JP6871910B2 - 金属張積層板の製造方法および金属張積層板 - Google Patents
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Description
前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと前記金属シートを接合して積層板を形成し、前記積層板に対して、以下の条件(1)および(2)を満たす乾燥工程を施した後に、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点以上の温度条件において熱処理を施すことを特徴とする金属張積層板の製造方法である。
(1)乾燥工程の温度が、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点未満の温度である。
(2)乾燥工程の時間が、10秒以上。
〔態様1〕
光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルム(以下、これを「熱可塑性液晶ポリマーフィルム」と称する)の少なくとも一方の表面に金属シートが接合された金属張積層板を、ロール・ツー・ロールにより製造する方法であって、
前記金属シートは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が5.0μm以下(好ましくは2.0μm以下)であり、前記方法は、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと前記金属シートを接合した積層板を得る積層板準備工程と、
前記積層板に対して、以下の条件(1)および(2):
(1)乾燥工程の温度が、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点(Tm)未満の温度(例えば、Tm−5℃以下、好ましくはTm−15℃以下)である、
(2)乾燥工程の時間が、10秒以上(好ましくは10〜300秒程度、より好ましくは30〜200秒程度、さらに好ましくは60〜150秒程度)、
を満たす乾燥ゾーンを通過させる乾燥工程と、
この乾燥工程の後、連続して前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点以上(好ましくはTm+1℃以上Tm+50℃未満、より好ましくはTm+1℃〜Tm+30℃、さらに好ましくはTm+2℃〜Tm+20℃)の温度条件において加熱ゾーンを通過させる熱処理工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする金属張積層板の製造方法。
金属シートの熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が2.0μm以下(好ましくは0.1〜1.5μm、より好ましくは0.3〜1.1μm)である態様1に記載の金属張積層板の製造方法。
乾燥温度(℃)と乾燥時間(秒)との積が、1400〜30000(好ましくは1600〜30000、より好ましくは2000〜30000)である、態様1または2に記載の金属張積層板の製造方法。
熱処理工程における熱可塑性液晶ポリマーフィルム表面の昇温速度が、3〜80℃/秒(好ましくは5〜70℃/秒)である、態様1から3のいずれか一態様に記載の金属張積層板の製造方法。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点をTm(℃)としたとき、乾燥工程の温度が、140℃〜Tm−5℃であり、かつ、熱処理工程の温度が、Tm+1℃〜Tm+30℃である、態様1から4のいずれか一態様に記載の金属張積層板の製造方法。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点をTm(℃)としたとき、熱処理工程の加熱温度が、Tm+11℃以上である、態様1から4のいずれか一態様に記載の金属張積層板の製造方法。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚みが10〜500μm(好ましくは15〜200μm、より好ましくは20〜150μm)の範囲であり、金属シートの厚みが6〜200μm(好ましくは9〜40μm、より好ましくは10〜20μm)の範囲である、態様1から6のいずれか一態様に記載の金属張積層板の製造方法。
金属シートの厚みと表面粗さとの比(単位:μm)が、(厚み)/(表面粗さ)=200/1〜50/1(好ましくは150/1〜50/1)である、態様1から7のいずれか一態様に記載の金属張積層板の製造方法。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、この熱可塑性液晶ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に積層された金属シートと、を備える金属張積層板であって、
前記金属シートは、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が5.0μm以下であり、
前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、前記金属シートとの剥離強度が0.7kN/m以上であり、
面積1m2当たりに発生するブリスターの平均発生個数が20個以下である、金属張積層板。
金属シートの熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が2.0μm以下である態様9に記載の金属張積層板。
熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚みが10〜500μm(好ましくは15〜200μm、より好ましくは20〜150μm)の範囲であり、金属シートの単層当たりの厚みが6〜200μm(好ましくは9〜40μm、より好ましくは10〜20μm)の範囲である、態様9または10に記載の金属張積層板。
本発明の金属箔3の材料としては、特に制限はなく、例えば、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、及びステンレスなどを挙げることができ、導電性、取り扱い性、及びコスト等の観点から、銅箔やステンレス箔を使用することが好ましい。なお、銅箔としては、圧延法や電解法によって製造されるものを使用することができる。
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの原料は、特に限定されるものではない。例えば、以下に例示する(1)から(4)に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサーモトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。但し、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを得るために、各々の原料化合物の組み合わせには適当な範囲があることは言うまでもない。
m=(Zo/△z)X[1−νmax /νo] …(1) (ここで、Zoは装置定数、△zは物体の平均厚、νmaxはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νoは平均厚ゼロのとき(即ち、物体がないとき)の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。)
前記方法は、例えば、熱可塑性液晶ポリマーフィルム2と金属箔3とを接合(熱圧着)して積層板を形成する積層板形成工程と、積層板に対して乾燥処理を施す乾燥工程と、積層板に対して熱処理を施す熱処理工程とを備えてもよい。
まず、長尺な熱可塑性液晶ポリマーフィルム2を緊張状態にし、熱可塑性液晶ポリマーフィルム2の片面に、長尺な金属箔3を重ね、これらを加熱ロール間で熱圧着して積層させる。
熱圧着の条件として加熱ロールの温度は、フィルムの延伸を抑える点で融点から−40〜−10の範囲が好ましく、プレス圧力は表面を平滑にする点で90kg/cm2〜250kg/cm2の範囲が好ましく、プレス時間は金属箔3側を加熱し密着強度を高める点で0.1秒〜1.5秒の範囲が好ましい。
次に、得られた積層板6に対して乾燥処理を施す。連続熱プレス装置10は、図2に示すように、積層板6を搬送するためのニップロール11と、積層板6を乾燥処理するための乾燥処理手段16と、加熱処理するための加熱処理手段17と、加熱処理された金属張積層板1を巻き取る巻き取りロール13とを備えている。
加熱処理手段17としては、積層板6を熱可塑性液晶ポリマーフィルム2の融点以上の温度で加熱処理することができるものであれば、特に限定されず、例えば、熱風式の加熱処理炉、熱風循環乾燥機、熱ロール、セラミックヒーター、IR(遠赤外線)による熱処理装置またこれらを併用した方法を使用することができる。また、金属箔3の表面の酸化を防止する観点から、加熱した窒素ガスを使用して、酸素濃度が0.1%以下の不活性雰囲気で加熱処理を行うことが好ましい。また、熱処理工程は、乾燥工程に引き続き、同じ加熱炉を用いて行ってもよい。その場合、熱制御を行いやすくするため、乾燥工程および熱処理工程をIR(遠赤外線)による熱処理装置で行ってもよい。
また、熱処理時間は1秒〜10分が好ましく、より好ましくは5秒〜8分であり、さらに好ましくは8秒〜5分であってもよく、特に好ましくは8秒〜3分である。本発明の熱処理温度とは、熱処理工程における熱可塑性液晶ポリマーフィルム表面の温度である。
本実施形態の金属張積層板は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、この熱可塑性液晶ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に金属シートが積層された金属張積層板であり、金属シートは高周波特性を良好にする観点から、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が5.0μm以下であるにもかかわらず、良好な層間密着性を有しており、さらに金属張積層板におけるブリスターの発生が抑制されている。
熱処理後の金属張積層板の表面(10m2)について、液晶ポリマーフィルム側に設置したカメラ(株式会社メック製 LSC−6000)により、光源からのフィルム面の反射による明暗を検出し、画像処理してブリスター数を測定した。なお、両面金属張積層板の場合は、いずれかの金属層側に設置したカメラにより、光源からの金属面の反射による明暗を検出し、画像処理してブリスター数を測定することができる。測定されたブリスター数から、フィルム面積1m2当たりに発生するブリスターの平均発生個数を算出した。
次に、作製した各金属張積層板から1.0cm幅の剥離試験片を作製し、試験片の熱可塑性液晶ポリマーフィルム層を両面接着テープで平板に固定し、JIS C 5016に準じて、180°法により、金属箔を50mm/分の速度で剥離したときの強度(kN/m)を測定した。
次に、作製した各金属張積層板における伝送損失を測定した。より具体的には、マイクロ波ネットワークアナライザー[アジレント(Agilent)社製、型式:8722ES]とプローブ(カスケードマイクロテック社製、型式:ACP40−250)を用いて、測定周波数40GHzで測定した。
(1)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸単位27モル%、p−ヒドロキシ安息香酸単位73モル%からなるサーモトロピック液晶ポリエステルを単軸押出機を用いて280〜300℃で加熱混練し、直径40mm、スリット間隔0.6mmのインフレーションダイより押出し、厚さ50μmの熱可塑性液晶ポリマーフィルム2を得た。このフィルムの融点Tm は282℃、熱変形温度Tdef は230℃であった。
参考例1で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム2と、金属シート3として12μm厚みの電解銅箔(十点平均粗度(Rz):0.9μm)とを使用し、図2に示されるように、熱可塑性液晶ポリマーフィルム2と接するロール8として樹脂被覆金属ロール(スーパーテンペックス:由利ロール機械株式会社製、樹脂厚み1.7cm)を使用した。樹脂被覆金属ロール8側に熱可塑性液晶ポリマーフィルム2を、反対面に電解銅箔を配置した。直径がそれぞれ40cmの金属ロール9および樹脂被覆金属ロール8を使用した。金属ロール9の表面温度を、熱可塑性液晶ポリマーフィルム2の融点よりも20℃低い温度になるように設定した。ロール間で熱可塑性液晶ポリマーフィルム2および電解銅箔3に加えられる圧力は面圧換算で120kg/cm2であり、上記の条件下に、熱可塑性液晶ポリマーフィルム2を樹脂被覆金属ロール8に沿わせ、次いで電解銅箔3を該フィルム2に合わせて仮接合させた。後に、両者を金属ロ−ル9と樹脂被覆金属ロール8の間に導入して圧着し接合することで、積層板6を得た。作製した積層板6をライン方向の長さが5mであるIR加熱炉で加熱処理を行った。この時、IR加熱炉内の加熱ゾーンの温度分布を分け、乾燥ゾーン16および熱処理ゾーン17で処理を行った。乾燥ゾーン16の温度は熱可塑性液晶ポリマーフィルム2の融点未満の温度である140℃に設定し、積層板の任意の一点がIR加熱炉中の乾燥ゾーンを15秒で通過するように設定した。この場合、乾燥処理時間は15秒である。積層板を乾燥ゾーン16にて乾燥処理した後、熱処理ゾーンの温度を熱可塑性液晶ポリマーフィルム2の融点以上の温度である300℃に設定し(昇温速度:およそ20℃/秒)、またこの熱処理ゾーン17を30秒で通過するように設定し、積層板に熱処理を施し、金属張積層板1を作成した。結果を表6に示す。
乾燥ゾーン16における乾燥温度を285℃とした以外は実施例3と同様にして金属張積層板1を作成した。結果を表6に示す。
[比較例2]
実施例1と同様の方法で積層板6を作成した後、IR加熱炉で加熱処理を行う際に乾燥ゾーンを設けず、熱処理ゾーンのみを設け、積層板の熱処理を行った。このとき、熱処理ゾーンの温度を熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点以上の温度である300℃に設定し、またこの熱処理ゾーンを30秒で通過するように設定した。この場合、積層板は設定した300℃の温度まで、およそ60℃/秒で昇温され、このとき積層体が熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点未満の温度におかれている時間は約5秒程度である。結果を表6に示す。
乾燥時間を3秒に設定した以外は、実施例1と同様にして金属張積層板を作成した。結果を表6に示す。
熱処理温度を熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点未満である280℃に設定した以外は、実施例4と同様にして金属張積層板を作成した。結果を表6に示す。
実施例3と同様の方法で積層板6を作成した後、IR加熱炉で加熱処理を行う際に熱処理ゾーンを設けず、乾燥処理ゾーンのみを設け、積層板の熱処理を行った。このとき、乾燥処理ゾーンの温度および時間は実施例3と同様に設定した。結果を表6に示す。
2 熱可塑性液晶ポリマーフィルム
3 金属箔(金属シート)
4 巻き出しロール
5 巻き出しロール
6 積層板
7 加熱ロール
8 耐熱ゴムロール
9 加熱金属ロール
10 連続熱プレス装置
11 ニップロール
16 乾燥処理手段、乾燥ゾーン
17 熱処理手段、熱処理ゾーン
13 巻き取りロール
15 積層板
20 金属張積層板
30 連続熱プレス装置
Claims (11)
- 光学的異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルム(以下、これを「熱可塑性液晶ポリマーフィルム」と称する)の少なくとも一方の表面に金属シートが接合された金属張積層板を、ロール・ツー・ロールにより製造する方法であって、
前記金属シートは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が5.0μm以下であり、
前記方法は、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと前記金属シートを接合した積層板を得る積層板準備工程と、
前記積層板に対して、以下の条件(1)および(2):
(1)乾燥工程の温度が、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点未満の温度である、
(2)乾燥工程の時間が、10秒以上、
を満たす乾燥ゾーンを通過させる乾燥工程であって、乾燥温度(℃)と乾燥時間(秒)との積が、1400〜30000である、乾燥工程と、
この乾燥工程の後、連続して前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点以上の温度条件において加熱ゾーンを通過させる熱処理工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする金属張積層板の製造方法。 - 金属シートの熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が2.0μm以下である請求項1に記載の金属張積層板の製造方法。
- 熱処理工程における熱可塑性液晶ポリマーフィルム表面の昇温速度が、3〜80℃/秒である、請求項1または2に記載の金属張積層板の製造方法。
- 熱可塑性液晶ポリマーフィルムを融点Tm(℃)としたとき、乾燥工程の温度が、140℃〜Tm−5℃であり、かつ、熱処理工程の温度が、Tm+1℃〜Tm+30℃である、請求項1から3のいずれか一項に記載の金属張積層板の製造方法。
- 熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融点をTm(℃)としたとき、熱処理工程の加熱温度が、Tm+11℃以上である、請求項1から3のいずれか一項に記載の金属張積層板の製造方法。
- 熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚みが10〜500μmの範囲であり、金属シートの厚みが6〜200μmの範囲である、請求項1から5のいずれか一項に記載の金属張積層板の製造方法。
- 金属箔の厚みと表面粗さとの比(単位:μm)が、(金属箔の厚み)/(表面粗さ)=200/1〜50/1である、請求項1から6のいずれか一項に記載の金属張積層板の製造方法。
- 熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、この熱可塑性液晶ポリマーフィルムの少なくとも一方の面に積層された金属シートと、を備える金属張積層板であって、
前記金属シートは、前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が5.0μm以下であり、
前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、前記金属シートとの剥離強度が0.7kN/m以上であり、
面積1m2当たりに発生するブリスターの平均発生個数が20個以下である、金属張積層板。 - 熱可塑性液晶ポリマーフィルムの少なくとも一方の面を形成するスキン層の分子配向性と前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの内部のコア層との分子配向性が等しい、請求項8に記載の金属張積層板。
- 金属シートの熱可塑性液晶ポリマーフィルムと接する面の十点平均粗さ(Rz)が2.0μm以下である請求項8または9に記載の金属張積層板。
- 熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚みが10〜500μmの範囲であり、金属シートの単層当たりの厚みが6〜200μmの範囲である、請求項8から10のいずれか一項に記載の金属張積層板。
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