JP2015196788A - ポリアミドフィルム - Google Patents
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Description
[1]ポリアミドを構成するモノマー単位として1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位を25モル%以上含み、炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位を25モル%以上含み、末端封止剤に由来するモノマー単位を0.6〜2.8モル%含むポリアミド樹脂(A)からなるフィルムであって、
該フィルム中における1,4−シクロヘキサンジカルボン酸に由来するトランス異性体構造単位の含有率が70〜90モル%であり、融解ピーク温度(Tm)が310℃以上である厚み1〜200μmのフィルム;
[2]ポリアミド樹脂(A)の0.2g/dl濃硫酸溶液の30℃で測定した溶液粘度(ηinh)が1.1〜3.0dl/gである、前記[1]のフィルム;
[3]前記炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位が1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン及び1,12−ドデカンジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[1]又は[2]のフィルム;
[4]前記炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位が1,9−ノナンジアミンである、前記[1]〜[3]のいずれかのフィルム;
[5]前記炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位として更に2−メチル−1,8−オクタンジアミンを1〜25モル%含む、前記[4]のフィルム;
[6]ポリアミド樹脂(A)中のリン原子濃度が10〜100ppmである、前記[1]〜[5]のいずれかのフィルム;
[7]さらにポリアミド樹脂(A)100質量部に対してルイス塩基として作用する化合物(B)を0.1〜10質量部含有する、前記[1]〜[6]のいずれかのフィルム;
[8]前記[1]〜[7]のいずれかのフィルムをさらに延伸する工程を含む延伸フィルムの製造方法;及び
[9]前記[1]〜[7]のいずれかのフィルムをリフローする工程を含むフレキシブルプリント基板の製造方法、
を提供することにより達成される。
本発明のフィルムに用いられるポリアミド樹脂(A)を構成するモノマー単位は、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位を25モル%以上含み、炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位を25モル%以上含み、末端封止剤に由来するモノマー単位を0.6〜2.8モル%含む。なお、これらモノマー単位のカルボキシル基に対するアミノ基のモル比は0.95〜1.05の範囲内にあると所望の溶液粘度を達成しやすくなるので好ましい。
ポリアミド樹脂(A)を構成するモノマー原料の選択の目安としては得られるフィルムの融点が310℃以上になるようにする。フィルムの融点が310℃未満では得られるフィルムの耐熱性が不十分となるからである。
本発明のフィルムは、該フィルムを構成するポリアミド樹脂(A)100質量部に対してルイス塩基として作用する化合物(B)を0.1〜10質量部含有していてもよく、0.1〜5質量部含有していることがより好ましい。ルイス塩基として作用する化合物(B)の量を前記範囲内にすることで、フィルムにおけるポリアミド樹脂(A)を構成する1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位由来のトランス体の含有率を高めることができ、高融点、すなわち耐熱性や高温下での耐久性に優れるポリアミド樹脂組成物が得られる。さらに、トランス体の含有率が高くなることで、得られるフィルムの結晶構造がより強固なものとなり、力学的物性も向上する。
本発明のフィルムに用いられるポリアミド樹脂(A)又は該ポリアミド樹脂(A)を含む組成物には、最終的に得られるフィルムの諸特性をより向上させるために、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じてカーボンブラック、ニグロシン、酸化チタン等の顔料や染料;紫外線吸収剤;ヒンダードアミン系等の光安定化剤;ヒンダードフェノール系、チオ系、リン系、アミン系等の有機系酸化防止剤;ヨウ化銅や臭化銅等のハロゲン化銅とヨウ化カリウムや臭化カリウム等のハロゲン化アルカリ金属の組合せ等の無機系酸化防止剤;帯電防止剤;蛍光増白剤;臭素化ポリスチレン等の臭素化ポリマー、酸化アンチモン等の難燃助剤;脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、シリカ等の滑剤;ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエステル、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー等の他のポリマー;有機系及び無機系の粉末状あるいは繊維状の各種充填剤を添加してもよい。
本発明のフィルムは枚葉にすることもできるが、各種用途への利用に際しての生産性の点からフィルムロールの形態にすることが好ましい。
<1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位>
ポリアミド樹脂(A)20〜30mgをトリフルオロ酢酸―d(CF3COOD)1mlに溶解し、日本電子株式会社製核磁気共鳴装置JNM−ECX400を用いて、室温、積算回数256回の条件で1H−NMR測定を行った。1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位(CHDA単位)の含有量を特性シグナルの積分値より算出した。1H−NMRでのポリアミドの帰属を表1に示す。
CHDA単位と同様に、炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位の含有量を算出した。
CHDA単位と同様に、末端封止剤に由来する単位(末端封止剤単位)の含有量を算出した。
ポリアミド樹脂(A)をThermo Jarrell Ash製IRIS/IPを用いて、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分析により、波長213.618nmのピークを用いてリン原子濃度を求めた。
ポリアミド樹脂(A)50mgを25mlの濃硫酸に溶解させた。この検液をウベローデ型粘度計を用いて30℃での落下時間(t)を計り、濃硫酸の落下時間(t0)から下記の式(1)により算出した。
ηinh(dl/g)={ln(t÷t0)}÷0.2(g/dl) (1)
ポリアミド樹脂組成物を、スクリューとダイの間に目開き20μmのフィルターを装着した東洋精機製作所製「ラボプラストミル2D25W」単軸押出し機を用いて、融点より20℃高いシリンダー温度、スクリュー回転数30rpmの条件で毎時1kgの吐出量で押出した。3時間以内にトルクが100N・mを超えない場合を○、3時間以内にトルクが100N・mを超える場合を×として溶融濾過性を評価した。
<トランス異性体構造単位含有率>
フィルムから20〜30mgを切り出してCF3COOD1mLに溶解させ、グラスフィルターでろ過して不溶物を除去して測定試料を調製し、日本電子株式会社製核磁気共鳴装置JNM−ECX400(400MHz)を用いて、室温、積算回数256回の条件で1H−NMRを測定した。1,4−シクロヘキサンジカルボン酸構造単位のシス異性体のβ水素に由来する2.10ppmのピーク面積と、トランス異性体構造単位のβ水素に由来する2.20ppmのピーク面積の比率から、トランス異性体構造単位含有率を求めた。
フィルムから10mgを切り出して、メトラー・トレド(株)製の示差走査熱量分析装置(DSC822)を使用して、窒素雰囲気下で、30℃から360℃へ10℃/minの速度で昇温した時に現れる融解ピークのピーク温度を融点(℃)とすることで求めた。なお、融解ピークが複数ある場合は最も高温側の融解ピークのピーク温度を融点とした。
フィルムをSMTスコープ(山陽精工株式会社)に装着し、250℃で1分間保持した後の形状変化を観察し、フィルムが殆ど変形しない場合を○、フィルムが明らかに変形する場合を×としてリフロー性を評価し、耐熱性の指標とした。
延伸後のフィルムを目視で観察し、(1)フィッシュアイ等の異物が認められない場合を○、フィッシュアイ等の異物が明らかに認められる場合を×、(2)無色である場合を○、着色している場合を×、として外観を評価した。なお、実施例等で得られたフィルムは全て透明であった。
以下の製造例1〜7で得られたポリアミド1〜ポリアミド7を用いた。
シス:トランス比が70:30の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸10197.5g、1,9−ノナンジアミン8158.6g、2−メチル−1,8−オクタンジアミン1439.7g、末端封止剤として安息香酸222.2g、次亜リン酸ナトリウム一水和物4.0g、及び蒸留水5Lを、内容積40Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。2時間かけて内部温度を200℃に昇温した。この時、オートクレーブは2MPaまで昇圧した。その後2時間、内部温度を215℃に保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次いで、30分かけて圧力を1.2MPaまで下げ、プレポリマーを得た。このプレポリマーを6mm以下の大きさまで粉砕し、120℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13.3Paの条件で10時間固相重合しポリアミド樹脂(ポリアミド1)を得た。
次亜リン酸ナトリウム一水和物を亜リン酸4.0gにした以外は製造例1と同様の手法で重合を行い、ポリアミド樹脂(ポリアミド2)を得た。
シス:トランス比が70:30の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸10237.3g、1,9−ノナンジアミン8204.9g、2−メチル−1,8−オクタンジアミン1447.9g、末端封止剤として酢酸109.9g、次亜リン酸ナトリウム一水和物4.0g、及び蒸留水5Lを用いた以外は製造例1と同様の手法で重合を行い、ポリアミド樹脂(ポリアミド3)を得た。
シス:トランス比が70:30の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸9764.2g、1,10−デカンジアミン10022.7g、末端封止剤として安息香酸213.1g、次亜リン酸ナトリウム一水和物4.0g、及び蒸留水5Lを用いた以外は製造例1と同様の手法で重合を行い、ポリアミド樹脂(ポリアミド4)を得た。
テレフタル酸10000.7g、1,9−ノナンジアミン8307.1g、2−メチル−1,8−オクタンジアミン1466.0g、末端封止剤として安息香酸226.2g、次亜リン酸ナトリウム一水和物4.0g、及び蒸留水5Lを用いた以外は製造例1と同様の手法で重合を行い、ポリアミド樹脂(ポリアミド5)を得た。
シス:トランス比が70:30の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸10356.9g、1,9−ノナンジアミン8133.9g、2−メチル−1,8−オクタンジアミン1435.4g、末端封止剤として安息香酸73.8g、次亜リン酸ナトリウム一水和物4.0g、及び蒸留水5Lを用いた以外は製造例1と同様の手法で重合を行い、ポリアミド樹脂(ポリアミド6)を得た。
シス:トランス比が70:30の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸9884.9g、1,9−ノナンジアミン8217.4g、2−メチル−1,8−オクタンジアミン1450.1g、末端封止剤として安息香酸447.5g、次亜リン酸ナトリウム一水和物4.0g、及び蒸留水5Lを用いた以外は製造例1と同様の手法で重合を行い、ポリアミド樹脂(ポリアミド7)を得た。
酸化マグネシウム:協和化学工業株式会社製、「キョーワマグMF−150」(平均粒子径:0.71μm)
フェノール系酸化防止剤:住友化学株式会社製、「スミライザーGA−80」(3,9−ビス[2−{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン)
表2に示す配合割合に従い、ポリアミド樹脂(A)、ルイス塩基として作用する化合物(B)及びスミライザーGA−80をドライブレンドし、得られた混合物を2軸押出機(スクリュー径:30mm、L/D=28、シリンダー温度350℃、回転数150rpm)のホッパーからフィードして溶融混練し、ストランド状に押出した後、ペレタイザにより切断してペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
次に、得られたポリアミド樹脂組成物を単軸押出機(東洋精機製作所製「ラボプラストミル2D25W」)に供給し、ポリアミドの融点よりも10〜40℃高い温度で加熱溶融してTダイより押出し、幅30cm、厚さ200μmのポリアミド未延伸フィルムを製造した。
さらに得られた未延伸フィルムの中央部分より縦5cm×横5cmの試料片を切り出し、2軸延伸機(柴山科学器械製作所製「小型延伸装置」)により155℃で、縦3倍、横3倍の倍率で同時2軸延伸を行った。この2軸延伸フィルムを270℃で5分間熱固定し、各種評価用のフィルムを得た。
評価結果を表2に示す。
Claims (9)
- ポリアミドを構成するモノマー単位として1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位を25モル%以上含み、炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位を25モル%以上含み、末端封止剤に由来するモノマー単位を0.6〜2.8モル%含むポリアミド樹脂(A)からなるフィルムであって、
該フィルム中における1,4−シクロヘキサンジカルボン酸に由来するトランス異性体構造単位の含有率が70〜90モル%であり、融解ピーク温度(Tm)が310℃以上である厚み1〜200μmのフィルム。 - ポリアミド樹脂(A)の0.2g/dl濃硫酸溶液の30℃で測定した溶液粘度(ηinh)が1.1〜3.0dl/gである、請求項1に記載のフィルム。
- 前記炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位が1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン及び1,12−ドデカンジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載のフィルム。
- 前記炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位が1,9−ノナンジアミンである、請求項1〜3のいずれかに記載のフィルム。
- 前記炭素数4〜12の脂肪族ジアミン単位として更に2−メチル−1,8−オクタンジアミンを1〜25モル%含む、請求項4に記載のフィルム。
- ポリアミド樹脂(A)中のリン原子濃度が10〜100ppmである、請求項1〜5のいずれかに記載のフィルム。
- さらにポリアミド樹脂(A)100質量部に対してルイス塩基として作用する化合物(B)を0.1〜10質量部含有する、請求項1〜6のいずれかに記載のフィルム。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のフィルムをさらに延伸する工程を含む延伸フィルムの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のフィルムをリフローする工程を含むフレキシブルプリント基板の製造方法。
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