JP2718212B2 - 耐熱性フィルム - Google Patents

耐熱性フィルム

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐熱性フィルムに関するものであり、更に
詳しくは、耐熱性の低い樹脂と芳香族ポリイミドがブレ
ンドされた樹脂よりなる耐熱性フィルムに関するもので
ある。
[従来の技術] ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルイ
ミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフィドスルフ
ォンなどに代表される非晶性フィルムは、優れた光学的
性質、電気的性質、熱的性質から、液晶用透明導電フィ
ルム、プリンターインクリボン、コンデンサー、プリン
ト基板、電気絶縁材料など幅広い用途展開が行なわれて
いる。しかしながら、比較的安価で、かつ湿度特性が良
好なこれら非晶性フィルムの大きな欠点としては、ガラ
ス転移点以上の温度でフィルムが急激に軟化流動してし
まい、市場の要求する高耐熱性材料としては不満が残
る。また機械特性が結晶性のフィルムに較べて悪いこと
も大きな欠点である。
一方、耐熱フィルムとしては芳香族ポリアミド、芳香
族ポリイミドから成るフィルムが知られているが、耐熱
性・機械特性は良好であるが、生産性が悪いためコスト
が高かったり、湿度特性も非晶性フィルムに較べると悪
い。
これら樹脂の欠点を補なう一つの方法として分子複合
の検討も行なわれている。例えば剛直な構造をもつポリ
パラフェニレンテレフタルアミド(芳香族ポリアミド)
とナイロン6を分子複合し高強度のフィルムが得られた
り(J.MACRMOL.,SC1−PHYS.,B17(4)P591〜615(198
0))、または剛直な補強用高分子と屈曲性の骨格を有
するマトリックス分子とから高分子複合体が得られた例
(特公平1−36785)が報告されている。
しかし、例えばポリパラフェニレンテレフタルアミド
とナイロン6の分子複合体フィルムは、ポリパラフェニ
レンテレフタルアミドが有機溶媒に不溶なため、濃硫酸
に溶解させ、多量の水で再沈殿させて高温下で熱圧縮し
てフィルムにするという非常に煩雑な製法が必要なため
工業化しても高価になり、得られるフィルムも伸度の小
さなもろいフィルムしかできない。又、特公平1−3678
5では剛直な補強用高分子としてポリパラフェニレンベ
ンズビスチアドール、ポリパラフェニレンテレフタルア
ミドなどが挙げられているが、これらのポリマも上記同
様、酸性溶媒に溶解して製膜する必要があるため高価と
なり、また、得られるフィルムも伸度が小さい。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、かかる課題を改善し、機械的特性、化学的
特性(主に吸湿特性)、さらに経済性(コスト)に優れ
た耐熱性フィルムを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は、芳香族ポリイミドと、該芳香族ポリイミド
あるいは該芳香族ポリイミドに導かれる芳香族ポリアミ
ド酸を溶解する有機溶媒に可溶な樹脂Aとの重量比が1/
99〜90/10の範囲で混合された樹脂よりなるフィルムで
あって、該フィルムの250℃の熱収縮率が20%以下であ
り、吸湿率が5%以下、引張り伸度が10%以上であるこ
とを特徴とする耐熱性フィルムに関するものである。
本発明の芳香族ポリイミドとは、重合体の繰り返し単
位の中に芳香環とイミド環を各々1つ以上含むものであ
り、一般式 あるいは で示される繰り返し単位を70モル%以上含むものが好ま
しい。
ここでAr1,Ar3は少なくとも1個の芳香環を含み、イ
ミド環を形成する2つのカルボニル基は芳香環上の隣接
する炭素原子に結合している。このAr1は、芳香族テト
ラカルボン酸あるいはこの無水物に由来する。代表例と
しては、次のようなものが挙げられる。
ここで、Yは、−O−,−CH2−,−SO2−,−S−,
−CO−などである。
また、Ar3は、トリカルボン酸、あるいはこの無水物
に由来する。
Ar2、Ar4は少なくとも1個の芳香環を含み、芳香族ジ
アミン、芳香族ジイソシアネートに由来する。また、ア
ミド結合、ウレタン結合等を含んでいてもよい。Ar2、A
r4の代表例としては、次のようなものが挙げられる。
ここで、これらの芳香環の環上の水素の一部が、ハロ
ゲン基、ニトロ基、C1〜C3のアルキル基、C1〜C3のアル
コキシ基などの置換基で置換されているものも含む。Z
は、−O−,−CH2−,−SO2−,−S−,−CO−などで
ある。これらは単独または共重合の形で含まれる。
また、本発明の芳香族ポリイミドにはフイルムの物性
を損わない程度に、滑剤、酸化防止剤、その他の添加剤
等がブレンドされていてもよい。
又本発明で言う有機溶媒とは、前記芳香族ポリイミド
あるいは該芳香族ポリイミドに導かれる芳香族ポリアミ
ド酸と、後述する樹脂Aの両者を溶解させるもので、そ
の代表的なものとしては、N−メチル−2−ピロリド
ン、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチレンホス
ホルアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド
系極性溶媒や、o−クロロフェノール、p−クロロフェ
ノール、m−クロロフェノール、4−クロロ−1ナフト
ール、クロロナフタレン、2−クロロ−5−メチルフェ
ノールなどの含ハロゲン芳香族系の溶媒が挙げられる
が、特にアミド系極性溶媒ではN−メチル−2−ピロリ
ドンおよびN−メチル−2−ピロリドンと他のアミド系
極性溶媒の混合物が、また含ハロゲン芳香族系の溶媒で
はクロロフェノールおよびその他の含ハロゲン芳香族系
の溶媒との混合物が好ましい。更に、アミド極性系溶媒
や含ハロゲン芳香族系の溶媒の他に、樹脂Aに対しての
良溶媒、例えばジオキサン、テトラヒドロフラン、塩化
メチレン、クロロホルム、1,1,2−トリクロロエタン、
トリクレン、アセトンなどが樹脂Aと芳香族ポリイミ
ド、芳香族ポリアミド酸を相溶する範囲内、すなわち全
溶媒量の好ましくは20%以内、より好ましくは15%以内
なら含まれてもさし支えない。
本発明の有機溶媒に可溶な樹脂Aとは、上記の溶媒に
溶解するものであれば特に限定されるものではないが、
非晶性樹脂が好ましく、例えばポリカーボネート、ポリ
スルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルア
ミド、ポリスルフィドスルフォン、ポリアリレートなど
が挙げられる。芳香族ポリイミドとの相溶性や経済性の
点からポリカーボネート、ポリスルフォンがより好まし
い。芳香族ポリイミドと上記樹脂Aのブレンド比は重量
比で1/99〜90/10が必要である。好ましくは2/98〜70/3
0、より好ましくは3/97〜50/50である。芳香族ポリイミ
ドが1%より少ないと耐熱性が悪化し、熱収縮率が大き
くなり、90%を越えると経済的メリットがなくなる。
本発明において得られるフィルムの250℃の熱収縮率
は20%以下が必要である。好ましくは10%以下、より好
ましくは5%以下である。20%より大きくなると、寸法
安定性が悪く、例えば感熱転写用途、フレキシブル回路
基板、コンデンサー用途の分野では実用に耐えない。
フィルムの吸湿率は5%以下が必要である。より好ま
しくは3%以下である。5%より大きいと吸湿による寸
法変化が大きくなり実用に耐えない。
本発明のフィルムは引張り伸度が10%以上必要であ
る。好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上であ
る。10%未満ではフィルムのハンドリング時や加工時に
フィルム破れを起こし実用に耐えない。
本発明のフィルムの厚みは1〜500μmが好ましく、
2〜200μmがより好ましい。さらにフィルム強度は7kg
/mm2以上が好ましく、さらに好ましは9kg/mm2以上であ
る。ヤング率は180kg/mm2以上が好ましく、さらに好ま
しくは200kg/mm2以上である。さらに本フィルムの200℃
での熱収縮率は10%以下が好ましく、5%以下がより好
ましい。300℃の熱収縮率は30%以下が好ましく、20%
以下がより好ましい。さらに本発明のフィルムのF−5
値は6kg/mm2以上が好ましく、8kg/mm2以上がより好まし
い。また、本フィルムの密度は1.2〜1.5g/cmが好まし
く、1.2〜1.4g/cmがより好ましい。
また、本発明のフィルムの結晶化度は、10%以上が好
ましく、20%以上がより好ましい。さらに好ましくは、
30%以上である。
次に、本発明の耐熱フィルム製造方法について説明す
る。
芳香族ポリイミドあるいはポリアミド酸の溶液は次に
ようにして得られる。即ち、ポリアミド酸はN−メチル
ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムア
ミドなどの非プロトン性有機極性溶媒、あるいはその他
の溶媒中でテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン
を反応させて、調製することができる。又、芳香族ポリ
イミドは前記のポリアミド酸を含有する溶液を加熱した
り、ピリジンなどのイミド化剤を添加してポリイミドの
粉末を得、これを再度溶媒に溶解して調製できる。ま
た、テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジイソシアネー
トとの反応によっても得られる。耐熱性フィルムの機械
的特性を向上させるためにはポリマの分子量を一定以上
にしておくことが好ましく、この尺度としては固有粘度
(ηinh)をもって表わすのが便利である。すなわち、
芳香族ポリイミドあるいは芳香族ポリアミド酸の固有粘
度が、好ましくは1.0〜10.0、より好ましくは1.5〜8.0
である。
ブレンドの方法としては芳香族ポリイミド、あるい
は、芳香族ポリアミド酸と樹脂Aのそれぞれの溶液を別
個に調製し溶液同士をブレンドする方法、樹脂Aを溶解
したアミド系極性溶媒を調整し、その中で前述した芳香
族ポリイミド、芳香族ポリアミド酸の重合を行ない、重
合とブレンドを同時に行なう方法などが挙げられるが、
これに限られるものではない。ブレンド原液の固有粘度
は0.1〜8.0、好ましくは0.2〜5.0である。溶液粘度は自
由に選べるが流延性の点から5〜50000ポイズ/30℃が望
ましく、10〜20000ポイズが更に望ましい。ポリマ濃度
は1〜50%が望ましく、5〜30%が更に望ましい。
このように調製されたブレンド原液は以下の方法でフ
ィルムとなされる。
乾湿式法:ドクターナイフ、口金などによりフィルム
状として支持体上に流延され、通常50〜250℃の範囲、
より好ましくは60〜200℃で一定時間乾燥される。50℃
未満では溶媒の蒸発速度が遅く、250℃を越えると溶媒
の突沸が起こりフィルムの品質の低下をきたす。乾燥さ
れたフィルムは支持体より剥離され、水系、その他の溶
媒中(湿式浴)へ浸漬または媒体を噴霧せられて溶媒や
イミド化剤が抽出される。水系、その他の媒体とは、ポ
リマに対しては貧溶媒であるが、溶媒には親和性のある
液体のことである。例えば、水系では、水単独、水と原
液を構成しているアミド系極性溶媒との混合物、水とエ
チレングリコール、アセトン、低級アルコールとの混合
物が挙げられるが、水の比率として少なくとも50%以上
が脱溶媒速度や溶媒回収を考慮すると望ましい。その他
の媒体としては、アセトン、アルコール、塩素系溶媒が
挙げられる。また、湿式浴の温度は通常5〜90℃が適当
である。該湿式工程では溶媒が抽出されるが、溶媒の残
存率は特に規定されないが溶媒回収を考慮すれば出来る
だけ抽出した方が有利である。該湿式工程中のフィルム
は媒体で膨潤した状態にあるため湿式温度範囲での延伸
が行いやすく最終フィルムの機械特性向上のため、一般
的に工程中で1.01〜5.0倍縦方向に延伸される。湿式工
程を終了したフィルムは、水系媒体、溶媒の蒸発のため
熱処理が行なわれる。この加熱工程は100℃以上、好ま
しくは200℃以上、500℃以下である。該加熱工程で横方
向に1.01〜5.0倍延伸される。また必要に応じてリラッ
クスなどを行なわれても何ら問題はない。
乾式法:この方法は乾湿式法から抽出工程を省いたプ
ロセスであり、ブレンド原液中に不揮発成分を含まない
ものに限って可能となる方法である。ドクターナイフや
口金より支持体上へ流延された原液は乾湿式法同様に乾
燥されて支持体から剥離され、支持体と熱処理工程の間
で縦方向に1.01〜5.0倍延伸される。乾式工程を終了し
たフィルムは乾湿式法と同じ熱処理と延伸が行われる。
以上のようにして本発明の耐熱フィルムを得ることがで
きる。
かくして得られた本発明の耐熱フィルムは感熱転写用
リボン、プリント基板、コンデンサー、電気絶縁材料用
途などがあるが、特に感熱転写リボン、プリント基板、
コンデンサー用途が望ましい。
[実施例] 次に実施例に基づいて本発明の実施態様を説明する。
なお、実施例中の特性の測定法は以下の通りである。
(1)固有粘度(ηinh) 下式によりN−メチル−2−ピロリドン、あるいはク
ロロフェノールを溶媒として0.5g/100ml、30℃の条件下
にウベローデ型粘度計を用いて測定した。
(2)溶液粘度(ポイズ) 回転式粘度計を用い、温度30℃での値を示した。
(3)フィルム強度(kg/mm2)、引張り伸度(%)、ヤ
ング率(kg/mm2)、F−5値(kg/mm2) TRS型引張り試験器で幅10mm、長さ50mm、引張り速度3
00mmの条件で測定した。
(4)熱収縮率(%) 無荷重で250℃、10分間オーブン中で加熱し下式の計
算式より算出した。
(5)吸湿率(%) 150℃、60分絶乾後、75%RH中に48時間放置し下記の
計算式により算出した。
(6)結晶化度 X線回折より求めた。
実施例1 温度計、窒素導入管、攪拌棒の備わった500mlのフラ
スコに4,4′−ジアミノジフェニルエーテル(以下DAEと
略す)20gを仕込み、この中にN−メチル−2−ピロリ
ドン(以下NMPと略す)350gを加えて溶解させた。この
溶液を10℃に冷却した後ピロメリット酸無水物21.8gを
加え重合しポリアミド酸溶液を得た。この重合原液と別
に調整しておいたポリカーボネート40gを含むNMP溶液25
0gを加えてブレンド原液を得た。固有粘度は1.1であり
溶液粘度は500ポイズである。
この製膜用原液を、アプリケータを用いてガラス板上
に均一に流延し、120℃のオーブンで10分間乾燥し自己
保持性を持つゲルフィルムを得た。このゲルフィルムを
さらにオーブンで2分間熱処理して最終フィルムを得
た。得られたフィルムの強度11.8kg/mm2、引張り伸度は
18%、ヤング率280kg/mm2、F−5値9.8kg/mm2であり、
250℃、10分間の熱収縮率は0.4%、吸湿率は1.2%と強
靱で湿度特性、耐熱性に優れたフィルムであった。ま
た、結晶化度は33%であった。
実施例2 DAE20gをp−クロロフェノール400gに溶解し10℃に冷
却した。この中に3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカル
ボンホ酸二無水物29.4gを加え重合しポリアミド酸溶液
を得た。さらに、イミド化剤である無水酢酸とβ−ピコ
リンを加えてポリイミド溶液を得た。この中に前もって
準備したポリカーボネート50gを含むクロロフェノール
溶液350gを混合しブレンド原液を得た。固有粘度は1.4
であり溶液粘度は630ポイズであった。
この製膜原液をドクターナイフを用いてステンレス板
の上に均一に流延し、150℃のオーブンで5分間乾燥し
自己保持性を持つゲルフィルムを得た。このゲルフィル
ムをオーブンで2分間熱処理して最終フィルムを得た。
得られたフィルムの引張り伸度は75%、強度16.7kg/m
m2、ヤング率330kg/mm2、F−5値12.1kg/mm2であり、2
50℃、10分間の熱収縮率は0.8%、吸湿率は1.6%と強靱
で湿度特性、耐熱性に優れたフィルムであった。
[発明の効果] 本発明の芳香族ポリイミドと樹脂Aがブレンドされた
フィルムには以下の特徴がある。
(1)樹脂Aをマトリックス樹脂としているにもかかわ
らず樹脂Aの軟化流動点以上の温度でも流動せず、高温
での熱収縮率も小さく寸法安定性に優れている。
(2)樹脂A単体フィルムに比較して機械特性、特に引
張り伸度や強度が優れており、ハンドリング、加工時の
取り扱いが容易となる。
(3)芳香族ポリイミドの湿度特性(特に吸湿性)が改
良される。
(4)比較的安価な樹脂Aがマトリックスとなっている
ためフィルムの製造コストを下げることが可能となる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ポリイミドと、該芳香族ポリイミド
    あるいは該芳香族ポリイミドに導かれる芳香族ポリアミ
    ド酸を溶解する有機溶媒に可溶な樹脂Aとの重量比が1/
    99〜90/10の範囲で混合された樹脂よりなるフィルムで
    あって、該フィルムの250℃の熱収縮率が20%以下であ
    り、吸湿率が5%以下、引張り伸度が10%以上であるこ
    とを特徴とする耐熱性フィルム。
  2. 【請求項2】有機溶媒が実質的にアミド系極性溶媒であ
    ることを特徴とする請求項(1)に記載の耐熱性フィル
    ム。
  3. 【請求項3】有機溶媒が実質的に含ハロゲン芳香族系の
    溶媒であることを特徴とする請求項(1)に記載の耐熱
    性フィルム。
  4. 【請求項4】有機溶媒に可溶な樹脂Aが非晶性樹脂であ
    ることを特徴とする請求項(1)〜(3)のいずれかに
    記載の耐熱性フィルム。
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