JP7205487B2 - 樹脂パウダーの製造方法、樹脂パウダーおよび積層体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱溶融性フッ素ポリマーを含む原料樹脂体を一次粉砕した後、ジェットミルにより二次粉砕する樹脂パウダーの製造方法、粒度分布が狭い上記樹脂のパウダー、および、かかる樹脂パウダーから形成された薄型の樹脂層を有する積層体の製造方法に関する。
高周波信号の伝送用のプリント配線板には、その伝送特性を高めることを目的として、比誘電率および誘電正接が小さい絶縁材料が用いられる。かかる絶縁材料として、フッ素樹脂が知られている。また、伝送特性が良好なプリント配線板を、基板と、基板に接する、フッ素樹脂を主成分とする樹脂パウダー(樹脂粒子集合体)を含む樹脂層と、樹脂層に接する金属層とを有する金属積層体から、金属層をパターン回路に加工して製造する方法が提案されている(特許文献1参照)。
近年、電子機器をさらに小型にするために、プリント配線板には更なる薄型化が求められる傾向にある。プリント配線板を薄型化するためには、樹脂層も薄くする必要がある。
この際、樹脂パウダーが比較的粒径の大きい粗大粒子を含んでいると(すなわち、樹脂パウダーの粒度分布が広すぎると)、樹脂層を薄くするのに従って、粗大粒子の形状が反映されて表面に凹凸が形成され易くなる。樹脂層の表面に凹凸が形成されると、樹脂層とパターン回路(金属層)との接着性が低下する。また、凹凸に沿うためパターン回路が長くなり、伝送特性が低下するおそれもある。
国際公開第2016/017801号
熱溶融性フッ素ポリマーの原料樹脂体を粉砕および分級して得られる樹脂パウダーにおいては、樹脂パウダー中に含まれる粗大粒子の量を少なくするためには、粉砕条件や分級条件を厳しくすればよい。しかし、これらの条件を厳しくすると、1回に粉砕可能な原料樹脂体の量を少なくせざるを得ない。また、樹脂粒子がフィブリル化し易かったり、分級の際に除去する樹脂パウダーの量が多くなったりする。このため、樹脂パウダーの生産効率が低下して、工業的に不利である。
本発明は、粒度分布が狭い樹脂パウダーを効率よく製造できる樹脂パウダーの製造方法、表面の凹凸が抑制されかつ薄い樹脂層を形成できる樹脂パウダー、および、かかる樹脂パウダーから形成された薄型の樹脂層を有する積層体の製造方法の提供を目的とする。
本発明は、下記の態様を有する。
<1>体積基準累積50%径が10μm以上の、熱溶融性フッ素ポリマーを含む原料樹脂体を、少なくとも1回の機械的粉砕処理により、体積基準累積50%径が1~300μmになるまで一次粉砕した後、ジェットミルにより二次粉砕し、必要により分級して、体積基準累積50%径が0.01~3μmの樹脂パウダーを得ることを特徴とする樹脂パウダーの製造方法。
<2>製造された前記樹脂パウダーの体積基準累積90%径が、2.5~4μmである、<1>の製造方法。
<3>前記一次粉砕処理が、ジェットミルによる粉砕を含む処理である、<1>または<2>の製造方法。
<4>前記熱溶融性フッ素ポリマーが、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、<1>~<3>のいずれかの製造方法。
<5>前記熱溶融性フッ素ポリマーが、前記官能基を有する単位と、テトラフルオロエチレンに基づく単位とを含むフッ素ポリマーである、<4>の製造方法。
<6>前記カルボニル基含有基および前記ヒドロキシ基のうちの少なくとも一方が、前記熱溶融性フッ素ポリマーに対するプラズマ処理またはコロナ処理により導入された官能基である、<4>または<5>の製造方法。
<7>前記熱溶融性フッ素ポリマーの融点が、260~320℃である、<1>~<6>のいずれかの製造方法。
<8>熱溶融性フッ素ポリマーを含み、体積基準累積50%径が0.01~3μmであり、かつ体積基準累積90%径が2.5~4μmであることを特徴とする樹脂パウダー。
<9>当該樹脂パウダーの粒度分布曲線における半値全幅が、2.5μm以下である、<8>の樹脂パウダー。
<10>100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製したとき、該分散液の粘度が50~400mPa・sである、<8>または<9>の樹脂パウダー。
<11>100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製し、該分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させたとき、該篩上に残留する残留物の量が3g以下である、<8>~<10>のいずれかの樹脂パウダー。
<12>当該樹脂パウダーの流動度が、20~80sec/50gである、<8>~<11>のいずれかの樹脂パウダー。
<13>前記熱溶融性フッ素ポリマーが、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、<8>~<12>のいずれかの樹脂パウダー。
<14>前記熱溶融性フッ素ポリマーの融点が、260~320℃である、<8>~<13>のいずれかの樹脂パウダー。
<15>平板状の基材と、該基材上に設けられ、請求項8~14のいずれか1項に記載の樹脂パウダーから形成された樹脂層とを有する積層体の製造方法であって、
前記樹脂パウダーと液状媒体とを含む液状組成物を前記基材上に供給し加熱して、前記樹脂層を得る、積層体の製造方法。
本発明によれば、粒度分布が狭い樹脂パウダーを効率よく製造できる。また、本発明の樹脂パウダーによれば、表面の凹凸が抑制されかつ薄い樹脂層を形成できる。
かかる樹脂層を有する積層体は、薄型であり、表面の凹凸が抑制され、プリント配線板として使用する場合には、パターン回路と樹脂層との接着性が高く、伝送特性にも優れる。
粉砕過程における樹脂パウダーの粒径および形状の変化を示す模式図である。
本明細書および請求の範囲における以下の用語の定義は、下記の通りである。
「熱溶融性のポリマー」とは、荷重49Nの条件下、ポリマーの融点よりも20℃以上高い温度において、MFRが0.01~1000g/10分となる状態が存在するポリマーを意味する。
「ポリマーの融点」は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定したポリマーの融解ピークの最大値に対応する温度を意味する。
「ポリマーのMFR」は、JIS K 7210-1:2014(対応国際規格ISO 1133-1:2011)に規定されるメルトマスフローレイトである。
「粘度」は、B型粘度計を用いて、室温下(25℃)で回転数が30rpmの条件下で測定される値である。測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
樹脂パウダーの「体積基準累積50%径(D50)」は、レーザー回折・散乱法によって樹脂パウダーの粒度分布を測定し、樹脂パウダーの全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径である。
樹脂パウダーの「体積基準累積90%径(D90)」は、レーザー回折・散乱法によって樹脂パウダーの粒度分布を測定し、樹脂パウダーの全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が90%となる点の粒子径である。
「半値全幅」とは、樹脂パウダーの粒度分布曲線において、ピークの高さ(最大値)の半分の高さにおけるピークの幅である。
樹脂パウダーの「流動度」とは、JIS Z 2502:2012に規定にされた「金属粉の流動性試験方法」に準拠して測定される値である。
「耐熱性樹脂」とは、融点が280℃以上の高分子化合物、またはJIS C 4003:2010(IEC 60085:2007)で規定される最高連続使用温度が121℃以上の高分子化合物を意味する。
「モノマーに基づく単位」は、モノマー1分子が重合して直接形成される原子団と、この原子団の一部を化学変換して得られる原子団との総称である。本明細書において、モノマーに基づく単位を、単に「単位」とも記す。
「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートの総称である。「(メタ)アクリル酸」および「(メタ)アクリロイル」も同様である。
本発明の樹脂パウダー(以下、「樹脂パウダーX」とも記す。)は、熱溶融性フッ素ポリマー(以下、「Fポリマー」とも記す。)を含んでいる樹脂粒子の集合体である。
樹脂パウダーXを構成する樹脂粒子は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてFポリマー以外の成分を含んでよい。
樹脂パウダーXに含まれるFポリマーの量は、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。かかる量でFポリマーを含む樹脂パウダーXを用いれば、樹脂層の伝送特性がより向上する。Fポリマーは、2種以上を併用してもよい。
他の成分としては、Fポリマー以外のポリマー、誘電率や誘電正接が低い無機フィラー、ゴムが挙げられる。
他のポリマーとしては、樹脂層の電気的信頼性を損なわない化合物が好ましく、Fポリマー以外のフッ素ポリマー(ポリテトラフルオロエチレン等の非熱溶融性フッ素ポリマー)、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシドが挙げられる。
樹脂パウダーXのD50は、0.01~3μmであり、0.1~3μmが好ましく、0.5~2.7μmがより好ましく、0.8~2.5μmがさらに好ましい。樹脂パウダーXのD50が上記下限値以上であれば、樹脂パウダーを液状媒体に分散させたときに凝集し難く、液状組成物中および樹脂層中での樹脂パウダーの分散性が優れる。樹脂パウダーXのD50が上記上限値以下であれば、樹脂パウダーから形成される樹脂層(以下、単に「樹脂層」とも記す。)を薄くでき、表面の平滑性を高められる。また、樹脂パウダーの樹脂層への充填率を高くでき、樹脂層の特性(伝送特性等)が向上する。
樹脂パウダーXのD90は、2.5~4μmであり、2.7~3.9μmが好ましく、2.9~3.9μmがより好ましい。樹脂パウダーXのD90が上記下限値以上であれば、樹脂パウダーを液状媒体に分散させたときにより凝集し難く、液状組成物中および樹脂層中での樹脂パウダーの分散性がより優れる。樹脂パウダーXのD90が上記上限値以下であれば、すなわち、比較的粒径の大きい樹脂粒子(以下、「粗大粒子」とも記す。)を含まなければ、樹脂層の表面の凹凸が抑えられる。
また、樹脂パウダーXの粒度分布曲線における半値全幅は、0.5~3.5μmが好ましく、1~2.5μmがより好ましい。かかる樹脂パウダーXは、粒径のバラつきが小さいため、樹脂層の表面の凹凸がより好適に抑えられる。また、樹脂層が緻密になるとともに、その特性も均一になり易い。粒径のバラつきが小さい樹脂パウダーXは、樹脂粒子の変形(長形化)やフィリブル化が抑制されているとも言え、樹脂パウダーの物性(液状媒体への分散性等)や樹脂層の物性をより向上させ易い。
樹脂パウダーXを構成する樹脂粒子は、樹脂層の成形性や特性を高める点から、変形(長形化)やフィブリル化しておらず、円形度ができるだけ高い方が好ましい(図1参照)。
樹脂粒子の円形度の高さは、樹脂粒子の形状を直接観察する他、樹脂パウダーを分散させた分散液の粘度、分散液を篩に通過させた際に残留する篩上の残留物の量、樹脂パウダーの流動度等を指標にできる。
すなわち、円形度の高い樹脂粒子(以下、「円形粒子」とも記す。)の場合、分散液の粘度が低くなる傾向を示す一方、円形度の低い樹脂粒子(以下、「異形粒子」とも記す。)の場合、分散液の粘度が高くなる傾向を示す。また、円形粒子の場合、分散液中で円形粒子同士が凝集し難く、篩上の残留物の量が少なくなる傾向を示す一方、異形粒子の場合、分散液中で異形粒子同士が凝集し易く、篩上の残留物の量が多くなる傾向を示す。同様に、円形粒子の流動度は低くなる傾向を示す一方、異形粒子の流動度は高くなる傾向を示す。
具体的には、100gの樹脂パウダーXを100gの水に分散させて分散液を調製したとき、この分散液の粘度は、50~400mPa・sが好ましく、100~200mPa・sがより好ましい。
また、100gの樹脂パウダーXを、100gの水に分散させて分散液を調製し、該分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させたとき、篩上に残留する残留物の量が3g以下が好ましく、1.5g以下がより好ましい。
また、樹脂パウダーXの流動度は、20~80sec/50gが好ましく、30~60sec/50gがより好ましい。
分散液の粘度、篩上の残留物の量や樹脂パウダーXの流動度が上記範囲内であれば、樹脂粒子の円形度が充分に高いと判断できる。なお、分散液の調製に際して、樹脂パウダーの水分散性が低い場合には、国際公開第2016/017801号に記載の界面活性剤を使用して分散液を調製してもよい。
Fポリマーとしては、テトラフルオロエチレン-ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)コポリマー、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン-クロロトリフルオロエチレンコポリマー、これらにカルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基(以下、「接着性基」とも記す。)が導入されたポリマー、変性ポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。なお、熱溶融性を示すのであれば、Fポリマーとして、ポリテトラフルオロエチレンも使用できる。
変性ポリテトラフルオロエチレンとしては、(i)テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」とも記す。)と極微量のCH=CH(CFFとのコポリマー、(ii)上記(i)のコポリマーと、さらに極微量の接着性基を有するモノマー(以下、「接着性モノマー」とも記す。)とのコポリマー、(iii)TFEと、極微量の接着性モノマーとのコポリマー、(iv)プラズマ処理等により接着性基が導入されたポリテトラフルオロエチレン、(v)プラズマ処理等により接着性基が導入された上記(i)のコポリマーが挙げられる。
Fポリマーの代わりに、非熱溶融性フッ素ポリマー(熱溶融性を示さないポリテトラフルオロエチレン等)を用いた場合、後述する樹脂パウダーの製造方法において、原料粒子を機械的粉砕処理により粉砕する際に、非熱溶融性フッ素ポリマーを含む原料樹脂体がフィブリル化するため、目的とする形状および粒径の樹脂パウダーXを得るのが困難となる。
Fポリマーの融点は、260~320℃が好ましく、280~320℃がより好ましく、295~315℃がさらに好ましく、295~310℃が特に好ましい。Fポリマーの融点が上記下限値以上であれば、樹脂の耐熱性が高まる。Fポリマーの融点が上記上限値以下であれば、Fポリマーの熱溶融性が向上する。
Fポリマーの融点は、Fポリマーを構成する単位の種類や割合、Fポリマーの分子量等によって調整できる。例えば、TFEに基づく単位(以下、「TFE単位」とも記す。)の割合が多くなるほど、Fポリマーの融点が上昇する傾向がある。
Fポリマーの融点よりも20℃以上高い温度におけるMFRは、0.01~1000g/10分が好ましく、0.05~1000g/10分がより好ましく、0.1~1000g/10分がより好ましく、0.5~100g/10分がさらに好ましく、1~30g/10分が特に好ましく、5~20g/10分が最も好ましい。MFRが上記下限値以上であれば、Fポリマーの熱溶融性がより向上し、樹脂層の表面の平滑性や外観が良好になる。MFRが上記上限値以下であれば、樹脂層の機械的強度が高まる。
MFRは、Fポリマーの分子量の目安であり、MFRが大きいと分子量が小さく、MFRが小さいと分子量が大きいことを示す。FポリマーのMFRは、Fポリマーの製造条件によって調整できる。例えば、モノマーの重合時に重合時間を短縮すると、FポリマーのMFRが大きくなる傾向がある。
Fポリマーの比誘電率は、2.5以下が好ましく、2.4以下がより好ましい。Fポリマーの比誘電率が低いほど、樹脂層の伝送特性がさらに向上する。比誘電率の下限値は、通常2.0である。Fポリマーの比誘電率は、TFE単位の割合によって調整できる。
Fポリマーは、樹脂層と他の層との接着性を高めたり、他の樹脂に分散させた際の樹脂パウダーの分散性を向上する点から、好ましくは接着性基を有する。
Fポリマーに接着性基を導入する方法としては、(i)含フッ素モノマーと接着性モノマーとを共重合する方法、(ii)Fポリマーに表面処理剤(金属ナトリウムとナフタレンの錯体を含む溶液)を接触させる方法、(iii)Fポリマーをプラズマ処理またはコロナ処理する方法が挙げられる。
接着性基を有するFポリマーとしては、接着性基を有する単位(以下、「接着性単位」とも記す。)とTFE単位とを有する含フッ素コポリマー(以下、「コポリマーA」とも記す。)、カルボニル基含有基およびヒドロキシ基のうちの少なくとも一方が、プラズマ処理またはコロナ処理により導入されたFポリマー、重合開始剤または連鎖移動剤の作用により導入された接着性基を有するFポリマーが挙げられる。接着性基を有するFポリマーとしては、樹脂層と他の層との接着性に優れる点から、コポリマーAが好ましい。コポリマーAは、接着性単位およびTFE単位以外の他の単位を含んでもよい。
接着性基としては、コポリマーAの機械的粉砕性、樹脂層と金属層(金属箔)との接着性に優れる点から、カルボニル基含有基が好ましい。
カルボニル基含有基としては、炭素原子間にカルボニル基を有する炭化水素基、カーボネート基、カルボキシ基、ハロホルミル基、アルコキシカルボニル基、酸無水物残基(-C(O)-O-C(O)-)、ポリフルオロアルコキシカルボニル基、脂肪酸残基が挙げられる。
カルボニル基含有基としては、コポリマーAの機械的粉砕性、樹脂層と金属層との接着性がさらに優れる点から、上記炭化水素基、カーボネート基、カルボキシ基、ハロホルミル基、アルコキシカルボニル基および酸無水物残基からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、カルボキシ基および酸無水物残基のうちの少なくとも一方がより好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数2~8のアルキレン基等が挙げられる。なお、アルキレン基の炭素数は、カルボニル基を構成する炭素の数を含んでいない。
ハロホルミル基としては、-C(=O)-F、-C(=O)Clが挙げられる。
アルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基としては、メトキシ基またはエトキシ基が挙げられる。
接着性モノマーが有する接着性基は、1個でも2個以上でもよい。2個以上の接着性基を有する場合、2個以上の接着性基は、互いに同じでも異なってもよい。
接着性モノマーとしては、カルボニル基含有基を有するモノマー、ヒドロキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するモノマー、イソシアネート基を有するモノマーが挙げられる。接着性モノマーとしては、コポリマーAの機械的粉砕性、樹脂層と金属層との接着性に優れる点から、カルボニル基含有基を有するモノマーが好ましい。
カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、酸無水物残基を有する環状モノマー、カルボキシ基を有するモノマー、ビニルエステル、(メタ)アクリレート、CF=CFORf1CO(ただし、Rf1は、炭素数1~10のペルフルオロアルキレン基、または炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~10のペルフルオロアルキレン基であり、Xは、水素原子または炭素数1~3のアルキル基である。)が挙げられる。
酸無水物残基を有する環状モノマーとしては、不飽和ジカルボン酸無水物(無水イタコン酸(以下、「IAH」とも記す。)、無水シトラコン酸(以下、「CAH」とも記す。)、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(別称:無水ハイミック酸。以下、「NAH」ともいう。)、無水マレイン酸等)が挙げられる。
カルボキシ基を有するモノマーとしては、不飽和ジカルボン酸(イタコン酸、シトラコン酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、マレイン酸等)、不飽和モノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸等)が挙げられる。
ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、クロロ酢酸ビニル、ブタン酸ビニル、ピバル酸ビニル、安息香酸ビニル、クロトン酸ビニルが挙げられる。
(メタ)アクリレートとしては、(ポリフルオロアルキル)アクリレート、(ポリフルオロアルキル)メタクリレートが挙げられる。
カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、樹脂の熱安定性に優れ、樹脂層の接着性をより向上させる点から、酸無水物残基を有する環状モノマーが好ましく、IAH、CAHまたはNAHがより好ましい。IAH、CAHまたはNAHを用いると、酸無水物残基を有するコポリマーAを容易に製造し易い。カルボニル基含有基を有するモノマーとしては、樹脂パウダーから形成される層の接着性が高まり易い点から、NAHが特に好ましい。
ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、ヒドロキシ基を有するビニルエステル、ヒドロキシ基を有するビニルエーテル、ヒドロキシ基を有するアリルエーテル、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、クロトン酸ヒドロキシエチル、アリルアルコールが挙げられる。
エポキシ基を有するモノマーとしては、不飽和グリシジルエーテル(アリルグリシジルエーテル、2-メチルアリルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等)、不飽和グリシジルエステル((メタ)アクリル酸グリシジル等)が挙げられる。
イソシアネート基を有するモノマーとしては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1-ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートが挙げられる。
接着性モノマーは、2種以上を併用してもよい。
接着性単位およびTFE単位以外の他の単位としては、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(以下、「PAVE」とも記す。)に基づく単位(以下、「PAVE単位」とも記す。)、ヘキサフルオロプロピレン(以下、「HFP」とも記す。)に基づく単位(以下、「HFP単位」とも記す。)、接着性モノマー、TFE、PAVEおよびHFP以外の他のモノマーに基づく単位が挙げられる。
PAVEとしては、CF=CFOCF、CF=CFOCFCF、CF=CFOCFCFCF(以下、「PPVE」とも記す。)、CF=CFOCFCFCFCF、CF=CFO(CFFが挙げられ、PPVEが好ましい。
PAVEは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
他のモノマーとしては、接着性モノマー、TFE、PAVEおよびHFPを除く含フッ素モノマー(以下、「他の含フッ素モノマー」とも記す。)、接着性モノマーを除くフッ素不含モノマー(以下、「他のフッ素不含モノマー」とも記す。)が挙げられる。
他の含フッ素モノマーとしては、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、CF=CFORf3SO(ただし、Rf3は、炭素数1~10のペルフルオロアルキレン基、または炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~10のペルフルオロアルキレン基であり、Xはハロゲン原子またはヒドロキシ基である。)、CF=CF(CFOCF=CF(ただし、pは1または2である。)、CH=CX(CF(ただし、Xは水素原子またはフッ素原子であり、qは2~10の整数であり、Xは水素原子またはフッ素原子である。)、ペルフルオロ(2-メチレン-4-メチル-1,3-ジオキソラン)が挙げられる。他の含フッ素モノマーは、2種以上を併用してもよい。
CH=CX(CFとしては、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CH(CFF、CH=CF(CFH、CH=CF(CFHが挙げられ、CH=CH(CFF、CH=CH(CFFが好ましい。
他のフッ素不含モノマーとしては、エチレン、プロピレンが挙げられ、エチレンが好ましい。他のフッ素不含モノマーは、2種以上を併用してもよい。
他のモノマーとして、他の含フッ素モノマーと他のフッ素不含モノマーとを併用してもよい。
コポリマーAは、主鎖の末端に結合する末端基として接着性基を有してもよい。末端基としての接着性基としては、アルコキシカルボニル基、カーボネート基、カルボキシ基、フルオロホルミル基、酸無水物残基、ヒドロキシ基が好ましい。なお、かかる接着性基は、コポリマーAの製造時に用いられる、ラジカル重合開始剤、連鎖移動剤等を適宜選定して導入できる。
コポリマーAとしては、樹脂の耐熱性を高める点から、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とを有するコポリマーA1、接着性単位とTFE単位とHFP単位とを有するコポリマーA2が好ましく、コポリマーA1がより好ましい。
コポリマーA1は、必要に応じてHFP単位および他の単位のうちの少なくとも一方を有してもよい。すなわち、コポリマーA1は、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とHFP単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とPAVE単位と他の単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とPAVE単位とHFP単位と他の単位とを有するコポリマーでもよい。
コポリマーA1としては、コポリマーA1の機械的粉砕性、樹脂層と金属層との接着性をさらに高める点から、カルボニル基含有基を有するモノマーに基づく単位とTFE単位とPAVE単位とを有するコポリマーが好ましく、酸無水物残基を有する環状モノマーに基づく単位とTFE単位とPAVE単位とを有するコポリマーがより好ましい。
コポリマーA1の好ましい具体例としては、TFE単位とPPVE単位とNAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とPPVE単位とIAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とPPVE単位とCAH単位とを有するコポリマーが挙げられる。
コポリマーA1における接着性単位の割合は、コポリマーA1を構成する全単位のうち、0.01~3モル%が好ましく、0.05~1モル%がより好ましい。この場合、樹脂層の接着性、樹脂の耐熱性、色目をバランスさせ易い。
コポリマーA1におけるTFE単位の割合は、コポリマーA1を構成する全単位のうち、90~99.89モル%が好ましく、96~98.95モル%がより好ましい。この場合、樹脂層の電気特性(低誘電率等)、耐熱性、耐薬品性等と、コポリマーA1の熱溶融性、耐ストレスクラック性等とをバランスさせ易い。
コポリマーA1におけるPAVE単位の割合は、コポリマーA1を構成する全単位のうち、0.1~9.99モル%が好ましく、1~9.95モル%がより好ましい。この場合、コポリマーA1の熱溶融性を調整し易い。
コポリマーA1における接着性単位、TFE単位およびPAVE単位の合計は、90モル%以上が好ましく、98モル%以上がより好ましい。その上限値は、100モル%である。
コポリマーA2は、必要に応じてPAVE単位および他のモノマー単位のうちの少なくとも一方を有してもよい。すなわち、コポリマーA2は、接着性単位とTFE単位とHFP単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とHFP単位とPAVE単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とHFP単位と他のモノマー単位とを有するコポリマーでもよく、接着性単位とTFE単位とHFP単位とPAVE単位と他の単位とを有するコポリマーでもよい。
コポリマーA2としては、コポリマーA2の機械的粉砕性、樹脂層と金属層との接着性をさらに高める点から、カルボニル基含有基を有するモノマーに基づく単位とTFE単位とHFP単位とを有するコポリマーが好ましく、酸無水物残基を有する環状モノマーに基づく単位とTFE単位とHFP単位とを有するコポリマーがより好ましい。
コポリマーA2の好ましい具体例としては、TFE単位とHFP単位とNAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とHFP単位とIAH単位とを有するコポリマー、TFE単位とHFP単位とCAH単位とを有するコポリマーが挙げられる。
コポリマーA2における接着性単位の割合は、コポリマーA2を構成する全単位のうち、0.01~3モル%が好ましく、0.05~1.5モル%がより好ましい。この場合、樹脂層の接着性、樹脂の耐熱性、色目をバランスさせ易い。
コポリマーA2におけるTFE単位の割合は、コポリマーA2を構成する全単位のうち、90~99.89モル%が好ましく、92~96モル%がより好ましい。この場合、樹脂層の電気特性(低誘電率等)、耐熱性、耐薬品性等と、コポリマーA2の熱溶融性、耐ストレスクラック性等とをバランスさせ易い。
コポリマーA2におけるHFP単位の割合は、コポリマーA2を構成する全単位のうち、0.1~9.99モル%が好ましく、2~8モル%がより好ましい。HFP単位の割合が上記範囲内であれば、コポリマーA2の熱溶融性がより高まる。
コポリマーA2における接着性単位、TFE単位およびHFP単位の合計での割合は、90モル%以上が好ましく、98モル%以上がより好ましい。その上限値は、100モル%である。
コポリマーAにおける各単位の割合は、溶融核磁気共鳴(NMR)分析等のNMR分析、フッ素含有量分析、赤外吸収スペクトル分析によって求められる。例えば、特開2007-314720号公報に記載のように、赤外吸収スペクトル分析等の方法を用いて、コポリマーAを構成する全単位中の接着性単位の割合(モル%)が求められる。
コポリマーAの製造方法としては、(i)接着性モノマーおよびTFEと、必要に応じてPAVE、FEP、他のモノマーとを重合させる方法、(ii)熱分解により接着性基を生成する官能基を有する単位とTFE単位とを有する含フッ素コポリマーを加熱し、官能基を熱分解して接着性基(例えばカルボキシ基)を生成させる方法、(iii)TFE単位を有する含フッ素コポリマーに、接着性モノマーをグラフト重合する方法が挙げられ、上記(i)の方法が好ましい。
重合方法(塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等)は、特に限定されず、適宜設定できる。また、重合において使用する、溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤の量と種類も適宜設定できる。
また、重合条件(温度、圧力、時間等)も、使用するモノマーの種類に応じて、適宜設定できる。
本発明の樹脂パウダーの製造方法は、D50が10μm以上の原料樹脂体を、少なくとも1回の機械的粉砕処理により、D50が1~300μmになるまで一次粉砕した後、ジェットミルにより二次粉砕し、必要により分級して、D50が0.01~3μm樹脂パウダーを得る方法である。本発明の製造方法により得られる樹脂パウダー(以下、「樹脂パウダーY」とも記す。)を構成する樹脂粒子を以下、「微小粒子」とも記す。
本発明の製造方法により、樹脂パウダーXを製造できる。すなわち、本発明の製造法用により、D50が0.01~3μmでかつD90が2.5~4μmである樹脂パウダーを製造できる。
原料樹脂体は、粒径の大きな原料樹脂粒子から構成されるパウダーであってもよく、ペレット状樹脂粒子の集合体や塊状樹脂体の集合体等のパウダー状ではない樹脂体集合体であってもよい。原料樹脂体としては、粒径の大きな樹脂粒子から構成されるパウダーが好ましく、以下、この原料樹脂体を「原料パウダー」とも記す。
以下、原料樹脂体として原料パウダーを使用する場合を例に、本発明の製造方法を説明する。他の原料樹脂体を使用する場合は、一次粉砕の最初に原料樹脂体を原料パウダーとし、引き続き一次粉砕を行うことが好ましい。
図1は、粉砕過程における樹脂粒子の粒径および形状の変化を示す模式図である。
図1に示すように、原料パウダーは、通常、Fポリマーの一次粒子が集合した集合体(いわゆる、二次粒子)で構成されている。原料パウダーは、一次粉砕により粉砕(解砕)されて、原料パウダーのD50より小さいD50の樹脂パウダーとなる。以下、この一次粉砕により得られる樹脂パウダーを「解砕パウダー」とも記す。なお、この状態でも、解砕パウダーを構成する粒子の多くは、一次粒子の集合体で構成されている。さらに、解砕パウダーを二次粉砕すると、解砕パウダーのD50よりも小さいD50の樹脂パウダーにまで粉砕される。得られた樹脂パウダーを構成する微小粒子の多くは、一次粒子である。
なお、図1では、原料パウダーを構成する粒子を「原料粒子」と記し、解砕パウダーを構成する粒子を「解砕粒子」と記す。
本発明の製造方法によれば、一次粉砕および二次粉砕の二段階での粉砕により原料パウダーを粉砕する。換言すれば、比較的粒径の大きい粒子からなる解砕パウダーを積極的に得た後、解砕パウダーをさらに樹脂パウダーに粉砕する。このため、各粉砕工程における粉砕条件を比較的緩和な条件に設定できる。その結果、解砕パウダーを構成する粒子の変形やフィブリル化を防止または抑制できる。また、このようにすれば、パウダー構成粒子同士が衝突する機会が増大するので、粗大粒子を残すことなく効率的に粉砕して、粒径の揃った微小粒子から構成される樹脂パウダーが得られるようになる。
さらに、各粉砕工程を緩和な粉砕条件で行えるため、各粉砕工程において1回に処理できる樹脂パウダーの量を少なくする必要がない。このように粉砕工程を2段階で行うものの、各工程において1回に処理できる樹脂パウダーの量を充分に確保できるため、全体として目的とする樹脂パウダーの生産効率および収率が高い。
これに対して、一段階(一次粉砕)のみでの粉砕により原料パウダーを粉砕する場合、1回の処理で原料パウダーを目的とするパウダーにまで粉砕する必要があるために、粉砕条件を過酷な条件とせざるを得ない。このため、原料パウダーにかかる圧力や温度が高くなる傾向にあり、図1に示すように、変形(長形化)やフィブリル化した樹脂粒子(異形粒子)が生成し易い。また、比較的粒径が大きい異形粒子も形成され易いため、粒径の揃った樹脂パウダーが得られ難い。
さらに、粉砕条件を過酷な条件とするため、1回に処理できる原料パウダーの量も少なくせざるを得ず、全体としての樹脂パウダーの生産効率が高いとも言い難い。
二次粉砕終了時点の樹脂パウダーのD50が0.01~3μmであり、D90が2.5~4μmである場合、この樹脂パウダーを樹脂パウダーXとしてもよい。
必要に応じて、二次粉砕終了時点の樹脂パウダーを分級してD50を0.01~3μmに、D90を2.5~4μmに調整して、樹脂パウダーXとしてもよい。
以下に詳述する本発明の樹脂パウダーYの製造方法によれば、二次粉砕終了時点において、D50が0.01~3μmであり、D90が2.5~4μmである樹脂パウダーXを得易い。
原料パウダーのD50は、10μm以上であり、100~10000μmが好ましく、100~5000μmがより好ましい。原料パウダーのD50が上記下限値以上であれば、原料パウダーの取り扱い性が良好になる。原料パウダーのD50が上記上限値以下であれば、機械的粉砕処理における原料パウダーに対する負荷が少ない。
本発明の製造法においては、まず、原料パウダーを、少なくとも1回の機械的粉砕処理により、D50が1~300μmになるまで一次粉砕して、解砕パウダーを得る。
解砕パウダーのD50は、1~300μmであり、2~100μmが好ましく、3~50μmがより好ましい。解砕パウダーのD50が上記下限値以上であれば、解砕パウダーの取り扱い性が良好になるとともに、二次粉砕におけるジェットミルでの粉砕性が向上する。解砕パウダーのD50が上記上限値以下であれば、D90が充分に小さい樹脂パウダーを高収率で得られる。
解砕パウダーのD90は、10~300μmが好ましく、30~100μmがより好ましい。解砕パウダーのD90が上記下限値以上であれば、解砕パウダーの取り扱い性がより良好になるとともに、二次粉砕におけるジェットミルでの粉砕性がより向上する。解砕パウダーのD90が上記上限値以下であれば、D90が充分に小さい樹脂パウダーをより高収率で得られる。
機械的粉砕処理の回数は、目的とするD50の解砕パウダーが得られる回数であればよい。機械的粉砕処理の回数は、樹脂パウダーの生産性の点からは、少ない方が好ましく、1回が特に好ましい。
一次粉砕における機械的粉砕処理は、原料パウダーに対して破砕(解砕)するのに充分な剪断力および破砕力のうちの少なくとも一方を作用させ得る粉砕機を用いて、原料パウダーを粉砕する処理である。
粉砕機としては、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、ビーズミル、ターボミルが挙げられ、ジェットミル、ビーズミル、ピンミルが好ましく、ジェットミルが特に好ましい。これらの方法によれば、少ない機械的粉砕処理の回数で目的とするD50の解砕パウダーを得易く、よって、最終的に得られる樹脂パウダーYの生産効率がより向上する。
ジェットミルとしては、粒子同士または粒子と衝突体(ターゲット)とを衝突させて粉砕する衝突型、循環する気流中に配された複数の粉砕ノズルで形成される粉砕ゾーン中で粒子の相互衝突によって粉砕する旋回気流型およびループ型、流動層の中で粒子同士の衝突や摩擦によって粉砕する流動層型、超音速型等が挙げられる。
衝突型、旋回気流型、ループ型および流動層型のジェットミルについては、日本粉体工業技術協会編、「先端粉砕技術と応用」、有限会社エヌジーティー、162頁に詳細が記載されている。
衝突型のジェットミルとしては、圧縮空気等の流体をノズルから吐出させ、ジェットミル中で形成される高速乱気流中で粒子を相互衝突させて粉砕する粉砕機、高速の気流で樹脂粒子を搬送し、衝突体に衝突させて粉砕する粉砕機が挙げられる。
ジェットミルの市販品としては、クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ジェット・オー・ミル、A-Oジェットミル、サニタリーAOM、コジェット、シングルトラックジェットミル、スーパーSTJミル(いずれもセイシン企業社製);カレントジェットミル(日清エンジニアリング社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);超音速ジェット粉砕機PJM型、超音速ジェット粉砕機CPY型、超音速ジェット粉砕機LJ-3型、超音速ジェット粉砕機I型(いずれも日本ニューマチック工業社製);カウンタージェットミル、ミクロジェットT型、スパイラルジェットミル、ミクロンジェットMJQ(いずれもホソカワミクロン社製);流動床ジェットミル(日本コークス工業社製);ナノグラインディングミル(徳寿工作所社製)が挙げられる。
ジェットミルとしては、樹脂パウダーの生産性に優れる点から、シングルトラックジェットミルが好ましい。
ジェットミルにおける粉砕圧力は、0.5~2MPaが好ましく、0.6~0.9MPaがより好ましい。粉砕圧力が上記下限値以上であれば、少ない機械的粉砕処理の回数で、目的とするD50の解砕パウダーを得易い。粉砕圧力が上記上限値以下であれば、原料パウダーの粉砕性に優れる。
ジェットミルにおける処理速度は、5~80kg/hrが好ましく、8~50kg/hrがより好ましい。処理速度が上記下限値以上であれば、解砕パウダーの生産性が向上する。処理速度が上記上限値以下であれば、二次粉砕終了時点での樹脂パウダーに含まれる粗大粒子の混入が少なくなる。
本発明の製造法においては、次に、解砕パウダーを、ジェットミルにより、D50が0.01~3μmになるまで二次粉砕し、必要により分級して、樹脂パウダーYを得る。
本発明の製造法によって得られる樹脂パウダーYのD50は、0.01~3μmであり、0.1~3μmが好ましく、0.5~2.7μmがより好ましく、0.8~2.5μmがさらに好ましい。樹脂パウダーYのD50が上記下限値以上であれば、樹脂パウダーを液状媒体に分散させたときに凝集し難く、液状組成物中および樹脂層中での樹脂パウダーの分散性が優れる。樹脂パウダーYのD50が上記上限値以下であれば、D90も充分に小さくなる傾向がある。
樹脂パウダーYのD90は、2.5~4μmが好ましく、2.7~3.9μmがより好ましい。すなわち、樹脂パウダーYは樹脂パウダーXであることが好ましい。樹脂パウダーYのD90が上記下限値以上であれば、樹脂パウダーを液状媒体に分散させたときに凝集し難く、液状組成物中および樹脂層中での樹脂パウダーの分散性がより優れる。樹脂パウダーYのD90が上記上限値以下であれば、樹脂パウダーの分級を省略できるので、樹脂パウダーの収率が高まる。
ジェットミルとしては、上述と同様のジェットミルが挙げられ、好ましい形態も同様である。
ジェットミルにおける粉砕圧力は、0.5~2MPaが好ましく、0.6~0.9MPaがより好ましい。粉砕圧力が上記下限値以上であれば、目的とするD50の樹脂パウダーYを正確に得易い。粉砕圧力が上記上限値以下であれば、粉砕粒子の粉砕性に優れる。
ジェットミルにおける処理速度は、5~80kg/hrが好ましく、8~50kg/hrがより好ましい。処理速度が上記下限値以上であれば、樹脂パウダーYの生産性がより向上する。処理速度が上記上限値以下であれば、樹脂パウダー(二次粉砕終了時点での樹脂パウダー)に含まれる粗大粒子の混入がより少なくなる。
二次粉砕終了時点で、目的とするD50およびD90の樹脂パウダーYが得られた場合、樹脂パウダーYは、分級せずに、そのまま樹脂パウダーXとして使用できる。
一方、二次粉砕終了時点で、D50が目的とする値から外れている場合、二次粉砕終了後の樹脂パウダーを分級し、樹脂パウダーYとする。さらに、樹脂パウダーXを製造する場合においては、二次粉砕終了時点で、D50およびD90が目的とする値から外れている場合またはD50は目的とする値であるがD90が目的とする値から外れている場合に、二次粉砕終了後の樹脂パウダーを分級して、樹脂パウダーXとする。
本発明の製造方法によれば、二次粉砕終了後に分級を行う必要がある場合であっても、目的とする樹脂パウダーYおよび樹脂パウダーXの収率を高めることができる。二次粉砕終了後の樹脂パウダーを分級する場合、二次粉砕終了後の樹脂パウダーに対する樹脂パウダーYおよび樹脂パウダーXの収量は80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が特に好ましい。
本発明の製造方法において、二次粉砕前に分級を行ってもよい。例えば、一次粉砕において複数回の機械的粉砕処理を行う場合には、2回の機械的粉砕処理の間で、解砕粒子を分級してもよく、一次粉砕と2次粉砕との間で、解砕粒子を分級してもよい。
なお、分級は、樹脂パウダー中の粒径が大き過ぎる樹脂粒子および粒径が小さ過ぎる樹脂粒子のうちの少なくとも一方を除去する処理である。
分級方法としては、篩い分け、風力分級が挙げられ、操作性または分級精度の点から、風力分級が好ましい。風力分級に用いる分級機としては、生産性または分級精度の点から、精密気流分級機が好ましい。
分級には、分級機を備えるジェットミル装置を用いる等して、二次粉砕と分級とを連続して行ってもよい。
本発明の樹脂パウダー(すなわち、樹脂パウダーX)は、種々の成形品の原材料として有用である。
パウダーXの使用に際しては、樹脂パウダーXと、パウダー粒子を分散させる樹脂(以下、「分散用樹脂」とも記す。)とを含む樹脂組成物を調製してもよい。
分散用樹脂としては、Fポリマー以外の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、感光性樹脂が挙げられる。分散用樹脂としては、非フッ素樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカプロラクトン、フェノキシ樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、半芳香族ポリアミド、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、ブタジエン-スチレン共重合体、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、アクリルゴム、スチレン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-フェニルマレイミド共重合体、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミドが挙げられる。熱可塑性樹脂は、2種以上を併用してもよい。
熱可塑性樹脂の融点は、280℃以上が好ましい。熱可塑性樹脂の融点が280℃以上であれば、樹脂組成物で構成される樹脂層が、はんだリフローに相当する雰囲気に曝されたときに、熱による膨れ(発泡)を抑制できる。
熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン、ポリフェニレンエーテル、フッ素樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリフェニレンエーテルが好ましく、ポリイミドおよびエポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物は、プリント配線板に好適に用いられる。
感光性樹脂としては、レジスト材料等に用いられる樹脂、具体的にはアクリル樹脂が挙げられる。また、感光性樹脂には、感光性を付与した熱硬化性樹脂も使用できる。かかる感光性樹脂の具体例としては、反応性基(エポキシ基等)に(メタ)アクリル酸等を反応させることにより導入された(メタ)アクリロイル基等を有する熱硬化性樹脂が挙げられる。
樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて分散用樹脂および樹脂パウダー以外の他の成分を含んでもよい。
他の成分としては、液状媒体、誘電率や誘電正接が低い無機フィラー、界面活性剤、消泡剤が挙げられる。
樹脂パウダーXまたは樹脂組成物は、液状媒体を含む液状組成物としてもよい。
液状媒体としては、水、アルコール(メタノール、エタノール等)、含窒素化合物(N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等)、含硫黄化合物(ジメチルスルホキシド等)、エーテル(ジエチルエーテル、ジオキサン等)、エステル(乳酸エチル、酢酸エチル等)、ケトン(メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等)、グリコールエーテル(エチレングリコールモノイソプロピルエーテル等)、セロソルブ(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)が挙げられる。液状媒体は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。なお、液状媒体は、Fポリマーおよび分散用樹脂と反応しないか、反応性が乏しいのが好ましい。
樹脂組成物中に含まれる樹脂パウダーXの量は、分散用樹脂100質量部に対して、5~500質量部が好ましく、20~300質量部がより好ましい。この場合、樹脂組成物の電気特性と樹脂層の機械的強度とが高まる。
樹脂パウダーXまたは樹脂組成物を液状組成物とする場合、液状組成物中に含まれる固形分の合計量は、80~30質量%が好ましく、65~45質量%がより好ましい。この場合、樹脂層を形成する際の液状組成物の塗布性が良好となる。
液状組成物が界面活性剤を含む場合、液状組成物中に含まれる界面活性剤の量は、樹脂パウダーX100質量部に対して、1~30質量部が好ましく、5~10質量部がより好ましい。この場合、樹脂パウダーXの液状組成物中での分散性と、樹脂層の特性(伝送特性等)とがバランスし易い。
液状組成物が消泡剤を含む場合、液状組成物中に含まれる消泡剤の量は、1質量%以下が好ましい。
樹脂組成物が無機フィラーを含む場合、樹脂組成物中に含まれる無機フィラーの量は、分散用樹脂100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましく、0.1~60質量部がより好ましい。
本発明における樹脂組成物の製造方法としては、(i)分散用樹脂である熱可塑性樹脂と樹脂パウダーXとを混合し、溶融混練する方法、(ii)分散用樹脂である熱硬化性樹脂を含むワニスに、樹脂パウダーXを分散させる方法、(iii)分散用樹脂である熱硬化性樹脂を含むワニスと、樹脂パウダーXを含む分散液とを混合する方法が挙げられる。
樹脂パウダーXまたはパウダーXを含む樹脂組成物の用途としては、後述する積層体における樹脂層が挙げられる。他の用途としては、層間絶縁膜、ソルダーレジスト、カバーレイフィルムの基材フィルムが挙げられる。
以上説明したように、樹脂パウダーXまたはパウダーXを含む樹脂組成物は、D90が2.5~4μmの樹脂パウダー、すなわち粗大粒子が少ない樹脂パウダーを含む。このため、表面の凹凸が抑えられた樹脂層を形成できる。また、樹脂パウダーXまたはパウダーXを含む樹脂組成物は、D50が0.01~3μmの樹脂パウダー、すなわち平均粒径が充分に小さい樹脂パウダーを含む。このため、薄型の樹脂層を形成できる。さらに、樹脂パウダーが上記範囲の粒径を有するとともに、Fポリマーが接着性基を有すれば、樹脂パウダーの分散用樹脂への分散性がより良好となる。
本発明は、また、平板状の基材と該基材上に設けられ、樹脂パウダーXから形成された樹脂層とを有する積層体の製造方法であって、樹脂パウダーXと液状媒体とを含む液状組成物を平板状の基材上に供給し、加熱して、上記樹脂パウダーから形成された樹脂層を基板上に得る、製造方法である。
かかる積層体は、平板状の基材と、基材の少なくとも一方の面に設けられた樹脂層とを有する。すなわち、積層体は、基材の一方の面のみに樹脂層を積層した構成でも、基材の双方の面に樹脂層を積層した構成でもよい。
積層体の反りを抑制する点、または電気的信頼性に優れる両面金属積層板を得る点では、後者の積層体が好ましい。この場合、2つの樹脂層の組成および厚さは同じでも異なってもよい。積層体の反りを抑制する点では、2つの樹脂層の組成および厚さは同じであるのが好ましい。
樹脂層は、本発明における樹脂組成物で構成されている。このため、上述したような効果を発揮する。
樹脂層の厚さは、積層体をプリント配線板に使用する場合、その薄型化および電気特性のバランスの点から、0.5~300μmが好ましく、3~200μmがより好ましく、10~150μmがさらに好ましい。
樹脂層の比誘電率は、2~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。この場合、低誘電率が求められるプリント配線板等に積層体を好適に使用でき、その樹脂層の電気特性および接着性の双方が優れる。
基材としては、耐熱性樹脂フィルム、繊維強化樹脂板、耐熱性樹脂フィルム層を有する積層フィルム、繊維強化樹脂層を有する積層フィルムが挙げられる。積層体をフレキシブルプリント配線板の基板として使用する場合、基材としては、耐熱性樹脂フィルムが好ましい。
耐熱性樹脂フィルムは、1種以上の耐熱性樹脂を含むフィルムであり、単層フィルムでも、多層フィルムでもよい。
耐熱性樹脂としては、ポリイミド(芳香族ポリイミド等)、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアリルスルホン(ポリエーテルスルホン等)、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエーテルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、液晶ポリエステルが挙げられる。
耐熱性樹脂フィルムとしては、ポリイミドフィルムが好ましい。ポリイミドフィルムは、ポリイミドから構成されるフィルムである。ポリイミドフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてポリイミド以外の他の成分を含んでいてもよい。
耐熱性樹脂フィルムの厚さは、積層体をプリント配線板に使用する場合、その薄型化および機械的強度のバランスの点から、0.5~100μmが好ましく、1~50μmがより好ましく、3~25μmがさらに好ましい。
耐熱性樹脂フィルムは、耐熱性樹脂または耐熱性樹脂を含む樹脂組成物を、公知の成形方法(キャスト法、押出成形法、インフレーション成形法等)によってフィルム状に成形する方法で製造できる。耐熱性樹脂フィルムは、市販品でもよい。
耐熱性樹脂フィルムの表面は、表面処理が施されてもよい。表面処理方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理が挙げられる。
本発明における積層体は、基材として金属層を有する金属積層板としても使用できる。この場合、金属積層板は、樹脂層の金属層と反対側の面に設けられた基板をさらに有してもよい。
すなわち、金属積層板の層構成としては、金属層/樹脂層、金属層/樹脂層/金属層、基板/樹脂層/金属層、金属層/樹脂層/基板/樹脂層/金属層が挙げられる。ここで、「金属層/樹脂層」とは、金属層と樹脂層とがこの順に積層された構成を示し、他の層構成も同様である。
金属層を構成する金属としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金(42合金も含む)、アルミニウム、アルミニウム合金が挙げられる。
金属層としては、金属箔からなる層、金属蒸着膜が挙げられる。
金属箔としては、圧延銅箔、電解銅箔が挙げられる。金属箔の表面には、防錆層(クロメート等の酸化物皮膜等)、耐熱層等が形成されてもよい。また、樹脂層との密着性を向上させるために、金属箔の表面にカップリング剤処理等を施してもよい。
金属層の厚さは、金属積層板の用途において充分な機能が発揮できる大きさであればよい。
積層体(金属積層板)は、(i)樹脂組成物である液状組成物を基材(金属箔)の表面に塗布し、乾燥によって液状媒体を除去し、必要に応じて分散用樹脂を硬化させる方法、(ii)樹脂層(樹脂フィルム)と基材(金属箔)とを熱プレス法等によって圧着する方法、(iii)樹脂層の表面に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって、金属を蒸着する方法が挙げられる。
さらに、金属積層板は、エッチングにより金属層をパターン回路(所定のパターンを有する形状)に加工することでプリント配線板としても使用できる。
かかるプリント配線板では、パターン回路と樹脂層との界面の凹凸が抑えられる。その結果、パターン回路と樹脂層との接着性に優れるとともに、伝送特性に優れる。
プリント配線板においては、パターン回路上に、層間絶縁膜とパターン回路とがこの順で積層されてもよい。層間絶縁膜は、本発明における樹脂組成物を用いて形成してもよい。
プリント配線板においては、パターン回路上に、ソルダーレジストが積層されてもよい。ソルダーレジストは、本発明における樹脂組成物を用いて形成してもよい。
プリント配線板の表面には、カバーレイフィルムが積層されてもよい。カバーレイフィルムは、基材フィルムと、基材フィルムの表面に形成された接着剤層とから構成される。カバーレイフィルムの基材フィルムは、本発明の樹脂組成物を用いて形成してもよい。
プリント配線板は、パターン回路上に、本発明における樹脂組成物を用いた層間絶縁膜(接着剤層)とカバーレイフィルムとしてのポリイミドフィルムとがこの順で積層されてもよい。
以上、本発明の樹脂パウダーの製造方法、樹脂パウダーおよび積層体の製造方法について説明したが、本発明は、前述した実施形態の構成に限定されない。
例えば、本発明の樹脂パウダーは、前述した実施形態に構成において、他の任意の構成を追加してもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。
また、本発明の樹脂パウダーの製造方法および積層体の製造方法は、上記実施形態に構成において、他の任意の工程を追加で有してもよいし、同様の作用を生じる任意の工程と置換されていてよい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
1.原料パウダーの製造
NAH、TFEおよびPPVEを用いて、国際公開第2016/017801号の段落[0123]に記載の手順に従って、Fポリマーからなる原料パウダーを製造した。
Fポリマー中に含まれるNAH単位、TFE単位およびPPVE単位の割合(モル%)は、この順に0.1、97.9、2.0であった。Fポリマーの融点は300℃であり、MFRは17.6g/10分であり、原料パウダーのD50は1554μmであった。
なお、Fポリマー中に含まれる各単位の割合、Fポリマーの融点、比誘電率およびMFR、原料パウダーのD50は、次のようにして測定した。
融点は、セイコーインスツル社製の示差走査熱量計(DSC-7020)を用いて測定した。Fポリマーの昇温速度は、10℃/分とした。
MFRは、テクノセブン社製のメルトインデクサーを用いて、372℃、49N荷重下で、直径2mm、長さ8mmのノズルから10分間(単位時間)に流出するFポリマーの質量(g)を測定して求めた。
原料パウダーのD50は、以下の手順にて求めた。
上から順に、2.000メッシュ篩(目開き2.400mm)、1.410メッシュ篩(目開き1.705mm)、1.000メッシュ篩(目開き1.205mm)、0.710メッシュ篩(目開き0.855mm)、0.500メッシュ篩(目開き0.605mm)、0.250メッシュ篩(目開き0.375mm)、0.149メッシュ篩(目開き0.100mm)、受け皿を重ねた。
一番上の篩に原料パウダーを入れ、30分間振とう器で篩分けした。各篩の上に残った原料パウダーの質量を測定し、各目開き値に対する通過質量の累計をグラフに表し、通過質量の累計が50%となる粒径を求め、原料パウダーのD50とした。
比誘電率は、ASTM D 150に準拠した変成器ブリッジ法に従って、温度を23℃±2℃の範囲内、相対湿度を50%±5%RHの範囲内に保持した試験環境において、絶縁破壊試験装置(ヤマヨ試験機社製、YSY-243-100RHO)を用いて、1MHzで求め、ポリマーの比誘電率とした。
2.樹脂パウダーの製造
(実施例1)
まず、ジェットミル(セイシン企業社製、シングルトラックジェットミル STJ-400型)を用いて、原料パウダーを表1に示す条件で一次粉砕して、解砕パウダー(a1)を得た。
次に、解砕パウダー(a1)をジェットミルに再度投入し、表1に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b1)を得た。
次に、高効率精密気流分級機(セイシン企業社製、クラッシール N-5型)を用いて、微小粒子Y1を表1に示す条件で分級して、樹脂パウダー(c1)を得た。
(比較例1)
二次粉砕を省略して、一次粉砕のみ(一段階での粉砕)を行った以外は、実施例1と同様にして、樹脂パウダー(c’1)を得た。
(実施例2)
まず、実施例1と同じジェットミルを用いて、原料パウダーを表1に示す条件で一次粉砕して、解砕パウダー(a2)を得た。
次に、解砕パウダー(a2)をジェットミルに再度投入し、表1に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b2)を得た。
次に、実施例1と同じ分級機を用いて、樹脂パウダー(b2)を表1に示す条件で分級して、樹脂パウダー(c2)を得た。
(実施例3)
まず、原料パウダーを液体窒素で-196℃に冷却した。
次に、ハンマーミル(ホソカワミクロン社およびリキッドガス社製、リンレックスミルLX-0)を用いて、原料粒子を表2に示す条件かつ-160℃で一次粉砕して、解砕パウダー(a3)を得た。
次に、実施例1と同じジェットミルを用いて、解砕パウダー(a3)を表2に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b3)を得た。
(実施例4)
まず、ピンミル(セイシン企業社製、ピンミル M-4型)を用いて、原料粒子を表2に示す条件で一次粉砕して、解砕パウダー(a4)を得た。
次に、実施例1と同じジェットミルを用いて、解砕パウダー(a4)を表2に示す条件で二次粉砕して、樹脂パウダー(b4)を得た。
(比較例2)
二次粉砕を省略して、一次粉砕においてハンマーミルを用いた2回の粉砕を行った以外は、実施例3と同様にして、樹脂パウダー(b’3)を得た。
(比較例3)
二次粉砕を省略して、一次粉砕においてピンミルを用いた2回の粉砕を行った以外は、実施例4と同様にして、樹脂パウダー(b’4)を得た。
(実施例5)
一次粉砕において、ハンマーミルを用いた粉砕により得られた解砕パウダー(a3)を、さらに実施例4と同じピンミルを用いて粉砕して、解砕パウダー(a5)を得た以外は、実施例3と同様にして、樹脂パウダー(b5)を得た。
(比較例4)
一次粉砕において、ジェットミルの条件を表3に示すように変更した以外は、比較例1と同様にして、樹脂パウダー(c’6)を得た。
3.片面銅張積層板の作製
表1~表3に示すように、所定の樹脂パウダーを用いて、次のようにして片面銅張積層板を作製した。
まず、300gの樹脂パウダーと、30gのノニオン性界面活性剤(ネオス社製、フタージェント710FL)と、330gのN-メチル-2-ピロリドンとを、横型ボールミルポットに投入した後、15mm径のジルコニアボールを充填して、分散処理することにより分散液を得た。
次に、熱硬化性変性ポリイミドワニス(ピーアイ研究所社製、溶媒:N-メチルピロリドン、固形分:15質量%)と分散液とを、熱硬化性変性ポリイミドと微小粒子とが質量比で80:20となるように混合することにより混合液を得た。
混合液を厚さ12μmの銅箔の表面に塗布し、窒素雰囲気下において150℃で10分間乾燥し、260℃で10分加熱した後、25℃まで冷却して厚さ5μmの樹脂層を有する片面銅張積層板を得た。
4.測定および評価
4-1.粒子のD50およびD90の測定
レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA-920測定器)を用い、粒子を水中に分散させ、粒度分布を測定し、D50およびD90を算出した。
4-2.半値全幅の測定
上記で得られた粒度分布の曲線から半値全幅を求めた。
4-3.樹脂層の平滑性の評価
作製した各片面銅張積層板の樹脂層の表面を目視で観察し、下記基準に従って樹脂層の平滑性を評価した。
1:筋ムラや粗大粒子によって表面に凹凸が形成されており、光沢がない。
2:粗大粒子による表面の荒れがわずかに見られるが、光沢がある。
3:表面が平坦であり、光沢がある。
4-3.片面銅張積層板の剥離強度の評価
矩形状(長さ100mm、幅10mm)に切り出した片面銅張積層板の長さ方向の一端から50mmの位置を固定し、引張り速度50mm/分で、長さ方向の片端から片面銅張積層板に対して90°剥離させた際にかかる、最大荷重を剥離強度(N/cm)として、銅箔と樹脂層の剥離強度を評価した。
1:剥離強度が5N/cm未満である。
2:剥離強度が5N/cm以上10N/cm以下である。
3:剥離強度が10N/cm超である。
以上の結果とともに、最終的に得られた樹脂パウダーの原料パウダーからの収率も、表1~表3に示す。
Figure 0007205487000001
Figure 0007205487000002
Figure 0007205487000003
実施例1~5においては、片面銅張積層板の樹脂層内に、粗大粒子の少ない樹脂パウダーが凝集することなく分散している。このため、樹脂層の表面が平滑であり、結果として光沢面を形成している。
比較例1~4においては、片面銅張積層板の樹脂層が、粗大粒子の多い樹脂パウダーを含んでいる。このため、粗大粒子の形状を反映して、樹脂層の表面に凹凸が生じ、光沢も失われる。このように樹脂層の表面に凹凸が多いと、プリント配線板にした際の他の層との接着性が低下したり、凹凸に沿うためパターン回路が長くなって伝送特性が低下したりする。
したがって、樹脂パウダーは、樹脂層内に単分散できるように、粗大粒子の量が少なくかつ粒径が小さく揃っているのが好ましい。かかる樹脂パウダーを製造するためには、2回以上の機械的粉砕処理により原料粒子を粉砕すること、かつ少なくとも最後の機械的粉砕処理をジェットミルとすることが必要であることが解る。
5.樹脂パウダーを構成する粒子の形状に関する検討
5-1.分散液の粘度の測定
樹脂パウダー(c1)(実施例1)、樹脂パウダー(c’1)(比較例1)および樹脂パウダー(c’6)(比較例4)を用いて、以下のようにして、分散液を調製し、その粘度を測定した。
まず、100gの樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製した。
次に、得られた分散液の粘度を、B型粘度計を用いて、室温下(25℃)で回転数が30rpmの条件下で測定した。粘度の値は、測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とした。
その結果、樹脂パウダー(c1)を分散させた分散液の粘度は、150mPa・sであり、樹脂パウダー(c’1)を分散させた分散液の粘度は、405mPa・sであり、樹脂パウダー(c’6)を分散させた分散液の粘度は、500mPa・sであった。
このように、樹脂パウダー(c’6)を分散させた分散液の粘度は、他の分散液の粘度より明らかに高かった。これは、樹脂パウダー(c’6)に含まれる粒子が異形粒子であることを示す結果である。
5-2.樹脂パウダーの凝集性の評価
樹脂パウダー(c1)(実施例1)、樹脂パウダー(c’1)(比較例1)および樹脂パウダー(c’6)(比較例)を用いて、以下のようにして、分散液を調製し、その粘度を測定した。
まず、100gの樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製した。
次に、得られた分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させて、篩上に残留する残留物を回収し、乾燥後の残留物の質量を測定した。
その結果、樹脂パウダー(c1)の場合、その残留物の量は1.3gであり、樹脂パウダー(c’1)の場合、その残留物の量は2.1gであり、樹脂パウダー(c’6)の場合、その残留物の量は4.2gであった。
このように、樹脂パウダー(c’6)の場合の残留物の量は、他の樹脂パウダーの残留物の量より明らかに多かった。これは、樹脂パウダー(c’6)に含まれる粒子が異形粒子であることを示す結果である。
5-3.樹脂パウダーの流動度の測定
樹脂パウダー(c1)(実施例1)、樹脂パウダー(c’1)(比較例1)および樹脂パウダー(c’6)(比較例4)について、それらの流動度を、JIS Z 2502:2012に規定にされた「金属粉の流動性試験方法」に準拠して測定した。
その結果、樹脂パウダー(c1)の流動度は、40sec/50gであり、樹脂パウダー(c’1)の流動度は、81sec/50gであり、樹脂パウダー(c’6)の流動度は、100sec/50gであった。
このように、樹脂パウダー(c’6)の流動度は、他の樹脂パウダーの流動度より明らかに高かった。これも、樹脂パウダー(c’6)に含まれる粒子が異形粒子であることを示す結果である。
本発明の樹脂パウダーは、プリント配線板においてパターン回路に接する樹脂層に使用して、プリント配線板の伝送特性を改善するのに有用である。また、本発明における樹脂組成物は、フィルム、含浸物(プリプレグ等)等が備える樹脂層の製造に使用でき、離型性、電気特性、撥水撥油性、耐薬品性、耐候性、耐熱性、滑り性、耐摩耗性等が要求される用途の成形品の製造にも使用できる。かかる樹脂組成物で構成される樹脂層は、アンテナ部品、プリント基板、航空機用部品、自動車用部品、スポーツ用具、食品工業用品、塗料、化粧品等として有用であり、具体的には、パワーモジュールの絶縁層、電線被覆材(航空機用電線等。)、電気絶縁性テープ、石油掘削用絶縁テープ、プリント基板用材料、電極バインダー(リチウム二次電池用、燃料電池用等。)、コピーロール、家具、自動車ダッシュボート、家電製品のカバー、摺動部材(荷重軸受、すべり軸、バルブ、ベアリング、歯車、カム、ベルトコンベア、食品搬送用ベルト等。)、工具(シャベル、やすり、きり、のこぎり等。)、ボイラー、ホッパー、パイプ、オーブン、焼き型、シュート、ダイス、便器、コンテナ被覆材として有用である。
なお2017年11月16日に出願された日本特許出願2017-221274号の明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (7)

  1. 液状媒体を含む液状組成物とするために用いられる、熱溶融性フッ素ポリマーを含み、体積基準累積50%径が0.01~3μmであり、体積基準累積90%径が2.5~4μmであり、かつ、粒度分布曲線における半値全幅が2.5μm以下であることを特徴とする樹脂パウダー。
  2. 100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製したとき、該分散液の粘度が50~400mPa・sである、請求項に記載の樹脂パウダー。
  3. 100gの当該樹脂パウダーを、100gの水に分散させて分散液を調製し、該分散液をJIS Z 8801-1:2006の200メッシュ篩に通過させたとき、該篩上に残留する残留物の量が3g以下である、請求項1または2に記載の樹脂パウダー。
  4. 当該樹脂パウダーの流動度が、20~80sec/50gである、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂パウダー。
  5. 前記熱溶融性フッ素ポリマーが、カルボニル基含有基、ヒドロキシ基、エポキシ基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂パウダー。
  6. 前記熱溶融性フッ素ポリマーの融点が、260~320℃である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂パウダー。
  7. 平板状の基材と、該基材上に設けられ、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂パウダーから形成された樹脂層とを有する積層体の製造方法であって、
    前記樹脂パウダーと液状媒体とを含む液状組成物を前記基材上に供給し加熱して、前記樹脂層を得る、積層体の製造方法。
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