JP5151914B2 - 熱ラミネート積層フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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本発明によれば、成形性、耐炭酸ガス冷媒性に優れた熱ラミネート積層フィルムを得ることができる。
好ましいArとしては上記の式(A)で表されるものであり、これらの代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィドとしては、フィルム物性と経済性の観点から、ポリフェニレンスルフィド(PPS)が好ましく例示され、ポリマの主要構成単位として下記構造式で示されるポリ−p−フェニレンスルフィド単位を好ましくは92モル%より多く、より好ましくは95モル%以上含む樹脂である。かかるポリ−p−フェニレンスルフィド成分が92モル%以下では、ポリマの結晶性や熱転移温度などが低く、PPSの特徴である耐熱性、寸法安定性、機械特性および誘電特性などを損なうことがある。
上記のエポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選択される一種以上の官能基を有する相溶化剤の含有量は、ポリアリーレンスルフィドと熱可塑性樹脂の含有量の和を100重量部としたとき、0.05〜3重量部含むことが好ましく、より好ましくは、0.1〜1重量部であり、さらに好ましくは、0.2〜0.5重量部である。相溶化剤の含有量が0.05重量部未満の場合、熱可塑性樹脂の分散性が悪化する場合がある。相溶化剤の含有量が3重量部を超えると、製膜時に相溶化剤の未反応末端基の反応によりガスが発生する場合があり、製膜破れが頻発したり、フィルムの破断伸度が低下したりする場合がある。
好ましいArとしては上記の式(A)で表されるものであり、これらの代表的なものとして、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトンのランダム共重合体あるいは、ブロック共重合体が挙げられる。
このような単位の一例を示すと次のとおりである。
望ましい構造単位としては、m−フェニレンスルフィドである。これらの単位を含んだアリーレンスルフィド構造単位の共重合量は、8モル%以上20モル%以下が好ましく、より好ましくは10モル%以上18モル%以下である。かかる共重合量が8モル%未満では、熱ラミネート積層フィルムの界面接着性を十分高められず、耐炭酸ガス冷媒性、成形性を十分高められない場合がある。20モル%を超えると、耐熱性の低下が著しくなる場合がある。
(配向パラメータ)=(I1575/I740)(平行)/(I1575/I740)(垂直)
I1575/I740(平行):フィルム面に平行な偏光方向で測定したラマンスペクトルにおいて、1575cm-1付近のラマンバンドを740cm-1付近のラマンバンド強度で除したもの。
I1575/I740(垂直):フィルム面に垂直な偏光方向で測定したラマンスペクトルにおいて、1575cm-1付近のラマンバンドを740cm-1付近のラマンバンド強度で除したものとした。
(1)樹脂およびフィルムの融解温度
JIS K7121―1987に準じて示差走査熱量計セイコーインスツルメンツ社製DSC(RDC220)、データ解析装置として同社製ディスクステーション(SSC/5200)を用いて、試料5mgをアルミニウム製受皿上で室温から340℃まで昇温速度20℃/分で昇温し、340℃で5分間溶融保持し、急冷固化して5分間保持した後、室温から昇温速度20℃/分で昇温した。そのとき、観測される融解の吸熱ピークのピーク温度を融解温度(Tm)とした。
フローテスターCFT−500(島津製作所製)を用いて、口金長さを10mm、口金径を1.0mmとして、予熱時間を5分に設定して、310℃で測定した。剪断速度1000/sでの溶融粘度は、剪断速度500〜1000/sおよび1000〜2000/sでの溶融粘度をそれぞれn=2で測定し、両対数プロット上で直線近似して得られる相関線の剪断速度1000/sでの値とした。
ASTM−D882に規定された次の方法に従って、インストロンタイプの引張試験機(オリエンテック社製AMF/RTA-100)を用いて、幅10mmのサンプルフィルムをチャック間長さ50mmとなるようにセットし、25℃の温度で引張速度300mm/分で引張試験を行う。破断伸度は、フィルム長手方向、幅方向の両方をn=5で測定し平均したものを用いる。測定装置:オリエンテック(株)製フィルム強伸度自動測定装置“テンシロンAMF/RTA−100”。
モータスロット加工機(小田原エンジニアリング社製)を用い、試料を、幅24mm、長さ39mmのスロットに加工速度2ヶ/秒で加工し、目視でフィルム割れの発生したものを不良品とし、不良品発生率を次の基準で評価した。なお、加工個数は各試料100個ずつとする。
○:不良率が0%を超え5%以下
△:不良率が5%を超え20%以下
×:不良率が20%を超える。
ラミネートサンプルを任意に10cm角、n=30個に切断する。切断したサンプル一辺の中央に1cmの切り込みを入れる。切り込み部のフィルム片方を45°方向に引き裂く(図1参照)。引き裂き端面部分の界面剥離幅を下記基準により判定した。
○:1mmを超え2mm以下
△:2mmを超え3mm以下
×:3mmを超える
(6)熱ラミネート積層フィルムの耐炭酸ガス冷媒サイクル評価:5mm以上の気泡の場合
ラミネートした積層フィルム80cm2を125枚(1m2分)をオートクレーブ(耐圧硝子工業社製500cc)内に投入する。恒温層のTRLN11L(THOMAS社製)にオートクレーブを投入して−20℃の雰囲気下で4.5MPaになるまで炭酸ガスを注入したのち100℃まで20℃/分で昇温する。さらにオートクレーブ内の圧力が10MPa以上になっていることを確認したのち、リーク弁を開放して一気に放圧する。これを1サイクルとして30サイクル実施したのちテスト後のサンプルを目視観察にて5mm以上の気泡数を測定した。1m2辺りに5mm以上の気泡数を次の基準により判定した。
○:5mm以上の気泡が50個以下
△:5mm以上の気泡が100個以下
×:5mm以上の気泡が100個を超える
(7)熱ラミネート積層フィルムの耐炭酸ガス冷媒サイクル評価:1mm以上5mm未満の気泡の場合
ラミネートした積層フィルム80cm2を125枚(1m2分)をオートクレーブ(耐圧硝子工業社製500cc)内に投入する。恒温層のTRLN11L(THOMAS社製)にオートクレーブを投入して初期条件−20℃の雰囲気下で4.5MPaになるまで炭酸ガスを注入したのち100℃まで20℃/分で昇温する。さらにオートクレーブ内の圧力が10MPa以上になっていることを確認したのち、リーク弁を開放して一気に放圧する。これを1サイクルとして30サイクル実施したのちテスト後のサンプルを目視観察にて1mm以上5mm未満の気泡数を測定した。1m2辺りに1mm以上5mm未満の気泡数を次の基準により判定した。
○:1mm以上5mm未満の気泡が500個以下
△:1mm以上5mm未満の気泡が1000個以下
×:1mm以上5mm未満の気泡が1000個を超える
(1)m−PPS樹脂の製造
オートクレ−ブに100モルの硫化ナトリウム9水塩、45モルの酢酸ナトリウムおよび25リットルのN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略称する。)を仕込み、撹拌しながら徐々に220℃の温度まで昇温して、含有されている水分を蒸留により除去した。脱水の終了した系内に、主成分モノマとして91モルのp−ジクロベンゼン、副成分モノマとして10モルのm−ジクロロベンゼン、および0.2モルの1,2,4−トリクロルベンゼンを5リットルのNMPとともに添加し、170℃の温度で窒素を3kg/cm2で加圧封入後、昇温し、260℃の温度にて4時間重合した。重合終了後冷却し、蒸留水中にポリマを沈殿させ、150メッシュ目開きを有する金網によって、小塊状ポリマを採取した。このようにして得られた小塊状ポリマを90℃の蒸留水により5回洗浄した後、減圧下120℃の温度にて乾燥して、溶融粘度が1000ポイズであり、融点が250℃のメタ体共重合PPS樹脂を得た。次いで、平均粒径1.2μmの炭酸カルシウム粉末0.3重量%を添加し均一に分散配合して、320℃の温度にて30mmφ2軸押出機によりガット状に押出し、m−PPSのペレットを得た。
主成分モノマとして101モルのp−ジクロベンゼンを用い、副成分モノマを用いないこと以外は上記(1)のm−PPSの製造と同様に実施して、PPS樹脂を製造した。なお、PPS樹脂の溶融粘度は、3000ポイズであり、融点は283℃であった。
前記(1)および(2)で得られたm−PPS樹脂およびPPS樹脂を、それぞれ180℃の温度で3時間、1mmHgの減圧下で乾燥後、別々のエクストルーダに供給し、溶融状態で口金上部にある二重管型の積層装置で2層になるように導き、続いて設けられたTダイ型口金から吐出させ、25℃の温度の冷却ドラムで急冷し、実質的にm−PPS層/PPS層の2層積層シートを得た。次いで、得られた積層シートを、表面温度95℃の複数の加熱ロールに接触走行させ、加熱ロールの次に設けられた周速の異なる30℃の冷却ロールとの間で長手方向に3.7倍延伸した。このようにして得られた1軸延伸シートを、テンターを用いて長手方向と直交方向に100℃の温度で3.5倍(面積延伸倍率12.95倍)に延伸し、続いて温度200℃で10秒間熱処理(1段熱固定)を行い、続いて260℃10秒間熱処理(2段熱固定)を行い、引き続き、260℃の弛緩処理ゾーンで10秒間横方向に5%弛緩処理を行った後、室温まで冷却した後、フィルムエッジを除去し、m−PPS/PPS(15/60μm)の二軸配向2層積層フィルムを得た(以下、このようなm−PPS/PPS積層フィルムをフィルムAとも称する)。また、PPS樹脂単体を上記製膜条件により別途製膜、熱処理して厚み100μmの二軸配向PPS単膜フィルム(以下、このようなPPSの単膜をフィルムBとも称する)を得た。
上記製膜方法で得られたフィルムAをそのPPS層の面が金属ロール側にくるように配置し、フィルムBをニップロール側にくるように配置してラミネートする。ついで、先に得られたPPS層/m−PPS層/PPS層の3層熱ラミネート積層フィルムをニップロール側に配置し、フィルムAをそのPPS層の面が金属ロール側になるように配置してラミネートする。金属ロール(HCr(ハードクロム)ロールφ150)は、ロール表面温度が240℃になるように加熱し、ニップロール(フッ素ゴムロールφ150)は、ロール表面温度が200℃になるように加熱した。また、ラミネート圧は、20kg/cm2、ラミネート速度は、1m/分とし金属ロール側の抱き角は60度、ニップロール側の抱き角は90度で行い、ラミネート後は直ちに冷却して巻き取った。上記のようにして得られた厚み250μmの5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でフィルムAおよびフィルムBを得るに際し、延伸倍率の長手方向(MD方向)を3.8倍とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で延伸倍率の長手方向(MD方向)を3.9倍および幅方向(TD方向)を3.6倍とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で作製したPPS樹脂95重量部とポリエーテルイミド樹脂(ジーイープラスチック社製)“ウルテム1010”(登録商標)(PEI)5重量部を120℃で3時間減圧乾燥し、さらにPPS樹脂とPEI樹脂の合計100重量部に対して、相溶化剤としてγ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン(信越化学社製、”KBE9007”(登録商標)0.5重量部を配合後、310℃に加熱された、ニーディングパドル混練部を5箇所設けたベント付き同方向回転式二軸混練押出機(日本製鋼所製、スクリュー直径30mm、スクリュー長さ/スクリュー直径=45.5)に投入し、滞留時間90秒、スクリュー回転数300回転/分で溶融押出してストランド状に吐出し、温度25℃の水で冷却した後、直ちにカッティングしてPPS樹脂/PEI(95/5重量%)のPPS/PEI樹脂組成物を得た。
フィルムA’、フィルムB’を得るに際して延伸倍率の長手方向(MD方向)を3.5倍とする以外は、実施例4と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でフィルムBを金属ロール側にくるように配置し、フィルムAをそのPPS層の面ががニップロール側にくるように配置してPPS層/m−PPS層/PPS層の3層熱ラミネート積層フィルムを得る以外は実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で金属ロールの表面温度を235℃に加熱する以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で金属ロールの表面温度を230℃に加熱する以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でニップロールの表面温度を190℃に加熱する以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でラミネート速度を2m/分とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でラミネート速度を3m/分とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で作製した二軸配向PPS単膜フィルムの厚みを75μmとする以外は実施例1と同様にして二軸配向PPS単膜フィルムを作製した。得られた二軸配向PPS単膜フィルムが金属ロール側にくるように配置し、実施例1同様にして得られたPPS層/m−PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層がニップロール側にくるように配置してPPS層/m−PPS層/PPS層の3層熱ラミネート積層フィルムを作製した。ラミネート条件は実施例1と同様にして製作した。得られた3層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で延伸倍率の長手方向(MD方向)を4.2倍および幅方向(TD方向)を3.6倍とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で1段熱固定温度を260℃とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例4で1段熱固定温度を260℃とする以外は、実施例4と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でニップロールの表面温度を100℃とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で金属ロールの表面温度を200℃に加熱し、ニップロールの表面温度を150℃とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で二軸配向PPS単膜フィルムを金属ロール側にくるように配置し、PPS層/m−PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側がニップロール側にくるように配置してラミネートする。ついで、得られたPPS層/m−PPS層/PPS層の3層熱ラミネート積層フィルムを金属ロール側に配置し、PPS層/m−PPS層の二軸配向2層積層フィルムをPPS層がニップロール側になるように配置してラミネートする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でPPS層/m−PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側が金属ロール側にくるように配置し、二軸配向PPS単膜フィルムをニップロール側にくるように配置してラミネートする。ついで、得られたPPS層/m−PPS層/PPS層の3層熱ラミネート積層フィルムを金属ロール側になるように配置し、PPS層/m−PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側がニップロール側になるようにラミネートする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1でラミネート速度を5m/分とする以外は、実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例1で得られた二軸配向2層積層フィルムおよび二軸配向PPS単膜フィルムは、金属ロール側にm−PPS層/PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側が外側となるように配置し金属ロールへの抱き角を90度とする。ニップロール側にm−PPS層/PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側が外側となるように配置し、ニップロールへの抱き角を60度とする。二軸配向PPS単膜フィルムは金属ロールとニップロールの間に抱き角0となるように配置し、一度に(PPS層/m−PPS層)/PPS層/(m−PPS層/PPS層)の5層熱ラミネート積層フィルムとする以外は実施例1と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例4で得られた二軸配向2層積層フィルムおよび二軸配向PPS単膜フィルムは、金属ロール側にm−PPS層/PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側が外側となるように配置し金属ロールへの抱き角を90度とする。ニップロール側にm−PPS層/PPS層の二軸配向2層積層フィルムのPPS層側が外側となるように配置し、ニップロールへの抱き角を60度とする。二軸配向PPS単膜フィルムは金属ロールとニップロールの間に抱き角0となるように配置し、一度に(PPS層/m−PPS層)/PPS層/(m−PPS層/PPS層)の5層熱ラミネート積層フィルムとする以外は実施例4と同様にして5層熱ラミネート積層フィルムを製作した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
実施例12で二軸配向2層積層フィルムを125μm(m−PPS/PPS=15μm/110μm)、二軸配向PPS単膜フィルムを125μmとする以外は、実施例12と同様にして3層積層フィルムを作製した。得られた5層熱ラミネート積層フィルムの評価結果を表1に示す。
Claims (6)
- ポリアリーレンスルフィドからなる二軸配向フィルムもしくはポリアリーレンスルフィドからなる層を最外層に有する二軸配向フィルムと共重合ポリアリーレンスルフィドからなる二軸配向フィルムもしくは共重合ポリアリーレンスルフィドからなる層を最外層に有する二軸配向フィルムの該ポリアリーレンスルフィドで構成される面と該共重合ポリアリーレンスルフィドで構成される面とが接着剤層を介さないで積層された熱ラミネート積層フィルムであって、前記熱ラミネート積層フィルムは、室温破断伸度が80%以上、160%以下、かつ、耐炭酸ガス冷媒サイクルテスト後の該熱ラミネート積層フィルム1m2辺りに最大径が5mm以上の気泡が100個以下である熱ラミネート積層フィルム。
- 前記ポリアリーレンスルフィドがポリ−p−フェニレンスルフィドであることを特徴とする請求項1に記載の熱ラミネート積層フィルム。
- 前記共重合ポリアリーレンスルフィドが共重合ポリフェニレンスルフィドであることを特徴とする請求項1または2に記載の熱ラミネート積層フィルム。
- 耐炭酸ガス冷媒サイクルテスト後の該熱ラミネート積層フィルム1m2辺りに最大径が1mm以上5mm未満の気泡が1000個以下である請求項1〜3のいずれかに熱ラミネート積層フィルム。
- ポリアリーレンスルフィドと共重合ポリアリーレンスルフィドがそれぞれ最外層を構成するように共押出され、共延伸されてなる二軸配向2層積層ポリアリーレンスルフィドフィルムおよび別途調製されたポリアリーレンスルフィドフィルムをロール表面温度が230℃以上に加熱された金属ロールに1.5秒以上接触したのちに熱圧着することを特徴とする熱ラミネート積層フィルムの製造方法。
- 請求項5に記載の二軸配向2層積層ポリアリーレンスルフィドフィルムの厚みが100μm以下であることを特徴とする請求項5記載の熱ラミネート積層フィルムの製造方法。
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