JP7841853B2 - 液状組成物、液状組成物の製造方法、液晶ポリエステルフィルムの製造方法及び積層体の製造方法 - Google Patents
液状組成物、液状組成物の製造方法、液晶ポリエステルフィルムの製造方法及び積層体の製造方法Info
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Description
高品質な液晶ポリエステルフィルムを製造するためには、液晶ポリエステル粉末が媒体中で、より均一に分散していることが好ましい。しかし、特許文献1に挙げられるペースト等では、液状組成物における液晶ポリエステル粉末の分散性の点で、未だ改善の余地がある。
また本発明は、前記液状組成物を使用する液晶ポリエステルフィルムの製造方法、及び積層体の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は以下の態様を有する。
媒体と、を含み、
前記媒体の、水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.90以上である、液状組成物。
<2> 前記液晶ポリエステル粉末が、前記媒体に不溶であり、
前記液晶ポリエステル粉末が、液体の前記媒体に分散した分散液である、前記<1>に記載の液状組成物。
<3> 前記液晶ポリエステル粉末のJIS K 7112(A法)で測定された比重と、前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重との比重差が0.48以内である、前記<1>又は<2>に記載の液状組成物。
<4> 前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.95以上である、前記<1>~<3>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<5> 前記媒体が、プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオール、N-メチル-2-ピロリドン、乳酸ブチル、ジ-(2-クロロエチル)エーテル、ジクロロメタン、及びスルホランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記<1>~<4>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<6> 前記媒体が、プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオール、ジクロロメタン、及びスルホランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記<1>~<4>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<7> 前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が1.03以上である、前記<1>~<6>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<8> 前記媒体の20~25℃で測定された粘度が10mPa・s以上である、前記<1>~<7>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<9> 液晶ポリエステル粉末のJIS K 7112(A法)で測定された比重が1.35以上1.40以下である、前記<1>~<8>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<10> 前記液晶ポリエステルが、下記式(1)で表される構造単位を含有する、前記<1>~<9>のいずれか一つに記載の液状組成物。
(1)-O-Ar1-CO-
(Ar1は、2価の芳香族炭化水素基を表し、
Ar1で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。)
<11> 前記液晶ポリエステルが、ナフタレン構造を含む構造単位を含有する、前記<1>~<10>のいずれか一つに記載の液状組成物。
<12> 前記液晶ポリエステルが、下記式(1)で表される構造単位を、液晶ポリエステル中の全構造単位の合計量に対して40モル%以上含有する、前記<11>に記載の液状組成物。
(1)-O-Ar1-CO-
(Ar1は、2,6-ナフチレン基を表し、
Ar1で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。)
<13> 液晶ポリエステルを含み平均粒径が30μm以下である液晶ポリエステル粉末と、
媒体と、を混合する工程を含み、
前記媒体の、水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.90以上である、前記<1>~<12>のいずれか一つに記載の液状組成物の製造方法。
<14> 支持体上に、前記<1>~<12>のいずれか一つに記載の液状組成物を塗布し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを得ることを含む、液晶ポリエステルフィルムの製造方法。
<15> 支持体上に、前記<1>~<12>のいずれか一項に記載の液状組成物を塗布し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを形成することにより、前記支持体と前記液晶ポリエステルフィルムとを備える積層体を得ることを含む、積層体の製造方法。
また、本発明によれば、前記液状組成物を使用した液晶ポリエステルフィルムの製造方法、及び積層体の製造方法を提供できる。
実施形態の液状組成物は、液晶ポリエステルを含み平均粒径が30μm以下である液晶ポリエステル粉末と媒体とを含み、前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.90以上である。
実施形態の液状組成物は、液晶ポリエステル粉末の媒体への良好な分散性を有する。
実施形態の液状組成物において、液晶ポリエステル粉末の媒体への分散性が良好な状態とは、目視により組成物中の液晶ポリエステル粉末の分布が均一であると確認可能な状態をいう。
実施形態の液晶ポリエステル粉末を含む液状組成物は、実施形態に係る液晶ポリエステルフィルム又は積層体の製造方法の原料として好適である。
実施形態に係る液晶ポリエステル粉末は、液晶ポリエステルを含み、平均粒径が30μm以下であるものである。
上記規定を満たす液晶ポリエステル粉末によれば、電子部品用フィルムとして好適な品質を有する液晶ポリエステルフィルムを製造可能である。当該品質基準としては、フィルムの等方性が挙げられる。液晶ポリエステルフィルムの詳細については、後述する。
また、小粒子側からの累積体積割合が10%となる粒子径をD10、90%となる粒子径をD90とする。
また、粉末の取り扱い易さの観点から、液晶ポリエステル粉末の平均粒径(D50)は、0.5μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。
上記の液晶ポリエステル粉末の平均粒径(D50)の値の上限値と下限値とは、自由に組み合わせることができる。上記の液晶ポリエステル粉末の平均粒径の値の数値範囲の一例としては、0.5μm以上30μm以下であってもよく、0.5μm以上20μm以下であってもよく、3μm以上18μm以下であってもよく、5μm以上15μm以下であってもよく、5μm以上12μm以下であってもよく、5μm以上10μm以下であってもよい。
液晶ポリエステル粉末(5質量部)を媒体(95質量部)中で180℃の温度で、アンカー翼を用いて200rpmの撹拌条件で6時間撹拌した後、室温(23℃)まで冷却する。次いで、目開き5μmのメンブレンフィルターおよび加圧式のろ過機を用いてろ過をした後、メンブレンフィルター上の残留物を確認する。この時、固形物が確認されない場合を媒体に可溶と判断する。固形物が確認された場合は媒体に不溶と判断する。固形物は、顕微鏡観察により確認することができる。
本明細書において、「誘電特性」とは、比誘電率と誘電正接に関する特性をいう。
上記の液晶ポリエステル粉末の上記比誘電率の値の上限値と下限値とは、自由に組み合わせることができる。上記の液晶ポリエステル粉末の上記比誘電率の値の数値範囲の一例としては、2.5以上3以下であってもよく、2.6以上2.78以下であってもよく、2.7以上2.76以下であってもよい。
上記の液晶ポリエステル粉末の上記誘電正接の値の数値範囲の一例としては、0.0003以上0.005以下であってもよく、0.0005以上0.004以下であってもよく、0.001以上0.003以下であってもよく、0.001以上0.0025以下であってもよく、0.001以上0.002以下であってもよい。
液晶ポリエステル微粒子粉末をフローテスターを用いて測定された融点よりも5℃高い温度で溶融させた後、冷却固化させることにより、直径1cm、厚さ0.5cmの錠剤を作製する。得られた錠剤に対して、下記条件にて1GHzにおける比誘電率及び誘電正接を測定する。
・測定方法:容量法
・電極型式:16453A
・測定環境:23℃、50%RH
・印加電圧:1V
上記の液晶ポリエステル粉末100質量%に含まれ得る残存酢酸量の値の数値範囲の一例としては、30質量ppm以上以上1質量%以下であってもよく、50質量ppm以上500質量ppm以下であってもよく、100質量ppm以上300質量ppm以下であってもよい。
以下、本実施形態に用いられる液晶ポリエステルの一実施形態について説明する。
芳香族ヒドロキシアミンおよび芳香族ジアミンのような、アミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなる化合物(アシル化物)が挙げられる。
(1)-O-Ar1-CO-
(Ar1は、2価の芳香族炭化水素基を表し、
Ar1で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。)
(2)-CO-Ar2-CO-
(3)-X-Ar3-Y-
Ar2及びAr3は、互いに独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。X及びYは、互いに独立に、酸素原子又はイミノ基(-NH-)を表す。
Ar1、Ar2又はAr3で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。]
Ar4又はAr5で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。]
液晶ポリエステルにおける、ナフタレン構造を含む構造単位の含有量は、液晶ポリエステル中の全構造単位の合計量100モル%に対して90モル%以下であることが好ましく、85モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることがさらに好ましい。ナフタレン構造を含む構造単位の含有量が上記上限値以下であることにより、液晶ポリエステルを生産する時の反応安定性を確保できる。
上記のナフタレン構造を含む構造単位の含有量の値の数値範囲の一例としては、40モル%以上90モル%以下であってもよく、50モル%以上85モル%以下であってもよく、55モル%以上85モル%以下であってもよく、60モル%以上80モル%以下であってもよい。
ここで、Ar1が2,6-ナフチレン基である液晶ポリエステルは、上記構造単位(1)と、下記構造単位(2)と、下記構造単位(3)と、を有することが好ましい。
実施形態に係る液晶ポリエステルは、上記式(1)で表される構造単位においてAr1が2,6-ナフチレン基である構造単位を、液晶ポリエステル中の全構造単位の合計量に対して40モル%以上含有してもよく40モル%以上90モル%以下含有してもよく、50モル%以上85モル%以下含有してもよく、55モル%以上85モル%以下含有してもよく、60モル%以上80モル%以下含有してもよい。
る。
前記芳香族ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、パラヒドロキシ安息香酸、メタヒドロキシ安息香酸、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸、2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸、1-ヒドロキシ-5-ナフトエ酸、4-ヒドロキシ-4’-カルボキシジフェニルエーテルや、これらの芳香族ヒドロキシカルボン酸の芳香環にある水素原子の一部が、アルキル基、アリール基及びハロゲン原子からなる群より選ばれる置換基で置換されてなる芳香族ヒドロキシカルボン酸が挙げられる。前記芳香族ヒドロキシカルボン酸は、液晶ポリエステルの製造において、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構造単位(1)としては、Ar1が1,4-フェニレン基であるもの(例えば、4-ヒドロキシ安息香酸に由来する構造単位)、及びAr1が2,6-ナフチレン基であるもの(例えば、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構造単位)が好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテル-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニルチオエーテル-4,4’-ジカルボン酸や、これらの芳香族ジカルボン酸の芳香環にある水素原子の一部が、アルキル基、アリール基及びハロゲン原子からなる群より選ばれる置換基で置換されてなる芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸は、液晶ポリエステルの製造において、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構造単位(2)としては、Ar2が1,4-フェニレン基であるもの(例えば、テレフタル酸に由来する構造単位)、Ar2が1,3-フェニレン基であるもの(例えば、イソフタル酸に由来する構造単位)、Ar2が2,6-ナフチレン基であるもの(例えば、2,6-ナフタレンジカルボン酸に由来する構造単位)、及びAr2がジフェニルエーテル-4,4’-ジイル基であるもの(例えば、ジフェニルエーテル-4,4’-ジカルボン酸に由来する構造単位)が好ましい。
芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン又は芳香族ジアミンとしては、例えば、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、レゾルシン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルケトン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルチオエーテル、2,6-ジヒドロキシナフタレン、1,5-ジヒドロキシナフタレン、4-アミノフェノール、1,4-フェニレンジアミン、4-アミノ-4’-ヒドロキシビフェニル、4,4’-ジアミノビフェニルが挙げられる。
前記芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン又は芳香族ジアミンは、液晶ポリエステルの製造において、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
構造単位(3)としては、Ar3が1,4-フェニレン基であるもの(例えば、ヒドロキノン、4-アミノフェノール又は1,4-フェニレンジアミンに由来する構造単位)、及びAr3が4,4’-ビフェニリレン基であるもの(例えば、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4-アミノ-4’-ヒドロキシビフェニル又は4,4’-ジアミノビフェニルに由来する構造単位)が好ましい。
好ましい液晶ポリエステルの具体例としては、例えば下記の組み合わせのモノマーに由来する構造単位からなる共重合体が挙げられる。
2)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
3)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
4)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル/ハイドロキノン共重合体
5)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
6)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
7)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
8)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸共重合体
9)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/イソフタル酸共重合体
10)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
11)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/イソフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
12)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
13)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル/メチルハイドロキノン共重合体
14)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
15)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
16)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
17)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/イソフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
18)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
19)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/3,3’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジオール共重合体
20)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
21)4-ヒドロキシ安息香酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
22)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
23)4-ヒドロキシ安息香酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
24)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
25)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体
26)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4-アミノフェノール共重合体
27)2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/4-アミノフェノール共重合体
28)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/4-アミノフェノール共重合体
29)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル/4-アミノフェノール共重合体
30)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/エチレングリコール共重合体
31)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル/エチレングリコール共重合体
32)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/エチレングリコール共重合体
33)4-ヒドロキシ安息香酸/2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル/エチレングリコール共重合体
34)4-ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6-ナフタレンジカルボン酸/4,4'-ジヒドロキシビフェニル共重合体。
液晶ポリエステルの構造単位(1)の含有率が30モル%以上であると、本実施形態の液状組成物を用いて得られる成形体の耐熱性と硬度が向上し易い。また、構造単位(1)の含有率が80モル%以下であると、溶融粘度を低くすることができる。そのため、液晶ポリエステルの成形に必要な温度が低くなりやすい。
ここで、液晶ポリエステル樹脂混合物とは、流動開始温度が互いに異なる液晶ポリエステル樹脂の混合物である。液晶ポリエステル樹脂混合物において、流動開始温度が最も高い方を第1液晶ポリエステル樹脂とし、流動開始温度が最も低い方を第2液晶ポリエステル樹脂とする。実質的に第1液晶ポリエステルと第2液晶ポリエステルからなる液晶ポリエステル樹脂混合物が好適である。
次に、本実施形態に係る液晶ポリエステルの製造方法の一例について説明する。
実施形態の液状組成物は、媒体を含む。実施形態の液状組成物に含まれる「媒体」とは、1atm、25℃において液体状態をとる物質のことをいう。本明細書では、媒体が液体の状態にある組成物を指して「液状組成物」と称する。媒体は、液晶ポリエステルフィルムの製膜時に揮発可能な物質である揮発成分であることが好ましい。
実施形態の液状組成物は、前記液晶ポリエステル粉末が、前記媒体に不溶であり、前記液晶ポリエステル粉末が、液体の前記媒体に分散した分散液であることが好ましい。
本明細書における媒体の「比重」とは、水を基準物質としてJIS Z 8804:2012の(浮ひょう)に準拠して測定されたものとする。ここでの比重は、試料液体の密度を、圧力101325Pa(1気圧)の下における水の密度で除したものと定義される。
実施形態の液状組成物は、比重が0.90以上の媒体を含み、比重が0.95以上の媒体を含むことが好ましく、比重が1.03以上の媒体を含むことがより好ましく、比重が1.1以上の媒体を含むことがさらに好ましく、比重が1.3以上の媒体を含むことが特に好ましい。媒体の比重が上記下限値以上であると、液晶ポリエステル粉末の分散性に優れる。
上記比重の上限値は、一例として1.84以下であってもよい。実施形態の液状組成物は、比重が1.84以下の媒体を含んでもよく、比重が1.68以下の媒体を含んでもよく、比重が1.58以下の媒体を含んでもよく、比重が1.48以下の媒体を含んでもよい。媒体の比重が上記上限値以下であると、液晶ポリエステル粉末が媒体の液面に浮いてしまい分散が困難となることが防止される。
上記の媒体の比重の値の上限値と下限値とは、自由に組み合わせることができる。上記の媒体の比重の値の数値範囲の一例として、実施形態の液状組成物は、比重が0.90以上1.84以下の媒体を含んでもよく、比重が0.95以上1.68以下の媒体を含んでもよく、比重が1.03以上1.58以下の媒体を含んでもよく、比重が1.1以上1.48以下の媒体を含んでもよい。
後述の実施例に示すように、発明者らは、プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオール、N-メチル-2-ピロリドン、乳酸ブチル、ジ-(2-クロロエチル)エーテル、ジクロロメタン、スルホラン、シクロヘキサノン、及びイソホロンが、液晶ポリエステル粉末との親和性に優れる媒体であることを見出だした。この知見は、溶解度パラメータでの傾向に必ずしも合致するものでなく、液晶ポリエステル粉末との親和性に優れる媒体は、予想困難なものであった。
即ち、実施形態の液状組成物は、プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオール、N-メチル-2-ピロリドン、乳酸ブチル、ジ-(2-クロロエチル)エーテル、ジクロロメタン、スルホラン、シクロヘキサノン、及びイソホロンからなる群から選ばれる少なくとも1種の媒体を含むことが好ましい。これらの媒体の比重は、0.90以上である。
液晶ポリエステル粉末との親和性に優れる媒体は、液晶ポリエステル粉末の分散性に優れている。
プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオール、N-メチル-2-ピロリドン、乳酸ブチル、ジ-(2-クロロエチル)エーテル、ジクロロメタン、スルホラン、シクロヘキサノン、及びイソホロンからなる群から選ばれる少なくとも1種の媒体と、を含むことが好ましい。
比重の測定対象の液晶ポリエステルの粉末(ただし、比重を測定可能であれば、該粉末の粒径は液状組成物に含まれるものと異なっていてもよい。)を窒素雰囲気下で加熱する熱処理を行う。熱処理温度は、測定試料を作製するための成形性を高めるため、液晶ポリエステルの固相重合が生じる温度である260~300℃とする。次いで、2軸押出機(例えば、池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300~345℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得る。その後、射出成形機(例えば、日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度310~350℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とする。
なお、実施形態の液状組成物に含まれる「固形分」とは、液晶ポリエステルフィルムの製膜時等に揮発可能な物質を除いた不揮発成分のことを指す。
非プロトン性溶媒に可溶な液晶ポリエステルとしては、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸に由来する構造単位、アセトアミノフェンに由来する構造単位、及びイソフタル酸に由来する構造単位からなる液晶ポリエステルであってよい。
非プロトン性溶媒に可溶な液晶ポリエステルとしては、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(5.0モル)、アセトアミノフェン(2.5モル)、イソフタル酸(2.5モル)、及び無水酢酸(8.4モル)の混合物を反応させて得られる重合物である液晶ポリエステルであってもよい。
(X)成分は、非プロトン性溶媒に可溶な液晶性ポリエステルである。ここで、「非プロトン性溶媒に可溶である」とは、下記の試験を行うことにより確認できる。
液晶性ポリエステルを非プロトン性溶媒中で120℃から180℃の温度で、1時間から6時間撹拌した後、室温(23℃)まで冷却する。次いで、5μmのメンブレンフィルター及び加圧式のろ過機を用いてろ過をした後、メンブレンフィルター上の残留物を確認する。この時、固形物が確認されない場合を非プロトン性溶媒に可溶と判断する。
より具体的には、液晶性ポリエステル1質量部を、非プロトン性溶媒99質量部中で、140℃で、4時間の条件で撹拌した後、23℃まで冷却する。次いで、5μmのメンブレンフィルター及び加圧式のろ過機を用いてろ過をした後、メンブレンフィルター上の残留物を確認する。この時、固形物が確認されない場合を非プロトン性溶媒に可溶と判断する。
但し、前記式(X1)で示される構造単位、前記式(X2)で示される構造単位及び前記式(X3)で示される構造単位の合計含有量は100モル%を超えない。
(X1) -O-Ar1’-CO-
(X2) -CO-Ar2’-CO-
(X3) ―X-Ar3’-Y-
(X1~X3において、Ar1’は、1,4-フェニレン基、2,6-ナフチレン基、又は4,4’-ビフェニレン基を表わす。Ar2’は、1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基、又は2,6-ナフチレン基を表わす。Ar3’は、1,4-フェニレン基又は1,3-フェニレン基を表わす。Xは-NH-であり、Yは、-O-又はNH-を表わす。)
フェノール性水酸基のエステル形成性誘導体としては、例えば、フェノール性水酸基がカルボン酸類とエステルを形成しているもの等が挙げられる。
アミノ基のアミド形成性誘導体としては、例えばアミノ基がカルボン酸類とアミドを形成しているもの等が挙げられる。
構造単位(X1)の含有量は、(X)成分を構成する全構造単位の含有量に対して、30モル%以上80モル%以下であり、40モル%以上70モル%以下であることが好ましく、45モル%以上65モル%以下であることがより好ましい。
構造単位(X1)が多いと溶媒への溶解性が著しく低下する傾向があり、少なすぎると液晶性を示さなくなる傾向がある。すなわち、構造単位(X1)の含有量が上記範囲内であると、溶媒への溶解性が良好であり、液晶性を示し易くなる。
構造単位(X2)の含有量は、(X)成分を構成する全構造単位の含有量に対して、10モル%以上35モル%以下が好ましく、15モル%以上30モル%以下がより好ましく、17.5モル%以上27.5モル%以下が特に好ましい。構造単位(X2)が多すぎると、液晶性が低下する傾向があり、少ないと溶媒への溶解性が低下する傾向がある。すなわち、構造単位(X2)の含有量が上記範囲内であると、液晶性が良好であり、溶媒への溶解性も良好となる。
これらの構造単位の中で、反応性の観点から4-アミノフェノール由来の構造単位を含む液晶性ポリエステルを使用することが好ましい。
液晶性ポリエステル(X)を粉末状とする場合は、体積平均粒径が100~2000μmであることが好ましい。粉末状の液晶性ポリエステル(X)の体積平均粒径は、乾式ふるい分け法(例えば、(株)セイシン企業製RPS-105)により測定することができる。
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸940.9g(5.0モル)、アセトアミノフェン377.9g(2.5モル)、イソフタル酸415.3g(2.5モル)及び無水酢酸867.8g(8.4モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、撹拌しながら、室温(23℃)から140℃まで60分間かけて昇温し、140℃で3時間還流させる。次いで、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで5時間かけて昇温し、300℃で30分間保持した後、反応器から内容物を取り出し、室温(23℃)まで冷却する。得られた固形物を、粉砕機で粉砕して、粉末状の液晶性ポリエステル(X-1)を得ることができる。この液晶性ポリエステル(X-1)の流動開始温度は、193.3℃であってよい。
従来、液晶ポリエステルフィルムは、液晶ポリエステルを溶融させる溶融成形法又はキャスト法により製造されることが一般的である。
溶融成形法は、混練物を押出機から押し出すことにより、フィルムを成形する方法である。しかし、溶融成形法により製造されたフィルムは、押出方向に対する横方向(押出方向及びフィルムの厚さ方向に対して直角方向、Transverse Direction(TD))よりも、製膜方向(押出方向ともいう、Machine Direction(MD))に液晶ポリエステル分子が配向してしまい、等方性に優れた液晶ポリエステルフィルムを得ることが難しい。
実施形態に係る液晶ポリエステル粉末は、後述の液晶ポリエステルフィルムの製造方法の原料として好適であり、当該方法の適用により、上記押出による成形の操作を必要とせず、等方性に優れた液晶ポリエステルフィルムを容易に製造可能である。
ここで、液晶ポリエステルフィルムが「等方性に優れる」とは、液晶ポリエステルフィルムの分子配向度(MOR)の値が1~1.3の範囲であることを意味する。
溶液キャスト法を適用するには、溶媒に溶解可能な性質を有する液晶ポリエステルを用いなければならないという制限がある。溶媒への溶解性が高められた液晶ポリエステルでは、例えば極性が高められたことなどにより、誘電特性が低下する場合がある。
対して、実施形態の液晶ポリエステル粉末を含む液状組成物によれば、液晶ポリエステル粉末の溶媒への溶解の操作を必要とせず、誘電特性と等方性とが両立された液晶ポリエステルフィルムを製造可能である。
実施形態の液状組成物は、媒体、液晶ポリエステル粉末、及び必要に応じて用いられる他の成分を、一括で又は適当な順序で混合して得ることができる。
実施形態の液晶ポリエステルフィルムの製造方法は、支持体上に、実施形態に係る液状組成物を塗布し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを得ることを含む。
支持体上に、実施形態に係る液状組成物を塗布して、支持体上に液晶ポリエステルフィルムの前駆体を形成する工程(塗布工程)。
前記液晶ポリエステルフィルムの前駆体を熱処理して、液晶ポリエステルフィルムを得る工程(熱処理工程)。
すなわち、実施形態の液晶ポリエステルフィルムの製造方法は、支持体上に、実施形態に係る液状組成物を塗布し、塗布された液状組成物から媒体を除去し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを得ることを含むものであってもよい。
まず、液状組成物30を支持体12上に塗布する(図1(a)塗布工程)。液状組成物30は、液晶ポリエステル粉末1と媒体3とを含む。液晶ポリエステル液状組成物の支持体上への塗布は、ローラーコート法、ディップコート法、スプレイコート法、スピナーコート法、カーテンコート法、スロットコート法、及びスクリーン印刷法等の方法により行うことができ、支持体上に表面平滑かつ均一に塗布できる方法を適宜選択できる。また、液晶ポリエステル粉末の分布を均一化させるため、塗布の前に、液状組成物を攪拌する操作を行ってもよい。
樹脂フィルムとしては、ポリイミド(PI)フィルムが挙げられる。その市販品の例としては、宇部興産(株)の「ユ-ピレックスS」及び「ユ-ピレックスR」、東レデュポン(株)の「カプトン」、並びにSKCコーロンPI社の「IF30」、「IF70」及び「LV300」が挙げられる。樹脂フィルムの厚さは、好ましくは25μm以上75μm以下であり、より好ましくは50μm以上75μm以下である。金属箔の厚さは、好ましくは3μm以上75μm以下であり、より好ましくは5μm以上30μm以下であり、さらに好ましくは10μm以上25μm以下ある。
熱処理により、液晶ポリエステルフィルム前駆体に含まれる液晶ポリエステルの重合反応(固相重合)がさらに進んでもよい。
熱処理条件は、例えば、媒体の沸点の-50℃から熱処理温度に達するまで昇温した後、液晶ポリエステルの融点以上の温度で熱処理することが挙げられる。
この昇温時に、加熱により液晶ポリエステルの重合反応が進行する場合があるが、熱処理温度に達するまでの昇温速度を速くすることで、液晶ポリエステル粉末中の液晶ポリエステルの分子量の増加をある程度抑えることができ、液晶ポリエステル粉末の融解が良好となり、高品質のフィルムを容易に得ることができる。溶媒の沸点の-50℃から熱処理温度までの昇温速度は、3℃/分以上が好ましく、5℃/分以上がより好ましい。
熱処理温度は、液晶ポリエステルの融点以上が好ましく、液晶ポリエステルの融点より高い温度がより好ましく、液晶ポリエステルの融点+5℃以上の温度を熱処理温度とすることがさらに好ましい。熱処理温度は液晶ポリエステルの種類によって適宜定めればよいが、一例として230℃以上400℃以下が好ましく、300℃以上380℃以下がより好ましく、320℃以上350℃以下がさらに好ましい。液晶ポリエステルの融点より高い温度で熱処理を行うことで、液晶ポリエステル粉末の融解が良好となり、高品質な液晶ポリエステルフィルムを形成できる。液晶ポリエステル粉末が融解できたことは、液晶ポリエステルフィルム前駆体40が透明化したことで確認できる。
なお、ここでいう媒体の沸点とは、昇温時の圧力における沸点をいう。また、積層体前駆体22の加熱を、媒体の沸点の-50℃未満から開始する場合は、媒体の沸点の-50℃に達してから熱処理温度に達するまでの範囲で昇温速度を定めればよい。媒体の沸点-50℃に達するまでの時間は、任意である。また、熱処理温度に達した後の時間を熱処理時間として考えればよい。熱処理時間は、例えば0.5時間以上であってよく、1時間以上24時間以下であってよく、3時間以上12時間以下であってよい。
従来の溶融成形法では、融解させた液晶ポリエステルをフィルム状にすることで、液晶ポリエステルの薄膜を製造していたが、対して、実施形態の上記製造方法では、支持体上に予め薄く液晶ポリエステル粉末を配置した後、それを融解させる点で従来のフィルムの製造方法とは大きく異なる。
実施形態の液晶ポリエステルフィルム又は積層体の製造方法では、予め液晶ポリエステル粉末を支持体上に薄く配置して、それをフィルム化させるので、押出成形等の分子配向に偏りを生じさせる要因となる物理的な力が加えられず、等方性に優れた液晶ポリエステルフィルムを製造可能である。
また、液晶ポリエステル粉末における前記液晶ポリエステルの数平均分子量が10000以下であると、液状組成物が塗布に適した性状となるとともに、熱処理時の液晶ポリエステルフィルムの融解の状態が良好となり、電子部品用フィルム用途として好適な、等方性に優れた高品質な液晶ポリエステルフィルムを製造可能である。
また、平均粒径が30μm以下の液晶ポリエステル粉末を原料として用いることにより、電子部品用フィルム用途として好適な薄さを有する高品質なポリエステルフィルムを容易に製造可能である。
尚且つ、液状組成物においては、液晶ポリエステル粉末を媒体に溶解可能なものとすべき制限が無いため、誘電特性に優れた液晶ポリエステルを採用でき、誘電特性及び等方性に優れた液晶ポリエステルフィルムを容易に得ることが可能である。
実施形態の積層体の製造方法は、支持体上に、実施形態に係る液状組成物を塗布し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを形成することにより、前記支持体と前記液晶ポリエステルフィルムとを備える積層体を得ることを含むものである。
支持体上に、実施形態に係る液状組成物を塗布して、支持体上に液晶ポリエステルフィルム前駆体を形成する工程(塗布工程)。
前記液晶ポリエステルフィルム前駆体を熱処理して、前記支持体と前記液晶ポリエステルフィルムとを備える積層体を得る工程(熱処理工程)。
すなわち、実施形態の積層体の製造方法は、支持体上に、実施形態に係る液状組成物を塗布し、塗布された液状組成物から媒体を除去し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを形成することにより、前記支持体と前記液晶ポリエステルフィルムとを備える積層体を得ることを含むものであってもよい。
図2は、実施形態の液晶ポリエステルフィルム11の構成を示す模式図である。
上記規定を満たすフィルムは、電子部品用フィルムとして好適な品質を有する。当該品質基準としては、上記の、比誘電率、誘電正接、及び分子配向度(フィルムの等方性)であり、その他、厚さ、および外観(孔又は貫通孔の発生の有無)等が考慮される。
一例として、フィルムの比誘電率及び誘電正接の値は、液晶ポリエステルの種類により制御可能である。また、一例として、フィルムの等方性の程度は、フィルムの製造方法により制御可能である。
上記のフィルムの上記比誘電率の値の数値範囲の一例としては、2.3以上3以下であってもよく、2.4以上2.9以下であってもよく、2.5以上2.8以下であってもよく、2.5以上2.7以下であってもよく、2.5以上2.6以下であってもよい。
上記のフィルムの上記誘電正接の値の数値範囲の一例としては、0.0003以上0.005以下であってもよく、0.0005以上0.004以下であってもよく、0.0007以上0.003以下であってもよく、0.0007以上0.002以下であってもよく、0.0007以上0.001以下であってもよい。
なお、フィルムの周波数1GHzにおける比誘電率、及び誘電正接は、インピーダンスアナライザーを用いた容量法にて、下記の条件で測定することができる。
フィルムをフローテスターを用いて350℃で溶融させた後、冷却固化させることにより、直径1cm、厚さ0.5cmの錠剤を作製する。得られた錠剤に対して、下記条件にて1GHzにおける比誘電率及び誘電正接を測定する。
・測定方法:容量法
・電極型式:16453A
・測定環境:23℃、50%RH
・印加電圧:1V
実施形態のフィルムは、上記線膨張係数において、MDの線膨張係数とTDの線膨張係数の差(MD>TDの場合はMD-TD、TD>MDの場合はTD-MD)が、2ppm/℃以下であることが好ましく、1ppm/℃以下であることがより好ましい。キャスト法により製膜されたフィルムにおいて、MDとは、分散液の塗工方向とする。上記の線膨張係数の差の計算のとおり、実際は、異なる方向における線膨張係数が判明すればよいので、フィルムのMDとTDが不明である場合は、フィルムの任意の方向をMDとし、それと90°交わる方向をTDとした時、それぞれの方向の線膨張係数の差が最も大きくなる様に方向を設定すればよい。
上記数値範囲を満たす実施形態のフィルムは、線膨張の等方性に優れ、縦方向及び横方向の寸法安定性が高い。
なお、本明細書において、「厚さ」は、JIS規格(K7130-1992)に従い、無作為に選出した10箇所の厚さを測定して得た値の平均値とする。
実施形態のフィルムの総質量100質量%に対する液晶ポリエステルの含有割合は、50~100質量%であってもよく、80~95質量%であってもよい。
実施形態の積層体は、金属層と、前記金属層上に積層された実施形態に係るフィルムと、を備えるものである。
図3は、本発明の一実施形態の積層体21の構成を示す模式図である。積層体21は、金属層13と、金属層13上に積層されたフィルム11と、を備える。
積層体が備えるフィルムについては、上記に例示したものが挙げられ、説明を省略する。
積層体が備える金属層については、上記の≪液晶ポリエステルフィルムの製造方法≫及び≪積層体の製造方法≫において支持体として例示したものが挙げられ、金属箔が好ましい。金属層を構成する金属としては導電性やコストの観点で銅が好ましく、金属箔としては銅箔が好ましい。
<測定方法>
〔液晶ポリエステルの流動開始温度の測定〕
フローテスター((株)島津製作所の「CFT-500型」)を用いて、液晶ポリエステル約2gを、内径1mm及び長さ10mmのノズルを有するダイを取り付けたシリンダーに充填し、9.8MPa(100kg/cm2)の荷重下、4℃/分の速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、ノズルから押し出し、4800Pa・s(48000P)の粘度を示す温度(FT)を測定した。
示差走査熱量分析装置((株)島津製作所の「DSC-50」)を用いて、昇温速度10℃/分で昇温させ、吸熱ピークの位置を確認し、該吸熱ピークの頂点位置の温度を液晶ポリエステルの融点として測定した。
液晶ポリエステル微粒子粉末を0.01g秤量し、純水約10g中に分散させた。調製した液晶ポリエステル微粒子粉末の分散液を5分間超音波で分散した。レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置((株)HORIBAの「LA-950V2」)を用いて、純水の屈折率を1.333として、液晶ポリエステル微粒子粉末の体積基準の累積粒度分布を測定し、小粒子側からの累積体積割合が10%となる粒子径(μm)をD10、50%となる粒子径(μm)を平均粒径(D50)、90%となる粒子径(μm)をD90として算出した。
JIS K 7112の(A法)に規定される方法に準拠し、浸せき液として水を使用して、温度23℃、1気圧での比重を測定した。
測定試料は、下記の各製造例で製造した液晶ポリエステル粉末を下記に示す方法で加工して準備した。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(A)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで50分かけて昇温、次いで215℃から230℃まで1時間かけて昇温、230℃から295℃まで15時間30分かけて昇温し、その後295℃に到達した後、同温度で6時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(A)の流動開始温度を測定した結果、322℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度335℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度340℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(B)の粉末を窒素雰囲気下、室温から230℃まで1時間かけて昇温、次いで230℃から240℃まで10分かけて昇温、240℃から287℃まで6時間かけて昇温し、その後287℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(B)の流動開始温度を測定した結果、331℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度345℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度350℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(C)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで49分かけて昇温、次いで215℃から225℃まで8分かけて昇温、225℃から260℃まで2時間55分かけて昇温し、その後260℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(C)の流動開始温度を測定した結果、302℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(D)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで49分かけて昇温、次いで215℃から225℃まで8分かけて昇温、225℃から275℃まで4時間10分かけて昇温し、その後275℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(D)の流動開始温度を測定した結果、304℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(E)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで49分かけて昇温、次いで215℃から225℃まで8分かけて昇温、225℃から260℃まで2時間55分かけて昇温し、その後260℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(E)の流動開始温度を測定した結果、304℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(F)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで49分かけて昇温、次いで215℃から225℃まで8分かけて昇温、225℃から260℃まで2時間55分かけて昇温し、その後260℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(F)の流動開始温度を測定した結果、298℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度310℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(G)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで49分かけて昇温、次いで215℃から225℃まで8分かけて昇温、225℃から290℃まで5時間25分かけて昇温し、その後290℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(G)の流動開始温度を測定した結果、290℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度310℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
下記製造例で得られた液晶ポリエステル(H)の粉末を窒素雰囲気下、室温から215℃まで49分かけて昇温、次いで215℃から225℃まで8分かけて昇温、225℃から290℃まで5時間25分かけて昇温し、その後290℃に到達した後、同温度で5時間加熱する熱処理を行った。得られた熱処理後の液晶ポリエステル(H)の流動開始温度を測定した結果、297℃であった。次いで、2軸押出機(池貝鉄工(株)製、PCM-30)を用いて、ダイヘッド温度300℃、スクリュー回転数150rpmで溶融混練を行って造粒し、液晶ポリエステルのペレットを得た後、射出成形機(日精樹脂工業(株)製、PNX40)を用いて、シリンダー温度310℃、金型温度130℃で射出成形を行い、64mm×64mm×3mmの板状に成形し、これを測定試料とした。
[製造例1]
・液晶ポリエステル(A)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸1034.99g(5.5モル)、2,6-ナフタレンジカルボン酸378.33g(1.75モル)、テレフタル酸83.07g(0.5モル)、ヒドロキノン272.52g(2.475モル、2,6-ナフタレンジカルボン酸及びテレフタル酸の合計モル量に対して0.225モル過剰)、無水酢酸1226.87g(12モル)、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.17gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から145℃まで15分かけて昇温し、145℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、145℃から310℃まで3時間30分かけて昇温し、310℃で3時間保持した後、溶融状態のまま反応器内の内容物をバットに取り出し冷却し、液晶ポリエステル(A)を得た。
この液晶ポリエステル(A)の流動開始温度は、268℃であった。この液晶ポリエステル(A)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径394μmの液晶ポリエステル(A)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(A)の粉末を粉砕し、製造例1の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は10μmであった。また、製造例1の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、290℃であった。製造例1の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
上記の液晶ポリエステル(A)の粉末をジェットミル粉砕せず、代わりに篩分にて、目開き75μmの篩を通過しない粒子を分級し、平均粒径(D50)が64μmの液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。
・液晶ポリエステル(B)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、
パラヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、4,4’-ジヒドロキシビフェニ
ル446.9g(2.4モル)、テレフタル酸299.0g(1.8モル)、イソフタル
酸99.7g(0.6モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.20gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで2時間50分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(B)を得た。
この液晶ポリエステル(B)の流動開始温度は、250℃であった。この液晶ポリエステル(B)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径492μmの液晶ポリエステル(B)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(B)の粉末を粉砕し、製造例3の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は10μmであった。また、製造例3の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、290℃であった。製造例3の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
・液晶ポリエステル(C)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸182.3g(1.3モル)、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸1759.5g(9.4モル)、イソフタル酸54.8g(0.3モル)及び無水酢酸1165.6g(11.4モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.06gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(C)を得た。
この液晶ポリエステル(C)の流動開始温度は、280℃であった。この液晶ポリエステル(C)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径450μmの液晶ポリエステル(C)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(C)の粉末を粉砕し、製造例4の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は9μmであった。また、製造例4の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、322℃であった。製造例4の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
・液晶ポリエステル(D)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸354.0g(2.6モル)、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸1573.2g(8.4モル)、イソフタル酸12.8g(0.1モル)及び無水酢酸1193.2g(11.7モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.06gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(D)を得た。
この液晶ポリエステル(D)の流動開始温度は、269.7℃であった。この液晶ポリエステル(D)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径423μmの液晶ポリエステル(D)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(D)の粉末を粉砕し、製造例5の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は10μmであった。また、製造例5の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、305℃であった。製造例5の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
・液晶ポリエステル(E)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸273.5g(2.0モル)、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸1676.7g(8.9モル)、4,4’-ジヒドロキシビフェニル20.5g(0.1モル)及び無水酢酸1213.6g(11.9モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.06gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(E)を得た。
この液晶ポリエステル(E)の流動開始温度は、266.4℃であった。この液晶ポリエステル(E)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径526μmの液晶ポリエステル(E)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(E)の粉末を粉砕し、製造例6の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は10μmであった。また、製造例6の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、311℃であった。製造例6の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
・液晶ポリエステル(F)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸45.6g(0.3モル)、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸1407.6g(7.5モル)、4,4’-ジヒドロキシビフェニル297.0g(1.6モル)、イソフタル酸265.0g(1.6モル)及び無水酢酸1201.6g(11.8モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.06gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(F)を得た。
この液晶ポリエステル(F)の流動開始温度は、262.4℃であった。この液晶ポリエステル(F)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径438μmの液晶ポリエステル(F)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(F)の粉末を粉砕し、製造例7の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は10μmであった。また、製造例7の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、302℃であった。製造例7の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
・液晶ポリエステル(G)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸76.0g(0.6モル)、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸1345.5g(7.2モル)、4,4’-ジヒドロキシビフェニル307.2g(1.7モル)、テレフタル酸255.8g(1.5モル)及び無水酢酸1201.6g(11.8モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.06gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(G)を得た。
この液晶ポリエステル(G)の流動開始温度は、244.8℃であった。この液晶ポリエステル(G)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径442μmの液晶ポリエステル(G)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(G)の粉末を粉砕し、製造例8の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は11μmであった。また、製造例8の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、285℃であった。製造例8の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
・液晶ポリエステル(H)の製造
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、パラヒドロキシ安息香酸76.0g(0.6モル)、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸993.6g(7.2モル)、4,4’-ジヒドロキシビフェニル481.4g(2.6モル)、テレフタル酸429.4g(2.6モル)及び無水酢酸1201.6g(11.8モル)を仕込み、及び触媒として1-メチルイミダゾール0.06gを入れた。反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で1時間還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、液晶ポリエステル(H)を得た。
この液晶ポリエステル(H)の流動開始温度は、239.8℃であった。この液晶ポリエステル(H)を、オリエント粉砕機(株)製のカッターミルVM-16で粉砕し、平均粒径301μmの液晶ポリエステル(H)の粉末を得た。
次いで、ジェットミル(栗本鐡工製の「KJ-200」、粉砕ノズル径:4.5mm)を用いて、分級ローター回転数10000rpm、粉砕ノズル圧0.64MPa、処理速度を2.1kg/時間に設定して、液晶ポリエステル(H)の粉末を粉砕し、製造例9の液晶ポリエステル微粒子粉末を得た。この液晶ポリエステル微粒子粉末の平均粒径(D50)は10μmであった。また、製造例9の液晶ポリエステル微粒子粉末を、示差走査熱量分析装置を用いて融点を測定した結果、272℃であった。製造例9の液晶ポリエステル微粒子粉末は、本発明の実施形態に係る液晶ポリエステル粉末に該当する。
<測定方法>
〔分散媒の比重の測定〕
基準物質として水を使用し、JIS Z 8804:2012の(浮ひょう)に規定される方法に準拠して、温度23℃、1気圧での比重を測定した。
JIS Z 8803に規定される方法に準拠して、20~25℃での分散媒の粘度を測定した。
[比較例1~6、実施例1~10]
上記の製造例1で製造した液晶ポリエステル(A)の液晶ポリエステル微粒子粉末14質量部を、表2に記載の各分散媒86質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例2で製造した液晶ポリエステル(A)の液晶ポリエステル微粒子粉末14質量部を、表2記載の分散媒(エチレングリコール)86質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、該媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例3で製造した液晶ポリエステル(B)の液晶ポリエステル微粒子粉末25質量部を、表3に記載の各分散媒75質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例4で製造した液晶ポリエステル(C)の液晶ポリエステル微粒子粉末25質量部を、表4に記載の各分散媒75質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例5で製造した液晶ポリエステル(D)の液晶ポリエステル微粒子粉末8質量部を、表5に記載の各分散媒92質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例6で製造した液晶ポリエステル(E)の液晶ポリエステル微粒子粉末25質量部を、表6に記載の各分散媒75質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例7で製造した液晶ポリエステル(F)の液晶ポリエステル微粒子粉末25質量部を、表7に記載の各分散媒75質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例8で製造した液晶ポリエステル(G)の液晶ポリエステル微粒子粉末14質量部を、表8に記載の各分散媒86質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の製造例9で製造した液晶ポリエステル(H)の液晶ポリエステル微粒子粉末25質量部を、表9に記載の各分散媒75質量部に投入し、(株)シンキー製の撹拌脱泡機AR-500を用いて撹拌し、各媒体を分散媒とする分散液である液状組成物を得た。
上記の各実施例及び比較例で調製した液状組成物について、調製直後の液状組成物を観察し、以下の基準にて分散を評価した。
E(Excellent):分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末の層分離が観察されず、液状組成物を入れた容器の底に、液晶ポリエステル微粒子粉末の溜まりも観察されない。
G(Good):分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末の層分離は観察されないが、液状組成物を入れた容器の底に、液晶ポリエステル微粒子粉末の溜まりが僅かに観察される。
F(Failure):分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末とが層分離する。
上記の各実施例及び比較例で調製した液状組成物について、調製直後から所定の日数経過後の液状組成物を観察し、以下の基準にて沈降状態を評価した。
E(Excellent):分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末の層分離が観察されない。
G(Good):液晶ポリエステル微粒子粉末が僅かに沈降して、分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末の層分離が僅かに観察される。
F(Failure):液晶ポリエステル微粒子粉末が容器底に完全に沈降して、分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末とが層分離する。
図5は、沈降抑制を評価した実施例10の液状組成物(分散媒:エチレングリコール)の様子を示す画像である。
図6~11は、沈降抑制を評価した実施例17~46の液状組成物の様子を示す画像である。
分散媒の粘度が高いほど、液晶ポリエステル微粒子粉末の沈降抑制の点で好ましい傾向にあるといえる(実施例1、2、9、10、11、12、16)。分散媒の粘度がそれほど高くない場合でも、分散媒と液晶ポリエステル微粒子粉末の比重差が特に小さい場合には、沈降の抑制が良好であった(実施例8、15)。
Claims (13)
- 液晶ポリエステルを含み平均粒径が0.5μm以上30μm以下である液晶ポリエステル粉末と、
媒体と、を含み、
前記媒体の、水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.90以上であり、
20~25℃で測定された前記媒体の粘度が10mPa・s以上80mPa・s以下であり、
前記媒体が、プロピレングリコール、エチレングリコール及びスルホランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、液状組成物。 - 前記液晶ポリエステル粉末が、前記媒体に不溶であり、
前記液晶ポリエステル粉末が、液体の前記媒体に分散した分散液である、請求項1に記載の液状組成物。 - 前記液晶ポリエステル粉末のJIS K 7112(A法)で測定された比重と、前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重との比重差が0.48以内である、請求項1又は2に記載の液状組成物。
- 前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.95以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の液状組成物。
- 前記媒体の水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が1.03以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の液状組成物。
- 液晶ポリエステルの総和100質量%に対して、媒体に可溶な液晶ポリエステルの含有量が5質量%未満である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液状組成物。
- 液晶ポリエステル粉末のJIS K 7112(A法)で測定された比重が1.35以上1.40以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の液状組成物。
- 前記液晶ポリエステルが、下記式(1)で表される構造単位を含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の液状組成物。
(1)-O-Ar1-CO-
(Ar1は、2価の芳香族炭化水素基を表し、
Ar1で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。) - 前記液晶ポリエステルが、ナフタレン構造を含む構造単位を含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の液状組成物。
- 前記液晶ポリエステルが、下記式(1)で表される構造単位を、液晶ポリエステル中の全構造単位の合計量に対して40モル%以上含有する、請求項9に記載の液状組成物。(1)-O-Ar1-CO-
(Ar1は、2,6-ナフチレン基を表し、
Ar1で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~20のアリール基で置換されていてもよい。) - 液晶ポリエステルを含み平均粒径が30μm以下である液晶ポリエステル粉末と、
媒体と、を混合する工程を含み、
前記媒体の、水を基準物質としてJIS Z 8804に準拠して測定された比重が0.90以上であり、
20~25℃で測定された前記媒体の粘度が10mPa・s以上80mPa・s以下である、
請求項1~10のいずれか一項に記載の液状組成物の製造方法。 - 支持体上に、請求項1~10のいずれか一項に記載の液状組成物を塗布し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを得ることを含む、液晶ポリエステルフィルムの製造方法。
- 支持体上に、請求項1~10のいずれか一項に記載の液状組成物を塗布し、熱処理して、液晶ポリエステルを含む液晶ポリエステルフィルムを形成することにより、前記支持体と前記液晶ポリエステルフィルムとを備える積層体を得ることを含む、積層体の製造方法。
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