JPS6036943B2 - Polyparaphenylene terephthalamide composite film and its manufacturing method - Google Patents

Polyparaphenylene terephthalamide composite film and its manufacturing method

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JPS6036943B2
JPS6036943B2 JP11471177A JP11471177A JPS6036943B2 JP S6036943 B2 JPS6036943 B2 JP S6036943B2 JP 11471177 A JP11471177 A JP 11471177A JP 11471177 A JP11471177 A JP 11471177A JP S6036943 B2 JPS6036943 B2 JP S6036943B2
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films
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健二 竹尾
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規な構造を有するポリパラフェニレンテレ
フタルアミド系フィルムおよびその製造法に関するもの
であり、さらに詳しくは、優れた機械的・性質、電気特
性および透明性を有する耐熱性のあるポリパラフェニレ
ンテレフタルアミド系の複合フィルムおよびその製造法
に関するものである。 近年、電気機器の高性能化や小型軽量化のために電気絶
縁材料として使用する素材の開発、改良が盛んである。 特に新幹線で代表されるモーターの高速化や超高圧線の
被覆などには、耐熱性の優れた電気絶縁材料が要求され
る。一般の電気絶縁材料として広く使われているポリエ
チレンテレフタレートフィルムでは、耐熱性が不十分で
あることから、耐熱性ポリマー、たとえば、芳香族ポリ
ァミドや芳香族ポリィミドのフィルムや紙の適用が考慮
され、既に製品が一部市販されている。しかしながら、
市販されている芳香族ポリイミドフィルムは、非常に高
価な原料と複雑な製造プロセスを必要とし、さらに接着
性の面で問題があり、同じく芳香族ポリアミドの紙は強
度、電気特性においてポリエチレンテレフタレートフィ
ルムよりも劣っている。他方、高性能の電気絶縁材料と
して期待される芳香族ポIJアミドのフィルムについて
は種々検討されているが、今だに満足すべきものが得ら
れていない。たとえば、メタフヱニレンイソフタルアミ
ドを主な構成単位とする芳香族ポリアミドのフィルムの
製造について、特開昭52−58754号公報、特開昭
52−6084び号公報に記載されているが、このフィ
ルムは、その構成ポリマーの構造から容易に判るように
耐熱性の点で問題がある。 他方、多くの芳香族ポリアミドの中で耐熱性に優れ、し
かも、高強力、高弾性率の繊維を与えることで知られた
ポリパラフエニレンテレフタルアミドのフイルムの製造
については、特開昭47−39458号公報、特閥昭5
1一16363号公報に記載されている。本発明者らの
これらに開示された技術に基ずし、た忠実な追試の結果
、これらの提案方法から得られるフィルムは、予想通り
の優れた耐熱性を有しているが、以下の欠点を有してい
ることが明らかになった。すなわち、光学異方性ドープ
を乾湿式(一旦非凝固性気体中に押し出した後に凝固せ
しめる成型方法)に製膜する前者の方法から得られるフ
ィルムは、押し出し方向に対して直角方向の引張強度が
極めて低く、容易にフィブリル化するという重大な欠点
があり、また商品的価値を決める重要な特性の1つであ
る透明性が悪い。 さらに、同じく光学異万性ドープを環状オリフィスより
非凝固性気体中に押し出し、ついでその管状のフィルム
内にガス圧入して、製膜と同時に縦横方向に延伸する後
者の方法から得られるフィルムは、横方向の引張強度は
高く、前者のフィルムの欠点であるフィプリル化の点は
改善されているが、引き裂き強力が低く裂け易く、また
接着性や絶縁油などの含浸性など、加工面より要求され
る性能が不十分である欠点を有している。また、光学異
万性ドープの特性であるチクソン粘性のために、この方
法から厚み斑のないフィルムを工業的に安定して得るこ
とは極めて困難である。また、本発明者らは、光学等方
性ドープからの製膜も通常の方法にしたがって試みたが
、極めて脆いフィルムしか得られなかった。本発明者ら
は、上記従来の芳香族ポリアミドフィルムの欠点、すな
わち、耐熱性が不十分であること、透明性が悪いこと、
裂け易いこと、接着性や含浸性が悪いことなどを除去し
た、高度の機械的性質、電気特性および耐熱性が要求さ
れる分野の電気絶縁材料として有用なフィルムを得るべ
く鋭意研究の結果、特定の重合体の光学異方性ド−フ。 と光学等方性ドープとを複合せしめた薄膜を凝固させる
と、驚くべきことに目的とするフィルムが容易に得られ
ることを見出し、本発明を完成したものである。すなわ
ち、本発明のフィルムは、繰返し単位の少なくとも85
モル%がパラフェニレンテレフタルアミドからなる炭素
環式芳香族ポリアミドの、{a】光学異方性ドープを凝
固せしめた層と、
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a polyparaphenylene terephthalamide film having a novel structure and a method for producing the same. The present invention relates to a heat-resistant polyparaphenylene terephthalamide composite film and a method for producing the same. In recent years, there has been active development and improvement of materials used as electrical insulating materials in order to improve the performance of electrical equipment and make it smaller and lighter. In particular, electrical insulating materials with excellent heat resistance are required to increase the speed of motors, such as those used in Shinkansen trains, and to coat ultra-high voltage cables. Polyethylene terephthalate film, which is widely used as a general electrical insulating material, has insufficient heat resistance, so the use of heat-resistant polymers, such as aromatic polyamide and aromatic polyimide films and paper, is being considered and has already been done. Some products are commercially available. however,
Commercially available aromatic polyimide films require very expensive raw materials and complicated manufacturing processes, and also have problems with adhesion, and similarly aromatic polyamide paper has lower strength and electrical properties than polyethylene terephthalate film. is also inferior. On the other hand, various studies have been made on aromatic poly-IJ amide films, which are expected to be used as high-performance electrical insulating materials, but nothing satisfactory has yet been obtained. For example, the production of aromatic polyamide films containing metaphenylene isophthalamide as a main constituent unit is described in JP-A-52-58754 and JP-A-52-6084. Films have problems in terms of heat resistance, as is readily apparent from the structure of their constituent polymers. On the other hand, the production of a film of polyparaphenylene terephthalamide, which is known to have excellent heat resistance among many aromatic polyamides and to provide fibers with high strength and high elastic modulus, is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-1999. Publication No. 39458, Tokubatsu Showa 5
1-116363. As a result of faithful follow-up tests based on the techniques disclosed by the present inventors, the films obtained by these proposed methods have excellent heat resistance as expected, but have the following drawbacks. It was revealed that it has. In other words, the film obtained by the former method, in which an optically anisotropic dope is formed by a dry-wet process (a molding method in which it is once extruded into a non-coagulable gas and then solidified), has a tensile strength in the direction perpendicular to the extrusion direction. It has the serious disadvantage of being extremely low and easily fibrillated, and also has poor transparency, which is one of the important characteristics that determine commercial value. Furthermore, the film obtained by the latter method, in which an anisotropic dope is similarly extruded into a non-coagulable gas through an annular orifice, and then the gas is injected into the tubular film and stretched in the longitudinal and lateral directions at the same time as film formation, is as follows: The tensile strength in the transverse direction is high, and the fibrillation, which is a drawback of the former film, has been improved, but the tearing strength is low and it tears easily, and it is more demanding from the processing surface, such as adhesiveness and impregnation with insulating oil. It has the disadvantage of insufficient performance. Furthermore, due to the Chixon viscosity, which is a characteristic of the optically anisotropic dope, it is extremely difficult to industrially stably obtain a film without uneven thickness using this method. The present inventors also attempted to form a film from an optically isotropic dope according to a conventional method, but only an extremely brittle film was obtained. The present inventors have discovered the drawbacks of the conventional aromatic polyamide films, namely, insufficient heat resistance and poor transparency.
As a result of intensive research, we have identified a film that is useful as an electrical insulating material in fields that require high mechanical properties, electrical properties, and heat resistance, without the problems of easy tearing, poor adhesion, and impregnability. An optically anisotropic dolph of a polymer. Surprisingly, the inventors have discovered that the desired film can be easily obtained by solidifying a thin film made of a composite of optically isotropic dope and optically isotropic dope, and have completed the present invention. That is, the films of the present invention contain at least 85 repeating units.
A layer in which {a] optically anisotropic dope of a carbocyclic aromatic polyamide whose mol% is paraphenylene terephthalamide is coagulated;

【b} 光学等方性ドープを凝固せし
めた層との相接する穣数の層よりなる複合フィルムであ
る。 他の発明は、繰返し単位の少なくとも85モル%がパラ
フェニレンテレフタルアミドからなる炭素環式芳香族ポ
リアミドと少なくとも9頚重量%の濃度の硫酸とから実
質的になる、【a} 光学異方性ドープと、‘bー 光
学等方性ドーブとを厚さ方向に相接する複数の層の薄膜
に形成し、その複合薄膜を凝固せしめ、本発明の新規な
構造のフィルムを製造する方法である。 本発明に用いる重合体は、繰返し単位の少なくとも85
モル%がパラフエニレンテレフタルアミドより成る炭素
環式芳香族ポリアミドである。 便用できる他のの単位は−CO〜,一CO−、一NH−
〜2−NH−、一NH−〜3−CO−なる群より選ばれ
る。〜,,ふ2,〜3は、結合鎖が同軸方向または平行
方向に伸びている二価の芳香族環であり、たとえば、(
Yは芳香族環と共鳴できる構造を有する延鎖結合であり
、たとえば、一CONH−、一N=N−、などが挙げら
れ、互いに同じでも、相異なってもいてもよい。 これらの芳香族環には置換基があってもよいが、重合中
および加工工程中好ましくない反応を起さないものでな
ければならない。このような置換基としては、たとえば
、ハロゲン基(たとえば、クロル、フロム)、低級アル
キル基(たとえば、メチル、エチル)、低級アルコキシ
基(たとえば、メトキシ、ヱトキシ)、ニトロ基、アセ
チル基などが挙げられる。上軌の如く、本発明に用いる
重合体は、パラフェニレンテレフタルアミドを王繰返し
単位とするアミド結合と芳香族環とからなり(結合鎖は
同軸方向または平行方向に伸びている)、主鎖が真直ぐ
伸びやすい構造となっているもの(直線配位性重合体と
称す)であるが、直線配位性を損なわない限り、上記の
条件にあわないもの、たとえば、アミド結合が芳香族環
から同軸に伸びていなかったり、また平行に伸てし、な
いもの(たとえば、メタ配向)、ィミド結合、アルキレ
ン結合、ィミダゾール結合、オキサゾール結合、ェステ
ル結合、尿素結合のようにアミド結合以外の結合、また
シクロヘキシレン、ピリジレン、ビシクロヘキシレンの
ような芳香族環以外の延鎖結合を有する基を約5モル%
以下含んでいる重合体も用いることができる。 しかしながら、全繰返し単位中に占めるパラフェニレン
テレフタルアミド単位が85モル%以下の重合体の使用
は、得られるフィルムの耐熱性、機械的性質が低下する
ので好ましくない。重合体の固有粘度はフィルムの機械
的性質に関係し、高い方が好ましいが、高すぎると製膜
上のトラブルが生じる。一般には少なくとも2.0、好
適には3.5の固有粘度の重合体を用いるのがよい。か
)る重合体は、芳香族ジカルボン酸ハラィドと芳香族ジ
アミンとの低温溶液重縮合法、および芳香族アミノカル
ボン酸ハラィドのハイドロハフィド塩からの方法など、
公知の方法によって合成することができる。 本発明のフィルムは、上記重合体の光学異方性ドープと
光学等方性ドープとを、厚さ方向に相接する複数の層の
薄膜に形成し、次いで凝固、洗浄、乾燥、必要に応じて
熱処理する、いわゆる湿式法によって作ることができる
。 本発明で用いる光学異方性ドープは、重合体と溶媒をあ
る特定の濃度範囲で混合することによって得られる。 か)るドープは複屈折性を示し、ドープに偏光を通すと
消偏現象が生じる。光学異方性ドープに関しては、侍公
昭47一248計号、特開昭47−394斑号公報など
に記載されている。ドープ形成に用いる溶媒は、本質的
には本発明において用いる重合体を溶解することができ
、かつ重合体の分率を著しく引きおこさなく、さらに光
学異方性ドープを形成しうるものであれだどんなもので
あってもよいが、少なくとも弊重量%の濃度の硫酸が経
済性およびフィルムの性質から好適である。たとえば、
塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなど
の溶解助剤を含有したN,N′一ジメチルアセトアミド
、N−メチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素、ヘ
キサメチルホスホルアミドなどのアミド系極性溶媒は、
溶解できる重合体に制限があり、物性のよいフィルムを
作るフィルムを作る上で好ましい固有粘度の高い重合体
や、パラフェニレンテレフタルアミド成分のみの重合体
には使用できず、また硫酸並みの溶解力を有し、固粘度
の高い重合体やパラフェニレンテルフタルァミド成分の
みの重合体も容易に溶解することができるクロル硫酸、
フルオロ硫酸、非常に高価であるという問題がる。9母
重量%以下の硫酸では溶解力が不足する。 10の重量%以上のいわゆる発煙硫酸であってもよいが
、重合体の固有粘度の減少を引き起し易いので、特に約
99〜10の重量%の濃度範囲の硫酸を用いるのが好ま
しい。 本発明の効果を損なわないかぎりにおいて硫酸溶媒に、
クロル硫酸、フルオロ硫酸、弗化水素酸、ハロゲン化ア
ルキルスルホン酸ハニロゲン化アルキルスルホン酸、ハ
ロゲン化芳香族スルホン酸、ハロゲン化された低級アル
キルアルコールやケトンやアルデヒドなど他の添加剤を
混合せしめることも許される。ドープの調製は、温度に
対する注意を払えば、特に変った装置や方法を必要とし
ない。 たとえば、損梓機付きの溶解槽に溶媒を仕込み、次いで
重合体を一度に、または徐々に添加し、燈拝しながら重
合体を溶解せしめる。溶解に伴なし、ドープの粘度が増
し、特に重合体の固有粘度が高くなるほど、また重合体
の量が多くなるほどドープの粘度は高くなる。このよう
な場合には溶解温度を高く保つ必要が生じるが、必要以
上に高くするのは、重合体の分解を増大せしめるのでこ
れはさげねばならない。溶解温度は重合体の固有粘度、
重合体の濃度で異なるが、一般には10ぴ0以下で行な
うのがよい。光学異方性ドープは光学等方性ドープより
高いある臨界重合体濃度以上の範囲で得られる。 ド−プが光学異方性を示すようになる臨界重合体濃度は
、用いる重合体の固有粘度、溶媒の濃度で異なり、実験
的に容易に求めることができる。たとえば、聡重量%の
硫酸を溶媒とする場合、固有粘度が2.5以上の範囲の
重合体では、重合体濃度9〜IQ重量%以上で光学異万
性ドープとなる。また、99。5%の硫酸溶媒の場合、
約8〜9重量%以上で異方性ドープとなる。 本発明を実施する上で、各々のドープの重合体の濃度は
、それが異方性、等方性の範囲で任意に選ばれてよく、
一般には、重合体濃度が2〜8重量%範囲の光学等方性
ド−フ。と、同じく10〜25重量%、好ましくは14
〜22重量%範囲の光学異方性ドープを用いる。ドープ
の粘度は製膜上の重要な項目であり、一般に10000
〜5000ポィズ以下になるように、重合体濃度、重合
体の固有粘度、溶媒の濃度、ドープ温度を選択すること
が好ましい。 また、両成分のドープの粘度は、全く等しくする必要は
ないが、極端に異ならないように配慮すべきである。な
お、ドープ中に充填剤、紫外線安定剤、酸化防止剤等の
ような通常の添加剤を必要ならば混合せしめてもよい。
本発明の特徴であるか)る二種類のドープからの薄膜の
製は、特に変ったものを必要とせず、通常の方法および
装置を使って行なうことができる。 たとえば、スリット状ダィより各々のドープを々に薄膜
状に押し出したのちに、ドラムやネットに受けて重ね合
わせる方法や、スリット状やりング状ダィより二つのド
ープを一緒にサイド/くィサィド型の薄膜状に押し出す
方法(後者のリング状ダィよりの押し出し‘こおいて、
ガス圧入などにより製膜と同時に延伸を行なう、いわゆ
るインフレーション法を用いてもよい。)や、坂上に一
つのドープを薄膜状に流延し、その上に他のドープを流
延する方法などで二種類のドープの複合された薄膜を作
る。ド−フ。 より薄膜を作る際の製膜ドラフトは、ドープの性状、ス
リット幅、凝固裕組成、目標とするフィルムの厚さなど
に応じて安定な製膜ができる範囲で生産性の面も考慮し
て選ばれる。従来の方法では、ドラフトを大きくするほ
ど、その方向(縦方向)への分子配向は大きくなり、そ
れと直角方向(横方向)の強度は低下し、フィルムは一
段とフィプリル化し易くなるが、本発明の方法では、ド
ラフトを大きくしても、得られるフィルムの横方向の強
度は高いという特徴があり、したがって、生産性高く良
好なフィルムを製造することができる。二種類のドープ
の使用割合は、用いるドープの重合体濃度で異なるが、
通常は光学異方性ドープの容積/光学等方性ドープの容
積の比で云って4〜0.25の範囲内が好ましい。 容積比が4以上になると、得られるフィルムは引き裂き
が弱くなり、また透明性が低下してくる。一方、0.2
5以下になると、得られるフィルムは機械的性質が劣っ
てくる。特に好適なフィルムは、上記の容積比で云って
2〜0.5の範囲の場合に得られる。なお、製膜におい
て、光学異方性のドープからの膜厚さは、最終のフィル
ムの透明性に影響を与えるもので、特に透明性の良いフ
ィルムを得たい時には150〃以下にするのが好ましい
。製膜温度はドープの粘度が成膜に適する粘度になるよ
うに、ドープの重合体濃度、重合体の固有粘度、溶媒に
応じて選択する。 た)、し、必要以上の加熱は重合体の分解の面より好ま
しくない。通常100oo以下、好ましくは85qC以
下にするのがよい。薄膜状に形成されたドープは、凝固
浴に導いて脱溶媒を行なう。 凝固剤に接触させる前に、薄膜を短時間空気や窒素の如
き気体やトルヱン、ヘプタンの如き非凝固性液体層と接
触せしめてもよい。気体層の温度は、必ずしも常温であ
る必要はなく、加熱雰囲気であっても、また冷気であっ
ても本発明のフィルムが得られる。また湿度の高い気体
層であってもよい。凝固のためには、種々の俗を使用す
ることができる。 有用な俗としては、水、ドープを形成する溶媒の水溶液
、食塩、塩化カルシウム、茎硝などの如き塩を含有する
それらの系が挙げられる。また、水と混和しうる有機溶
媒、たとえば、メタノール、エタノール、エチレングリ
コールの如き水溶液もあげられる。経済面より水または
硫酸水溶液が好ましい。格の温度は高すぎると急激な脱
溶媒が生じ、ボィドを発生し易くなるので、一般には低
い方が好ましい。好適範囲は浴組成によって異なり、た
とえば、凝固能力の大きな裕組成の場合は、俗温度は低
く保つのがよく、凝固能力が小さい格組成の場合には、
浴温度が高くても、たとえば、80〜10000でもボ
イドの生成は少なく、一般には10000以下、好まし
くは−25〜5000の範囲が好ましい。凝固俗よりひ
き上げた膜は、次いで水や希薄水溶液と接触せしめ、凝
固の完全化や付着溶媒の除去をはかる。 この際、膜を横方向にも緊張をかけるが好ましい。必要
ならば、無緊張下(収縮許容下)に洗浄を行なってもよ
い。特に引張強度の高いフィルムを得たいときには、縦
方向および/ま夕たは横方向に延伸を行なうのがよい。
この場合、延伸は凝固が完全でなく、膨潤が大なる膜に
対して行なうのが効果的である。凝固浴中で延伸を行な
う方法もある。膜に少量の硫酸が残っていても劣化の原
因となるので、膜の洗浄は十分に行なうZ必要がある。
場合によって水酸化ナトリウムなどで中和する。なお、
腰中の金属イオンの存在は、電気特性や耐熱性の低下を
もたらすことがあるので、中和剤を用いても中和剤や中
和塩の除去はできるだけ行Zなう必要がある。 また、金属イオンなどの含量の少ない軟水の使用は好ま
しい。洗浄を終えた腰は、絞りロールなどで付着水をで
きるだけ除去した後、または積極的な水の除去を行なう
ことなく、加熱ロール、加熱プレート、2また加熱雰囲
気に接触せしめて緊張下に、または無緊張下(収縮許容
下)に乾燥する。 また、膜の積極的な徴密化の上で加熱プレスロール間を
通すなど、加圧下に乾燥せしめる方法でもよい。延伸下
に乾燥せしめることも許される。必要な場合には、寸法
安定性の付与、構造の固定化のために膜を無緊張下(収
縮許容下)、緊張下、加圧下、延伸下に熱処理を行なう
。 処理温度は重合体の分解が起きない範囲で任意に選ばれ
るが、通常】50〜5000Cの範囲が実用的である。
加圧下に熱処理する際には、圧力は処理温度で異なるが
、15000では5仇h/の以上、200ooではlm
h/の以上の範囲で選択するのが好ましい。熱処理は乾
燥後の膜である必要はなく、乾燥前の腰に対して乾燥を
かねて行なう方法でも、本発明の特徴とするフィルムは
得られる。前者の乾燥後の膜の熱処理は、乾燥温度より
高い温度で行なうのが効果的である。処理雰囲気は、処
理温度が低い場合には大気であってもよいが、高温度の
場合の処理では窒素などの不活性気体中が好ましい。湿
潤膜を加熱すると膜は収縮するが、光学異万性ドープの
みからの膜では膜の幅方向の収縮が大きいが、これに較
べて、本発明の二種類のドープからの膜ではそれは小さ
い。このような方法で得られる本発明の複合フィルムは
、構造的な特徴として、厚さ方向に繊密な組織の層と、
それと比較においてや)粗な組織の層とを持っている。 組織の程度は電子顕微鏡で観察するこができるが、簡単
には見かけ密度を測定することによっても間接的に評価
することができる。この見かけ密度より算出する空隙率
(%)が大きいことは、一般に重合体の凝集が不完全で
あるとか、微細孔が存在することを示唆する。これに対
し、空隙率が小さくなるほど無孔で繊密な組織であるこ
とを示唆する。光学異方性ドープを凝固せしめると、空
隙率の小さいフィルムが得られる。 これに対して光学等方性ドープからは比較的空隙率の大
きなフィルムが得られる。たとえば、光学異方性ドープ
(光学等方性ドープ)を凝固せしめたフィルムの空隙率
は、乾燥前の湿潤状態のときで、70〜80%(80〜
90%)、乾燥後で10〜30%(30〜50%)であ
る。本発明の光学異万性ドープを凝固せしめた層と光学
等方性ドープを凝固せしめた層とよりなる複合フィルム
は、空隙率は小さく、ほとんどが30%以下であり、か
つ厚さ方向に空隙率が異なっており、大まかに分けて小
さな空隙率(約30%以下)を有する層と、や)大きな
空隙率(約50%以下)夕を有する層とよりなっている
。好適フィルムは密な組織の層とや)粗な組織の層との
比が、フィルム全体の厚さを1とした場合、繊密な組織
の層の厚さが0.9〜0.4の範囲にある。 繊密な層が0.9以上のフィルムは、引き裂きo強度、
接着性などが低下し、また0.4〆下のフィルムは機械
的性質や電気特性が悪くなる。凝固条件を膜の両側でち
がえることによって、密な組織の構造と粗な組織の構造
の非対称な断面構造のフィルムが得られるが(たとえば
、特開昭夕51‐16363号公報に記載)、この方法
で得られる非対称の断面構造のフィルムは、両層におけ
る分子配向の程度はほ)、同じレベルにあり、これに対
して本発明の複合フィルムは、各々の層で分子配向度合
に差があり、構造的に本発明の複合フィルム錐とは異な
っている。 本発明の複合フィルムでは分子配向度合が両眉間で異な
ることについては、光学異万性ドーブからは光学等方性
ドープに較べて分子配向のよい成型物が得られることか
ら裏付けされる。 さらに述べれば、これらのフィルムは物性的にも明らか
な違いがあり、たとえば、凝固条件を変えて得た粗な構
造を有する非対称構造のフィルムは透明性が悪いのに対
して、本発明の複合フィルムは粗な構造の層を有してい
ながら、下記の如く透明性に優れており、また電気特性
や機械的性質にも差がある。本発明のフィルムは光学異
方性ドープを凝固せしめた層と、光学等方性ドープを凝
固せしめた層との相接する複数の層よりなる複合フィル
ムとして、構造的に前記の如く特徴づけられるが、さら
に以下の如き予期されない物性を有することで特徴的で
ある。 すなわち、本発明の複合フィルムは、粗な組織の層を有
しながら透明性に優れており、波長50仇hレにおける
光の透過率(%)は60%以上もある。 透明性のよいフィルムは商品的価値が大きい。これに対
し、光学異万性ドープのみから得られるフィルムは透明
性悪く、光透過率は未延伸で10%以下、延伸フィルム
でも40%以下である。また光学等方性ドープからのフ
ィルムは比較的透明性がよいが、50仏の厚さのフィル
ムで70%以下、150仏になると20%以下である。
これに対し、本発明の複合フィルムは、50ムの厚さで
透過率80%以上、150仏の厚さになっても60%以
上の透過率2を示す。このことは予想できない複合効果
である。さらに、本発明の複合フィルムは、従来のポリ
パラフエニレンテしフタルアミドフイルムにない機械的
性質を有することでも特徴的である。 すな3わち、従来のフィルムは押し出し方向の引き裂き
が弱く、特に寸法安定性の向上を目的とした熱処理を受
けたフィルムや延伸したフィルムになると、その傾向が
著しいが、それに対して、本発明のフィルムは、熱処理
された、また延伸されたフ3ィルムでも引き裂き強度が
大きい。また、本発明のフィルムは、押し出し方向(縦
方向)に対して直角方向(横方向)の引張り強度にも優
れている。たとえば、横方向の引張り強度/縦方向の引
張り強度の比が従来のフィルムでは、横方向の延処伸が
ない場合は0.3以下であり、延伸を行なった場合で0
.6〜0.朝華度であるのに対して、本発明の複合フィ
ルムは、横方向への延伸がないときでも0.6〜0.8
もあり、横方向の引張強度にも優れている。本発明のフ
ィルムは、結晶性のよい、高い融点を有する(約550
ooと云われる)ポリパラフェニレンテルフタルァミド
を主成分とする重合体より夕 なる。 したがって、フィルムは高い温度まで優れた機械的性質
と電気特性を保持する。また、親水性の−CO−NH−
結合を有しているが、高結晶性であるため、吸湿による
寸法変化や電気絶縁特性の低下が少ない。ZO フィル
ムに望むならば紫外線安定剤、酸化防止剤等の通常の添
加剤を含ませることは、本発明のフィルムの特徴を害す
るものでない限り許される。 また、フィルム中の無機塩、たとえば、筈硝の存在は場
合によって耐熱性の低下、電気特性の灯低下をもたたら
す。フィルム中の残存無機塩は0.1〜0.5%以下に
するのがよい。本発明のフィルムは、光学異万性ドープ
を凝固せしめた層と光学等方性ドープを凝固せしめた層
との相接する複数の層よりなることで構造的に特0徴づ
けられ、透明性に陵れ、縦方向への引き裂き抵抗が大き
く、また横方向の引張り強度が大きいなどの機械的性質
を有し、さらに、高温での機械的性質や電気特性も良好
であり、また、接着性や含浸性も優れている。 したがって、高度の耐熱タ性、電気特性、機械的性質が
要求される分野の電気絶縁材、たとえば、耐熱電線や耐
熱ケーブルの絶縁、モーターのマグネットワイヤ一の電
気絶縁、ヒーターの絶縁、トランスの層間絶縁、その他
のプリント配線基板、家庭用VTRのテープ、0接着テ
ープどに極めて有用である。本発明における各特性の測
定方法は次ぎの通りである。 固有粘度 :約98.5%の濃硫酸100叫に重合体0
.次を溶かした溶液の相対粘度を常法により35o0で
測定し、次式により 算出する。 固有粘度=ln(相対粘度) 0.2 空隙率(%):5仇肋×5仇吻角に切りとったフィルム
の体積およびその重量の測定などより見掛け密度(g/
流)を求め、 次式により算出する。 空隙率=(1一見餌け密度 1.44 )x,。 〇光透過率(%):フィルムを純水を満たした石英セル
の壁に密着するようにセットし、純水のみの場合の透過
率が100 %となるように調整した後に、比色 計にて波長50仇h#での透過率を測 定する。 引張強伸度:1仇肋×10仇吻の短冊型に切りとったフ
ィルムを引張試験器で、サンプル長5仇肋、引張速度2
00肌′minで測定し、応力−歪み曲線より引張強度
(k9/側2)、引張伸度(%)を算出する。 引裂き強さ:JIS−P−8116に準じてェレメンド
ルフ引裂試験器で測定する。 絶縁破壊電圧:JIS−C−2318に準じて測定する
。 以下実施例を示すが、実施例中で示す%は特にことわら
ない限り重量%である。 実施例 1 固有粘度が5.2のポリバラフェニレンテレフタルアミ
ドを、濃度99.5%の硫酸に重合体濃度4.0%にな
るように溶解した。 得られたドープは、回転粘度計で測つて約3900ポィ
ズ(約5000)の粘度を有し、光学的に等方性であっ
た。他方、固有粘度が4.1のポリパラフェニレンテレ
フタルアミドを、同濃度の硫酸に重合体濃度18%にな
るように溶解した。 得られたドープは、約500ポィズ(約7000)の粘
度を有し、偏光顕微鏡による観察の結果、光学的に異万
性であった。約70qoに予じめ加熱されたガラス板上
に、50仏の厚さに光学等方性ドーブを流延し、次いで
その上に50仏の厚さに光学異方性ドープを流延した。
次いでガラス板ごと約25q○の水に浸潰し、凝固せし
めた。ガラス板よりはなれた膜は、流水で十分に洗浄し
た後に、枠に張りつけ12000の熱風乾燥機に入れ乾
燥した。このようにして得られた厚さ24仏のフィルム
は、表1に示す諸特性を有していた。表1から明らかな
ように本発明のフィルムは、光学異万性ドープのみより
得たフィルム(比較例1)に比べて、横方向の引張強度
が極めて大であり、縦方向の引裂き強さも大きく、さら
に透明性にすぐれていた。 さらに光学等方性ドープのみより得たフィルム(比較例
2)に較べても、引張強度(機械的性質)、絶縁破壊電
圧(電気特性共に優れていた。比較例 1 実施例1で使用した光学異方性ドープを100仏の厚さ
にガラス板上に流延し、実施例1と同じ処理を行なって
フィルムを作った。 得られた厚さ31仏のフィルムは不透明で、流延方向(
縦方向)に裂け易かった。比較例 2 実施例1で使用した光学異方性ドープを100仏の厚さ
にガラス板上に流延し、実施例1と同じ処理を行なって
フィルムを作った。 得られた厚さ9ムのフィルムは透明であったが、引張強
度が低くもろかった。表 l 実施例 2 実施例1で使用したドープを用い、表2に示すような光
学異方性ドープと等万性ドープの使用割合下に、ガラス
板上に各々のドープを流延し、次いで約5℃の水中に1
昼夜浸潰した。 純粋な水で洗浄した後に、付着水をスポンジでふきとり
、30000で約1分間緊張下に熱処理した。得られた
各々のフィルムは、表2に示すような特性を有していた
。表 2 OA:光学異方性ドーブ 01:光学等方性ドープ なお、電子顕微鏡によるフィルム断面の観察結果、本発
明のフィルムは、空隙のみられない層と空隙がや)みら
れる層の二層構造よりなっていた。 その空隙のみられない層の厚さ/空隙のみられる層の厚
さの比は、光学異方性ドープ/光学等方性ドープ=80
/70の成膜で得たフィルムの場合、約36/1であっ
た。他方、光学異方性ドープのみから得たフィルムは、
断面全体にわたって空隙はほとんどみられず、ほゞ均一
な断面構造を有していた。実施例 3 固有粘度が4.1のポリパラフェニレンテレフタルアミ
ドを、99.5%硫酸に濃度20%に溶解した光学異万
性のドープと、同じく濃度4%に溶解した光学等方性の
ド−プを、幅0.15柳×長さ10仇肋のスリットより
一緒に複合薄膜状に(光学異方性ドープ層が約100仏
、光学等方性ドープ層が約50仏の厚さになるように、
各々のドープの押し出し量、および各々のドープの流路
のすき間を調節した。 )大気中に押し出した。大気中を20助走行せしめた後
に、次いで約0℃の30%硫酸水溶液よりなる凝固俗に
導入した。凝固裕中を1の砂、間走行せしめた後に引き
上げ、次いでロールに導いて引張り方向に1.2倍延伸
した。延伸後、洗浄俗に導き残在溶媒を除し、次いで表
面温度が15000の熱ロ−ル群の間を通し、緊張乾燥
を行なった。このようにして得たフィルムは、厚さ39
仏、空隙率25%、透過率82%、延伸方向の引張強度
18.9k9/側2、直角方向の引張強度11.5k9
/脚2、絶縁破壊電圧20歌V/側であり、機械的性質
、電気特性の優れた透明なフィルムであった。 また、このフィルムの粗な層側の表面同志をシリコーン
系接着剤で接着し、接着面に直角方向に引っぱり、接着
力を測定した結果は540g/25肌であった。他方、
比較例1のフィルムでは、同じ方法で測定した接着力は
310g/25柳であり、本発明のフィルムは接着性も
良好であった。実施例 4 表3に示す組成よりなる種々の重合体を濃度が99.4
%の硫酸に溶解して、重合体濃度を20%の光学異万性
ドープと重合体濃度3%の光学等方性ドープを作った。 ガラス板上に光学等方性ド−プを約50仏の厚さに、光
学異方性ドープを約100仏の厚さに流延し、次いで室
温の水で凝固せしめた。洗浄、乾燥後、300oCで約
3硯砂間緊張下に熱処理した。得られたフィルムは表3
に示す性質を有していた。表 3 注】 P−T‘パラフエニレンナレフ ルアこド注2)
300℃の熱風にIRr暴露後のフィルムの縦方向の引
張強度を測り、後の強度 x,ooに強度保持率(多)
を求めるo前の強度表3の結果より、パラフェニレンテ
レフタルアミド以外に分子鎖が剛直な直線配位性のある
単位が少量含まれる重合体からも、強い、耐熱性のある
フィルムが得られること、その量が15モル%以上にな
ると、強度の低下や耐熱性の低下が大きいことが判る。 実施例 5 −単位を5モル%含有す るポリパラフェニレンテレフタルアミド共重合体と99
.8%の硫酸とよりなる重合体濃度21%の光学異万性
ドープと、ポリパラフェニレンテレフタルアミドと同溶
媒よりなる重合体濃度4%の等方性ドープとを、直径1
00肌、スリット幅0.2肋のりング状オリフィスから
一緒にチューブ状に空気中に押出し空気中を約15仇肋
通過させたのち、約5℃の凝固俗に導入した。 押出されたチューブ状薄膜の内部には、空気を圧入して
オリフィスの直径の約2倍に膨張させた。なお、チュー
ブ状薄膜の内側にも外側と同じ組成の凝固液を存在せし
めた。十分に凝固せしめた薄膜を凝固格より引き上げ、
し、で洗浄、乾燥した。得られたフィルムは、縦方向の
引張強度19.5k9/側2、伸度23%、横方向の引
張強度16.6k9/肋2、伸度20%、縦方向の引き
裂き強度は0.54k9/肋であり、透明で強じんなフ
ィルムであった。なお、空隙率は23%であり、光の透
過率は89%であった。比較として同じ光学異方性ドー
プのみを用いて同機な方法でフィルムを作った。 た)、し、均一な延伸ができず、オリフィス直径の約1
.5倍に膨張させた。得られたフィルムは、縦方向の引
張強度は15.5k9/柳2と比較的高かったが、縦方
向の引き裂き強度は0.21k9/側と本発明のフィル
ムに較べて低かった。また、管状フィルム内側の凝固俗
として、温度40oo、重炭酸ソーダを15%含有水溶
液を使用して、同じく光学異方性ドープのみからオリフ
ィス直径の約1.5倍膨張以外は同様な方法でフィルム
を作った。
[b} A composite film consisting of a number of layers in contact with a layer made of solidified optically isotropic dope. Another invention provides an optically anisotropic dope consisting essentially of a carbocyclic aromatic polyamide in which at least 85 mol% of the repeating units consist of paraphenylene terephthalamide and sulfuric acid at a concentration of at least 9% by weight. This is a method of manufacturing a film with the novel structure of the present invention by forming a plurality of thin films of a plurality of layers adjoining each other in the thickness direction, and solidifying the composite thin film. The polymer used in the present invention has at least 85 repeating units.
It is a carbocyclic aromatic polyamide comprising mol% of paraphenylene terephthalamide. Other useful units are -CO~, -CO-, -NH-
-2-NH-, -3-CO-. ~,,F2,~3 are divalent aromatic rings in which bond chains extend coaxially or parallelly, for example, (
Y is an extended chain bond having a structure that can resonate with an aromatic ring, and examples thereof include -CONH-, -N=N-, and the like, and they may be the same or different from each other. These aromatic rings may have substituents, but they must not cause undesirable reactions during polymerization and processing steps. Examples of such substituents include halogen groups (e.g., chloro, frome), lower alkyl groups (e.g., methyl, ethyl), lower alkoxy groups (e.g., methoxy, ethoxy), nitro groups, acetyl groups, and the like. It will be done. As shown above, the polymer used in the present invention consists of an amide bond with paraphenylene terephthalamide as a repeating unit and an aromatic ring (the bonded chains extend coaxially or in parallel), and the main chain is These polymers have a structure that is easy to extend straight (referred to as linear coordination polymers), but as long as the linear coordination is not impaired, polymers that do not meet the above conditions, such as those in which the amide bond is coaxially extended from the aromatic ring. Bonds other than amide bonds such as imide bonds, alkylene bonds, imidazole bonds, oxazole bonds, ester bonds, and urea bonds, and cyclohexyl Approximately 5 mol% of groups with extended chain bonds other than aromatic rings such as silene, pyridylene, and bicyclohexylene
Polymers containing the following may also be used. However, the use of a polymer in which paraphenylene terephthalamide units account for 85 mol % or less in all repeating units is not preferable because the resulting film will have poor heat resistance and mechanical properties. The intrinsic viscosity of the polymer is related to the mechanical properties of the film, and a higher one is preferable, but if it is too high, problems occur during film formation. It is generally preferred to use a polymer having an intrinsic viscosity of at least 2.0, preferably 3.5. Such polymers can be produced by a low-temperature solution polycondensation method of an aromatic dicarboxylic acid halide and an aromatic diamine, and a method using a hydrohafide salt of an aromatic aminocarboxylic acid halide.
It can be synthesized by a known method. The film of the present invention is produced by forming an optically anisotropic dope and an optically isotropic dope of the above polymer into a thin film of a plurality of layers adjoining each other in the thickness direction, and then coagulating, washing, drying, and as necessary. It can be made by a so-called wet method, which involves heat treatment. The optically anisotropic dope used in the present invention is obtained by mixing a polymer and a solvent in a certain concentration range. This dope exhibits birefringence, and when polarized light passes through the dope, a depolarization phenomenon occurs. Optical anisotropic doping is described in Samurai Publication No. 47-248, Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-394, and the like. The solvent used for dope formation is essentially one that can dissolve the polymer used in the present invention, does not significantly increase the fraction of the polymer, and is capable of forming an optically anisotropic dope. Any type of sulfuric acid may be used, but sulfuric acid having a concentration of at least % by weight is preferred from the viewpoint of economy and film properties. for example,
Amide-based polar solvents such as N,N'-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetramethylurea, and hexamethylphosphoramide containing solubilizing agents such as lithium chloride, calcium chloride, and magnesium chloride are
There are restrictions on the polymers that can be dissolved, and it cannot be used for polymers with high intrinsic viscosity, which are desirable for making films with good physical properties, or polymers containing only paraphenylene terephthalamide, and it has a dissolving power comparable to that of sulfuric acid. chlorosulfuric acid, which can easily dissolve polymers with high solid viscosity and polymers containing only paraphenylene terphthalamide component.
The problem with fluorosulfuric acid is that it is very expensive. A sulfuric acid content of 9% by weight or less lacks the dissolving power. Although so-called fuming sulfuric acid may be used in a concentration of 10% by weight or more, it is particularly preferable to use sulfuric acid in a concentration range of about 99 to 10% by weight because it tends to cause a decrease in the intrinsic viscosity of the polymer. In the sulfuric acid solvent, as long as the effects of the present invention are not impaired,
Other additives such as chlorosulfuric acid, fluorosulfuric acid, hydrofluoric acid, halogenated alkylsulfonic acid, halogenated alkylsulfonic acid, halogenated aromatic sulfonic acid, halogenated lower alkyl alcohol, ketone, and aldehyde may be mixed. forgiven. Preparation of the dope does not require any special equipment or methods as long as attention is paid to temperature. For example, a solvent is charged into a dissolution tank equipped with a water absorber, and then the polymer is added all at once or gradually, and the polymer is dissolved while stirring. The viscosity of the dope increases as it dissolves, and in particular, the higher the intrinsic viscosity of the polymer and the greater the amount of polymer, the higher the viscosity of the dope. In such cases, it is necessary to maintain the dissolution temperature high, but increasing it higher than necessary increases the decomposition of the polymer, so this must be avoided. The melting temperature is the intrinsic viscosity of the polymer,
Although it differs depending on the concentration of the polymer, it is generally best to carry out at a concentration of 10% or less. The optically anisotropic dope is obtained in a range above a certain critical polymer concentration which is higher than the optically isotropic dope. The critical polymer concentration at which the dope exhibits optical anisotropy varies depending on the intrinsic viscosity of the polymer used and the concentration of the solvent, and can be easily determined experimentally. For example, when using sulfuric acid with a concentration of IQ% by weight as a solvent, a polymer having an intrinsic viscosity of 2.5 or more becomes an anisotropic dope at a polymer concentration of 9 to IQ% by weight or more. In addition, in the case of 99.5% sulfuric acid solvent,
When the amount is about 8 to 9% by weight or more, it becomes an anisotropic dope. In carrying out the present invention, the concentration of each dope polymer may be arbitrarily selected within the range of anisotropy and isotropy.
Generally, optically isotropic dolphs have a polymer concentration in the range of 2 to 8% by weight. and 10 to 25% by weight, preferably 14
An optically anisotropic dope in the range of ~22% by weight is used. The viscosity of the dope is an important item in film formation, and is generally 10,000 ml.
It is preferable to select the polymer concentration, the intrinsic viscosity of the polymer, the concentration of the solvent, and the doping temperature so that it is 5000 poise or less. In addition, the viscosities of the dopes of both components do not need to be completely equal, but care should be taken so that they are not extremely different. Furthermore, if necessary, conventional additives such as fillers, ultraviolet stabilizers, antioxidants, etc. may be mixed into the dope.
The production of thin films from two types of dopes (which is a feature of the present invention) does not require any special equipment and can be carried out using conventional methods and equipment. For example, after extruding each dope into a thin film through a slit-shaped die, the dopes may be stacked on a drum or net, or two dopes may be side- or wedged together through a slit-shaped or ring-shaped die. A method of extruding into a thin film from a mold (extrusion from a ring-shaped die in the latter case,
A so-called inflation method may be used in which film formation and stretching are performed simultaneously by gas injection or the like. ), or by casting one dope in the form of a thin film on a slope and then casting the other dope on top of it, to create a composite thin film of two types of dopes. Dofu. When making thinner films, the film forming draft is selected based on the properties of the dope, slit width, coagulation ratio composition, target film thickness, etc., and taking into account productivity as long as stable film formation can be achieved. It will be done. In the conventional method, the larger the draft, the greater the molecular orientation in that direction (vertical direction), the lower the strength in the direction perpendicular to it (lateral direction), and the film becomes more likely to fibrillate. The method is characterized in that even if the draft is increased, the strength of the resulting film in the transverse direction is high, and therefore a good film can be produced with high productivity. The ratio of the two types of dopes used varies depending on the polymer concentration of the dope used, but
Usually, the ratio of the volume of the optically anisotropic dope to the volume of the optically isotropic dope is preferably in the range of 4 to 0.25. When the volume ratio is 4 or more, the resulting film becomes less tearable and has lower transparency. On the other hand, 0.2
If it is less than 5, the resulting film will have poor mechanical properties. Particularly suitable films are obtained when the above-mentioned volume ratio is in the range of 2 to 0.5. In addition, during film formation, the film thickness from the optically anisotropic dope affects the transparency of the final film, and it is preferably set to 150 or less when obtaining a film with particularly good transparency. . The film forming temperature is selected depending on the polymer concentration of the dope, the intrinsic viscosity of the polymer, and the solvent so that the viscosity of the dope is suitable for film formation. However, excessive heating is undesirable from the viewpoint of polymer decomposition. It is usually 100 oo or less, preferably 85 qC or less. The dope formed into a thin film is introduced into a coagulation bath to remove the solvent. Prior to contacting the coagulant, the thin film may be briefly contacted with a gas such as air or nitrogen, or with a non-coagulable liquid layer such as toluene or heptane. The temperature of the gas layer does not necessarily have to be room temperature, and the film of the present invention can be obtained even in a heated atmosphere or in a cold atmosphere. It may also be a gas layer with high humidity. Various techniques can be used for coagulation. Useful systems include water, aqueous solutions of dope-forming solvents, and those systems containing salts such as common salt, calcium chloride, sulfur, and the like. Also included are organic solvents miscible with water, such as aqueous solutions such as methanol, ethanol, and ethylene glycol. From an economical point of view, water or an aqueous sulfuric acid solution is preferred. If the heating temperature is too high, rapid desolvation will occur and voids will be likely to occur, so a lower temperature is generally preferred. The suitable range varies depending on the bath composition; for example, in the case of a rich composition with a high coagulation ability, it is better to keep the normal temperature low, and in the case of a high composition with a small coagulation ability,
Even if the bath temperature is high, for example, from 80 to 10,000, the formation of voids is small, and generally it is 10,000 or less, preferably in the range of -25 to 5,000. The membrane pulled up from the coagulation process is then brought into contact with water or a dilute aqueous solution in order to complete the coagulation and remove the adhering solvent. At this time, it is preferable to apply tension to the membrane in the lateral direction as well. If necessary, washing may be performed under no tension (allowing contraction). In particular, when it is desired to obtain a film with high tensile strength, it is preferable to carry out stretching in the machine direction and/or the transverse direction.
In this case, it is effective to stretch a film that is not completely solidified and has large swelling. Another method involves stretching in a coagulation bath. Even a small amount of sulfuric acid remaining in the membrane can cause deterioration, so the membrane must be thoroughly cleaned.
Neutralize with sodium hydroxide, etc. if necessary. In addition,
The presence of metal ions in the material may cause a decrease in electrical properties and heat resistance, so even if a neutralizing agent is used, it is necessary to remove the neutralizing agent and neutralizing salt as much as possible. In addition, it is preferable to use soft water with a low content of metal ions. After washing, remove as much adhering water as possible with a squeezing roll or the like, or without actively removing the water, place the waist in contact with a heating roll, a heating plate, or a heating atmosphere under tension, or Dry under no tension (allowing shrinkage). Alternatively, a method may be used in which the membrane is actively densified and then dried under pressure, such as by passing it between heated press rolls. Drying during stretching is also permissible. If necessary, the membrane is heat-treated under no tension (allowing shrinkage), under tension, under pressure, or under stretching in order to impart dimensional stability and fix the structure. The treatment temperature is arbitrarily selected within a range that does not cause decomposition of the polymer, but a range of 50 to 5000C is usually practical.
When heat-treating under pressure, the pressure varies depending on the treatment temperature, but at 15,000 yen it is 5 m/h/or more, and at 200 ohm/lm
It is preferable to select it within a range of h/ or more. It is not necessary to heat-treat the film after drying, and the film characteristic of the present invention can also be obtained by drying the film before drying. In the former case, it is effective to heat the film after drying at a temperature higher than the drying temperature. The processing atmosphere may be the atmosphere when the processing temperature is low, but preferably an inert gas such as nitrogen when the processing temperature is high. When a wet film is heated, the film shrinks, and the film made only from the optically anisotropic dope has a large shrinkage in the width direction of the film, but compared to this, the film made from the two types of dopes of the present invention has a small shrinkage. The composite film of the present invention obtained by such a method has structural features such as a layer of dense tissue in the thickness direction, and
In comparison, it has a layer of coarse structure. The degree of organization can be observed using an electron microscope, but it can also be easily evaluated indirectly by measuring the apparent density. A large porosity (%) calculated from this apparent density generally suggests that aggregation of the polymer is incomplete or that micropores are present. On the other hand, the smaller the porosity, the more dense the structure is. When the optically anisotropic dope is solidified, a film with low porosity is obtained. On the other hand, optically isotropic doping provides a film with a relatively large porosity. For example, the porosity of a film made by coagulating optically anisotropic dope (optically isotropic dope) is 70-80% (80-80%) in a wet state before drying.
90%) and 10-30% (30-50%) after drying. The composite film of the present invention, which is composed of a layer formed by solidifying the optically anisotropic dope and a layer formed by solidifying the optically isotropic dope, has a small porosity, most of which is 30% or less, and has voids in the thickness direction. They have different porosity, and are roughly divided into layers with a small porosity (about 30% or less) and layers with a large porosity (about 50% or less). A preferred film is one in which the ratio of the densely textured layer to the coarsely textured layer is between 0.9 and 0.4 when the overall thickness of the film is 1. in range. Films with a dense layer of 0.9 or more have tear o strength,
Adhesion and other properties deteriorate, and films below 0.4 have poor mechanical and electrical properties. By changing the coagulation conditions on both sides of the film, a film with an asymmetrical cross-sectional structure of a dense structure and a coarse structure can be obtained (for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-16363). The film with an asymmetric cross-sectional structure obtained by this method has the same degree of molecular orientation in both layers, whereas the composite film of the present invention has a different degree of molecular orientation in each layer. , is structurally different from the composite film cone of the present invention. The fact that the degree of molecular orientation in the composite film of the present invention differs between the two eyebrows is supported by the fact that a molded product with better molecular orientation can be obtained from an optically anisotropic dope than an optically isotropic dope. Furthermore, there are obvious physical differences between these films; for example, films with an asymmetric structure with a rough structure obtained by changing coagulation conditions have poor transparency, whereas the composite film of the present invention has poor transparency. Although the films have layers with a rough structure, they have excellent transparency as described below, and also have different electrical and mechanical properties. The film of the present invention is structurally characterized as described above as a composite film consisting of a plurality of adjoining layers, a layer made of a coagulated optically anisotropic dope and a layer made of a coagulated optically isotropic dope. However, it is further characterized by having the following unexpected physical properties. That is, the composite film of the present invention has excellent transparency even though it has a layer with a rough structure, and has a light transmittance (%) of 60% or more at a wavelength of 50 m. Films with good transparency have great commercial value. On the other hand, a film obtained only from an anisotropic dope has poor transparency, with a light transmittance of 10% or less in an unstretched film and 40% or less in a stretched film. Films made from optically isotropic dopes have relatively good transparency, but the transparency is less than 70% for films with a thickness of 50 mm, and less than 20% for films with a thickness of 150 mm.
On the other hand, the composite film of the present invention exhibits a transmittance of 80% or more at a thickness of 50 mm, and a transmittance of 60% or higher even at a thickness of 150 mm. This is an unpredictable compound effect. Furthermore, the composite film of the present invention is characterized by having mechanical properties not found in conventional polyparaphenylene phthalamide films. 3. In other words, conventional films are weak in tearing in the extrusion direction, and this tendency is particularly noticeable when films are heat-treated or stretched to improve dimensional stability. The film of the invention has high tear strength even when it is heat treated or stretched. The film of the present invention also has excellent tensile strength in the direction perpendicular (lateral direction) to the extrusion direction (longitudinal direction). For example, in conventional films, the ratio of tensile strength in the transverse direction/tensile strength in the longitudinal direction is 0.3 or less when there is no transverse stretching, and 0.3 when stretching is performed.
.. 6-0. In contrast, the composite film of the present invention has a temperature of 0.6 to 0.8 even when there is no stretching in the transverse direction.
It also has excellent tensile strength in the transverse direction. The film of the present invention has good crystallinity and a high melting point (approximately 550
It is made from a polymer whose main component is poly(paraphenylene terphthalamide). Therefore, the film retains excellent mechanical and electrical properties up to high temperatures. In addition, hydrophilic -CO-NH-
Although it has bonds, it is highly crystalline, so there is little dimensional change or deterioration of electrical insulation properties due to moisture absorption. If desired, the ZO film may contain conventional additives such as UV stabilizers, antioxidants, etc., as long as they do not impair the characteristics of the film of the present invention. In addition, the presence of inorganic salts, such as salt, in the film may lead to a decrease in heat resistance and a decrease in electrical properties. The amount of residual inorganic salt in the film is preferably 0.1 to 0.5% or less. The film of the present invention is structurally characterized by being composed of a plurality of adjoining layers, a layer made of an optically anisotropic dope and a layer made of an optically isotropic dope, and has transparency. It has mechanical properties such as high tear resistance in the longitudinal direction, high tensile strength in the transverse direction, and good mechanical and electrical properties at high temperatures. It also has excellent impregnation properties. Therefore, electrical insulation materials in fields that require high heat resistance, electrical properties, and mechanical properties, such as insulation of heat-resistant electric wires and cables, electrical insulation of motor magnet wires, insulation of heaters, and interlayer insulation of transformers. It is extremely useful for insulation, other printed wiring boards, household VTR tape, zero adhesive tape, etc. The method for measuring each characteristic in the present invention is as follows. Intrinsic viscosity: Approximately 98.5% concentrated sulfuric acid and 0 polymer
.. The relative viscosity of a solution containing the following is measured at 35o0 using a conventional method, and calculated using the following formula. Intrinsic viscosity = ln (relative viscosity) 0.2 Porosity (%): The apparent density (g/
Flow) and calculate it using the following formula. Porosity = (1 seemingly feeding density 1.44) x. 〇Light transmittance (%): Set the film in close contact with the wall of a quartz cell filled with pure water, adjust it so that the transmittance is 100% when using only pure water, and then apply it to a colorimeter. Measure the transmittance at a wavelength of 50 h#. Tensile strength and elongation: A film cut into a strip of 1 length x 10 lengths was tested using a tensile tester at a sample length of 5 lengths and a tensile speed of 2.
The tensile strength (k9/side 2) and tensile elongation (%) are calculated from the stress-strain curve. Tear strength: Measured using an Elmendorf tear tester according to JIS-P-8116. Dielectric breakdown voltage: Measured according to JIS-C-2318. Examples will be shown below, and the percentages shown in the examples are percentages by weight unless otherwise specified. Example 1 Polyvalent phenylene terephthalamide having an intrinsic viscosity of 5.2 was dissolved in 99.5% sulfuric acid to give a polymer concentration of 4.0%. The resulting dope had a viscosity of about 3900 poise (about 5000) as measured by a rotational viscometer and was optically isotropic. On the other hand, polyparaphenylene terephthalamide having an intrinsic viscosity of 4.1 was dissolved in sulfuric acid of the same concentration to give a polymer concentration of 18%. The obtained dope had a viscosity of approximately 500 poise (approximately 7000 poise) and was optically heterotropic as a result of observation using a polarizing microscope. An optically isotropic dope was cast to a thickness of 50 mm on a glass plate preheated to about 70 qo, and then an optically anisotropic dope was cast thereon to a thickness of 50 mm.
Next, the glass plate was immersed in about 25 quarts of water to solidify. The membrane separated from the glass plate was thoroughly washed with running water, then attached to a frame and dried in a 12,000° hot air dryer. The film thus obtained with a thickness of 24 cm had the properties shown in Table 1. As is clear from Table 1, the film of the present invention has extremely high tensile strength in the transverse direction and high tear strength in the longitudinal direction, compared to the film obtained only from the optically anisotropic dope (Comparative Example 1). , it was also highly transparent. Furthermore, compared to the film obtained only from optically isotropic dope (Comparative Example 2), both tensile strength (mechanical properties) and dielectric breakdown voltage (electrical properties) were superior. Comparative Example 1 The optical film used in Example 1 The anisotropic dope was cast onto a glass plate to a thickness of 100 mm, and the same treatment as in Example 1 was carried out to produce a film.The resulting film with a thickness of 31 mm was opaque, and
It was easy to tear in the vertical direction. Comparative Example 2 The optically anisotropic dope used in Example 1 was cast onto a glass plate to a thickness of 100 mm, and the same treatment as in Example 1 was performed to produce a film. The resulting 9 mm thick film was transparent but had low tensile strength and was brittle. Table 1 Example 2 Using the dopes used in Example 1, each dope was cast onto a glass plate using the proportions of the optically anisotropic dope and the isotropic dope shown in Table 2. 1 in water at about 5℃
It was soaked day and night. After washing with pure water, the adhering water was wiped off with a sponge, and heat treatment was performed under tension at 30,000 for about 1 minute. Each of the obtained films had the characteristics shown in Table 2. Table 2 OA: Optically anisotropic dope 01: Optically isotropic dope As a result of observation of the cross section of the film using an electron microscope, the film of the present invention has a two-layer structure consisting of a layer with no voids and a layer with visible voids. It was getting better. The ratio of the thickness of the layer without voids/thickness of the layer with voids is optically anisotropic doping/optical isotropic doping = 80
In the case of a film obtained by forming a film of /70, the ratio was about 36/1. On the other hand, films obtained only from optically anisotropic doping,
Almost no voids were observed throughout the cross section, and the cross-sectional structure was almost uniform. Example 3 An optically anisotropic dope in which polyparaphenylene terephthalamide with an intrinsic viscosity of 4.1 was dissolved in 99.5% sulfuric acid at a concentration of 20%, and an optically isotropic dope dissolved in the same concentration at 4%. - are combined into a composite thin film through a slit with a width of 0.15 x 10 ribs (the optically anisotropic doped layer is approximately 100 mm thick and the optically isotropic doped layer is approximately 50 mm thick). So that
The amount of extrusion of each dope and the gap between the channels of each dope were adjusted. ) extruded into the atmosphere. After running 20 times in the atmosphere, it was then introduced into a coagulation chamber consisting of a 30% aqueous sulfuric acid solution at about 0°C. The solidified bath was run for 1 hour, then pulled up, and then introduced into rolls and stretched 1.2 times in the tensile direction. After stretching, the film was washed to remove residual solvent, and then passed through a group of hot rolls with a surface temperature of 15,000°C for tension drying. The film thus obtained has a thickness of 39
France, porosity 25%, transmittance 82%, tensile strength in the stretching direction 18.9k9/side 2, tensile strength in the right angle direction 11.5k9
The film had a dielectric breakdown voltage of 20V/leg, and was a transparent film with excellent mechanical and electrical properties. Further, the rough layer side surfaces of this film were adhered to each other with a silicone adhesive, and the adhesive force was measured by pulling in a direction perpendicular to the adhesive surface, and the result was 540 g/25 skin. On the other hand,
In the film of Comparative Example 1, the adhesive strength measured by the same method was 310 g/25 willow, and the film of the present invention also had good adhesive strength. Example 4 Various polymers having the compositions shown in Table 3 were mixed at a concentration of 99.4.
% of sulfuric acid to produce an optically anisotropic dope with a polymer concentration of 20% and an optically isotropic dope with a polymer concentration of 3%. The optically isotropic dope and the optically anisotropic dope were cast on a glass plate to a thickness of about 50 mm and about 100 mm, respectively, and then solidified with water at room temperature. After washing and drying, it was heat-treated at 300oC under about 3 inkstone sand tension. The obtained film is shown in Table 3.
It had the properties shown below. Table 3 Note: P-T' Paraphenylennaref Lua Kodo Note 2)
The tensile strength in the longitudinal direction of the film after exposure to IRr hot air at 300°C was measured, and the strength retention rate (multi) was expressed as the strength after x and oo.
From the results in Strength Table 3 above, we can see that strong, heat-resistant films can be obtained from polymers that contain a small amount of units with rigid linear coordination in addition to paraphenylene terephthalamide. It can be seen that when the amount is 15 mol % or more, the strength and heat resistance are significantly lowered. Example 5 - Polyparaphenylene terephthalamide copolymer containing 5 mol% units and 99
.. An optically anisotropic dope with a polymer concentration of 21% consisting of 8% sulfuric acid and an isotropic dope with a polymer concentration of 4% consisting of polyparaphenylene terephthalamide and the same solvent were placed in a diameter of 1.
They were extruded together into the air in a tube shape through a ring-shaped orifice with a slit width of 0.2 ribs, passed through the air for about 15 ribs, and then introduced into a coagulation chamber at about 5°C. Air was forced into the extruded tubular thin film to expand it to about twice the diameter of the orifice. In addition, a coagulating liquid having the same composition as the outside was made to exist inside the tubular thin film. The fully solidified thin film is lifted from the solidified layer,
Then washed and dried. The obtained film has a longitudinal tensile strength of 19.5 k9/side 2, an elongation of 23%, a transverse tensile strength of 16.6 k9/2 ribs, an elongation of 20%, and a longitudinal tear strength of 0.54 k9/ It was a transparent and strong film. Note that the porosity was 23% and the light transmittance was 89%. For comparison, a film was made using the same method using only the same optically anisotropic dope. However, uniform stretching was not possible and the orifice diameter was approximately 1
.. Expanded 5 times. The obtained film had a relatively high longitudinal tensile strength of 15.5k9/Yanagi2, but a longitudinal tear strength of 0.21k9/side, which was lower than the film of the present invention. In addition, to solidify the inside of the tubular film, a film was made using the same method except that it expanded approximately 1.5 times the orifice diameter from only the optically anisotropic dope at a temperature of 40 oo using an aqueous solution containing 15% sodium bicarbonate. Ta.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 繰返し構造単位の少なくとも85モル%がパラフエ
ニレンテレフタルアミドからなる炭素環式芳香族ポリア
ミドの、(a)光学異方性ドープを凝固せしめた層と、
(b)光学等方性ドープを凝固せしめた層との相接する
複数の層よりなるポリパラフエニレンテレフタルアミド
系複合フイルム。 2 繰返し単位の少なくとも85モル%がパラフエニレ
ンテレフタルアミドからなる炭素環式芳香族ポリアミド
と少なくとも98重量%の濃度の硫酸とから実質的にあ
る、(a)光学異方性ドープと、(b)光学等方性ドー
プとを厚さ方向に相接する複数の層の薄膜に形成し、そ
の複合薄膜を凝固せしめることを特徴とするポリパラフ
エニレンテレフタルアミド系複合フイルムの製造法。
[Scope of Claims] 1. A layer of (a) a coagulated optically anisotropic dope of a carbocyclic aromatic polyamide in which at least 85 mol% of the repeating structural units are composed of paraphenylene terephthalamide;
(b) A polyparaphenylene terephthalamide-based composite film consisting of a plurality of layers in contact with a layer formed by coagulating an optically isotropic dope. 2. (a) an optically anisotropic dope consisting essentially of a carbocyclic aromatic polyamide in which at least 85 mol% of the repeating units consist of paraphenylene terephthalamide and sulfuric acid at a concentration of at least 98% by weight; ) A method for producing a polyparaphenylene terephthalamide composite film, which comprises forming a plurality of thin films with an optically isotropic dope in contact with each other in the thickness direction, and solidifying the composite thin film.
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