JPH0465436A - 高接着性パラ配向型芳香族ポリアミドフィルムの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面が改質され、接着性の向上したパラ配向型
芳香族ポリアミドフィルムの製造法に関するものである
。

〔従来の技術〕

ポリーＰ−フェニレンテレフタルアミド（以下、ＰＰＴ
Ａという）に代表されるパラ配向型の芳香族ポリアミド
は、特に優れた結晶性や高い融点を示し、また剛直な分
子構造のゆえに高い耐熱性と機械的強度を有しており、
近年特に注目されている高分子素材である。またその光
学異方性を示す濃厚溶液から紡糸された繊維は高い機械
的な強度及びモジュラスを示すことが報告され、すでに
工業的に実施されるに至っている。また、ＰＰＴＡのフ
ィルムへの成形例もいくつか提案されている（例えば特
公昭５６−４５２１号公報、特公昭５７−１７８８６号
公報など）。

芳香族ポリアミドフィルムは耐熱性にすくれ、且つ高い
強度、高いモジュラスを有することが知られており、特
に構成単位のモノマーが主に直線配向性を有するパラ配
向型芳香族ポリアミドフィルムはこれらの性質が特乙こ
すくれ、種々の用途への応用が期待されている。そして
、種々の用途においてフィルムと他の材料との接着力の
向上が望まれている。

例えば、補強材及び有機ポリマーのマトリノクスよりな
る、いわゆる複合材料は、軽量、高強度の材料として広
く用いられ、更に応用分野が広がりつつある。現在、主
に用いられている繊維強化複合材料は物性に大きな異方
性があり、一般には強化繊維の配向を変化させて積層す
ることによって疑似等力比を行っているものの、プリプ
レグの切り出しから、正確な積み合わせまで多大の手間
と労力を必要とする。そのためフィルムを補強体として
使用することが考えられるが、マトリックス樹脂との接
着界面が繊維に比べて相対的にかなり小さく、接着力が
弱いため複合による物性の改良効果を得ることは困難で
あった。

一方、芳香族ポリアミド繊維は従来からタイヤコード等
のゴム補強用材料として用いられてきており、芳香族ポ
リアミド繊維とゴムとの接着のため、レゾルシン−ホル
ムアルデヒド初期重縮合物とゴムラテックスとからなる
接着剤組成物（ＲＦＬ液）等のゴム系接着剤で処理を行
うことにより、接着性が改良されることは知られている
。しかしながら、ゴム系接着剤を用いて芳香族ポリアミ
ドフィルムを処理してもほとんど接着力の改良がみられ
ず、この方法でフィルムの接着性を改善することはでき
なかった。

また、従来フィルムに用いられる接着力改善方法として
、フィルム表面にコロナ放電処理、プラズマ処理等を施
す方法が考案されている。しかし、芳香族ポリアミドフ
ィルムは高強度でありまた化学的に非常に安定した物質
であるため、コロナ放電処理による表面の粗面化、表面
官能基の生成はいずれも不十分である。またプラズマ処
理では真空下、Ａｒ又は０□ガスに高周波エネルギーを
供給し注入ガスをプラズマとし、表面の処理を行わなけ
ればならない。このため、コスト的に非常に不利である
。

［発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、機械的性能及び耐熱性の優れたパラ配
向型芳香族ポリアミドフィルムと他の材料等を複合化す
るに際し、その接着力を改良することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記目的を達成するための鋭意研究した
結果、パラ配向型芳香族ポリアミドフィルムの製造工程
において、特定の化合物で処理した後、コロナ放電処理
を行うことにより接着性が極めて増大することを見出し
、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち本発明は、パラ配向型芳香族ポリアミドと溶剤
とを含んでなるドープを面状支持体上に流延するフィル
ムの製造法において、凝固させ、溶媒を実質的に除去し
て得た５０重量％以上の水及び／又は有機溶剤を含んだ
フィルムとエポキシ化合物を含有する液とを接触させ、
次いで５０℃以上の温度で収縮を制限しつつ乾燥したフ
ィルム表面にコロナ放電処理することを特徴とする高接
着性パラ配向型芳香族ポリアミドフィルムの製造法であ
る。

本発明に用いられるパラ配向型芳香族ポリアミドは、次
の構成単位から成る群より選択された単位から実質的に
構成される。

ＮＨＡｒ＋　　ＮＨ−−−−−−−−（１）ＣＯＡｒｔ
　　ＣＯ−−−−−（Ｕ　）ＮＨ−＾ｒ３　　ｃｏ　　
　　　−−−−−（ＤＩ）ここで、Ａｒ＋＋　Ａｒｚ＋
及びＡｒ＝は各々２価の芳香族基であり、（１）と（Ｉ
Ｉ）はポリマー中に存在する場合は実質的に等モルであ
る。

本発明のポリアミドフィルムにおいて、良好な機械的性
能を確保するために、Ａｒ＋＋　Ａｒｚ＋及びＡｒａは
各々いわゆるパラ配向型の基である。

ここでパラ配向型とは、その分子鎖を成長させている結
合が芳香核の反対方向に同軸又は平行的に位置している
ことを意味する。このような２価の芳香族基の具体例と
しては、パラフェニレン、４．４′−ビフェニレン、１
．４−ナフチレン、１゜５−ナフチレン、２．６−ナフ
チレン、２，５ビリジレンなどがあげられる。それらは
ハロゲン、低級アルキル、ニトロ、メトキシ、スルホン
酸、シアンなどの非活性基で１又は２以上置換されてい
てもよい。＾ｒｌ＋　Ａｒ２＋及びＡｒ＋　はいずれも
２種以上であってもよく、また相互に同しであっても異
なっていてもよい。

本発明に用いられるポリマーは、これまでに知られた方
法により、各々の単位に対応するジアミン、ジカルボン
酸、アミノカルボン酸より製造することができる。具体
的には、カルボン酸基をまず酸ハライド、酸イミダゾラ
イド、エステル等に誘導した後にアミノ基と反応させる
方法、又はアミノ基をイソシアナート基に誘導した後カ
ルボン酸基と反応させる方法が用いられ、重合の形式も
いわゆる低温溶液重合法、界面重合法、溶融重合法、固
相重合法等を用いることができる。

本発明に用いられる芳香族ポリアミドには、上記した以
外の基が約１０モル％以下共重合されたり、他のポリマ
ーがブレンドされたりしていてもよい。

本発明の芳香族ポリアミドとして最も代表的なものは、
ポリーＰ−フェニレンテレフタルアミドやポリーＰ−ベ
ンズアミドである。

本発明に用いられるエポキシ化合物としては、例えはフ
ェニルグリシジルエーテル、パラトリルグリシジルエー
テル等のグリシジルエーテル類等の低分子量モノエポキ
シ化合物、ブタジェンジオキサイド、２−（２，３−エ
ポキシプロピル）フェニルグリシジルエーテル、ビニル
シクロヘキセン−３−ジエポキサイド、２．６−　（２
，３−エポキシプロピル）フェニルグリシジルエーテル
、ジグリシジルエーテル、シクロペンタジェンオキサイ
ド、ジペンテンジオキサイド、トリグリシジルイソシア
ヌレーロジグリシジル−５，５−ジメチルヒダントイン
、グリセリントリグリシジルエーテル等の低分子量ポリ
エポキシ化合物、一般式（式中、ｎは０又は正の整数で
ある）で表わされるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
−Ｃ式（式中、ｎはＯ又は正の整数である）で表わされ
るノボラック型エポキシ樹脂、−Ｃ式（式中、Ｒはアル
キル基、ｎはＯ又は正の整数）で表わされるポリグリコ
ール型エポキシ樹脂、クレゾール・ノボラック型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、トリグリシ
ジル−ｐ−アミノフェノール型エポキシ樹脂、多核フェ
ノール・グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テトラグ
リシジルアミン型エポキシ樹脂、トリアジン型エポキシ
樹脂等の高分子量ポリエポキシ化合物、及びそれらの変
性物を挙げることができる。

これらのエポキシ化合物は２種以上を混合して用いても
よい。また、フィルム中に含浸された上記エポキシ化合
物は乾燥時の熱により重合することがあるが、諸物性に
影響はなく、エポキシ化合物の溶出がより抑えられるた
め硬化させることも好ましく行なわれる。また硬化させ
る目的のためにアミン、酸無水物、アルコール等の硬化
剤を添加してもよい。

本発明のパラ配向型芳香族ポリアミドフィルムの製造方
法としては、ＰＰＴＡの硫酸等を溶媒とする光学異方性
ドープを支持面上に流延し、吸湿及び／又は加熱により
該ドープを光学等方性に転化したのち凝固させ、洗浄す
る方法が好ましく用いられる。

本発明においては、水及び／又は有機溶剤を５０重重量
以上含んだ膨潤状態のフィルムと、エポキシ化合物を有
する液とを接触させなければならない。

本発明において有機溶剤としては、水と相溶性のものが
好ましく、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリド
ン、２−ピロリドン、アセトニトリル、アセトン、メタ
ノール、エタノール、プロパツール、エチレングリコー
ル等を用いることができる。

フィルムにこのような有機溶剤を含有させる方法につい
ては、■上記の有機溶剤をドープ用の溶剤として用い、
水などで凝固させる方法、■フィルムを有機溶剤浴中で
凝固させ、次いで有機溶剤にて洗浄を行い含有させる方
法、■水系浴で凝固させ、次いで有機溶剤にて洗浄を行
いながら含有させる方法、■水系で凝固・洗浄を行った
後、有機溶剤で置換する方法などが好ましく用いられる
。

また、フィルムに水を５０重量％以上含有させるには、
通常、水系浴で凝固し、必要に応じて中和した後水洗す
る方法が用いられる。

水及び／又は有機溶剤の含有率が５０重量％未満では、
エポキシ化合物を有する液からのエポキシ化合物の拡散
が著しく低下し、実用的程度に含浸させることができな
い。

エポキシ化合物との接触は、好ましくは上記エポキシ化
合物を含む含浸剤をフィルムに含浸させることによって
行われる。含浸剤は、エポキシ化合物粒子を溶液状又は
エマルジョン、分散液、コロイド等の状態で含んでいる
。このとき、含浸を促進するために界面活性剤等の添加
剤が添加されていてもよい。

含浸はフィルムを含浸剤中に浸漬するか、又は噴霧、シ
ャワーリング等によって行うことができる。含浸温度は
室温〜沸点までの間で任意に設定できるが、高温のほう
が好ましい。含浸剤濃度も０．１〜９９重量％の間で任
意であり、所望の含浸程度に応じて含浸温度、時間、含
浸濃度を決めるべきである。

このようにして含浸されたフィルムは、表面付着したエ
ポキシ化合物を洗浄した後、乾燥されるが、フィルムの
機械的性質を向上させるために乾燥に先立って延伸する
こともできる。

フィルムの乾燥は、緊張下、定長下、又はわずかに延伸
しつつ、フィルムの収縮を制限して行う必要がある。も
し、洗浄波（例えば水）の除去と共に収縮する傾向を有
するフィルムを、なんらの収縮の制限を行うことなく乾
燥した場合には、得られたフィルムの平面性が損なわれ
たり、カールしてしまうことがある。収縮を制限しつつ
乾燥するには、例えばテンター乾燥機や金属枠に挾んで
の乾燥などを利用することができる。

フィルムの乾燥温度は５０℃以上であることが肝要であ
る。これは、５０℃未満の乾燥ではフィルムの構造の緻
密化が不十分になるからである。

このようにして乾燥して得たフィルムを必要に応じて更
に高温で熱処理することにより性能を向上させることが
できる。

本発明では、このようにして製造したフィルムにコロナ
放電処理を行う。コロナ放電処理は、電極とロール間に
高周波、高電圧を印加し、コロナ放電を発生させ、この
中をフィルムが通過することによってフィルム表面を処
理するものである。

通常、ロールは金属製ロール上にハイパロンゴム、シリ
コンゴム等の誘電体を被覆した誘電体ロールが用いられ
るが、場合によっては、誘電体を介さずに直接電極間で
放電処理することもできる。

放電周波数は通常１０ＫＨｚ程度であるが特に限定され
ない。

放電出力はフィルムの状態、必要な接着力等によって調
節され、通常１〜１００ＯＷ／イ／ｍｉｎ、好ましくは
１０〜５００Ｗ／ボ／ｍｉｎの範囲が用いられる。処理
電圧を高くしすぎるとフィルムの物性の低下、表面の極
端な変化により、性能が低下することがあるので注意が
必要である。

コロナ放電処理は、例えば第１図に示される装置を用い
、フィルムを所定速度で走行させながら連続的に行うこ
とができる。処理速度は通常１〜５０　ｍ／ｍｉｎで行
われる。処理装置としてはスパークギヤ、プ方式、真空
管方式、ソリッドステート方式等、任意のものを用いる
ことができる。

本発明の方法は、エポキシ樹脂を含浸したフィルムにコ
ロナ放電処理を行うことにより、従来接着性改善が困難
とされていたパラ配向型芳香族ポリアミドフィルムに高
い接着力を付与するものである。従来接着剤成分と同し
官能基を持つ物質をフィルム表面に含有させることによ
り、フィルム表面と接着剤との親和性が増すと考えられ
ており、この理論によれば、前記の処理と、同様に表面
親和性向上効果を持つコロナ放電処理とを組み合わせて
も、接着力改善効果の相乗的増大は期待できない。今回
、これらの処理の組み合わせにより、予想外の相乗的効
果が得られる理由としては、含浸されたエポキシ樹脂が
、フィルムの表面近くにある脆弱層（ＷＢＬ）を補強す
る働きをしているので、接着面の剥離時、−肛での破壊
を防ぐことができ、エポキシ樹脂含浸及びコロナ放電処
理による表面親和性向上効果を生かすことができるため
と考えられる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を示すが、これらの実施例は本発
明を説明するものであって、本発明を限定するものでは
ない。なお、実施例中、部、％とあるのは特に規定しな
い場合はそれぞれ重量部、重量％を示す。

対数粘度（η１ｎｈ）は９８％硫酸１００−にポリマー
０．５ｇを溶解し、３０℃で常法で測定した。

フィルムの厚さは、直径２ＩＩＩＩ１１の測定面を持っ
たダイヤルゲージで測定した。

接着力は、処理フィルムをエアーオープン中で１００℃
で１分間予備乾燥し、銅箔（三井金属社製の３５μｌ厚
み）と接着剤（スリーボンド社製ＴＢ　１６５０　）を
使用して銅張積層板を作成し、エアーオープン中で１０
０℃で２時間、次いで１５０℃で３時間硬化させた。こ
の試料を幅ｆｅｌｌに切断し、引っ張り試験機において
、テストスピード５０ａｎ　／　ｍ　ｉ　ｎで１８０度
剥離を行ったときの抵抗力から求めたものである。

実施例１ ηｉｎｈが５．５のＰＰＴＡポリマーをポリマー濃度が
１２．０％になるように９９．７％の硫酸に溶解し、６
０゛Ｃで光学異方性のあるドープを得た。このドープを
約７０℃に保ち真空下に脱気し、ついでこのドープをタ
ンクからフィルターを通し、約７０℃に保ちながらギヤ
ポンプを経てダイに至る１、５ｍの曲管を通し、０．３
にＸ３００ｍｍのスリットを有するダイから、鏡面に磨
いたハステロイ製のベルトにキャストした。この流延ド
ープに相対湿度約９５％の約９０℃の空気を吹き付けて
光学等力比したのち、約１分間ベルト上に保持してから
、ベルトと共に０℃の５０％硫酸水溶液の中に導いて凝
固させた。

次いで凝固フィルムをベルトからひきはがし、回転ロー
ラを介して約２０℃の水槽中を走行させて洗浄しく滞留
時間約３分）、水分率約４００％のゲル状凝固フィルム
を得た。

このフィルムを、水分率の低下を避けながら約１０ＣＩ
ＩＸ２５ＣＩｌのステンレス類の２枚の枠に挟んだ。こ
れを枠ごとに２０℃に保持した含浸液に浸漬した。ここ
で含浸液は、エポキシ化合物（ナガセ化成工業社制デナ
キャス）ＥＭ１０３　）の５％水溶液に硬化剤としてト
リエチレンテトラミンを、エポキシ基１００に対して１
．６の割合で加えたものである。２分間含浸を行った後
フィルムを水洗し、エアーオープン中、２００℃で約３
分間定長乾燥し、次いでエアーオープン中、３００℃で
３０秒間定長熱処理して厚さ約２０μの乾燥フィルムを
得た。

この乾燥フィルムを第１図に示した装置を用いて速度０
．６　ｍ／ｍｉｎ　、周波数１０ＫＨｚ、電極幅５ＩＩ
ＩｌＩｌ、ギー？７ブ幅３ＩＩＩＩ１１、放電出力３３
０Ｗ／ｒｙｆ／ｍｉｎでコロナ放電処理を行った後、そ
の接着力を測定した。

結果を第１表に示す。

実施例２ エポキシ化合物にポリエチレングリコールジグリシジル
エーテルを用いた以外は全て実施例１と同様の操作によ
って得たフィルムの接着力を、実施例２として第１表に
示す。

比較例１〜３ 実施例と同様にして製造した水分率約４００％のゲル状
凝固フィルムについて、エポキシ樹脂を含浸することな
く乾燥、熱処理したフィルムの接着力を比較例１として
第１表に示す。また、比較例１のフィルムに実施例１と
同様にコロナ放電処理を行ったフィルムの接着力を比較
例２としてミまた実施例１と同様にしてエポキシ樹脂含
浸後、乾燥、熱処理してできたコロナ処理していないフ
ィルムの接着力を比較例３として、それぞれ第１表に示
す。

第１表 電処理装置の概略図である。

１・−電極、２−誘電体ロール、３−・・高周波電源、
４．５−−−ガイドロール、６−・−フィルム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　パラ配向型芳香族ポリアミドと溶剤とを含んでなるド
   ープを面状支持体上に流延するフィルムの製造法におい
   て、凝固させ、溶媒を実質的に除去して得た５０重量％
   以上の水及び／又は有機溶剤を含んだフィルムとエポキ
   シ化合物を含有する液とを接触させ、次いで５０℃以上
   の温度で収縮を制限しつつ乾燥したフィルム表面にコロ
   ナ放電処理することを特徴とする高接着性パラ配向型芳
   香族ポリアミドフィルムの製造法。