JP3587287B2

JP3587287B2 - 樹脂フィルムの製造方法

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Publication number: JP3587287B2
Application number: JP4652498A
Authority: JP
Inventors: 裕史山田; 哲也西田; 直喜江川; 春彦牧
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11245244A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂フィルムの製造方法に関し、特に反応硬化型樹脂フィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂フィルム、特に反応硬化型樹脂フィルムは、従来より、樹脂溶液をドラムあるいはベルトの上にフィルム状に押出しあるいは塗布などによりキャストし、そのキャストされたフィルム状の樹脂を反応硬化させた後、固化した樹脂フィルムをドラムあるいはベルトの上から剥離して製造している。
【０００３】
具体的に一例を挙げる。まず、前駆体の樹脂溶液に、必要に応じて各種の充填剤と硬化剤とを添加して、充分に攪拌混合した後、キャスティングドラムあるいはエンドレスベルト等の上にキャスティングダイによりその溶液をフィルム状に流延塗布する。そして、このフィルム状の樹脂を反応硬化させてある程度固化させた後、最終段階において、成形したフィルムをテンター炉で遠赤外線及びその他の放射熱により焼成処理することが行われる。このような製造工程を経て得られる樹脂フィルムの代表的な例は、ポリイミドフィルムである。ポリイミドフィルムを製造する場合、前駆体であるポリアミド酸に各種の充填剤と硬化剤とを添加して、充分に攪拌混合して、フィルム状に流延塗布した後、このフィルム状の樹脂を、１５０℃以下の温度である程度乾燥させ、自己支持性を有するポリアミド酸の重合体の塗膜を得る。次いで、これを支持体より引き剥がして端部を固定し、約１００℃〜５００℃まで徐々に加熱し、最終段階において、成形したフィルムをテンター炉で遠赤外線及びその他の放射熱により、４５０℃〜５５０℃で、１分間〜５分間加熱することにより、ポリアミド酸からポリイミドへの転換が完了し、ポリイミドフィルムが得られる。
【０００４】
このとき、フィルムの寸法安定性を良好にする目的で、テンター炉内のフィルムの流れ方向に複数のヒーターを設けて、各ゾーンで温度設定を変え、均一な特性を有するフィルムを製造することが試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように温度設定したテンター炉で焼成したフィルムであっても、色目および接着性にムラがあり、しかも平面性に欠けることがあった。すなわち、フィルムウエブの搬送方向に部分的なたるみや反りが発生して平面性が損なわれたり、中央部と端部の色が異なったり、接着性が異なったりすることがあった。
【０００６】
本発明は、色目および接着性が均一で、平面性に優れたフィルムを得る為の樹脂フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このようなフィルムの色目、平面性、および接着性のムラは、フィルム成形の最終段階であるテンター炉内の焼成中におけるフィルム内の温度差の為であることを見出した。すなわち、フィルムの色目、平面性、および接着性のムラは、テンターレールおよびテンター炉の側壁等の為に、中央部に比べて端部の雰囲気温度が上がりにくいことが原因であることを突き止め、優れた特性を備えたフィルムを製造する為に鋭意検討を行った結果、本発明に到ったのである。
【０００８】
本発明の樹脂フィルムの製造方法の要旨とするところは、樹脂溶液をフィルム状に成形して乾燥した後、放射熱炉内での焼成工程を経て得られる樹脂フィルムの製造方法において、該焼成工程における放射熱源を、フィルムの流れ方向に対して幅方向に区分し、各区分を、フィルムの特性に応じて個別に温度設定することにある。すなわち、例えば、樹脂溶液をフィルム状にキャストして、このフィルム状の樹脂を反応硬化させてある程度固化させた後、最終段階において、成形したフィルムをテンター炉等で遠赤外線及びその他の放射熱によって焼成する工程を経て得られる樹脂フィルムの製造方法において、この焼成工程における放射熱ヒーターを幅方向に区分し、各区分をフィルムの特性に応じて個別に温度設定する。ここで、本明細書の用語「焼成工程」は、フィルムに熱を加えて、樹脂フィルムに化学的変化を起こさせる工程をいう。
【０００９】
かかる樹脂フィルムの製造方法において、上記放射熱源が、遠赤外線ヒーターであることにある。
【００１０】
かかる樹脂フィルムの製造方法において、上記フィルムの特性が、フィルムの平面性、色調、および接着性であることにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における樹脂フィルムの製造方法を、ポリイミドフィルムを例にして図面に基づいて詳しく説明する。
【００１２】
図１は、樹脂フィルムの製造装置の全体構成を説明するための図であり、図において、符号１０及び１２はプーリであり、図示しない駆動装置により回転駆動させられるプーリ１０、１２にはエンドレスベルト１４が巻掛けられていて、搬送装置１６を構成している。ここで、エンドレスベルト１４は、ステンレスあるいはアルミニウム合金などにより形成されていて、その表面は鏡面に研磨され、平滑な樹脂フィルムが製造されるようにされている。この樹脂フィルムの製造装置は、搬送装置１６の一部を含んでキャスティング室１８、乾燥室２０、焼成室２２、剥離室２４のそれぞれに仕切られて構成されている。
【００１３】
ポリイミドフィルムを製造する場合、先ずポリイミドの前駆体であるポリアミド酸にフィラーなどの必要な充填剤を添加し、更にポリイミドの硬化剤、例えば無水酢酸などをポリアミド酸の量に対応してポリアミド酸をイミド化させるのに必要とする量だけ添加し、これらを攪拌混合する。硬化剤を均一に混合させてなるポリアミド酸は、攪拌混合槽からキャスティング室１８内に配設されたキャスティングダイ２６の中に入れられ、このダイ２６からポリアミド酸２８がエンドレスベルト１４の上に均一な厚さのフィルム状に押し出され、キャストされる。
【００１４】
エンドレスベルト上にキャストされたフィルム状のポリアミド酸２８は、乾燥室に搬送され、自己支持性を有するフィルムになる。乾燥室２０では、段階的に熱風等の噴出流がエンドレスベルト１４上のポリアミド酸２８の表面に吹きつけられる構造になっている。
【００１５】
乾燥室２０でポリアミド酸は自己支持性が備わる。次いで、これを支持体より引き剥がして端部を固定し、次の焼成室２２に入れる。この焼成室はテンター炉であり得る。テンター炉は、例えば、熱風炉と遠赤外線ヒーターなどの放射熱炉に分けられ、ここで、フィルムは、約１００℃から６００℃程度にまで徐々に加熱される。遠赤外線などの放射熱炉で最高焼成温度４５０℃〜６００℃まで加熱されると、ポリアミド酸のイミド化が完了し、このフィルムを冷却して、ポリイミドフィルムが製造される。
【００１６】
このときの遠赤外線などの放射熱炉の天井および／あるいは床部には、遠赤外線ヒーターあるいは他の放射熱源３０が埋設される。本発明では、この放射熱源３０を、フィルムの幅方向に区分して個別に温度を設定し、幅方向の温度分布をフィルムの平面性、色目、および接着性に対応して任意に調節できる構成としている。ヒーターの幅方向の区分は、１５ｃｍ〜３０ｃｍ間隔が好ましい。フィルムの幅方向の区分数は、特に限定されない。さらに幅方向に加え、フィルムの流れ方向に区分して、得られるフィルムの寸法安定性を良くすることも可能である。例えば、放射熱源をそれぞれ３分割ずつにして、合計９区分とし得るが、この分割数は適宜変えることが可能である。図２は、放射熱源３０の構造を示す上面図であり、ここで、ヒーターは、幅方向に左側（Ｌ），中央（Ｃ），および右側（Ｒ）と３分割、フィルム流れ方向に、１、２、および３と３分割して、１Ｌ，１Ｃ，１Ｒ，２Ｌ，２Ｃ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｃ，３Ｒの９区分に分かれている。しかし、分割の数を増やすことによって、より細やかな温度調整が可能となるため、平面性、接着性、および色目が均一なより高いグレードのフィルムを得たい場合は、より多分割のヒーターが好ましい。ヒータに代えて、フィルムの流れ方向および幅方向に温度可変の吹出設備を使用することも可能である。
【００１７】
遠赤外線ヒーターあるいは放射熱ヒーターの各区分における温度は、フィルムの種類によって変化し得るが、一般的には、６５０℃〜９００℃が好ましい。温度は、フィルム中央部に対応する部分が一番低く、端部に行く程高く設定される。幅方向の温度分布は左右対称であっても、非対称であってもよい。このときの温度差は、最終的に得たいフィルムの性質による。一般的には、幅方向の温度差は、５０℃〜７０℃である。このような温度設定により、炉内のテンターレールや側壁による雰囲気温度低下の影響が補償され、フィルムの表面が中央部と端部とで、略均一な温度になる。フィルムの表面温度は、４００℃〜６００℃の範囲である。
【００１８】
以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。例えば、以下の実施例では、本発明のフィルム製造方法を用いて、ポリイミドフィルムを製造しているが、尿素樹脂フィルム、メラミン樹脂フィルム、フェノール樹脂フィルム、エポキシ樹脂フィルム、不飽和ポリエステル樹脂フィルム、アルキド樹脂フィルム、ウレタン樹脂フィルム、およびエボナイトフィルムなどのポリイミドフィルム以外のフィルムの製造も行い得る。ヒーターの区分数も、各区分における温度設定も、フィルムの種類、性質、グレード等によって適宜変え得る。
【００１９】
【実施例】
まず、フィルムの平面性、色調、および接着試験について説明する。
【００２０】
フィルムの平面性については、図３に示すようにして測定した。まず、３ｍの間隔で平行に配置した２本のロール４２にフィルム４４を渡し、一方を固定端４６に固定し、他方に１．７ｋｇの荷重４８をフィルムの幅方向に均等にかけた。この状態で、２本のロール４２の中央部分５０の幅方向の断面形状を記録した。フィルムの断面形状の最高位置と最低位置の差を垂れ量として、フィルムの平面性を評価する。すなわち、垂れ量０に近づく程フィルムの平面性が優れていることとなる。一般的には、垂れ量が１５ｍｍを越えるとフィルム加工に際して皺やラミネート不良などの不都合が起こり易くなる。
【００２１】
色調は、色差計（日本電色工業（株）製、ＳＺ−Σ９０）により、ａ値を測定する。２５μｍ厚のポリイミドフィルムの場合、ａ値がフィルム表面の見た目の色の濃淡に相当する。すなわち、１００ｃｍ幅のフィルムの幅方向に、１０ｃｍ間隔で１１点の測定点を設定し、それぞれの点のａ値を測定する。ａ値の最大と最小の差Ｒ値が１．０以上であれば、フィルムを目視して濃淡の差が検出される。従って、幅方向のＲ値は、１．０以下が好ましい。
【００２２】
接着強度は、剥離試験で測定した。すなわち、アクリル系接着剤（デュポン（株）製パイララックス）でフィルムと銅箔（三井金属鉱業（株）製電解銅箔”３ＥＣ”３５μｍ厚）とをラミネートし、１８５℃×１時間で接着剤の硬化反応を行い、ＦＣＣＬ（フィルム・銅箔積層板）を作製した。得られたＦＣＣＬの銅パターン幅が３ｍｍとなるようにサンプルを切り出し、引張試験器（島津製作所（株）製、Ｓ−１００−Ｃ）によりピールテストスピード５０ｍｍ／ｍｉｎで９０°剥離の引張試験を行った。
【００２３】
（実施例１）
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸にフィラーなどの必要な充填剤を添加し、更に無水酢酸をポリアミド酸の量に対応してポリアミド酸をイミド化させるのに必要とする量だけ添加し、これらを攪拌混合した。硬化剤を均一に混合させてなるポリアミド酸を、攪拌混合槽からキャスティング室内に配設されたキャスティングダイの中に入れた。このダイからポリアミド酸をエンドレスベルト上に均一な厚さのフィルム状に押し出し、キャストした。
【００２４】
エンドレスベルト上にキャストされたフィルム状のポリアミド酸を乾燥室に搬送した。乾燥室では、熱風等の噴出流がエンドレスベルト上のポリアミド酸の表面に吹きつけられ、ポリアミド酸の表面温度が約１２０℃程度となった。
【００２５】
乾燥室で自己支持性が備わったフィルム状のポリアミド酸を、支持体より引き剥がして端部を固定し、次の焼成室に入れた。この焼成室はテンター炉である。テンター炉は、熱風炉と遠赤外線ヒーター炉に分けられ、ここで、フィルムは、約１００℃から６００℃程度にまで徐々に加熱された。このときの遠赤外線炉の天井には、遠赤外線ヒーターが埋設されている。このヒーターは、フィルムの幅方向に区分して個別に温度を設定し、幅方向の温度分布をフィルムの平面性、色目、および接着性に対応して任意に調節できる構成としている。ヒーターの幅方向の区分は、１５ｃｍ〜３０ｃｍ間隔で、フィルムの幅方向の区分数は、３個であった。
【００２６】
遠赤外線ヒーターの左側および右側の区分における温度を、７５０℃とし、中央部を７００℃として、フィルムを５分間焼成した。
【００２７】
焼成されたフィルムを、冷却して、２５μｍのポリイミドフィルムを完成した。
【００２８】
このポリイミドフィルムの平面性、色調、および接着強度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
遠赤外線ヒーターの左側の区分における温度を７５０℃、中央部を７００℃、および右側の区分における温度を７７０℃として、フィルムを５分間焼成した以外は、実施例１と同様にして、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平面性、色調、および接着強度を測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
（比較例１）
遠赤外線ヒーターの左側、中央部、および右側の区分における温度をすべて７５０℃として、フィルムを５分間焼成した以外は、実施例１と同様にして、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平面性、色調、および接着強度を測定した。その結果を表１に示す。
【００３１】
（比較例２）
遠赤外線ヒーターの左側、中央部、および右側の区分における温度をすべて７２５℃として、フィルムを５分間焼成した以外は、実施例１と同様にして、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平面性、色調、および接着強度を測定した。その結果を表１に示す。
【００３２】
（比較例３）
遠赤外線ヒーターの左側、中央部、および右側の区分における温度をすべて７００℃として、フィルムを５分間焼成した以外は、実施例１と同様にして、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平面性、色調、および接着強度を測定した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
実施例からも明らかなように、ヒーターの温度設定を幅方向に分割した場合、一律の温度設定とした場合と比較して、平面性、色調、および接着性のムラがすべて解消される。すなわち、フィルム製造工程の焼成段階における幅方向の温度調整を、区分したヒーターにより個別に行うことによって、平面性に優れ、色調および接着性が略均一な優れたフィルムが得られる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリイミドフィルムの製造工程を表す模式図である。
【図２】本発明の反応硬化型フィルム製造方法を実施する装置の遠赤外線ヒーター等の放射熱パネルの区分を示す一実施例の模式図である。
【図３】フィルムの平面性を評価する方法を表す図である。
【符号の説明】
１０，１２；プーリ
１４；エンドレスベルト
１６；搬送装置
１８；キャスティング室
２０；乾燥室
２２；焼成室
２４；剥離室
２６；キャスティングダイ
２８；ポリアミド酸
３０；放射熱源
４２；ロール
４４；フィルム

Claims

樹脂溶液をフィルム状に成形して乾燥した後、放射熱炉内での焼成工程を経て得られる樹脂フィルムの製造方法において、該焼成工程における放射熱源を、フィルムの流れ方向に対して幅方向に区分し、各区分をフィルムの特性に応じて個別に温度設定することを特徴とする、樹脂フィルムの製造方法。
前記放射熱源が、遠赤外線ヒーターであることを特徴とする、請求項１に記載の樹脂フィルムの製造方法。
前記フィルムの特性が、フィルムの平面性、色調、および接着性であることを特徴とする、請求項１または２に記載の樹脂フィルムの製造方法。