JP7502724B2 - 樹脂フィルム及び樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδの温度依存曲線がピークとなる温度(A)が250~500℃の範囲内にあり、前記tanδの温度依存曲線がピークとなる温度(A)と線膨張係数変曲点温度(B)が下記式の関係にある
(40+0.8×A) ≦ B < A
(2)前記樹脂フィルムの原料である樹脂の重量平均分子量が50,000~500,000の範囲内にあり、前記重量平均分子量を前記樹脂の数平均分子量で除した値である分子量分布が1.0~5.0の範囲内にある
(3)MD方向およびTD方向の両方の35~200℃の範囲で測定した線膨張係数が-5ppm/℃~+55ppm/℃の範囲にあり、前記線膨張係数のMD方向に対するTD方向の比が0.97~1.03の範囲にある
(4)MD方向およびTD方向の両方の引張弾性率が2~20GPaの範囲にあり、前記引張弾性率のMD方向に対するTD方向の比が0.97~1.03の範囲にある
前記積層体から前記支持体を剥離して溶媒を含有する樹脂フィルムを得る工程B、
前記溶媒を含有する樹脂フィルムから、溶媒を除去、又は溶媒を除去しながら脱水閉環反応する工程Cを含み、
前記工程Cの少なくとも一部をマイクロ波加熱により行うことを特徴とする前記樹脂フィルムの製造方法。
(40+0.8×A) ≦ B < A
前記樹脂溶液を支持体上に塗布・乾燥して溶媒を含有する樹脂フィルム積層体を作製する工程A、
前記溶媒を含有する樹脂フィルム積層体から前記支持体を剥離して溶媒を含有する樹脂フィルムを得る工程B、
前記溶媒を含有する樹脂フィルムから、溶媒を除去、又は溶媒を除去しながら脱水閉環反応する工程Cを含み、
前記工程Cの少なくとも一部をマイクロ波加熱によって行うことを特徴とする。
樹脂フィルムの流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)それぞれサンプル3点において、下記条件にて貯蔵弾性率(E‘)、損失弾性率(E“)、および損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδ(=E”/E’)の温度依存曲線を得てピーク温度を求め、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)の平均値を算出した。
機器名 : TAインスツルメンツ社製 DMA Q800
試料長さ : 15-20mm
試料幅 : 4mm
昇温開始温度 : 25℃
昇温終了温度 : 500℃
昇温速度 : 5℃/min
測定周波数 : 10Hz
樹脂フィルムの流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)それぞれサンプル3点において、下記条件にて伸縮率を測定し2回目の昇温時の伸縮率変曲点となる温度を読み取り、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)の平均値を算出した。
機器名 : ブルカー AXS社製 TMA-4000SA
試料長さ : 15mm
試料幅 : 2mm
チャック間距離 : 10mm
荷重 : 5gf
1回目昇温開始温度 : 25℃
1回目昇温終了温度 : 200℃
1回目昇温速度 : 20℃/min
降温速度 : 5℃/min
2回目昇温開始温度 : 30℃
2回目昇温終了温度 : 500℃
2回目昇温速度 : 10℃/min
雰囲気 : アルゴン
樹脂サンプルを8mg秤量し8mlの溶媒に浸漬し、3時間攪拌し樹脂溶液を得た。下記条件にて樹脂溶液をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析し、標準ポリスチレン換算で重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布を算出した。
機器名 : 東ソー社製 HLC-8420GPC
カラム : TSKgel SuperAWH-H×2
溶媒 : DMAc(30mMの臭化リチウム添加)
流速 : 0.3ml/min
濃度 : 0.1%
注入量 : 10μl
温度 : 40℃
検出器 : RI
マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。
樹脂フィルムの流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)それぞれサンプル3点において、下記条件にて伸縮率を測定し、35℃~50℃、50℃~65℃のように15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を200℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。
機器名 : MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ : 20mm
試料幅 : 2mm
昇温開始温度 : 25℃
昇温終了温度 : 400℃
昇温速度 : 5℃/min
雰囲気 : アルゴン
樹脂フィルムの流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ100mm×10mmの短冊状に切り出したものを試験片とした。試験片は、幅方向中央部分から切り出した。下記条件にて、MD方向、TD方向それぞれサンプル3点について、引張弾性率を測定し、全測定値の平均値を求めた。
機器名 : 島津製作所製オートグラフ(R)AG-5000A
チャック間距離 : 40mm
温度 : 25℃
引張速度 : 50mm/min
カラーメーター(ZE6000、日本電色社製)およびC2光源を使用して、ASTM D1925に準じて樹脂フィルムの三刺激値XYZ値を測定し、下記式により黄色度指数(YI)を算出した。尚、同様の測定を3回行い、その算術平均値を採用した。
YI=100×(1.28X-1.06Z)/Y
分光光度計(日立製作所製「U-2001」)を用いて波長400nmにおける樹脂フィルムの光線透過率を測定し、得られた値をランベルト・ベールの法則に従うものとして20μmの厚みに換算し、得られた値を樹脂フィルムの400nm光線透過率とした。尚、同様の測定を3回行い、その算術平均値を採用した。
HAZEMETER(NDH5000、日本電色社製)を用いて樹脂フィルムの全光線透過率(TT)を測定した。光源としてはD65ランプを使用した。尚、同様の測定を3回行い、その算術平均値を採用した。
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、前記反応容器内に窒素雰囲気下、1470.8質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA)、775.6質量部の4,4’-オキシジフタル酸(ODPA)、3202.4質量部の2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(TFMB)、21795質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を仕込んで溶解させた後、室温で24時間攪拌し、固形分17.2質量部となる還元粘度4.5dl/gのポリアミド酸溶液Aを得た。得られた樹脂溶液中の樹脂の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布の測定結果を表1に示す。
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、前記反応容器内に窒素雰囲気下、551質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と64.1質量部の2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(TFMB)とを入れて攪拌し、TFMBをDMAc中に溶解させた。次いで、反応容器内を攪拌しながら、窒素気流下で、44.4質量部の4,4’-(2,2-ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、及び、29.4質量部のビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を10分程度かけて投入し、そのまま温度が20~40℃の温度範囲となるように調整しながら6時間攪拌を続けて重合反応を行い、粘稠なポリアミド酸溶液を得た。
次に、得られたポリアミド酸溶液に410質量部のDMAcを加えて希釈した後、イミド化促進剤として25.83質量部のイソキノリンを加えて、ポリアミド酸溶液を攪拌しながら30~40℃の温度範囲に保ち、そこにイミド化剤として、122.5質量部の無水酢酸を約10分間かけてゆっくりと滴下しながら投入し、その後、更に液温を30~40℃に保って12時間攪拌を続けて化学イミド化反応を行って、ポリイミド溶液を得た。
次に、得られたイミド化剤、及び、イミド化促進剤を含むポリイミド溶液1000質量部を、攪拌装置と攪拌翼を備えた反応容器に移し変え、120rpmの速度で攪拌しながら15~25℃の温度に保ち、そこに1500質量部のメタノールを10g/分の速度で滴下させた。約800質量部のメタノールを投入したところでポリイミド溶液の濁りが確認され、粉体状のポリイミドの析出が確認された。引き続き1500質量部全量のメタノールを投入し、ポリイミドの析出を完了させた。続いて、反応容器の内容物を、吸引濾過装置により濾別し、更に1000質量部のメタノールを用いて洗浄・濾別した。その後、濾別したポリイミド粉体50質量部を局所排気装置のついた乾燥機を用いて、50℃で24時間乾燥させ、更に260℃で2時間乾燥させて、残りの揮発成分を除去して、ポリイミド粉体を得た。得られたポリイミド粉体の還元粘度は2.1dl/gであった。次に、得られたポリイミド粉体42質量部を168質量部のDMAcに溶解させて、固形分20質量部となるポリイミド溶液Bを得た。得られた樹脂溶液中の樹脂の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布の測定結果を表1に示す。
窒素導入管、ディーン・スターク装置、還流管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器に、窒素ガスを導入しながら、124.15質量部の4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(4,4’-DDS)、124.15質量部の3,3’-ジアミノジフェニルスルホン(3,3’-DDS)、750質量部のガンマブチロラクトン(GBL)を加えた。続いて248.18質量部の4,4’-オキシジフタル酸無二水物(ODPA)、58.8質量部のビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、335質量部のGBL、390質量部のトルエンを室温で加えた後、内温160℃まで昇温し、160℃で1時間加熱還流を行い、イミド化を行った。イミド化完了後、180℃まで昇温し、トルエンを抜き出しながら反応を続けた。12時間反応後、オイルバスを外して室温に戻し固形分が20質量部となるようにGBLを1149質量部加え、還元粘度0.6dl/gのポリイミド溶液Cを得た。得られた樹脂溶液中の樹脂の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布の測定結果を表1に示す。
窒素導入管、ディーン・スターク装置、還流管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器に窒素ガスを導入しながら、384.38質量部のノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物(CpODA)、348.45質量部の9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン(BAFL)、36.00質量部のトリエチルアミン、1465質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)、1465質量部のガンマブチロラクトン(GBL)、360質量部のトルエンを室温で加えた後、内温180℃まで昇温し、トルエンを留去しながら180℃で3時間加熱イミド化を行って、ポリイミド溶液を得た。
次に、得られたポリイミド溶液2500質量部を攪拌装置と攪拌翼を備えた反応容器に移し変え、120rpmの速度で攪拌しながら15~25℃の温度に保ち、そこに50000質量部のアセトンを10g/分の速度で滴下させた。約2500質量部を投入したところでポリイミド溶液の濁りが確認され、粉体状のポリイミドの析出が確認された。引き続き、残りの2500質量部のアセトンを投入し、ポリイミドの析出を完了させた。続いて、反応容器の内容物を、吸引濾過装置により濾別し、更に2000質量部のメタノールを用いて洗浄・濾別した。その後、濾別したポリイミド粉体300質量部を局所排気装置のついた乾燥機を用いて、50℃で24時間乾燥させ、更に260℃で2時間乾燥させて、残りの揮発成分を除去して、ポリイミド粉体を得た。得られたポリイミド粉体の還元粘度は0.7dl/gであった。次に、得られたポリイミド粉体42質量部を168質量部のNMPに溶解させて、固形分20質量部となる還元粘度0.7dl/gのポリイミド溶液Dを得た。得られた樹脂溶液中の樹脂の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布の測定結果を表1に示す。
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、前記反応容器内に窒素雰囲気下、196.1質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA)、227.3質量部の4-アミノ-N-(4-アミノフェニル)ベンズアミド(DABAN)、及び、1694質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を仕込んで溶解させた後、室温で24時間攪拌し、固形分20質量部となる還元粘度4.5dl/gのポリアミド酸溶液Eを得た。得られた樹脂溶液中の樹脂の重量平均分子量、数平均分子量および分子量分布の測定結果を表1に示す。
ポリアミド酸溶液Aを、ダイコーターを用いて、フィルム作製支持体である鏡面仕上げしたステンレススチール製の無端連続ベルト上に塗布し(塗工幅1240mm)、90~115℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルム(残留溶媒を9質量%含む)を支持体から剥離して両端をカットし、グリーンフィルムを得た。
得られたグリーンフィルムをピンテンターによって、最終ピンシート間隔が1140m
mとなるようにフィルム両端部を把持させ、マイクロ波加熱ゾーンと熱風循環装置を備えた連続加熱炉に挿入し、1段目170℃で1分間加熱、次いで昇温速度60℃/minで230℃まで昇温し、2段目230℃で1分間、次いで昇温速度60℃/minで350℃まで昇温し、3段目350℃で5分間として熱処理を施した。この時に2,450MHzのマイクロ波50kWをマイクロ波加熱ゾーンに導いた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端部の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、表2に示す樹脂フィルム1Aを得た。以下同様にポリアミド酸溶液Aを他の樹脂溶液B、C、D、Eに変え、また支持体への塗布厚さを変えて、樹脂フィルム1B、1C、1D、1Eを得た。得られた樹脂フィルムの特性評価結果を表2に示す。
ポリアミド酸溶液Aを、フィルム作製支持体であるところの、領域表面粗さ(Sa)が1nm、最大突起高さ(Sp)が7nm、山頂点密度(Spd)が20/平方μm以下であり、表面にコート層を有しないポリエステルフイルムにコンマコーターを用いて、塗布し(塗工幅1240mm)、90~115℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルム(残留溶媒を10質量%含む)を支持体から剥離して両端をカットし、グリーンフィルムを得た。得られたグリーンフィルムをピンテンターによって、最終ピンシート間隔が1140mmとなるようにフィルム両端部を把持させ、マイクロ波加熱ゾーンと熱風循環装置を備えた連続加熱炉に挿入し、170℃から350℃まで昇温速度15℃/minで加熱昇温した。この時に2,450MHzのマイクロ波40kWをマイクロ波加熱ゾーンに導いた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端部の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、表2に示す樹脂フィルム2Aを得た。以下同様にポリアミド酸溶液Aを他の樹脂溶液B、C、D、Eに変え、また支持体への塗布厚さを変えて、樹脂フィルム2B、2C、2D、2Eを得た。得られた樹脂フィルムの特性評価結果を表2に示す。
ポリアミド酸溶液Aを、ダイコーターを用いて、フィルム作製支持体である鏡面仕上げしたステンレススチール製の無端連続ベルト上に塗布し(塗工幅1240mm)、90~115℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルム(残留溶媒を9質量%含む)を支持体から剥離して両端をカットし、グリーンフィルムを得た。
得られたグリーンフィルムをピンテンターによって、最終ピンシート間隔が1140mmとなるようにフィルム両端部を把持させ、熱風循環装置を備えた連続加熱炉に挿入し、170℃から350℃まで昇温速度15℃/minで加熱昇温した。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端部の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、表3に示す樹脂フィルム3Aを得た。以下同様にポリアミド酸溶液Aを他の樹脂溶液B、C、D、Eに変え、また支持体への塗布厚さを変えて、樹脂フィルム3B、3C、3D、3Eを得た。得られた樹脂フィルムの特性評価結果を表3に示す。
ポリアミド酸溶液Aを、フィルム作製支持体であるところの、領域表面粗さ(Sa)が1nm、最大突起高さ(Sp)が7nm、山頂点密度(Spd)が20/平方μm以下であり、表面にコート層を有しないポリエステルフイルムにコンマコーターを用いて、塗布し(塗工幅1240mm)、90~115℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルム(残留溶媒を10質量%含む)を支持体から剥離して両端をカットし、グリーンフィルムを得た。得られたグリーンフィルムをピンテンターによって、最終ピンシート間隔が1140mmとなるようにフィルム両端部を把持させ、マイクロ波加熱ゾーンと熱風循環装置を備えた連続加熱炉に挿入し、170℃から350℃まで昇温速度70℃/minで加熱昇温し、350℃で4分間熱処理を施した。この時に2,450MHzのマイクロ波50kWをマイクロ波加熱ゾーンに導いた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端部の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、表3に示す樹脂フィルム4Aを得た。以下同様にポリアミド酸溶液Aを他の樹脂溶液B、C、D、Eに変え、また支持体への塗布厚さを変えて、樹脂フィルム4B、4C、4D、4Eを得た。得られた樹脂フィルムの特性評価結果を表3に示す。
Claims (7)
- 下記(1)~(4)を満足し、ポリイミド樹脂からなる樹脂フィルム(但し、マイクロ波加熱により溶媒を除去しながらポリアミド酸の脱水閉環反応を行うことにより得られたポリイミドフィルムを除く)。
(1)損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδの温度依存曲線がピークとなる温度(A)が250~500℃の範囲内にあり、前記tanδの温度依存曲線がピークとなる温度(A)と線膨張係数変曲点温度(B)が下記式の関係にある
(40+0.8×A) ≦ B < A
(2)前記樹脂フィルムの原料である樹脂の重量平均分子量が50,000~500,000の範囲内にあり、前記重量平均分子量を前記樹脂の数平均分子量で除した値である分子量分布が1.0~5.0の範囲内にある
(3)MD方向およびTD方向の両方の35~200℃の範囲で測定した線膨張係数が-5ppm/℃~+55ppm/℃の範囲にあり、前記線膨張係数のMD方向に対するTD方向の比が0.97~1.03の範囲にある
(4)MD方向およびTD方向の両方の引張弾性率が2~20GPaの範囲にあり、前記引張弾性率のMD方向に対するTD方向の比が0.97~1.03の範囲にある - イエローインデックスが10以下、波長400nmにおける光線透過率が70%以上、全光線透過率が85%以上であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂フィルム。
- 樹脂溶液を支持体上に塗布、乾燥して溶媒を含有する樹脂フィルム積層体を作製する工程A、
前記積層体から前記支持体を剥離して溶媒を含有する樹脂フィルムを得る工程B、
前記溶媒を含有する樹脂フィルムから、溶媒を除去する工程Cを含み、
前記工程Cは、マイクロ波加熱により溶媒を除去しながらポリアミド酸の脱水閉環反応を行うことを含まず、
前記工程Cの少なくとも一部をマイクロ波加熱により行うことを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂フィルムの製造方法。 - 前記樹脂溶液が、ポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂と、双極子モーメントが3.0~6.0Dの範囲にあり前記樹脂を溶解する溶媒を含有する、請求項3に記載の樹脂フィルムの製造方法。
- 前記工程Cの初期温度が50~200℃の範囲にある、請求項3または4に記載の樹脂フィルムの製造方法。
- 前記工程Cが、昇温速度が5~60℃/分で昇温するか、段数が2以上のステップ状に昇温するか、のいずれか又は両方を組み合わせた方法で昇温される、請求項3~5のいずれかに記載の樹脂フィルムの製造方法。
- 前記工程Cの最終温度が300~500℃の範囲にある、請求項3~6のいずれかに記載の樹脂フィルムの製造方法。
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