JP3671082B2 - 熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法に関し、得られたフィルムは、建築材料、電子部品材料等として利用できる。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
熱可塑性樹脂フィルムに例えば同時二軸延伸を施した後、この延伸フィルムに対して熱処理を施して延伸の歪みによる残留応力を除去している。
従来の一般的な熱処理方法は、加熱雰囲気下でフィルムの幅方向の両端を固定しながら移動させて行うものであった。しかし、このような熱処理方法によれば、部分的に応力が集中し易く、特にフィルム中にフィッシュアイやゲル等が存在すると、その部分に応力が集中して、フィルムに破れが生じることもあった。また、フィルムの融点付近で熱処理すると、フィルムがメルトダウンしてしまうため、融点付近の熱処理はできないという問題点もあった。
【０００３】
一方、特開昭59-178223 号公報によれば、表面に接着層を有する延伸熱可塑性プラスチックフィルムを、この接着層を介してステンレス製の支持板に貼り付けた状態でアニールする方法が提案されている。
この熱処理方法によれば、フィルムが接着層により支持板に貼り付けられているため、応力の集中によって生じるフィルムの破れを防止することはできるが、新たな問題点が伴う。
【０００４】
即ち、フィルムを支持板に貼り付けるためにはフィルムに接着層を形成しなければならず、この接着層の形成工程が必要となる。また、フィルムに熱処理を施した後、フィルムを支持板から強制的に剥離させなければならず、連続処理が行いにくい。更に、フィルムの種類によってはステンレス製支持板にフィルムが融着してしまい、連続処理ができなくなる。
【０００５】
そこで、本発明は、フィルムの融点付近の熱処理を支障なく連続的に行うことができる熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法は、熱可塑性樹脂フィルムを温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、前記熱可塑性樹脂フィルムを線圧9.8N/cm 〜980.0 N/cmで加圧して、ポリイミド樹脂が被覆されたベルトに密着させ（Ｔｇ：熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度、m.p.：熱可塑性樹脂フィルムの融点）、次に、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトに密着させた状態で温度Ｔが m.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱し、引き続き、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトに密着させた状態で冷却し、この後、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトから剥離することを特徴とする。
【０００７】
熱可塑性樹脂フィルムを加熱する際の温度ＴがＴｇより低い場合、フィルムのベルトへの密着性が不良となるため、フィルムの熱処理温度が不均一になる。また、温度Ｔがm.p.−10℃より高い場合、ベルトに密着したフィルムが変形し易くなって、フィルムの厚さ精度が悪化し、加えて加圧によってフィルムが切れたり破れたりしやすくなる。好ましくは、Ｔｇ＋10℃＜Ｔ＜m.p.−20℃である。
【０００８】
熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧が9.8N/cm より小さい場合、ベルトとフィルムとの間にエアが噛み込まれる虞れがある。また、線圧が980.0N/cm より大きい場合、フィルムが変形したり、切れたりする虞れがある。好ましくは、線圧を98.0N/cm〜490.0N/cm とする。
【０００９】
熱可塑性樹脂フィルムを加熱する際の温度Ｔがm.p.−20℃より低い場合、本発明に係る熱処理の効果が充分に得られなくなる。また、温度Ｔがm.p.＋20℃より高い場合、熱処理時に樹脂の流動化が起こり、フィルムの厚さ精度が悪化する。好ましくは、m.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃である。
【００１１】
前記ベルトに被覆されたポリイミド樹脂の厚さは任意であるが、１〜1000μｍが好ましい。１μｍより薄い場合、被覆されたポリイミド樹脂の耐久性が悪くなる。また、1000μｍより厚い場合、ポリイミド樹脂が高価であるため、コスト高となる。このポリイミド樹脂によって、熱可塑性樹脂フィルムのベルトからの剥離性が高まる。
【００１２】
本発明の第２発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法は、第１発明において、前記熱可塑性樹脂フィルムを予熱してベルトに密着させる工程と、前記熱可塑性樹脂フィルムを加熱する工程と、前記前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトから剥離する工程とをそれぞれ異なる場所で行い、前記ベルトを介してこれらの工程を連続的に行うことを特徴とする。即ち、前記３工程が行われる場所を３個所として、熱可塑性樹脂フィルムが密着されるベルトをこれらの３個所間で循環させることにより、本発明の連続的な熱処理が可能になる。
【００１３】
本発明の第３発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法は、第１または第２発明において、予熱用の第１のロールと、加熱用の第２のロールと、冷却用の第３のロールとを有してこれらの３個のロールの間にポリイミド樹脂が被覆された金属製無端ベルトが巻回され、この無端ベルトを介して前記第１のロールに対して熱可塑性樹脂フィルムを押圧する第４のロールが配置された装置を使用し、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトと前記第４のロールとの間に導入してこの熱可塑性樹脂フィルムを前記第１のロールにより温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜ m.p.−10℃となるように予熱すると共に、この第４のロールにより前記熱可塑性樹脂フィルムを線圧9.8N/cm 〜980.0N/cm で加圧して前記無端ベルトに密着させ（Ｔｇ：熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度、m.p.：熱可塑性樹脂フィルムの融点）、次に、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトに密着させた状態で前記第２のロールに移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルムを第２のロールにより温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱し、引き続き、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトに密着させた状態で前記第３のロールに移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルムを第３のロールにより冷却し、この後、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトから剥離することを特徴とする。
【００１４】
前記金属製無端ベルトの材質は、例えばステンレス、チタン合金等とすることができる。
この無端ベルトの厚さは任意であるが、0.3 〜1.5mm が好ましく、より好ましくは0.5 〜0.8mm とする。0.3 mmより薄い場合、ベルトの強度が低下して耐久性が悪化する。また、1.5mm より厚い場合、加熱、冷却の効率が悪くなり、製造コストが上昇する上、このベルトが巻回されたロールの径が大きくなって装置が大型化する。
【００１５】
前記金属製無端ベルトに被覆されたポリイミド樹脂の厚さの条件は、前記した通りである。前記第４のロールの少なくとも表面側の材質は、無端ベルトと熱可塑性樹脂フィルムとの間のエアの噛み込みを防ぐため、耐熱樹脂、例えばシリコーンゴムとするのが好ましい。
【００１６】
前記フィルムの熱可塑性樹脂として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレン−α，βビス（２−クロルフェノキシエタン−４，４′−ジカルボキシレート）、ポリフェニレンオキサイド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、シンジオタクチックポリスチレン、ビフェニルエーテルケトン等を使用できる。
【００１７】
なお、この第３発明において、前記第１〜３の少なくとも３本のロールを有していればよく、必要に応じて、例えば４本目のロールを有していてもよい。また、本発明の第１〜第３発明においては、熱可塑性樹脂フィルムとしているが、シートと呼ばれているものも単に相対的な厚さの違いだけであるため、概念的に含み得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法を説明する。
先ず、本実施形態において使用する熱処理装置の構成を説明する。
この熱処理装置は、互いに離れて配置された第１〜第３のロール11,12,13と、これらの３個のロール11〜13の間に巻回された金属製無端ベルト14と、この無端ベルト14を介して第１のロール11と当接する第４のロール15と、この無端ベルト14を介して第３のロール13と当接する第５のロール16とを備えて構成されている。
【００１９】
前記第１のロール11は、熱可塑性樹脂フィルム17の予熱用であり、100 〜400 ℃に温度調節できる加熱手段（図示せず）を有している。
前記第２のロール12は、熱可塑性樹脂フィルム17の加熱用であり、100 〜 400℃に温度調節できる加熱手段（図示せず）を有している。
前記第３のロール13は、熱可塑性樹脂フィルム17の冷却用であり、30〜 200℃に温度調節できる冷却手段（図示せず）を有している。
【００２０】
前記第１〜第３のロール11〜13の少なくとも１個のロールには、ロールの回転駆動手段が連結されている。
前記第４のロール15は、その外周面に沿ってシリコーンゴム18が被覆されたものである。この第４のロール15は、無端ベルト14を介して第１のロール11に対して熱可塑性樹脂フィルム17を押圧するように配置されている。この押圧力は、線圧で9.8N/cm 〜980.0N/cm である。
【００２１】
前記無端ベルト14は、ステンレス製である。この無端ベルト14の厚さは、0.3 〜1.5mm である。
前記金属製無端ベルト14の表面にはポリイミド樹脂が層状に被覆されており、このポリイミド樹脂層の厚さは１〜1000μｍである。
【００２２】
このポリイミド樹脂の被覆は、任意の手段で行うことができる。例えば、無端ベルト14にポリイミド酸液を塗布した後、加熱乾燥して溶媒の除去と共にイミド転化を行う。この被覆工程の際、閉環水等の蒸発によるボイドの形成を防ぐため、前記乾燥は80〜 180℃で20〜60分間加熱して溶媒を除去した後、250 〜400 ℃で20〜60分間加熱してイミド転化を行うという段階的乾燥が好ましい。
【００２３】
次に、この熱処理装置を使用した熱可塑性樹脂フィルム17の熱処理方法を説明する。
図１に示すように、先ず、熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14と第４のロール15との間に導入してこの熱可塑性樹脂フィルム17を第１のロール11により温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、この第４のロール15により熱可塑性樹脂フィルム17を線圧9.8N/cm 〜980.0N/cm で加圧して無端ベルト14に密着させる。Ｔｇは熱可塑性樹脂フィルム17のガラス転移温度、m.p.は熱可塑性樹脂フィルム17の融点である。
【００２４】
次に、熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14に密着させた状態で無端ベルト14の移動と共に第２のロール12に移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルム17を第２のロール12により温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱する。
【００２５】
引き続き、熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14に密着させた状態で無端ベルト14の移動と共に第３のロール13に移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルム17を第３のロール13により冷却する。
この後、無端ベルト14に密着している熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14から剥離して熱処理された熱可塑性樹脂フィルム17を得る。
【００２６】
【実施例】
〔実施例１〕
上記実施形態において、具体的条件を下記の通りとして熱可塑性樹脂フィルム17の熱処理を行った。
熱可塑性樹脂フィルム……ホモタイプのシンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ： 100℃、m.p.： 270℃。
第１のロールの直径……600mm
第２のロールの直径……600mm
第３のロールの直径……600mm
第４のロールの直径……150mm
第１のロールの温度…… 180℃
第２のロールの温度…… 270℃
第３のロールの温度…… 100℃
無端ベルトの厚さ ……0.5mm
無端ベルトの幅 ……500mm
無端ベルトのポリイミド樹脂の厚さ……30μｍ
第４のロールによる線圧……200N/cm
無端ベルトの移動速度……２m/min
【００２７】
〔実施例２〕
上記実施例１において、条件を下記の通り変更し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルム17を熱処理した。
熱可塑性樹脂フィルム……ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ： 143℃、m.p.： 334℃。
第１のロールの温度…… 200℃
第２のロールの温度…… 330℃
【００２８】
〔実施例３〕
上記実施例１において、条件を下記の通り変更し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルム17を熱処理した。
熱可塑性樹脂フィルム……ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ：143 ℃、m.p.：280 ℃。
第１のロールの温度…… 180℃
第２のロールの温度…… 280℃
【００２９】
〔実施例４〕
上記実施例１において、条件を下記の通り変更し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルム17を熱処理した。
熱可塑性樹脂フィルム……ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ： 143℃、m.p.： 280℃。
第１のロールの温度…… 180℃
第２のロールの温度…… 270℃
【００３０】
〔比較例１〕
上記実施例１において、金属製無端ベルトとして、ポリイミド樹脂（ＰＩ）の被覆されていないベルトを使用し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３１】
〔比較例２〕
加熱雰囲気下（ 280℃）でフィルムの幅方向の両端を固定しながら移動させて行う従来の熱処理方法により熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３２】
〔比較例３〕
上記実施例１において、第１のロールの温度を90℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３３】
〔比較例４〕
上記実施例１において、第１のロールの温度を 270℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３４】
〔比較例５〕
上記実施例１において、第２のロールの温度を 240℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３５】
〔比較例６〕
上記実施例１において、第２のロールの温度を 300℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３６】
〔比較例７〕
上記実施例１において、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧を5.0N/cm 、第２のロールの温度を 270℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３７】
〔比較例８〕
上記実施例１において、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧を1000.0N/cm、第２のロールの温度を 270℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３８】
前記実施例及び比較例に係る熱処理及び得られたフィルムについて、下記の▲１▼〜▲６▼の項目を評価した。それらの結果を表１、２に示す。各評価項目の内容及び評価基準を下記に示す。
【００３９】
▲１▼熱処理時におけるフィルムの切れの有無。○…切れ無し。×…切れあり。
▲２▼熱処理時におけるフィルムのメルトダウンの有無。○…メルトダウン無し。×…メルトダウンし、熱処理不可。
▲３▼熱処理後におけるフィルムの無端ベルトへの密着の有無。○…密着無し。 ×…密着し、剥離困難。
▲４▼熱処理後のフィルムの破れの有無。○…破れ無し。×…破れあり。
▲５▼熱処理後のフィルムの厚さ精度。○…±８％以内。×…±８％超える。
▲６▼熱処理後のフィルムの物性の変化。○…物性が変化し、熱処理の効果あり。×…物性の変化がなく熱処理の効果なし、或いは物性の変化があっても熱処理の効果が不均一。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
表１より、各実施例に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法によれば、ポリイミド樹脂が被覆された金属製無端ベルト14を使用し、熱可塑性樹脂フィルム17を第１のロール11により温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、第４のロール15により熱可塑性樹脂フィルム17を線圧9.8N/cm 〜980.0 N/cmで加圧して無端ベルト14に密着させた後、この熱可塑性樹脂フィルム17を第２のロール12により温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱するため、前記▲１▼〜▲６▼の評価項目について、いずれも問題がなく、良好であることがわかる。
【００４３】
表２より、比較例１によれば、ポリイミド樹脂の被覆されていないベルトを使用したため、評価項目の▲１▼、▲３▼及び▲４▼について問題があることがわかる。
比較例２によれば、従来の熱処理方法によるため、熱処理時にフィルムのメルトダウンが生じて、熱処理フィルムが得られなかった。
【００４４】
比較例３によれば、第１のロールによる加熱温度ＴがＴｇ（ 100℃）より低いため、評価項目の▲６▼について問題があった。
比較例４によれば、第１のロールによる加熱温度Ｔがm.p.−10℃（ 260℃）より高いため、評価項目の▲１▼、▲４▼及び▲５▼について問題があった。
【００４５】
比較例５によれば、第２のロールによる加熱温度Ｔがm.p.−20℃（ 250℃）より低いため、評価項目の▲６▼について問題があった。
比較例６によれば、第２のロールによる加熱温度Ｔがm.p.＋20℃（ 290℃）より高いため、評価項目の▲５▼について問題があった。
【００４６】
比較例７によれば、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧が9.8N/cm より低いため、評価項目の▲５▼について問題があった。
比較例８によれば、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧が 980.0N/cmより高いため、評価項目の▲４▼と▲５▼について問題があった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法によれば、フィルムの融点付近の熱処理を支障なく連続的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法において使用する熱処理装置の概略図である。
【符号の説明】
11 第１のロール
12 第２のロール
13 第３のロール
14 金属製無端ベルト
15 第４のロール
17 熱可塑性樹脂フィルム
18 シリコーンゴム
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法に関し、得られたフィルムは、建築材料、電子部品材料等として利用できる。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
熱可塑性樹脂フィルムに例えば同時二軸延伸を施した後、この延伸フィルムに対して熱処理を施して延伸の歪みによる残留応力を除去している。
従来の一般的な熱処理方法は、加熱雰囲気下でフィルムの幅方向の両端を固定しながら移動させて行うものであった。しかし、このような熱処理方法によれば、部分的に応力が集中し易く、特にフィルム中にフィッシュアイやゲル等が存在すると、その部分に応力が集中して、フィルムに破れが生じることもあった。また、フィルムの融点付近で熱処理すると、フィルムがメルトダウンしてしまうため、融点付近の熱処理はできないという問題点もあった。
【０００３】
一方、特開昭59-178223 号公報によれば、表面に接着層を有する延伸熱可塑性プラスチックフィルムを、この接着層を介してステンレス製の支持板に貼り付けた状態でアニールする方法が提案されている。
この熱処理方法によれば、フィルムが接着層により支持板に貼り付けられているため、応力の集中によって生じるフィルムの破れを防止することはできるが、新たな問題点が伴う。
【０００４】
即ち、フィルムを支持板に貼り付けるためにはフィルムに接着層を形成しなければならず、この接着層の形成工程が必要となる。また、フィルムに熱処理を施した後、フィルムを支持板から強制的に剥離させなければならず、連続処理が行いにくい。更に、フィルムの種類によってはステンレス製支持板にフィルムが融着してしまい、連続処理ができなくなる。
【０００５】
そこで、本発明は、フィルムの融点付近の熱処理を支障なく連続的に行うことができる熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法は、熱可塑性樹脂フィルムを温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、前記熱可塑性樹脂フィルムを線圧9.8N/cm 〜980.0 N/cmで加圧して、ポリイミド樹脂が被覆されたベルトに密着させ（Ｔｇ：熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度、m.p.：熱可塑性樹脂フィルムの融点）、次に、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトに密着させた状態で温度Ｔが m.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱し、引き続き、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトに密着させた状態で冷却し、この後、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトから剥離することを特徴とする。
【０００７】
熱可塑性樹脂フィルムを加熱する際の温度ＴがＴｇより低い場合、フィルムのベルトへの密着性が不良となるため、フィルムの熱処理温度が不均一になる。また、温度Ｔがm.p.−10℃より高い場合、ベルトに密着したフィルムが変形し易くなって、フィルムの厚さ精度が悪化し、加えて加圧によってフィルムが切れたり破れたりしやすくなる。好ましくは、Ｔｇ＋10℃＜Ｔ＜m.p.−20℃である。
【０００８】
熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧が9.8N/cm より小さい場合、ベルトとフィルムとの間にエアが噛み込まれる虞れがある。また、線圧が980.0N/cm より大きい場合、フィルムが変形したり、切れたりする虞れがある。好ましくは、線圧を98.0N/cm〜490.0N/cm とする。
【０００９】
熱可塑性樹脂フィルムを加熱する際の温度Ｔがm.p.−20℃より低い場合、本発明に係る熱処理の効果が充分に得られなくなる。また、温度Ｔがm.p.＋20℃より高い場合、熱処理時に樹脂の流動化が起こり、フィルムの厚さ精度が悪化する。好ましくは、m.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃である。
【００１１】
前記ベルトに被覆されたポリイミド樹脂の厚さは任意であるが、１〜1000μｍが好ましい。１μｍより薄い場合、被覆されたポリイミド樹脂の耐久性が悪くなる。また、1000μｍより厚い場合、ポリイミド樹脂が高価であるため、コスト高となる。このポリイミド樹脂によって、熱可塑性樹脂フィルムのベルトからの剥離性が高まる。
【００１２】
本発明の第２発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法は、第１発明において、前記熱可塑性樹脂フィルムを予熱してベルトに密着させる工程と、前記熱可塑性樹脂フィルムを加熱する工程と、前記前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトから剥離する工程とをそれぞれ異なる場所で行い、前記ベルトを介してこれらの工程を連続的に行うことを特徴とする。即ち、前記３工程が行われる場所を３個所として、熱可塑性樹脂フィルムが密着されるベルトをこれらの３個所間で循環させることにより、本発明の連続的な熱処理が可能になる。
【００１３】
本発明の第３発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法は、第１または第２発明において、予熱用の第１のロールと、加熱用の第２のロールと、冷却用の第３のロールとを有してこれらの３個のロールの間にポリイミド樹脂が被覆された金属製無端ベルトが巻回され、この無端ベルトを介して前記第１のロールに対して熱可塑性樹脂フィルムを押圧する第４のロールが配置された装置を使用し、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトと前記第４のロールとの間に導入してこの熱可塑性樹脂フィルムを前記第１のロールにより温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜ m.p.−10℃となるように予熱すると共に、この第４のロールにより前記熱可塑性樹脂フィルムを線圧9.8N/cm 〜980.0N/cm で加圧して前記無端ベルトに密着させ（Ｔｇ：熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度、m.p.：熱可塑性樹脂フィルムの融点）、次に、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトに密着させた状態で前記第２のロールに移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルムを第２のロールにより温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱し、引き続き、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトに密着させた状態で前記第３のロールに移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルムを第３のロールにより冷却し、この後、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトから剥離することを特徴とする。
【００１４】
前記金属製無端ベルトの材質は、例えばステンレス、チタン合金等とすることができる。
この無端ベルトの厚さは任意であるが、0.3 〜1.5mm が好ましく、より好ましくは0.5 〜0.8mm とする。0.3 mmより薄い場合、ベルトの強度が低下して耐久性が悪化する。また、1.5mm より厚い場合、加熱、冷却の効率が悪くなり、製造コストが上昇する上、このベルトが巻回されたロールの径が大きくなって装置が大型化する。
【００１５】
前記金属製無端ベルトに被覆されたポリイミド樹脂の厚さの条件は、前記した通りである。前記第４のロールの少なくとも表面側の材質は、無端ベルトと熱可塑性樹脂フィルムとの間のエアの噛み込みを防ぐため、耐熱樹脂、例えばシリコーンゴムとするのが好ましい。
【００１６】
前記フィルムの熱可塑性樹脂として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレン−α，βビス（２−クロルフェノキシエタン−４，４′−ジカルボキシレート）、ポリフェニレンオキサイド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、シンジオタクチックポリスチレン、ビフェニルエーテルケトン等を使用できる。
【００１７】
なお、この第３発明において、前記第１〜３の少なくとも３本のロールを有していればよく、必要に応じて、例えば４本目のロールを有していてもよい。また、本発明の第１〜第３発明においては、熱可塑性樹脂フィルムとしているが、シートと呼ばれているものも単に相対的な厚さの違いだけであるため、概念的に含み得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法を説明する。
先ず、本実施形態において使用する熱処理装置の構成を説明する。
この熱処理装置は、互いに離れて配置された第１〜第３のロール11,12,13と、これらの３個のロール11〜13の間に巻回された金属製無端ベルト14と、この無端ベルト14を介して第１のロール11と当接する第４のロール15と、この無端ベルト14を介して第３のロール13と当接する第５のロール16とを備えて構成されている。
【００１９】
前記第１のロール11は、熱可塑性樹脂フィルム17の予熱用であり、100 〜400 ℃に温度調節できる加熱手段（図示せず）を有している。
前記第２のロール12は、熱可塑性樹脂フィルム17の加熱用であり、100 〜 400℃に温度調節できる加熱手段（図示せず）を有している。
前記第３のロール13は、熱可塑性樹脂フィルム17の冷却用であり、30〜 200℃に温度調節できる冷却手段（図示せず）を有している。
【００２０】
前記第１〜第３のロール11〜13の少なくとも１個のロールには、ロールの回転駆動手段が連結されている。
前記第４のロール15は、その外周面に沿ってシリコーンゴム18が被覆されたものである。この第４のロール15は、無端ベルト14を介して第１のロール11に対して熱可塑性樹脂フィルム17を押圧するように配置されている。この押圧力は、線圧で9.8N/cm 〜980.0N/cm である。
【００２１】
前記無端ベルト14は、ステンレス製である。この無端ベルト14の厚さは、0.3 〜1.5mm である。
前記金属製無端ベルト14の表面にはポリイミド樹脂が層状に被覆されており、このポリイミド樹脂層の厚さは１〜1000μｍである。
【００２２】
このポリイミド樹脂の被覆は、任意の手段で行うことができる。例えば、無端ベルト14にポリイミド酸液を塗布した後、加熱乾燥して溶媒の除去と共にイミド転化を行う。この被覆工程の際、閉環水等の蒸発によるボイドの形成を防ぐため、前記乾燥は80〜 180℃で20〜60分間加熱して溶媒を除去した後、250 〜400 ℃で20〜60分間加熱してイミド転化を行うという段階的乾燥が好ましい。
【００２３】
次に、この熱処理装置を使用した熱可塑性樹脂フィルム17の熱処理方法を説明する。
図１に示すように、先ず、熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14と第４のロール15との間に導入してこの熱可塑性樹脂フィルム17を第１のロール11により温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、この第４のロール15により熱可塑性樹脂フィルム17を線圧9.8N/cm 〜980.0N/cm で加圧して無端ベルト14に密着させる。Ｔｇは熱可塑性樹脂フィルム17のガラス転移温度、m.p.は熱可塑性樹脂フィルム17の融点である。
【００２４】
次に、熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14に密着させた状態で無端ベルト14の移動と共に第２のロール12に移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルム17を第２のロール12により温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱する。
【００２５】
引き続き、熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14に密着させた状態で無端ベルト14の移動と共に第３のロール13に移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルム17を第３のロール13により冷却する。
この後、無端ベルト14に密着している熱可塑性樹脂フィルム17を無端ベルト14から剥離して熱処理された熱可塑性樹脂フィルム17を得る。
【００２６】
【実施例】
〔実施例１〕
上記実施形態において、具体的条件を下記の通りとして熱可塑性樹脂フィルム17の熱処理を行った。
熱可塑性樹脂フィルム……ホモタイプのシンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ： 100℃、m.p.： 270℃。
第１のロールの直径……600mm
第２のロールの直径……600mm
第３のロールの直径……600mm
第４のロールの直径……150mm
第１のロールの温度…… 180℃
第２のロールの温度…… 270℃
第３のロールの温度…… 100℃
無端ベルトの厚さ ……0.5mm
無端ベルトの幅 ……500mm
無端ベルトのポリイミド樹脂の厚さ……30μｍ
第４のロールによる線圧……200N/cm
無端ベルトの移動速度……２m/min
【００２７】
〔実施例２〕
上記実施例１において、条件を下記の通り変更し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルム17を熱処理した。
熱可塑性樹脂フィルム……ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ： 143℃、m.p.： 334℃。
第１のロールの温度…… 200℃
第２のロールの温度…… 330℃
【００２８】
〔実施例３〕
上記実施例１において、条件を下記の通り変更し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルム17を熱処理した。
熱可塑性樹脂フィルム……ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ：143 ℃、m.p.：280 ℃。
第１のロールの温度…… 180℃
第２のロールの温度…… 280℃
【００２９】
〔実施例４〕
上記実施例１において、条件を下記の通り変更し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルム17を熱処理した。
熱可塑性樹脂フィルム……ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム。厚さ:100μｍ、Ｔｇ： 143℃、m.p.： 280℃。
第１のロールの温度…… 180℃
第２のロールの温度…… 270℃
【００３０】
〔比較例１〕
上記実施例１において、金属製無端ベルトとして、ポリイミド樹脂（ＰＩ）の被覆されていないベルトを使用し、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３１】
〔比較例２〕
加熱雰囲気下（ 280℃）でフィルムの幅方向の両端を固定しながら移動させて行う従来の熱処理方法により熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３２】
〔比較例３〕
上記実施例１において、第１のロールの温度を90℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３３】
〔比較例４〕
上記実施例１において、第１のロールの温度を 270℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３４】
〔比較例５〕
上記実施例１において、第２のロールの温度を 240℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３５】
〔比較例６〕
上記実施例１において、第２のロールの温度を 300℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３６】
〔比較例７〕
上記実施例１において、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧を5.0N/cm 、第２のロールの温度を 270℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３７】
〔比較例８〕
上記実施例１において、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧を1000.0N/cm、第２のロールの温度を 270℃とし、その他の条件については同様にして熱可塑性樹脂フィルムを熱処理した。
【００３８】
前記実施例及び比較例に係る熱処理及び得られたフィルムについて、下記の▲１▼〜▲６▼の項目を評価した。それらの結果を表１、２に示す。各評価項目の内容及び評価基準を下記に示す。
【００３９】
▲１▼熱処理時におけるフィルムの切れの有無。○…切れ無し。×…切れあり。
▲２▼熱処理時におけるフィルムのメルトダウンの有無。○…メルトダウン無し。×…メルトダウンし、熱処理不可。
▲３▼熱処理後におけるフィルムの無端ベルトへの密着の有無。○…密着無し。 ×…密着し、剥離困難。
▲４▼熱処理後のフィルムの破れの有無。○…破れ無し。×…破れあり。
▲５▼熱処理後のフィルムの厚さ精度。○…±８％以内。×…±８％超える。
▲６▼熱処理後のフィルムの物性の変化。○…物性が変化し、熱処理の効果あり。×…物性の変化がなく熱処理の効果なし、或いは物性の変化があっても熱処理の効果が不均一。
【００４０】
【表１】
【表２】
表１より、各実施例に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法によれば、ポリイミド樹脂が被覆された金属製無端ベルト14を使用し、熱可塑性樹脂フィルム17を第１のロール11により温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、第４のロール15により熱可塑性樹脂フィルム17を線圧9.8N/cm 〜980.0 N/cmで加圧して無端ベルト14に密着させた後、この熱可塑性樹脂フィルム17を第２のロール12により温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱するため、前記▲１▼〜▲６▼の評価項目について、いずれも問題がなく、良好であることがわかる。
【００４３】
表２より、比較例１によれば、ポリイミド樹脂の被覆されていないベルトを使用したため、評価項目の▲１▼、▲３▼及び▲４▼について問題があることがわかる。
比較例２によれば、従来の熱処理方法によるため、熱処理時にフィルムのメルトダウンが生じて、熱処理フィルムが得られなかった。
【００４４】
比較例３によれば、第１のロールによる加熱温度ＴがＴｇ（ 100℃）より低いため、評価項目の▲６▼について問題があった。
比較例４によれば、第１のロールによる加熱温度Ｔがm.p.−10℃（ 260℃）より高いため、評価項目の▲１▼、▲４▼及び▲５▼について問題があった。
【００４５】
比較例５によれば、第２のロールによる加熱温度Ｔがm.p.−20℃（ 250℃）より低いため、評価項目の▲６▼について問題があった。
比較例６によれば、第２のロールによる加熱温度Ｔがm.p.＋20℃（ 290℃）より高いため、評価項目の▲５▼について問題があった。
【００４６】
比較例７によれば、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧が9.8N/cm より低いため、評価項目の▲５▼について問題があった。
比較例８によれば、第４のロールにより熱可塑性樹脂フィルムを加圧する際の線圧が 980.0N/cmより高いため、評価項目の▲４▼と▲５▼について問題があった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法によれば、フィルムの融点付近の熱処理を支障なく連続的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法において使用する熱処理装置の概略図である。
【符号の説明】
11 第１のロール
12 第２のロール
13 第３のロール
14 金属製無端ベルト
15 第４のロール
17 熱可塑性樹脂フィルム
18 シリコーンゴム
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂フィルムを温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、前記熱可塑性樹脂フィルムを線圧9.8N/cm 〜980.0N/cmで加圧して、ポリイミド樹脂が被覆されたベルトに密着させ（Ｔｇ：熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度、m.p.：熱可塑性樹脂フィルムの融点）、次に、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトに密着させた状態で温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱し、引き続き、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトに密着させた状態で冷却し、この後、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトから剥離することを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法。
- 請求項１に記載の熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法において、前記熱可塑性樹脂フィルムを予熱してベルトに密着させる工程と、前記熱可塑性樹脂フィルムを加熱する工程と、前記前記熱可塑性樹脂フィルムを前記ベルトから剥離する工程とをそれぞれ異なる場所で行い、前記ベルトを介してこれらの工程を連続的に行うことを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法。
- 請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法において、予熱用の第１のロールと、加熱用の第２のロールと、冷却用の第３のロールとを有してこれらの３個のロールの間にポリイミド樹脂が被覆された金属製無端ベルトが巻回され、この無端ベルトを介して前記第１のロールに対して熱可塑性樹脂フィルムを押圧する第４のロールが配置された装置を使用し、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトと前記第４のロールとの間に導入してこの熱可塑性樹脂フィルムを前記第１のロールにより温度ＴがＴｇ＜Ｔ＜m.p.−10℃となるように予熱すると共に、この第４のロールにより前記熱可塑性樹脂フィルムを線圧9.8N/cm 〜980.0N/cm で加圧して前記無端ベルトに密着させ（Ｔｇ：熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度、m.p.：熱可塑性樹脂フィルムの融点）、次に、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトに密着させた状態で前記第２のロールに移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルムを第２のロールにより温度Ｔがm.p.−20℃＜Ｔ＜m.p.＋20℃となるように加熱し、引き続き、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトに密着させた状態で前記第３のロールに移動させ、ここでこの熱可塑性樹脂フィルムを第３のロールにより冷却し、この後、前記熱可塑性樹脂フィルムを前記無端ベルトから剥離することを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの熱処理方法。
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