JPWO2008146637A1 - 無色透明樹脂フィルムの製造方法及び製造装置 - Google Patents

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Abstract

下記の工程(1)、工程(2)及び工程(3)を有する、耐熱性及び平坦性が良好な無色透明樹脂フィルムの製造方法及び装置。(1)ポリアミド酸又はポリイミド溶液を支持体上に流延する工程。(2)酸素含有量0.001〜15体積%、100〜170℃の気体を支持体上の流延物に吹き付けながら有機溶媒を揮発させ、自己支持性フィルムとして支持体から剥離する工程。(3)下記工程(3−1)及び工程(3−2)をこの順に行なう工程。(3−1)加熱した気体を吹き付ける形式の乾燥機を1つ以上用い、酸素含有量15体積%以下、100〜250℃の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程。(3−2)加熱した気体を吹き付ける形式の乾燥機を1つ以上用い、酸素含有量5体積%以下、150〜400℃の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程。

Description

本発明は、無色透明性、耐熱性及び平坦性に優れるポリアミド酸又はポリイミドからなる無色透明樹脂フィルムの製造方法及び該樹脂フィルムの製造装置に関する。この無色透明樹脂フィルムは、液晶表示素子、有機EL表示素子の透明基板や薄膜トランジスタ基板、フレキシブルプリント配線基板などに利用される。
樹脂フィルムの主な製造方法としては、溶融押出成型法、溶液流延法、カレンダー法などがある。これらの方法のうち溶液流延法は、樹脂が溶媒に溶解した溶液(樹脂の溶媒溶液)を、ドラムやベルトなどの支持体上に流延し、溶媒溶液中の溶媒を蒸発させて乾燥することにより樹脂フィルムを得る方法である。該溶液流延法は、フィルムに物理的な圧力がかからないため、高分子の配向が起こりにくく強度や光学特性などに方向性が生じにくいという特長を有し、特に光学用途の樹脂の製造に好ましい方法である。しかしながら、溶媒の種類によっては、溶媒を蒸発させ乾燥させる際に、例えば240℃を超えるような高温にさらす必要があるため、樹脂の種類によっては得られる樹脂フィルムが着色し、全光透過率が低下し、ヘイズが増大する場合があり、特に光学用途では大きな問題となっていた。
従来、光学用プラスチックとして用いられてきたポリメタクリル酸メチルは、低複屈折性と無色透明性を有するが、耐熱性が不足しているため高い耐熱性を要する光学用途には使用できなかった。また、ポリカーボネートは、比較的高いガラス転移温度を有しているが、光学用途に必要とされる耐熱性を必ずしも満足できず、複屈折性も大きいために適用できなかった。
一方、ポリイミドは、高い耐熱性をもつことが知られている。一般的なポリイミドは芳香族テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンとから得られ、分子の剛直性、共鳴安定化、強い化学結合により優れた耐熱性、耐薬品性、機械物性、電気特性を有するため、成形材料、複合材料、電気・電子部品などの分野において幅広く用いられている。この他にも、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸無水物及びその反応性誘導体を用いた熱溶融可能なポリイミド(特許文献1参照)や着色を取り除いた無色透明性ポリイミド(特許文献2及び3参照)が開発されている。
米国特許第3639343号明細書 特開平8−143666号公報 特開平8−225645号公報
しかしながら、従来のポリイミドの製造方法(例えば、特許文献1〜3参照)では、安定して無色透明性の高いポリイミドを得ることが困難であった。
しかして、本発明の目的は、上記問題を解決し、無色透明性が高く、耐熱性及び平坦性に優れる無色透明樹脂フィルムの製造方法及び該樹脂フィルムの製造装置を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特定の乾燥工程を用いた溶液流延法により無色透明性の高い樹脂フィルムが得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、
[1]ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を支持体上に流延して乾燥させる溶液流延法により樹脂フィルムを製造する方法であって、少なくとも下記の工程(1)、工程(2)及び工程(3)をこの順に有する無色透明樹脂フィルムの製造方法である。
(1)ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を支持体上に流延する工程。
(2)酸素含有量が0.001体積%以上15体積%以下であり、100℃以上170℃以下の気体を支持体上の流延物に吹き付けながら有機溶媒を揮発させ、自己支持性フィルムとして支持体から剥離する工程。
(3)下記工程(3−1)及び工程(3−2)をこの順に行なう工程。
(3−1)加熱した気体を吹き付ける形式の乾燥機を1つ以上用い、酸素含有量が15体積%以下であり100℃以上250℃以下の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程。
(3−2)加熱した気体を吹き付ける形式の乾燥機を1つ以上用い、酸素含有量が5体積%以下であり150℃以上400℃以下の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程。
さらに本発明は、
[2]溶液流延法により樹脂フィルムを製造する装置であって、少なくとも、
支持体上に流延されたポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液に、酸素含有量が0.001体積%以上15体積%以下であり、100℃以上170℃以下の気体を吹き付けることにより、該有機溶媒溶液中の有機溶媒を揮発させて自己支持性フィルムを得る製膜機、
支持体から自己支持性フィルムを剥離する装置、
酸素含有量が15体積%以下であり100℃以上250℃以下の気体を吹き付ける形式の乾燥機、及び
酸素含有量が5体積%以下であり150℃以上400℃以下の気体を吹き付ける形式の乾燥機、
を備える、全光透過率が88%以上、YI値(黄色度)が3以下及びヘイズが1.5以下の無色透明樹脂フィルムの製造装置である。
本発明により、無色透明性が高く(全光透過率88%以上、YI値(黄色度)3以下、ヘイズ1.5以下)、耐熱性及び平坦性に優れる樹脂フィルムが得られる。この無色透明樹脂フィルムは、液晶表示素子、有機EL表示素子の透明基板や薄膜トランジスタ基板、フレキシブルプリント配線基板などに有効に利用される。
本発明は、前記の通り、ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を支持体上に流延して乾燥させる溶液流延法により樹脂フィルムを製造する方法において、少なくとも上記の工程(1)、工程(2)及び工程(3)をこの順に有する無色透明樹脂フィルムの製造方法である。
<工程(1)>
工程(1)は、ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を支持体上に流延する工程である。工程(1)に用いられるポリアミド酸又はポリイミドとしては、特に下記一般式(I)で示される繰り返し単位を有するポリイミド[以下、ポリイミド(A)と称する。]又は下記一般式(I’)で示される繰り返し単位を有するポリアミド酸[以下、ポリアミド酸(A’)と称する。]が好ましい。
Figure 2008146637
(式中、Rは炭素数4〜39の4価の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基である。Φは炭素数2〜39の2価の脂肪族炭化水素基、脂環族式炭化水素基、芳香族炭化水素基、又はこれらの組み合わせからなる基であって、結合基として、−O−、−SO2−、−CO−、−CH2−、−C(CH32−、−OSi(CH32−、−C24O−及び−S−からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を含有していてもよい。)
Rが表す、炭素数4〜39の4価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、ブタン−1,1,4,4−トリイル基、オクタン−1,1,8,8−トリイル基、デカン−1,1,10,10−トリイル基などの基が挙げられる。
また、Rが表す、炭素数4〜39の4価の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロブタン−1,2,3,4−テトライル基、シクロペンタン−1,2,4,5−テトライル基、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトライル基、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトライル基、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシルテトライル基、3,6−ジメチルシクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基、3,6−ジフェニルシクロヘキサン−1,2,4,5−テトライル基などの基が挙げられる。
Φが表す、上記結合基を有する又は有さない炭素数2〜39の2価の脂肪族炭化水素基としては、例えば下記構造式で示される基が挙げられる。
Figure 2008146637
上記構造式において、nは繰り返し単位の数を示し、1〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。また、Xは、炭素数1〜3のアルカンジイル基、つまり、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロパン−1,2−ジイル基であり、メチレン基が好ましい。
Φが表す、上記結合基を有する又は有さない炭素数2〜39の2価の脂環式炭化水素基としては、例えば下記構造式で示される基が挙げられる。
Figure 2008146637
Φが表す、上記結合基を有する又は有さない炭素数2〜39の2価の芳香族炭化水素基としては、例えば下記構造式で示される基が挙げられる。
Figure 2008146637
これら脂肪族炭化水素基、脂環族式炭化水素基及び芳香族炭化水素基の組み合わせからなる基としては、例えば下記構造式で示される基が挙げられる。
Figure 2008146637
Φとしては、結合基を有する炭素数2〜39の2価の芳香族炭化水素基、又は該芳香族炭化水素基と脂肪族炭化水素基の組み合わせであることが好ましく、特に以下の構造式で示される基が好ましい。
Figure 2008146637
ポリアミド酸(A’)は、上記の通り、ポリイミド(A)のイミド結合の一部が解離した構造に当たり、ポリアミド酸(A’)の詳細説明はポリイミド(A)に対応させて考えることができるため、以下、代表的にポリイミド(A)について詳細に記載する。
前記一般式(I)で表される繰り返し単位は、全ての繰り返し単位に対して好ましくは10〜100モル%、より好ましくは50〜100モル%、さらに好ましくは80〜100モル%、特に好ましくは90〜100モル%である。また、ポリイミド(A)1分子中の一般式(I)の繰り返し単位の個数は、10〜2000、好ましくは20〜200であり、この範囲において、さらにガラス転移温度が230〜350℃であることが好ましく、250〜330℃であることがより好ましい。
ポリイミド(A)は、脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸又はその誘導体と、ジアミン又はその誘導体とを反応させることにより得られる。
脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸の誘導体としては、脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸、脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸エステル類、脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。なお、脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸又はその誘導体のうち、脂環式テトラカルボン酸二無水物が好ましい。
ジアミンの誘導体としては、ジイソシアネート、ジアミノジシラン類などが挙げられる。ジアミン又はその誘導体のうち、ジアミンが好ましい。
脂肪族テトラカルボン酸としては、例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸などが挙げられる。脂環式テトラカルボン酸としては、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロペンタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸などが挙げられる。
脂肪族テトラカルボン酸エステル類としては、例えば、上記脂肪族テトラカルボン酸のモノアルキルエステル、ジアルキルエステル、トリアルキルエステル、テトラアルキルエステルが挙げられる。脂環式テトラカルボン酸エステル類としては、例えば、上記脂環式テトラカルボン酸のモノアルキルエステル、ジアルキルエステル、トリアルキルエステル、テトラアルキルエステルが挙げられる。なお、アルキル基部位は、炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜3のアルキル基であることがより好ましい。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、例えば1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。特に好ましいのは1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物である。一般に、脂肪族ジアミンを構成成分とするポリイミドは、中間生成物であるポリアミド酸とジアミンが強固な塩を形成するため、高分子量化するためには塩の溶解性が比較的高い溶媒(例えばクレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなど)を用いることが好ましい。ところが、脂肪族ジアミンを構成成分とするポリイミドでも、1,2,4,5−シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物を構成成分としている場合には、ポリアミド酸とジアミンの塩は比較的弱い結合で結ばれているので、高分子量化が容易で、フレキシブルなフィルムが得られ易い。
脂肪族もしくは脂環式テトラカルボン酸又はその誘導体は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、ポリイミドの溶媒可溶性、フィルムのフレキシビリティ、熱圧着性、透明性を損なわない範囲で、他のテトラカルボン酸又はその誘導体(特に二無水物)を併用してもよい。
かかる他のテトラカルボン酸又はその誘導体としては、例えばピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、4,4−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸、4,4−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタンなどの芳香族系テトラカルボン酸及びこれらの誘導体(特に二無水物);エチレンテトラカルボン酸などの炭素数1〜3の脂肪族テトラカルボン酸及びこれらの誘導体(特に二無水物)などが挙げられる。
ジアミンは、芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン又はこれらの混合物のいずれでもよい。なお、本発明において“芳香族ジアミン”とは、アミノ基が芳香族環に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、その他の置換基(例えば、ハロゲン原子、スルホニル基、カルボニル基、酸素原子など。)を含んでいてもよい。“脂肪族ジアミン”とは、アミノ基が脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に芳香族炭化水素基、その他の置換基(例えば、ハロゲン原子、スルホニル基、カルボニル基、酸素原子など。)を含んでいてもよい。
芳香族ジアミンとしては、例えばp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、ベンジジン、o−トリジン、m−トリジン、ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、オクタフルオロベンジジン、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジフルオロ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,6−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(2−メチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(2−メチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(2−メチル−4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(2−メチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)エーテル、ビス(4−(2−メチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)エーテル、ビス(4−(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)フェニル)エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−メチル−4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(2−メチル−4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェノキシ)ベンゼン、
2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−メチル−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−エチル−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジメチル−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(3−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、α,α’−ビス(3−アミノフェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)フルオレン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)4−メチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)ノルボルナン、1,1−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)ノルボルナン、1,1−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)ノルボルナン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)アダマンタン、1,1−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)アダマンタン、1,1−ビス(2,6−ジメチル−4−アミノフェニル)アダマンタンなどが挙げられる。
脂肪族ジアミンとしては、例えばエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ポリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ポリプロピレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,4−ビス(2−アミノ−イソプロピル)ベンゼン、1,3−ビス(2−アミノ−イソプロピル)ベンゼン、イソフォロンジアミン、ノルボルナンジアミン、シロキサンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,3−ビス(アミノメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,6−ビス(アミノメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,2−ビス(4,4’−ジアミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4’−ジアミノメチルシクロヘキシル)プロパンなどが挙げられる。
ジアミン誘導体であるジイソシアネートとしては、例えば、上記芳香族又は脂肪族ジアミンとホスゲンを反応させて得られるジイソシアネートが挙げられる。
また、ジアミン誘導体であるジアミノジシラン類としては、例えば上記芳香族又は脂肪族ジアミンとクロロトリメチルシランを反応させて得られるトリメチルシリル化した芳香族又は脂肪族ジアミンが挙げられる。
以上のジアミン及びその誘導体は任意に混合して用いてもよいが、それらの中におけるジアミンの量が50〜100モル%となることが好ましく、80〜100モル%となることがより好ましい。
工程(1)では、ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を使用する。該有機溶媒は、ポリアミド酸又はポリイミドを溶解し得るものであり、例えばN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン、ジメチルスルホキシド、m−クレゾ−ル、フェノ−ル、p−クロルフェノール、2−クロル−4−ヒドロキシトルエン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジオキサン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、1,4−ジオキサン、イプシロンカプロラクタム、ジクロロメタン、クロロホルムなどが使用可能であり、2種以上を併用してもよい。ポリイミドの有機溶媒溶液(ポリイミドワニス)の性能(ポリイミドの溶解性が維持され、不溶分を発生しにくいという長期保存安定性等)を考慮すると、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトンを、単独で又は混合して使用することが好ましい。
また、これら有機溶媒と併せて、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン、o−ジクロロベンゼンなどの貧溶媒を、ポリアミド酸又はポリイミドが析出しない程度に使用してもよい。
ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液の製造方法としては、例えば、下記の(i)〜(iii)の方法が挙げられるが、これらの方法に限定されない。
(i)ジアミン又はその誘導体の有機溶媒溶液に、好ましくは脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸又はその誘導体を添加、あるいは、好ましくは脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸成分の有機溶媒溶液に、ジアミン又はその誘導体を添加し、好ましくは80℃以下(より好ましくは30℃以下)の温度で0.5〜3時間保ち、ポリアミド酸の有機溶媒溶液を得る。
得られたポリアミド酸の有機溶媒溶液に、水と共沸するトルエン又はキシレンなどの溶媒を添加して、生成した水を共沸により系外へ除きながら脱水反応を行い、ポリイミドの有機溶媒溶液を得ることができる。
(ii)上記(i)と同様にして得られるポリアミド酸の有機溶媒溶液に無水酢酸などの脱水剤を加えてイミド化した後、ポリイミドに対する溶解能の乏しいメタノールなどの溶媒を添加して、ポリイミドを沈殿させる。ろ過・洗浄・乾燥することにより固体として分離した後、N,N−ジメチルアセトアミドなどの前記有機溶媒に溶解することにより、ポリイミドの有機溶媒溶液を得ることができる。
(iii)上記(i)において、例えばクレゾール、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなどの沸点150℃以上の有機溶媒を用いてポリアミド酸溶液を調製し、トリエチルアミンなどの第三級アミンを添加してそのまま150〜220℃に3〜12時間保ってイミド化させ、ポリイミドの有機溶媒溶液を得ることができる。
なお、ポリアミド酸又はポリイミドを溶液重合で製造する場合、触媒として第三級アミンを用いることが好ましい。第三級アミンとしては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどのトリアルキルアミン;トリエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミンなどのアルコールアミン;トリエチレンジアミンなどのジアミン;N−メチルピロリジン、N−エチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピペリジンなどの含窒素脂環式へテロ環化合物;イミダゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリンなどの含窒素芳香族へテロ環化合物などが挙げられる。これら第三級アミンのうち、トリアルキルアミンが好ましく、トリエチルアミンがより好ましい。
また、ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液におけるポリアミド酸又はポリイミドの濃度は、1〜50質量%であるのが好ましく、10〜40質量%がより好ましい。50質量%以下であれば、得られるポリイミドフィルムの表面平坦性が良好となる。
ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液には、フッ素系、ポリシロキサン系などの界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤を添加すると、表面平滑性の良好なフィルムを得やすくなる。界面活性剤は市販品を使用してもよく、フッ素系界面活性剤としては、例えばDIC株式会社のメガファック(登録商標)シリーズや、株式会社ネオスのフタージェント(登録商標)シリーズであるフタージェント(登録商標)251、212MH、250、222F、212D、FTX−218などが挙げられる。ポリシロキサン系界面活性剤としては、例えばビックケミー・ジャパン株式会社のBYK−307、BYK−315、BYK−320、BYK−325、BYK−330、BYK−331、BYK−332、BYK−333、BYK−344などが挙げられる。
ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液には、フェノール系、硫黄系、リン酸系、亜リン酸系などの酸化防止剤を添加してもよい。またポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液に各種機能性材料を添加・混合してもよい。各種機能性材料とは例えば、カーボンナノチューブ、ナノ金属材料などの導電性材料、チタン酸バリウムなどの強誘電性材料、ZnS:Ag、ZnS:Cu、Y2O2S:Euなどの蛍光体、紫外線吸収剤などである。さらにポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液にポリリン酸アンモニウム、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、フェノキシフォスファゼン化合物、リン酸エステルアミドなどの各種リン系難燃剤を添加し、ポリイミドフィルムに難燃性を付与することができる。これらリン系難燃剤の中でも、フェノキシフォスファゼン化合物を使用することが好ましい。該フェノキシフォスファゼン化合物としては、例えば、大塚化学製SPS−100などを使用することができる。なお、ハロゲン形難燃剤を混合して難燃性を付与することもできるが、リン系難燃剤を使用することが好ましい。
さらに、ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液には、その他の成分を含有させることができる。その他の成分としては、例えば、二酸化チタンなど白色に着色することを目的とした着色剤や、ナノフィラーなどの添加剤が挙げられる。二酸化チタンを含有させると、白色光の反射率が向上する。ナノフィラーを含有させると、樹脂組成物成形体の見かけのガラス転移温度が上昇し耐熱性が高まり、さらに引張弾性率が大きくなり機械的強度が増大する。
工程(1)において、ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を流延する支持体としては、例えばステンレススチール、アルミなどの金属板、ガラス板が好ましく挙げられ、特にステンレススチール板やステンレススチールベルトが好ましい。
<工程(2)>
本発明の無色透明樹脂フィルムの製造方法では、工程(1)で樹脂の有機溶媒溶液を支持体上に流延した後、工程(2)で、酸素含有量0.001体積%以上15体積%以下(好ましくは0.0055体積%以上10体積%以下、より好ましくは1体積%以上10体積%以下、さらに好ましくは5体積%以上10体積%以下)であり、且つ100℃以上170℃以下の気体を吹き付ける形式の乾燥機に流延物を通過させるなどして、一定量の有機溶媒を揮発させ、流延物を自己支持性フィルムとして支持体から剥離して得る。
乾燥機中の気体の温度は、好ましくは100℃以上160℃以下、より好ましくは100℃以上140℃以下、さらに好ましくは110℃以上140℃以下である。該気体の温度が100℃未満の場合、有機溶媒が十分に揮発せずフィルムを支持体から剥離する際に支持体への貼りつきなどが発生することがある。一方、該気体の温度が170℃より高い場合、溶媒が分解してフィルムが着色することがあり、また、溶媒が急に揮発することでフィルムに発泡が生じることがある。
工程(2)では、乾燥機1つを使用してもよいし、複数の乾燥機を直列に繋いで使用してもよい。また、1つの乾燥機内に気体の流速を異なる複数の区域を設けてもよい。この場合、後で使用する気体の温度が、その直前で使用する気体の温度よりも高いことが好ましく、その温度差が10℃以上であることがより好ましい。
工程(2)で使用する気体の酸素濃度が15体積%より高い場合、上記温度範囲の気体によって有機溶媒が分解してフィルムが着色することがある。気体の温度が高いほど、酸素と有機溶媒、又は酸素と流延物との酸化反応による着色が顕著に現れる傾向にあるため、前記気体の温度範囲において、気体の酸素濃度は前記範囲となっている必要がある。
なお、工程(2)で使用する気体の主成分としては、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが好ましい。
乾燥機中では、気体を流延物上面にほぼ平行(流延物に対して0〜10度、好ましくは0〜5度の範囲内。)に吹き付けることが好ましい。また、気体の流速は、好ましくは1メートル/秒以上36メートル/秒以下、より好ましくは3メートル/秒以上25メートル/秒以下、さらに好ましくは4メートル/秒以上15メートル/秒以下である。この範囲であれば、乾燥に要する時間を短くできると同時に、流延物の表面近傍の酸素を効率良く除去できるため、着色する恐れが少なくなり、好ましい。
複数の乾燥機を使用する場合及び/又は乾燥機内に気体の流速の異なる複数の区域を設ける場合、それぞれの気体の流速が異なっていてもよく、後で使用する気体の流速がその直前の気体の流速よりも大きいことが好ましく、その速度差が0.5メートル/秒以上であることがより好ましい。なお上記の気体の流速は、流延物の表面(流延物から5センチメートル以内の範囲)を通過する際の速度である。
気体を流延物面上に吹き付ける時間は、1回で10分以上2時間以下が好ましく、10分以上1時間以下が好ましく、30分以上50分以下がさらに好ましい。
工程(2)で用いる気体の加熱には、シェルアンドチューブ式の多管式熱交換器などの公知の熱交換器を使用して加熱することができる。熱源は、例えば電気加熱方式、熱媒加熱方式、遠赤外線加熱方式などを用いることができる。
本発明において、以上の様な設定の乾燥機を用いて流延物を乾燥させ、自己支持性フィルムとして支持体から剥離して得る際のフィルムの溶媒残存率は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは10質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは15質量%以上25質量%以下となる。該溶媒残存率が10質量%以上であれば、フィルムが硬くなりすぎず、フィルムを剥離する際のクラックの発生を防止することができ、またフィルムと支持体との密着力が強くなり過ぎて剥離困難となることもなく、好ましい。また30質量%以下であれば、フィルムの強度及び柔軟性が適度であり、フィルムを支持体から剥離する際にフィルムが伸びるなどの問題が生じ難いため、好ましい。
<工程(3)>
本発明の製造方法では、工程(2)で得た自己支持性のフィルムを、さらに工程(3−1)及び工程(3−2)の順からなる工程(3)で乾燥させる。支持体より剥離したフィルムを、さらに乾燥機によって乾燥させることにより、得られる無色透明樹脂フィルムの諸物性が安定する。
工程(3−1):
工程(3−1)は、酸素含有量が15体積%以下(好ましくは10体積%以下、より好ましくは5体積%以下)であり、且つ100℃以上250℃以下の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら、該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程である。
該気体の温度は、好ましくは130℃以上250℃以下、より好ましくは140℃以上250℃以下、さらに好ましくは170℃以上250℃以下、特に好ましくは170℃以上210℃以下である。
工程(3−1)では、乾燥機1つを使用してもよいし、複数の乾燥機を直列に繋いで使用してもよい。また、1つの乾燥機内に気体の流速を異なる複数の区域を設けてもよい。この場合、後で使用する気体の温度が、その直前で使用する気体の温度よりも高いことが好ましく、その温度差が10℃以上であることがより好ましく、20℃以上であることがさらに好ましい。
また、工程(3−1)で使用する気体は、フィルムの物性の安定性の観点から、工程(2)で最後に使用する気体の温度よりも高い温度の気体を、少なくとも1回使用することが好ましい。その温度差は、好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。
さらに、工程(3−1)で最初に使用する気体の温度は、工程(2)で最後に使用する気体の温度よりも、好ましくは1℃以上100℃以下、より好ましくは1℃以上70℃以下、さらに好ましくは30℃以下高くするのが良い。
工程(3−1)で使用する気体の酸素濃度が15体積%より高い場合、上記温度範囲の気体によって有機溶媒が分解してフィルムが着色することがある。気体の温度が高いほど、酸素と有機溶媒、又は酸素とフィルムとの酸化反応による着色が顕著に現れる傾向にあるため、前記気体の温度範囲において、気体の酸素濃度は前記範囲となっている必要がある。
なお、工程(3−1)で使用する気体の主成分としては、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが好ましい。
工程(3−1)では、フィルムの上面及び下面の両方に、フィルムに対してほぼ平行(フィルムに対して0〜10度、好ましくは0〜5度の範囲内。)に気体を吹き付けることもでき、ほぼ垂直(フィルムに対して80〜100度、好ましくは85〜95度の範囲内。)に気体を吹き付けることもできる。また、フィルムの上面に吹き付ける気体の流速は、好ましくは5メートル/秒以上50メートル/秒以下、より好ましくは10メートル/秒以上45メートル/秒以下、さらに好ましくは15メートル/秒以上40メートル/秒以下、特に好ましくは25メートル/秒以上40メートル/秒以下である。一方、フィルムの下面に吹き付ける気体の流速は、フィルム搬送時のフィルムの安定性の観点から、上面に吹き付ける気体の流速の0.3倍〜1.1倍であることが好ましく、0.5〜1.1倍であることがより好ましく、0.6〜1倍であることがさらに好ましい。
気体の流速が上記範囲内であれば、乾燥に要する時間を短くできると同時に、流延物の表面近傍の酸素を効率良く除去でき、着色する恐れが少なくなり、さらにフィルムの表面平坦性が高くなるため、好ましい。
複数の乾燥機を使用する場合及び/又は乾燥機内に気体の流速の異なる複数の区域を設ける場合、それぞれの気体の流速が異なっていてもよく、後で使用する気体の流速が、その直前で使用する気体の流速よりも大きいことが好ましく、その流速の差が2メートル/秒以上であることがより好ましい。なお上記の気体の流速は、流延物の表面(流延物から5センチメートル以内の範囲)を通過する際の速度である。
気体を流延物面上に吹き付ける時間は、1回で10秒以上1時間以下が好ましく、10秒以上30分以下が好ましく、20秒以上15分以下がさらに好ましい。
工程(2)により得られたフィルムでは、未だ溶媒残存率が高いため、工程(3−1)では、乾燥と同時に、MD方向及び/又はTD方向に1.01〜6倍に延伸することができる。延伸倍率が1.01倍より小さいとフィルムの平坦性が悪くなり好ましくない。また延伸倍率が6倍より大きいとフィルムが破断し好ましくない。
延伸する方法は、フィルムの進行方向であるMD方向への一軸延伸、MD方向及びMD方向に直角なTD方向の延伸を逐次に行う逐次二軸延伸、MD方向とTD方向を同時に延伸する同時二軸延伸を用いることができるが、逐次又は同時二軸延伸することが好ましい。逐次二軸延伸と同時二軸延伸のどちらを選択してもよく、フィルム面内の屈折率に異方性を持たせるか、フィルム面内の屈折率を等方性にするかなどの目的に応じて延伸方法を選択すればよい。乾燥機としては、内部でのフィルムの位置が安定して保たれ、且つ逐次又は同時二軸延伸することができるテンター式乾燥機を使用することが好ましい。テンター式乾燥機を使用すると、溶媒が揮発する時にフィルムの体積がランダムに収縮するのを防止でき、フィルム表面が波打ってしまうことが無く、フィルム表面の平坦性が良好となる。なお、本発明の無色透明樹脂フィルムの用途である、液晶表示素子、有機EL表示素子の透明基板や薄膜トランジスタ基板、フレキシブルプリント配線基板などでは、フィルムの平坦性が損なわれると各種用途において画像が乱れる、希望する配線を作ることができないなどの不具合を生じるので好ましくない。
また、工程(3−1)では、一旦延伸したフィルムを弛緩させる工程を持たせることもできる。フィルムを弛緩させることにより、延伸によりフィルム内に発生した応力を緩和することができる。フィルム内に応力が残留したまま次の工程に進むと、応力緩和とともにフィルムが収縮し、フィルムに皺が発生するため、好ましくない。
工程(3−2):
工程(3−2)は、酸素含有量が5体積%以下(好ましくは2体積%以下、より好ましくは1体積%以下、さらに好ましくは0.5体積%以下)であり、且つ150℃以上450℃以下の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら、該フィルム中の有機溶媒残存率とフィルム中に残存する応力を、極めて低減する工程である。
該気体の温度は、好ましくは170℃以上300℃以下、より好ましくは170℃以上290℃以下、さらに好ましくは200℃以上280℃以下、特に好ましくは210℃以上280℃以下である。さらに、工程(3−2)では、溶媒残存率を極めて低くし、得られるフィルムの諸物性を良好なものにするため、少なくとも1回は240℃以上(好ましくは250℃以上、さらに好ましくは260℃以上、特に好ましくは180℃以上)の温度の気体を使用することが好ましい。
工程(3−2)では、乾燥機1つを使用してもよいし、複数の乾燥機を直列に繋いで使用してもよい。また、1つの乾燥機内に気体の流速を異なる複数の区域を設けてもよい。この場合、後で使用する気体の温度が、その直前で使用する気体の温度よりも高いことが好ましく、その温度差が5℃以上であることがより好ましく、10℃以上であることがさらに好ましく、20℃以上であることがさらに好ましい。
また、工程(3−2)で使用する気体は、フィルムの物性の安定性の観点から、工程(3−1)で使用する最後の気体の温度よりも高い温度の気体を少なくとも1回使用することが好ましい。その温度差は、好ましくは1℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上、特に好ましくは60℃以上である。
さらに、工程(3−2)で最初に使用する気体の温度は、工程(3−1)で最後に使用する気体の温度よりも、好ましくは1℃以上100℃以下、より好ましくは1℃以上50℃以下、さらに好ましくは30℃以下高くするのが良い。
工程(3−2)で使用する気体の酸素濃度が5体積%より高い場合、上記温度範囲の気体によって有機溶媒が分解してフィルムが着色したり、フィルム自身の表面が酸化して着色することがある。工程(3−2)では気体の温度を240℃以上に設定することがあるため、その場合に、酸素と有機溶媒、又は酸素とフィルムとの酸化反応による着色が顕著に現れる傾向にあるため、前記気体の温度範囲において、気体の酸素濃度は前記範囲となっている必要がある。
なお、工程(3−2)で使用する気体の主成分としては、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが好ましい。
工程(3−2)では、フィルムの上面及び下面の両方に、フィルムに対してほぼ平行(フィルムに対して0〜10度、好ましくは0〜5度の範囲内。)に気体を吹き付けることもでき、ほぼ垂直(フィルムに対して80〜100度、好ましくは85〜95度の範囲内。)に気体を吹き付けることもできる。また、フィルムに吹き付ける気体の流速は、上面・下面とも、好ましくは1メートル/秒以上20メートル/秒以下、より好ましくは1メートル/秒以上10メートル/秒以下、さらに好ましくは2メートル/秒以上5メートル/秒以下、特に好ましくは3メートル/秒以上5メートル/秒以下である。
気体の流速が上記範囲内であれば、着色する恐れが少なく、溶媒残存率と残留応力を極めて小さくすることができ、さらにフィルムの表面平坦性が高くなるため、好ましい。
複数の乾燥機を使用する場合及び/又は乾燥機内に気体の流速の異なる複数の区域を設ける場合、それぞれの気体の流速が異なっていてもよい。なお上記の気体の流速は、流延物の表面(流延物から5センチメートル以内の範囲)を通過する際の速度である。
気体をフィルム面上に吹き付ける時間は、1回で30秒以上1時間以下が好ましく、1分以上45以下が好ましく、2分以上15分以下がさらに好ましい。
工程(3−2)で用いる気体の加熱には、シェルアンドチューブ式の多管式熱交換器などの公知の熱交換器を使用して加熱することができる。熱源としては、例えば電気加熱方式、熱媒加熱方式、遠赤外線加熱方式などを用いることができるが、遠赤外線加熱方式を使用することが好ましい。特に、遠赤外線加熱により直接フィルムを加熱可能であり、且つ、遠赤外線ヒーターにより加熱した気体をフィルムに吹き付けながら乾燥することが可能な、遠赤外線加熱方式の乾燥機を使用することが好ましい。遠赤外線加熱方式の乾燥機によってフィルムを直接加熱乾燥する場合、その乾燥温度は、気体の温度と同じであることが好ましい。
こうして得られる無色透明樹脂フィルムは、溶媒残存率が3質量%以下(優れたものでは、1.5質量%以下、より優れたものでは0.1質量%以上1.2質量%以下、さらに優れたものでは0.1質量%以上1質量%以下、特に優れたものでは、0.1質量%以上0.5質量%以下)となる。フィルムの溶媒残存率が3質量%以下であると、無色透明樹脂フィルム上に真空蒸着プロセスにより、透明導電膜や反射防止膜などの機能性無機膜又は機能性有機膜を成膜する際に、希望する真空度に到達させることが可能となる。この真空度が十分に上がらないと、機能性無機膜又は機能性有機膜が無色透明樹脂フィルム上に所定量成膜できないため、実用的、経済的観点から好ましくない。
また、該樹脂フィルムは、全光透過率88%以上(優れたものでは89%以上、さらには90%以上。)、YI値(黄色度)3以下(優れたものでは2.5以下、2.0以下、さらには1.9以下。)、ヘイズ1.5以下(優れたものでは1.1以下、0.8以下、さらには0.5以下。)ともなり、極めて優れた透明性を有する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
実施例及び比較例で得られたポリイミドフィルムの評価は、以下の様に行った。
(1)ガラス転移温度
示差走査熱量計装置(DSC−50、株式会社島津製作所製)を用い、昇温速度10℃/minの条件でDSC測定を行い、ガラス転移温度を求めた。
(2)線膨張係数
熱機械的分析装置(TMA100、セイコー電子工業株式会社製)を用いて、50mNの荷重をかけて、昇温速度10℃/minの条件で測定を行い、100〜150℃の平均値を求めた。
(3)全光線透過率、YI値(Yellow Index)及びヘイズ
JIS K7105に準拠して、全光線透過率、YI値及びヘイズを、ヘイズメーター(Z−Σ80、日本電色工業株式会社製)を用いて測定した。
(4)溶媒残存率
熱重量分析装置(DTG−50、株式会社島津製作所製)を用い、窒素気流下、昇温速度15℃/minの条件で、室温から300℃まで昇温し、300℃で30分間保持した。150℃から300℃まで昇温する間と300℃で30分間保持する間に減少した質量の合計を試料の初期の質量で除し、溶媒残存率とした。
参考例1(1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物の合成)
内容積200Lのハステロイ製(HC22)反応器にピロメリット酸22.08kg(86.88mol)、活性炭にロジウムを担持させた触媒[エヌ・イーケムキャット株式会社(N.E. Chemcat Corporation)製]8kg、水80kgを仕込み、攪拌をしながら反応器内を窒素ガスで置換した。次に水素ガスで反応器内を置換し、反応器の水素圧を3.3MPaとして50℃まで昇温した。水素圧を3.3MPaに保ちながら2時間反応させた。反応器内の水素ガスを窒素ガスで置換し、反応液をオートクレーブより抜き出し、この反応液を熱時濾過して触媒を分離した。濾過液から、ロータリーエバポレーターで減圧下に水を蒸発させて濃縮し、結晶を析出させた。析出した結晶を室温で固液分離し、乾燥して、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸19.24kg(73.94mol、収率85.1%)を得た。
続いて、得られた1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸18kg(69.18mol)と無水酢酸21.19kg(207.53mol)と酢酸50.81kgを、内容積200Lのハステロイ製(HC22)反応器に仕込み、攪拌しながら反応器内を窒素ガスで置換した。窒素ガス雰囲気下で溶媒の還流温度まで昇温し、10分間溶媒を還流させた。攪拌しながら室温まで冷却し、結晶を析出させた。析出した結晶を固液分離し、乾燥して一次結晶を得た。更に分離母液をロータリーエバポレーターで減圧下に濃縮し、結晶を析出させた。この結晶を固液分離し、乾燥して二次結晶を得た。一次結晶、二次結晶を合わせて1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物15kg(66.91mol、無水化の収率96.7%)を得た。
参考例2
温度計、撹拌器、窒素導入管及びコンデンサーを備えた内容積60LのSUS316L製反応器に、窒素気流下、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン4.34kg(12.6モル)及び4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル1.99kg(5.4mol)と、溶媒としてγ−ブチロラクトン12.5kg及びN,N−ジメチルアセトアミド3.13kgを仕込んで溶解させると約70℃に温度が上昇した。続いて、参考例1で合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物4.04kg(18mol)を1時間かけて分割投入し、イミド化触媒としてトリエチルアミン91g(0.9mol)を加えた後、180℃に昇温して生成水を留去・回収しながら3時間反応を行った。
3時間後、留去して回収した水が1.095kgとなり、水の留出が終わったことを確認した後、N,N−ジメチルアセトアミド27.16kgを加えた。内温が60℃になるまで冷してポリイミドの有機溶媒溶液53.2kgを取り出した。
得られたポリイミドの有機溶媒溶液をガラス板に塗布し、90℃のホットプレート上で1時間加熱して溶媒を蒸発させた後、ガラス板から剥がして自立膜(単独での取り扱いが可能な状態の膜)を得た。この自立膜をステンレス製の固定治具に固定して真空乾燥器中200℃で5時間加熱して溶媒をさらに蒸発させ、フレキシブルな膜厚100μmのフィルムを得た。このフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)=1772、1700(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドのガラス転移温度は303℃であった。
実施例1
工程(1):参考例2で得たポリイミドの有機溶媒溶液を定量ポンプで所定量供給しながらT−ダイから押し出し、回転しているステンレススチール製ベルト上に流延した。
工程(2):次いで、120℃に加熱した酸素濃度10体積%及び窒素濃度90体積%の混合気体を流速6.6m/sで流延物に吹き付けながら50分乾燥して、さらに途中から140℃に加熱した酸素濃度10体積%及び窒素濃度90体積%の混合気体を流速6.9m/sで流延物に吹き付けながら50分乾燥してステンレススチール製ベルトから剥離し、厚さ220μmの自己支持性フィルムを得た。自己支持性フィルムの全光線透過率は89.8%、YI値(Yellow Index)は1.74、ヘイズ1.10%、溶媒残存率は21.0質量%であった。
工程(3−1):工程(2)で得られた自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に通し、酸素濃度10体積%及び窒素濃度90体積%の混合気体を、温度170℃にてフィルムの上面に流速32m/s及びフィルムの下面に流速21m/sで3分30秒、温度200℃にてフィルムの上面に流速34m/s及びフィルムの下面に流速22m/sで8分、さらに温度250℃にてフィルムの上面に流速38m/s及びフィルムの下面に流速25m/sで11分吹き付けながら、この乾燥機を通過させる間に、フィルムをMD方向に1.01倍、TD方向に1.03倍同時二軸延伸した。得られたポリイミドフィルムの厚さは205μm、全光線透過率は89.8%、YI値は1.80、ヘイズ1.17%と透明性良好であった。また、溶媒残存率は5.1質量%であった。
工程(3−2):工程(3−1)で得られたフィルムを、遠赤外線加熱により直接加熱すると共に、遠赤外線ヒーターにより加熱した酸素濃度1000ppmを含有する窒素を吹き付けながら乾燥する遠赤外線加熱方式の乾燥機を用い、酸素濃度1000ppmを含有する窒素を流速3.3m/sで280℃にて45分吹き付けて乾燥した。こうして得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は89.8%、YI値は1.9、ヘイズ0.74%と透明性に優れて、溶媒残存率は0.5質量%であった。
実施例2
実施例1の工程(2)において、流延物に吹き付ける気体を、酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の気体に変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−1)で得られたポリイミドフィルムの厚さは205μm、全光線透過率は89.6%、YI値は2.0、ヘイズ1.22%と透明性良好で、溶媒残存率は5.1質量%であった。
また、工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は89.6%、YI値は2.0、ヘイズ0.77%と透明性に優れ、また溶媒残存率は0.5質量%であった。
実施例3
実施例1の工程(2)において、流延物に吹き付ける120℃の気体の流速を13.2m/sに変え、140℃の気体の流速を13.8m/sに変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−1)で得られたポリイミドフィルムの厚さは205μm、全光線透過率は90.0%、YI値は2.1、ヘイズ0.70%と透明性良好で、溶媒残存率は4.9質量%であった。
また、工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は90.0%、YI値は2.1、ヘイズ0.30%と透明性に優れ、また溶媒残存率は0.5質量%であった。
実施例4
実施例1の工程(3−1)において、気体を、酸素濃度15体積%及び窒素濃度85体積%の気体に変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−1)で得られたポリイミドフィルムの厚さは205μm、全光線透過率は89.6%、YI値は2.7、ヘイズ1.30%と透明性良好で、溶媒残存率は5.1質量%であった。
また、工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は89.5%、YI値は2.88、ヘイズ0.89%と透明性に優れ、また溶媒残存率は1.0質量%であった。
実施例5
実施例1の工程(3−2)において、気体を酸素濃度2体積%及び窒素濃度98体積%の気体に変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は88.0%、YI値は2.5、ヘイズ0.74%と透明性に優れ、また溶媒残存率は0.5質量%であった。
実施例6
実施例1の工程(3−1)において、自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に通す際に、フィルムをMD方向に2.0倍、TD方向に2.0倍同時二軸延伸したこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−1)により得られたポリイミドフィルムの厚さは60μm、全光線透過率は90.1%、YI値は1.2、ヘイズ0.55%と透明性良好で、溶媒残存率は9.6質量%であった。
また、工程(3−2)により得られたポリイミドフィルムを厚さは50μm、全光線透過率は90.1%、YI値は1.3、ヘイズ0.50%と透明性に優れ、また溶媒残存率は0.6質量%だった。
実施例7
実施例1の工程(3−1)において、自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に通す際に、フィルムをMD方向に1.01倍、TD方向に1.73倍同時二軸延伸したこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−1)により得られたポリイミドフィルムの厚さは120μm、全光線透過率は90.2%、YI値は1.5、ヘイズ0.66%と透明性良好で、溶媒残存率は4.8質量%であった。
また、工程(3−2)により得られたポリイミドフィルムを厚さは115μm、全光線透過率は90.0%、YI値は1.5、ヘイズ0.47%と透明性に優れ、また溶媒残存率は0.5質量%だった。
実施例8
実施例1の工程(3−2)において、乾燥温度と気体を吹き付ける時間を、255℃で10分、280℃で10分、290℃で10分としたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−2)により得られたポリイミドフィルムを厚さは200μm、全光線透過率は89.6%、YI値は1.7、ヘイズ0.49%と透明性に優れ、また溶媒残存率は1.0質量%だった。
比較例1
実施例1の工程(3−1)において、気体を酸素濃度21体積%の空気に変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−1)で得られたポリイミドフィルムの厚さは205μm、全光線透過率は80.3%、YI値は4.0、ヘイズ2.5%と透明性が低下した。溶媒残存率は4.9質量%であった。
また、工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は80%であり、YI値は5.0、ヘイズ3.0%と透明性の悪化とフィルムの着色が見られた。溶媒残存率は0.8質量%だった。
比較例2
実施例1の工程(3−2)において、気体を酸素濃度21体積%の空気に変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は70%であり、YI値は77.0、ヘイズ1.5%と透明性の悪化とフィルムの着色が見られた。溶媒残存率は0.7質量%だった。
比較例3
実施例1の工程(3−2)において、乾燥温度と気体を吹き付ける時間を、455℃で25分に変えたこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは200μm、全光線透過率は69.3%、YI値は93.2、ヘイズ4.5%と透明性の悪化とフィルムの着色が見られた。溶媒残存率は0.3質量%だった。
比較例4
実施例1において、工程(3−1)を経ずに、工程(3−2)にて酸素濃度1000ppmを含有する窒素を流速3.2m/sで吹き付けながら、280℃で乾燥したこと以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
しかし、遠赤外線加熱方式の乾燥機内部においてフィルムが伸張し、流れ方向にスジが発生して外観不良となった。
比較例5
実施例1において、工程(3−2)を経なかったこと以外は、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
得られたフィルムから150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定したが、30分後に1torr(133Pa)に到達しなかった。残留している溶媒が少しずつ揮発して、真空度が上がらず、真空蒸着できないことがわかった。
実施例9
工程(1):参考例2で得たポリイミドの有機溶媒溶液を定量ポンプで所定量供給しながらT−ダイから押出し、回転しているステンレススチール製ベルト上に流延した。
工程(2):次いで、110℃に加熱した酸素濃度10体積%及び窒素90体積%の混合気体を流速6.4m/sで流延物に吹き付けながら15分乾燥して、さらに途中から160℃に加熱した酸素濃度10体積%及び窒素90体積%の混合気体を流速7.2m/sで流延物に吹き付けながら15分乾燥してステンレススチール製ベルトから剥離し、厚さ120μmの自己支持性フィルムを得た。自己支持性フィルムの全光線透過率は、91.5%、YI値は2.16、ヘイズは0.99%、残存溶媒量は23.6質量%だった。
工程(3−1):工程(2)で得られた自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に通し、酸素濃度10体積%及び窒素90体積%の混合気体を、温度150℃にてフィルムの上面に流速30m/s及びフィルムの下面に流速20m/sで30秒、温度190℃にてフィルムの上面に流速33m/s及びフィルムの下面に流速22m/sで35秒、さらに温度250℃にてフィルムの上面に流速38m/s及びフィルムの下面に流速25m/sで25秒吹き付けながら、この乾燥機を通過させる間に、フィルムをMD方向に2.0倍、TD方向に2.0倍同時二軸延伸した。得られたポリイミドフィルムの厚さは28μm、全光線透過率は90.1%、YI値は1.2、ヘイズは0.5%と透明性良好だった。また、溶媒残存率は6.5質量%であった。
工程(3−2):工程(3−1)で得られたフィルムを遠赤外線加熱によりフィルムを直接乾燥すると共に、加熱した酸素を1000ppm含有する窒素を吹き付けながら乾燥する乾燥機に通し、酸素を1000ppm含有する窒素を流速3.3m/sで280℃にて25分吹き付けて乾燥した。最終的に得られたポリイミドフィルムの厚さは25μm、全光線透過率は90.1%、YI値は1.7、ヘイズは0.5%と透明性に優れ、また溶媒残存率は1.2質量%だった。
参考例3
温度計、撹拌器、窒素導入管及びコンデンサーを備えた内容積60LのSUS316L製反応器に、窒素気流下、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)7.39kg(18.0mol)と、溶媒としてγ−ブチロラクトン12.5kg及びN,N−ジメチルアセトアミド3.13kgを仕込んで溶解させると約70℃に温度が上昇した。続いて、参考例1と同様にして合成した1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物4.04kg(18.0モル)を1時間かけて分割投入し、イミド化触媒としてトリエチルアミン91g(0.9モル)を加えた後、180℃に昇温して生成水を留去・回収しながら6時間反応を行った。
3時間後、留去して回収した水が1.205kgとなり、水の留出が終わったことを確認した後、N,N−ジメチルアセトアミド27.96kgを加えた。内温が60℃になるまで冷してポリイミドの有機溶媒溶液53.9kgを取り出した。
得られたポリイミドの有機溶媒溶液をガラス板に塗布し、90℃のホットプレート上で1時間加熱して溶媒を蒸発させた後、ガラス板から剥がして自立膜を得た。この自立膜をステンレス製の固定治具に固定して真空乾燥器中200℃で5時間加熱して溶媒をさらに蒸発させ、フレキシブルな膜厚100μmのフィルムを得た。このフィルムのIRスペクトルを測定したところ、ν(C=O)=1772、1700(cm-1)にイミド環の特性吸収が認められた。このポリイミドのガラス転移温度は260℃であった。
実施例10
工程(1):参考例3で得たポリイミドの有機溶媒溶液を定量ポンプで所定量供給しながらT−ダイから押し出し、回転しているステンレススチール製ベルト上に流延した。
工程(2):次いで、110℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速4.3m/sで流延物に吹き付けながら30分乾燥して、さらに途中から130℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速7.4m/sで流延物に吹き付けながら30分乾燥してステンレススチール製ベルトから剥離し、幅630mm、厚さ126μmの自己支持性フィルムを得た。自己支持性フィルムの全光線透過率は89.8%、YI値は2.80、ヘイズ1.10%、溶媒残存率は18.0質量%であった。
工程(3−1):工程(2)で得られた自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に水平に通し、酸素濃度15体積%及び窒素濃度85体積%の混合気体を、温度140℃にてフィルムの上面から流速15m/s及びフィルムの下面から流速9.9m/sで3分18秒、温度200℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで9分24秒、さらに温度170℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで1分20秒吹き付けながら、この乾燥機を通過させる間に、フィルムをMD方向に1.01倍、TD方向に1.06倍同時二軸延伸した。得られたポリイミドフィルムの厚さは110μm、全光線透過率は89.8%、YI値は2.97、ヘイズ1.17%と透明性良好であった。また、溶媒残存率は7.1質量%であった。
工程(3−2):工程(3−1)で得られたフィルムの両端40mmずつをトリミング装置により切り落とした後、さらに、遠赤外線加熱によりフィルムを直接加熱するとともに、遠赤外線ヒーターにより加熱した酸素濃度1000ppmを含有する窒素を吹き付けながら乾燥する遠赤外線加熱方式の乾燥機を、酸素濃度1000ppmを含有する窒素をフィルムの上下面両側からそれぞれ流速3.2m/sで195℃にて4.3分、流速4.2m/sで205℃にて6.4分、流速3.6m/sで220℃にて7.5分、流速4.2m/sで220℃にて6.4分、流速3.5m/sで220℃にて3.2分、流速3.6m/sで230℃にて7.5分、流速4.2m/sで240℃にて6.4分、流速3.5m/sで220℃にて3.2分吹き付けて乾燥した。
工程(3−2)で得られたポリイミドフィルムの厚さは103μm、幅550mm、全光線透過率は89.8%、YI値は3.12、ヘイズ1.17%と透明性に優れており、平坦性も良好であった。また溶媒残存率は0.9質量%であった。
こうして得られたフィルムから150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定すると、30分で10-5torr(133×10-5Pa)まで到達した。よって、真空蒸着が可能であることがわかった。
比較例6
実施例10において、工程(3−1)を経なかったこと以外は、実施例10と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
しかし、工程(3−2)で、遠赤外線加熱方式の乾燥機内部においてフィルムが伸張し、流れ方向にスジが発生して外観不良となった。
比較例7
実施例10において、工程(3−2)を経なかったこと以外は、実施例10と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
得られたフィルムから、150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定したが、30分後に1torr(133Pa)に到達しなかった。残留している溶媒が少しずつ揮発して、真空度が上がらず、真空蒸着できないことがわかった。
実施例11
工程(1):参考例2で得たポリイミドの有機溶媒溶液を定量ポンプで所定量供給しながらT−ダイから押し出し、回転しているステンレススチール製ベルト上に流延した。
工程(2):次いで、120℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速6.6m/sで流延物に吹き付けながら30分乾燥して、さらに途中から130℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速7.4m/sで流延物に吹き付けながら30分乾燥してステンレススチール製ベルトから剥離し、厚さ130μm、幅630mmの自己支持性フィルムを得た。自己支持性フィルムの全光線透過率は90.2%、YI値(Yellow Index)は1.74、ヘイズ1.10%、溶媒残存率は20.0質量%であった。
工程(3−1):工程(2)で得られた自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に水平に通し、酸素濃度8体積%及び窒素濃度92体積%の混合気体を、温度160℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで30秒、温度170℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで1分10秒、温度200℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで5分22秒吹き付けながら、この乾燥機を通過させる間に、MD方向に1.01倍、TD方向に1.06倍同時二軸延伸し、最後に0.97倍に弛緩させて取り出した。得られたポリイミドフィルムの厚さは112μm、全光線透過率は90.2%、YI値は1.80、ヘイズ1.10%と透明性良好であった。また、溶媒残存率は5.9質量%であった。
工程(3−2):工程(3−1)で得られたフィルムの両端40mmずつをトリミング装置により切り落とした後、さらに、遠赤外線加熱によりフィルムを直接加熱するとともに、遠赤外線ヒーターにより加熱した酸素濃度1000ppmを含有する窒素を吹き付けながら乾燥する遠赤外線加熱方式の乾燥機を、酸素濃度1000ppmを含有する窒素をフィルムの上下面両側からそれぞれ流速3.2m/sで175℃にて2分9秒、流速4.2m/sで195℃にて3分12秒、流速3.6m/sで205℃にて3分45秒、流速4.2m/sで205℃にて3分12秒、流速3.5m/sで205℃にて1分36秒、流速3.2m/sで205℃にて2分9秒、流速4.2m/sで220℃にて3分12秒、流速3.6m/sで240℃にて3分45秒、流速4.2m/sで240℃にて3分12秒、流速3.5m/sで220℃にて1分36秒、流速3.2m/sで220℃にて2分9秒、流速4.2m/sで260℃にて3分12秒、流速3.6m/sで280℃にて3分45秒、流速4.2m/sで280℃にて3分12秒、流速3.5m/sで220℃にて1分36秒吹き付けて乾燥した。最終的に得られたポリイミドフィルムの厚さは103μm、幅550mm、全光線透過率は90.2%、YI値は1.82、ヘイズ1.10%と透明性に優れており、平坦性も良好であった。また溶媒残存率は0.9質量%であった。
こうして得られたフィルムから、150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定すると30分で10-5torr(133×10-5Pa)まで到達した。よって、真空蒸着が可能であることがわかった。
実施例12
工程(1):参考例2で得たポリイミドの有機溶媒溶液を定量ポンプで所定量供給しながらT−ダイから押し出し、回転しているステンレススチール製ベルト上に流延した。
工程(2):次いで、120℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速6.6m/sで流延物に吹き付けながら30分乾燥して、さらに途中から130℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速7.4m/sで流延物に吹き付けながら30分乾燥してステンレススチール製ベルトから剥離し、厚さ60μm、幅630mmの自己支持性フィルムを得た。自己支持性フィルムの全光線透過率は90.2%、YI値(Yellow Index)は1.88、ヘイズ1.04%、溶媒残存率は16.0質量%であった。
工程(3−1):工程(2)で得られた自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に水平に通し、酸素濃度10体積%及び窒素濃度90体積%の混合気体を、温度160℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで30秒、温度170℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで1分10秒、温度200℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで5分22秒吹き付けながら、この乾燥機を通過させる間に、MD方向に1.01倍、TD方向に1.06倍同時二軸延伸し、最後に0.97倍に弛緩させて取り出した。得られたポリイミドフィルムの厚さは112μm、全光線透過率は90.2%、YI値は1.80、ヘイズ1.10%と透明性良好であった。また、溶媒残存率は4.9質量%であった。
工程(3−2):工程(3−1)で得られたフィルムの両端40mmずつをトリミング装置により切り落とした後、さらに、遠赤外線加熱によりフィルムを直接加熱するとともに、遠赤外線ヒーターにより加熱した酸素濃度1000ppmを含有する窒素を吹き付けながら乾燥する遠赤外線加熱方式の乾燥機を、酸素濃度1000ppmを含有する窒素をフィルムの上下面両側からそれぞれ流速3.2m/sで220℃にて2分9秒、流速4.2m/sで260℃にて3分12秒、流速3.6m/sで280℃にて3分45秒、流速4.2m/sで280℃にて3分12秒、流速3.5m/sで220℃にて1分36秒吹き付きつけて乾燥した。最終的に得られたポリイミドフィルムの厚さは103μm、幅550mm、全光線透過率は90.2%、YI値は1.82、ヘイズ1.10%と透明性に優れており、平坦性も良好であった。また溶媒残存率は0.7質量%であった。
こうして得られたフィルムから、150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定すると30分で10-5torr(133×10-5Pa)まで到達した。よって、真空蒸着が可能であることがわかった。
比較例8
実施例11において、工程(3−2)を経なかったこと以外は、実施例11と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
得られたフィルムから、150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定したが、30分後に1torr(133Pa)に到達しなかった。残留している溶媒が少しずつ揮発して、真空度が上がらず、真空蒸着できないことがわかった。
比較例9
実施例11において、工程(3−1)を経ず、工程(3−2)にて、酸素濃度300ppmを含有する窒素を流速3.3m/sで吹き付けながら、280℃で乾燥したこと以外は、実施例11と同様にポリイミドフィルムを得た。
しかし、遠赤外線加熱方式の乾燥機内部においてフィルムが伸張して流れ方向にスジが発生して外観不良となった。
比較例10
実施例12において、工程(3−2)を経なかったこと以外は、実施例12と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
得られたフィルムから、150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定したが、30分後に1torr(133Pa)に到達しなかった。残留している溶媒が少しずつ揮発して、真空度が上がらず、真空蒸着できないことがわかった。
比較例11
実施例12において、工程(3−1)を経ず、工程(3−2)にて、酸素濃度300ppmを含有する窒素を流速3.3m/sで吹き付けながら、240℃で乾燥したこと以外は、実施例11と同様にポリイミドフィルムを得た。
しかし、遠赤外線加熱方式の乾燥機内部においてフィルムが伸張して流れ方向にスジが発生して外観不良となった。
実施例13
工程(1):参考例3で得たポリイミドの有機溶媒溶液を定量ポンプで所定量供給しながらT−ダイから押し出し、回転しているステンレススチール製ベルト上に流延した。
工程(2):次いで、110℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速4.3m/sで流延物に吹き付けながら50分乾燥して、さらに途中から140℃に加熱した酸素濃度15体積%及び窒素85体積%の混合気体を流速9.4m/sで流延物に吹き付けながら50分乾燥してステンレススチール製ベルトから剥離し、幅630mm、厚さ242μmの自己支持性フィルムを得た。自己支持性フィルムの全光線透過率は89.5%、YI値は2.81、ヘイズ1.14%、溶媒残存率は20.0質量%であった。
工程(3−1):工程(2)で得られた自己支持性フィルムをテンター式乾燥機に水平に通し、酸素濃度10体積%及び窒素濃度90体積%の混合気体を、温度140℃にてフィルムの上面から流速15m/s及びフィルムの下面から流速9.9m/sで4分57秒、温度200℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで14分6秒、さらに温度170℃にてフィルム上面に流速15m/s及びフィルム下面に流速9.9m/sで2分吹き付けながら、この乾燥機を通過させる間に、MD方向に1.01倍、TD方向に1.06倍同時二軸延伸した。得られたポリイミドフィルムの厚さは216μm、全光線透過率は89.5%、YI値は2.90、ヘイズ1.17%と透明性良好であった。また、溶媒残存率は5.8質量%であった。
工程(3−2):工程(3−1)で得られたフィルムの両端40mmずつをトリミング装置により切り落としながら、さらに、遠赤外線加熱によりフィルムを直接加熱すると共に、遠赤外線ヒーターにより加熱した酸素濃度200ppmを含有する窒素を吹き付けながら乾燥する遠赤外線加熱方式の乾燥機を、酸素濃度200ppmを含有する窒素をフィルムの上下面両側からそれぞれ流速3.2m/sで195℃にて6分27秒、流速4.2m/sで205℃にて9分36秒、流速3.6m/sで220℃にて11分15秒、流速4.2m/sで220℃にて9分36秒、流速3.5m/sで220℃にて4分48秒、流速3.6m/sで230℃にて11分15秒、流速4.2m/sで240℃にて9分36秒、流速3.5m/sで220℃にて4分48秒吹き付けて乾燥した。最終的に得られたポリイミドフィルムの厚さは202μm、幅550mm、全光線透過率は89.5%、YI値は3.02、ヘイズ1.17%と透明性に優れており、平坦性も良好であった。また溶媒残存率は1.3質量%であった。
得られたフィルムから150mm×150mmサイズのフィルム1枚を裁断して採取し、真空チャンバーに入れ真空ポンプにて排気して真空到達度を測定すると、30分で10-5torr(133×10-5Pa)まで到達した。よって、真空蒸着が可能であることがわかった。
比較例12
実施例13の工程(3−1)において、空気を使用したこと以外は、実施例13と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
しかし、工程(3−1)で得られたフィルムの全光線透過率は78.5%、YI値は4.77、ヘイズ1.20%となり黄変が著しかった。
比較例13
実施例13の工程(3−2)において、酸素濃度7体積%及び窒素濃度93体積%の混合気体を使用したこと以外は、実施例13と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
しかし、工程(3−2)で得られたフィルムの全光線透過率は84.5%、YI値は3.62、ヘイズ1.17%となりフィルムが黄変してしまった。
本発明で得られる無色透明樹脂フィルムは、無色透明性が極めて高く、耐熱性及び平坦性に優れており、液晶表示素子、有機EL表示素子の透明基板や薄膜トランジスタ基板、フレキシブルプリント配線基板などに有効に利用可能である。

Claims (17)

  1. ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を支持体上に流延して乾燥させる溶液流延法により樹脂フィルムを製造する方法であって、少なくとも下記の工程(1)、工程(2)及び工程(3)をこの順に有する無色透明樹脂フィルムの製造方法。
    (1)ポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液を支持体上に流延する工程。
    (2)酸素含有量が0.001体積%以上15体積%以下であり、100℃以上170℃以下の気体を支持体上の流延物に吹き付けながら有機溶媒を揮発させ、自己支持性フィルムとして支持体から剥離する工程。
    (3)下記工程(3−1)及び工程(3−2)をこの順に行なう工程。
    (3−1)加熱した気体を吹き付ける形式の乾燥機を1つ以上用い、酸素含有量が15体積%以下であり100℃以上250℃以下の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程。
    (3−2)加熱した気体を吹き付ける形式の乾燥機を1つ以上用い、酸素含有量が5体積%以下であり150℃以上400℃以下の気体を自己支持性フィルムに吹き付けながら該フィルム中の有機溶媒残存率を低減する工程。
  2. ポリイミドが下記式(I)で示される繰り返し単位を有するポリイミド、ポリア
    ミド酸が下記一般式(I’)で示される繰り返し単位を有するポリアミド酸である、請求項1に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
    Figure 2008146637
    (式中、Rは炭素数4〜39の4価の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基である。Φは炭素数2〜39の2価の脂肪族炭化水素基、脂環族式炭化水素基、芳香族炭化水素基、又はこれらの組み合わせからなる基であって、結合基として、−O−、−SO2−、−CO−、−CH2−、−C(CH32−、−OSi(CH32−、−C24O−及び−S−からなる群から選ばれる少なくとも1つの基を含有していてもよい。)
  3. 前記有機溶媒が、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラヒドロチオフェン 1,1−ジオキシド(スルホラン、テトラメチレンスルホン)、P−クロルフェノール、m−クレゾール、2−クロル−4−ヒドロキシトルエン、1,3−ジオキソラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、1,4−ジオキサン、イプシロンカプロラクタム、ジクロロメタン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  4. 工程(3−1)において、工程(2)で最後に使用する気体の温度より1〜100℃高い温度の気体を使用する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  5. 工程(3−2)において、工程(3−1)で最後に使用する気体の温度より1〜100℃高い温度の気体を使用する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  6. 工程(3−1)で使用する乾燥機がテンター式乾燥機であり、工程(3−2)で使用する乾燥機が遠赤外線加熱方式乾燥機である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  7. 工程(3−1)において、乾燥機による乾燥の際に、フィルムをMD方向及び/又はTD方向に1.01〜6倍に延伸する、請求項6に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  8. 工程(2)において、流延物に吹き付ける気体の流速が1メートル/秒以上36メートル/秒以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  9. 工程(3−1)において、自己支持性フィルムの上面及び下面に吹き付ける気体の流速が、それぞれ0.1メートル/秒以上44メートル/秒以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  10. 工程(3−1)において、自己支持性フィルムの下面に吹き付ける気体の流速が上面に吹き付ける気体の流速の0.3〜1.1倍である、請求項9に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  11. 工程(3−2)において、自己支持性フィルムの上面及び下面に吹き付ける気体の流速がそれぞれ0.1メートル/秒以上44メートル/秒以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  12. 前記支持体がステンレススチール製である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  13. 自己支持性フィルムにおける有機溶媒残存率が、工程(2)終了後に30質量%以下であり、工程(3−1)終了後に15質量%以下であり、工程(3−2)終了後に3質量%以下である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  14. 得られる無色透明樹脂フィルムの全光透過率が88%以上、YI値(黄色度)が3以下及びヘイズが1.5以下である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の無色透明樹脂フィルムの製造方法。
  15. 溶液流延法により樹脂フィルムを製造する装置であって、少なくとも、
    支持体上に流延されたポリアミド酸又はポリイミドの有機溶媒溶液に、酸素含有量が0.001体積%以上15体積%以下であり、100℃以上170℃以下の気体を吹き付けることにより、該有機溶媒溶液中の有機溶媒を揮発させて自己支持性フィルムを得る製膜機、
    支持体から自己支持性フィルムを剥離する装置、
    酸素含有量が15体積%以下であり100℃以上250℃以下の気体を吹き付ける形式の乾燥機、及び
    酸素含有量が5体積%以下であり150℃以上400℃以下の気体を吹き付ける形式の乾燥機、
    を備える、全光透過率が88%以上、YI値(黄色度)が3以下及びヘイズが1.5以下の無色透明樹脂フィルムの製造装置。
  16. 少なくとも一つの乾燥機が二軸延伸機能を有する乾燥機である、請求項15に記載の無色透明樹脂フィルムの製造装置。
  17. 少なくとも一つの乾燥機が吹き付ける気体の温度が異なる2以上の区域を有する乾燥機である、請求項15又は16に記載の無色透明樹脂フィルムの製造装置。
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