JP4904019B2 - 二軸配向ポリエステルフィルム - Google Patents
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このような高度な技術が要求される一方で、最近の携帯機器の普及による低価格化競争が激しさを増しているが、フレキシブル回路基板用フィルムとして従来使用されてきたPIフィルムを使用する限り、これ以上の低価格化は事実上困難となっている。
しかしながら、広範なフレキシブル回路基板用途に適用させるにはより高い耐熱安定性が求められているのが現状である。
2.0<(26°〜28°におけるピーク強度/23°〜25°におけるピーク強度)<40
・・・(1)
サンプル量10mg、20℃/minの昇温条件でDSC測定した融点が272℃以上であること、フィルムの厚みが5〜100μmであること、の少なくともいずれか一つを具備するものも包含する。
<ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート>
本発明のフィルムを構成するポリエチレンナフタレンジカルボキシレートは、主たるジカルボン酸成分としてナフタレンジカルボン酸が用いられ、主たるグリコール成分としてエチレングリコールが用いられる。ナフタレンジカルボン酸としては、たとえば2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸を挙げることができ、これらの中で2,6−ナフタレンジカルボン酸が好ましい。ここで「主たる」とは、本発明のフィルムの成分であるポリマーの構成成分において全繰返し単位の少なくとも90mol%、好ましくは少なくとも95mol%を意味する。ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートがコポリマーである場合、コポリマーを構成する共重合成分としては、分子内に2つのエステル形成性官能基を有する化合物を用いることができ、かかる化合物としては例えば、蓚酸、アジピン酸、フタル酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、テトラリンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸等の如きジカルボン酸、p−オキシ安息香酸、p−オキシエトキシ安息香酸の如きオキシカルボン酸、或いはプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールスルホンのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、ポリエチレンオキシドグリコールの如き2価アルコールを好ましく用いることができる。これらの化合物は1種のみ用いてもよく、2種以上を用いることができる。またこれらの中で好ましくは酸成分としては、イソフタル酸、テレフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、p−オキシ安息香酸であり、グリコール成分としてはトリメチレングリコール、ヘキサメチレングリコールネオペンチルグリコール、ビスフェノールスルホンのエチレンオキサイド付加物である。
本発明のフィルムには添加剤、例えば安定剤、滑剤、および難燃剤等を含有させることができる。
フィルムに滑り性を付与するためには、不活性粒子を少割合含有させることが好ましい。かかる不活性粒子としては、例えば球状シリカ、多孔質シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、二酸化チタン、カオリンクレー、硫酸バリウム、ゼオライトの如き無機粒子、或いはシリコン樹脂粒子、架橋ポリスチレン粒子の如き有機粒子を挙げることができる。無機粒子は粒径が均一であること等の理由で、天然品よりも合成品であることが好ましく、あらゆる結晶形態、硬度、比重、色の無機粒子を使用することができる。
不活性粒子の添加時期は、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートを製膜する迄の段階であれば特に制限はなく、例えば重合段階で添加してもよく、また製膜の際に添加してもよい。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、粘弾性測定において、周波数10Hzで室温から200℃まで昇温速度5℃/分の条件で測定した場合のtanδのピーク温度が140℃以上であり、該ピーク強度が0.25以下である必要がある。ピーク温度が140℃に満たない場合、β晶に起因する結晶状態が発現していないため、260℃の高温下ではフィルムが溶融してしまい、十分な耐熱寸法安定性が得られない。またピーク強度が0.25を越える場合、耐熱寸法安定性が不足する可能性がある。なお、tanδのピーク温度の上限は高ければ高いほど好ましいが高々160℃であり、該ピーク強度の下限は少なくとも0.1である。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、260℃、10分間熱処理したときのフィルム長手方向(以下、フィルム連続製膜方法、縦方向、MD方向と称することがある。)および幅方向(以下、横方向、TD方向と称することがある。)の熱収縮率がともに0.8%以下である。本発明における長手方向および幅方向はまた、配向軸によっても求めることができ、主たる配向軸が観察される方向を長手方向、主たる配向軸に直交する方向を幅方向、とそれぞれ定義される。ここで主たる配向軸とは、フィルム面内の全ての方向において最も配向が高い方向であり、通常フィルムの製膜方向と一致するが、連続製膜方向に直交する方向の延伸倍率が高い場合、連続製膜方向に直交する方向が主たる配向軸となる場合もある。主たる配向軸は、フィルム面内の屈折率の分布を測定し、最も屈折率の高い方向により求められる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、密度が1.362〜1.370の範囲であることが好ましい。フィルムの密度は、より好ましくは1.365〜1.369である。密度が下限に満たない場合、熱寸法安定性が不足することがある。一方、フィルムの密度が上限を超える場合、フィルムが脆くなることがある。これらの密度の範囲は、適切な熱固定温度及び熱固定時間によって得られる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、X線回折による強度比が下記式(1)を満たすことが好ましい。ここで、26°〜28°におけるピークとはα晶の結晶状態に起因するピークであり、また、23°〜25°におけるピークとはβ晶の結晶状態に起因するピークであることから、X線回折による強度比とは、β晶に対するα晶の割合を指すものである。なお、ピーク強度とはX線回折強度のうち、上記の角度内でのもっと大きな極大値とする。
2.0<(26°〜28°におけるピーク強度/23°〜25°におけるピーク強度)<40
・・・(1)
X線回折による強度比は、より好ましくは2.5〜12.0の範囲である。強度比が下限に満たない場合、フィルムが脆くなる可能性がある。一方、強度比が上限を超える場合、耐熱寸法安定性が不足することがある。これらの強度比の範囲は、適切な熱固定温度と熱固定時間によって得られる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、サンプル量10mg、20℃/minの昇温条件でDSC測定した融点が272℃以上であることが好ましい。融点はより好ましくは275℃以上である。融点が下限に満たない場合、耐熱寸法安定性が不足することがある。これらの融点の範囲は、熱収縮率と同様、非常に高い熱固定温度でかつ長時間行うことによって得られる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの厚みは、好ましくは5〜100μmの範囲であり、さらに好ましくは10〜75μm、特に好ましくは12〜75μmである。
厚みが下限に満たない場合はフィルムの絶縁性能が不足することがある。一方、厚みが上限を超える場合、フィルムの耐屈曲性が不足することがあり、外力を加えられた場合、基板フィルムに割れが発生したり折れた状態のまま戻らなくなることがある。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、固有粘度が0.47〜0.90dl/gであることが好ましく、さらに好ましくは0.50〜0.80dl/gである。固有粘度が下限に満たない場合、フィルムが脆くなることがあり、例えばフィルムを所定の大きさに裁断したり、回路部品実装のための固定用の穴を穿孔する時に端面にバリが発生することがある。また、フィルムの固有粘度が上限を超える場合、PENポリマーの固有粘度をかなり高くする必要があり、通常の合成手法では重合に長時間を要し生産性が悪くなる。また特別な重合方法(固相重合等)を行うためには専用の設備が必要となるため生産コストが高くなることがある。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、通常の方法により得た未延伸フィルム、すなわちポリエチレンナフタレンジカルボキシレートをフィルム状に溶融押出し、キャスティングドラムで冷却固化させて得られた未延伸フィルムを二軸延伸し、特定の温度範囲で熱固定することで製造することができ、特に熱固定から巻き取るまでの間に弛緩処理を行う、あるいは製膜し一度巻き取った後に弛緩処理を行うことにより特に有利に製造することができる。
本発明によれば、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、従来のPENフィルムに較べて260℃という高温での耐熱寸法安定性に優れているため、従来PIフィルムが用いられていた耐熱性が必要とされる用途に好適に用いることができる。例えばフレキシブル回路基板用に用いることで、回路部品実装後の回路の平面性が従来のPIフィルムと比べて同等のフィルムをより安価に提供できる。また、太陽電池用基板フィルムとして有用である。
フィルムサンプルの固有粘度([η]dl/g)を、35℃のo−クロロフェノール溶液で測定した。
フィルムサンプルに30cm間隔で標点をつけ、荷重をかけずに260℃の温度のオーブンで10分間熱処理を実施し、熱処理後の標点間隔を測定して、フィルム連続製膜方向(MD方向)と、製膜方向に垂直な方向(TD方向)において、それぞれ下記式(2)にて熱収縮率を算出した。
熱収縮率(%)=((L0−L)/L0)×100 ・・・(2)
(式中、L0は熱処理前の標点間距離、Lは熱処理後の標点間距離をそれぞれ示す。)
リガク(株)製のX線回折装置RINT2500HLを使用し、管電圧30KV,管電流45mA、スキャン速度で2θ/θスキャンを実施し、フィルムサンプルを測定した時に23°〜25°、26°〜28°の範囲に出てくるピーク強度をそれぞれ測定して、下記式(3)により算出を行った。
(26°〜28°におけるピーク強度/23°〜25°におけるピーク強度)
・・・(3)
なお、ピーク強度とはX線回折強度のうち、上記の角度内でのもっと大きな極大値とする。23°〜25°の範囲に極大値が存在しない場合は上式(3)の値は無限大とし、また26°〜28°の範囲に極大値が存在しない場合には上式(3)の値は0とする。
フィルムサンプルを幅3mm、長さ35mmに切り、オリエンテック(株)製のバイブロン装置(DDV−01FP)を用い、荷重3g、周波数10Hzで室温から200℃まで5℃/分で昇温して測定する。得られたチャートよりtanδのピーク温度及びピーク強度を求める。
硝酸カルシウム水溶液を用いて密度勾配管法にて測定した。
セイコーインスツルメント社製DSC SSC5200を使用して、サンプル量10mg、昇温速度20℃/minで測定し、融解ピーク温度を求めた。
アンリツ(株)製の打点式厚み計を用いて、打点法での厚み測定を行った。
フィルムサンプルと銅箔とを、汎用塩化ビニル系樹脂と可塑剤とからなる接着剤により貼り合わせて、温度160℃、圧力30kg/cm2、時間30分の条件で圧着ロールを用いて圧着した。試料寸法を25cm×25cmとし、相対湿度85%、85℃の雰囲気下で100時間定盤上に置いた状態で4隅のカール状態を観測した。4隅の反り量(mm)の平均を測定した。下記の基準に従って評価を行った。○が合格である。
○;5mm未満の反り量
×;5mm以上の反り量
平均粒径0.3μmのシリカ粒子を0.2重量%含有し、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートをダイスリットより溶融押出し、キャステイングドラム上で冷却固化させて未延伸フィルムを作成した。
二軸配向ポリエステルフィルムの物性、およびフレキシブル回路基板の平面性の評価結果を表1に示す。
ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートのかわりにポリエチレンテレフタレーを用い、製膜条件を表1に記載のとおりに変更した以外は実施例1と同様に行い、二軸配向ポリエステルフィルム(固有粘度0.75dl/g)およびフレキシブル回路基板を得た。得られた二軸配向フィルムの物性、およびフレキシブル回路基板の平面性の評価結果を表1に示す。
Claims (7)
- ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート99.0重量%以上および不活性粒子1.0重量%以下の二軸配向ポリエステルフィルムであって、260〜275℃の温度、600〜7200秒の熱固定時間で熱固定処理を行うことにより得られ、該フィルムの粘弾性測定におけるtanδのピーク温度が140℃以上、該ピーク強度が0.25以下であり、かつ260℃、10分間熱処理したときのフィルム長手方向および幅方向の熱収縮率がともに0.8%以下であることを特徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。
- フィルムの密度が1.362〜1.370である請求項1に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
- X線回折による強度比が下記式(1)を満たす請求項1または2に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
2.0<(26°〜28°におけるピーク強度/23°〜25°におけるピーク強度)<40
・・・(1) - サンプル量10mg、20℃/minの昇温条件でDSC測定した融点が272℃以上である請求項1〜3のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
- フィルムの厚みが5〜100μmである請求項1〜4のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
- フレキシブル回路基板のベースフィルムとして用いる請求項1〜5のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
- 太陽電池のベースフィルムとして用いる請求項1〜5のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
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