェノール系溶剤を広く用いているため、これらの高沸点溶剤を除去するためには、高温で長時間乾燥するか、低沸点の溶剤でこのポリイミド粉体を十分に洗浄し、かつ長時間減圧乾燥しなければならず極めて効率が悪いことなどのさまざまな製造上の問題点があった。
特公昭３９−３００６０号公報 特開平４−１４２３３２号公報 特開昭６１−２５２２２８号公報 特公昭６１−２６９２６号公報 特開昭５７−２００４５２号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の課題を目的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、使用時に凝集し難いポリイミド粉体およびこのポリイミド粉体を、溶媒を使用することなく効率的に製造する方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明によれば、粒子の形状が平面状であることを特徴とするポリイミド粉体が提供され、このポリイミド粉体はその平均粒子径が５〜２００μｍであることが好ましい。

また、本発明の上記ポリイミド粉体の製造方法は、ポリイミドフィルムを原料としこれを粉砕することを特徴とし、ポリイミドフィルムを平均粒子径が５〜２００μｍとなるように粉砕すること、および原料ポリイミドフィルムとして製造現場で発生した屑フィルムを使用することが、いずれも好ましい条件として挙げられる。

本発明によれば、以下に説明するとおり、粒子の形状が平面状で使用時に凝集しにくいポリイミド粉体を、溶媒を使用することなく効率的に製造することができる。

また、ポリイミドフィルム製造の現場では製品ロールを作製する際に破棄される屑フィルムが多量に発生する。これはポリイミドフィルム（非熱可塑性ポリイミドフィルム）は熱をかけても溶融せず、また有機溶媒にも溶解しないためポリイミドのままのフィルムへのリサイクルが不可能であるからである。そのため一般に屑フィルムの処理は埋め立てや焼却により行われる。本発明によればこれらの屑フィルムを原料として使用することにより、産業上のいわゆる産業廃棄物問題も解決することができる。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明のポリイミド粉体は、図１に粉体の一例を走査型電子顕微鏡観察による写真図で示したように、粒子の形状が平面状であることを特徴とするものである。ここでいう平面状とは、幾何学における厳密な平面のことではなく、必ずしも三次元空間上の点ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，Ｚ）の点の集まりで示される平面である必要はない。つまり、厳密ではないが、一般に平板状あるいはフレーク状のものを言う。

粉体の平均粒子径は５〜２００μｍが好ましい。より好ましくは１０〜１５０μｍであり、さらに好ましくは１５〜８０μｍである。これよりも粒子径が細かいと凝集が起きやすくなり、これよりも大きくなると粉体を使用する分野によっては性能が不十分となるため好ましくない。つまり、例えばポリイミド成形体の原料として使用した場合には物性が悪くなるからである。

なお、本発明におけるポリイミド粉体の平均粒子径とは、セイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０を使用して隆度分布を測定した時のメディアン径のことである。

本発明のポリイミド粉体は、ポリイミドフィルムを原料とし、好ましくはこれを平均粒子径が５〜２００μｍとなるように粉砕することにより製造される。

製造する際に原料として使用されるポリイミドフィルムはどのような厚さのフィルムでも良く、また組成も特に限定されない。原料としては市販のポリイミドフィルムを使用することもでき、例えば東レ・デュポン（株）製「カプトンＨ」（商品名）、東レ・デュポン（株）製「カプトンＥＮ」（商品名）、東レ・デュポン（株）製「カプトンＴＮ」（商品名）、デュポン製「カプトンＫＪ」（商品名）等を使用することが出きる。組成の異なる２種類以上のポリイミドフィルムを同時に原料として使用することもできる。フィルムは細かく裁断してから粉砕してもよい。

製造方法は、原料にポリイミドフィルムを使用する以外は特に限定されない。粉体を作製する際には粉砕機器であるジェットミル、ターボミル、アトマイザーミル、インパクトミル等を使用することができ、複数の異なる粉砕機器を組み合わせて使用してもよい。また、原料のポリイミドフィルムを液体窒素に浸漬してから粉砕しても良い。

なお、本発明においては、原料ポリイミドフィルムとして、ポリイミドフィルムを製造する際に多量に発生する屑フィルムを使用することにより、産業上のいわゆる産業廃棄物問題も解決することができる。

そして、本発明のポリイミド粉体は、使用時に凝集し難く取り扱い易いため、例えば粉体を金型に充填して圧縮成形して樹脂体を製造する際の原料、あるいはポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂に添加するフィラーなどとして、樹脂加工分野で広く使用することができる。

以下に本発明の実施例を示す。ただし、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

［実施例１］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン５０ＥＮ」を使用し、これをシュレッダーで裁断した後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は６１μｍであった。

［実施例２］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン１００Ｈ」を使用し、これをシュレッダーで裁断した後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は１２０μｍであった。

［実施例３］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン５００Ｈ」を使用し、これをシュレッダーで裁断した後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は１９２μｍであった。

［実施例４］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン１５０ＥＮ」を使用し、これをシュレッダーで裁断した後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は６２μｍであった。

［実施例５］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン１００ＴＮ」を使用し、これをシュレッダーで裁断した後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は９８μｍであった。

［実施例６］
ポリイミドフィルムとしてデュポン（株）製「カプトン２００ＫＪ」を使用し、これをシュレッダーで裁断した後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は５８μｍであった。

［実施例７］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン２００Ｈ」を使用し、これをシュレッダーで裁断し、液体窒素に１分間浸漬させた後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は２８μｍであった。

［実施例８］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン２００ＥＮ」を使用し、これをシュレッダーで裁断し、液体窒素に１分間浸漬させた後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は１６μｍであった。

［実施例９］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン８０ＥＮ」を使用し、これをシュレッダーで裁断し、液体窒素に１分間浸漬させた後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は１０μｍであった。

［実施例１０］
ポリイミドフィルムとして東レ・デュポン（株）製「カプトン５０ＥＮ」と「カプトン５０Ｈ」を使用し、これらをシュレッダーで裁断した後に混合し、液体窒素に１分間浸漬させた後、ジェットミルにて粉砕を行った。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は平面状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は２３μｍであった。

［比較例１］
留出管を有するフラスコに２５００ｍｌのＮ−メチル−２−ピロリドンを入れ、これに６００ｇ（２．３６モル）のピロメリット酸二無水物及び４７２．７ｇ（２．３６モル）の４，４’−ジアミノジフェニルエーテルを加え攪拌下加熱を行った。溶液の温度が１００℃近くなったところで均一な褐色溶液（固形分濃度３０重量％）となり、さらに加熱を続け、１４０℃で黄褐色の析出物が観測され、この液を６０分間かけて１９０℃まで加熱し、さらに１９０℃で２時間加熱を続け、懸濁液を得た。この間、留出成分を約１５０ｇ回収した。得られた生成物を濾別し、温水次いでメタノールで十分に洗浄した後、２００℃の乾燥機で乾燥し、８５０ｇのポリイミド粉体を得た。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ粒子は球状であり、粒度をセイシン企業製レーザー式粒度分布測定機ＬＭＳ−３０にて測定したところ、平均粒子径は６０μｍであった。

本発明のポリイミド粉体は、使用時に凝集し難く取り扱い易いため、例えば粉体を金型に充填して圧縮成形して樹脂体を製造する際の原料、あるいはポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂に添加するフィラーなどとして、樹脂加工分野で広く使用することができる。

本発明のポリイミド粉体の一例を示す走査型電子顕微鏡観察による写真である。

Claims (5)

1. 粒子の形状が平面状であることを特徴とするポリイミド粉体。
2. 平均粒子径が５〜２００μｍであることを特徴とする請求項１記載のポリイミド粉体。
3. ポリイミドフィルムを原料としこれを粉砕することを特徴とする請求項１または２記載のポリイミド粉体の製造方法。
4. ポリイミドフィルムを平均粒子径が５〜２００μｍとなるように粉砕することを特徴とする請求項３記載のポリイミド粉体の製造方法。
5. 原料ポリイミドフィルムとして製造現場で発生した屑フィルムを使用することを特徴とする請求項３または４記載のポリイミド粉体の製造方法。

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