KR20160050033A - 필름 홀더 및 텐터 장치 - Google Patents

Abstract

종래의 제조 설비에서 대폭적인 변경을 가하지 않고 보잉 현상을 억제할 수있어 임의의 제조 조건에서도 적용할 수 있는 텐터 장치용 필름 홀더를 제공한다.
필름 홀더(200)는 텐터 체인에 고정되는 베이스 부재(210)와, 베이스 부재(210)에 텐터 체인의 이동 방향으로 이동 가능하게 지지된 핀 플레이트(220)를 갖는다. 핀 플레이트(220)에는 필름을 홀드하기 위하여 필름에 꽂히는 복수의 핀(230)이 돌출 설치되어 있다.

Description

필름 홀더 및 텐터 장치{FILM HOLDER AND TENTER DEVICE}

본 발명은 필름, 예를 들어 폴리이미드 필름의 제조 공정에서 필름을 연속적으로 반송하는데 사용되는 텐터 장치에 구비되는, 필름의 횡방향 양단부를 홀드하는 필름 홀더에 관한 것이다.

필름은 다양한 분야에 사용되며, 또한 그 용도 등에 따라 다양한 필름이 존재하고 있다. 그 중에서도 폴리이미드 필름은 경량이면서, 유연성, 기계적 강도 및 내열성 등의 제반물성이 우수하기 때문에 다양한 분야, 특히 전자·전기 분야, 예를 들면 플렉시블 배선 기판 재료 및 COF용 기판 재료 등으로 광범위하게 이용되고 있다.

최근, 컴퓨터 등의 전기·전자 기기의 소형화 및 경량화가 진행되어, 거기에 사용되는 배선 기판이나 IC 패키지 재료에 있어서도 소형화 및 경량화가 요구되고있고, 이들에 시행되는 배선 패턴은 보다 미세해지고 있다. 따라서, 이러한 배선 기판 재료나 IC 패키지 재료로 사용되는 필름은 필름의 폭 방향 전체에 걸쳐 높은 치수 안정성이 요구되어 왔다.

필름 중에서도 폴리이미드 필름은 용융 가공이 곤란한 필름이며, 예를 들어, 폴리아믹산 등의 폴리이미드 전구체 유기 용매 용액을, 벨트 또는 드럼 등의 지지체 상에 캐스팅하여 얻은 자기 지지성을 가진 필름(「겔 필름」이라고도 함)을 텐터 장치에 의해 그 횡방향 양단부를 홀드하여 반송하면서 연속적으로 열처리함으로써 제조할 수 있다.

상기의 제조 방법에서는 연속적으로 열처리를 수행하는 가열로에서 필름의 횡방향 양단부는 텐터 장치에 설치된 필름 홀더에 의해 고정 홀드되어 있다. 이와 같이, 필름의 횡방향 양단부를 홀드하여 반송하면서 필름을 연속적으로 열처리하는 경우, 필름의 횡방향 양단부와 중앙부에서 필름의 신축 상태에 차이가 발생된다. 그것은 필름의 종방향 양단부에서는 필름의 신축이 필름 홀더로 구속되는 반면, 중앙부에서는 필름 홀더에 의한 구속력이 비교적 약하기 때문이다.

따라서, 예를 들어 필름의 가로 연신 시에는 필름의 횡방향 양단부와 중앙부의 사이에서 필름의 종방향의 이동 상태에 차이가 발생된다. 상기 필름의 횡방향 양단부와 중앙부에서의 종방향의 이동 상태의 차이는 예를 들면, 필름의 반송 전에 필름의 표면 상에 필름의 횡방향을 따라 직선을 그려 놓고, 그 직선 변형의 상태를 관찰함으로써 확인할 수 있다.

즉, 연속적으로 열처리를 수행하는 가열로 내에서 가로 연신의 시작 영역에서는 상기 직선은 필름의 종방향 하류 측에서 볼 때 볼록형으로 변형된다. 즉, 필름은 중앙부 쪽이 양단부보다도 종방향으로의 이동 속도가 빠르다. 그 후, 볼록형으로 변형된 선은 점차 직선으로 되돌아가서, 가로 연신 종료 후에는 오목형으로 변형된다. 상기 필름의 이동 상태의 차이는 가로 연신 시에 발생하는 필름의 종방향의 신장 응력이나 이미드화에 의해 발생되는 필름의 종방향의 수축 응력에 기인하는 것으로 생각된다.

이와 같이 필름이 수축된 결과 얻어진 필름에는 오목형의 변형이 남는다. 상기 현상은 보잉 현상으로 불리고 있다. 특히 연속적으로 열처리를 수행하는 가열로 내에서 텐터 장치의 레일 간격을 조정함으로써 횡방향으로 필름 홀더의 간격이 넓어져서, 필름을 횡방향으로 연신할 때에는 보잉 현상이 현저하게 나타난다. 상기 보잉 현상은 필름의 폭 방향으로 분자 배향의 이방성을 발생시키고, 그 결과, 기계적 특성, 습도 팽창률, 열 팽창률 및 열 수축률을 불균일하게 하는 원인이 되어, 제품 수율이 저하되는 문제가 발생된다.

이러한 필름의 면내에서의 특성의 불균일은 필름 가공 시에 필름면내의 장소 및 방향에 따른 품질 차이, 특히 치수 변화의 차이를 발생시키는 원인이 된다. 이것은 정밀 부품 등의 용도, 예를 들면, 회로 형성의 베이스 재료나 기록 매체 등의 용도에서 부분적으로 변형이나 컬(curl) 등이 발생하여 큰 문제가 되는 경우가 있다. 따라서 필름의 폭 방향 전체에 걸쳐 특성 등방성을 확보하기 위한 기술 개선이 요구되고 있다.

또한, 가열로에서의 연속 열처리 공정에서 필름의 건조 상태, 분자 배향 상태, 이미드화율의 변화에 따라 필름이 종방향으로 수축되거나 신장되거나, 복잡한 현상을 보이는 것으로도 알려져 있다. 필름 홀더로서 핀을 필름에 꽂음으로써 필름을 홀드하는 방식을 사용한 경우, 상기 수축 응력이나 신장 응력에 의해 핀이 찔린 필름 구멍이 넓어지는 경우가 있다. 상기 부분에서 필름이 절단되면 필름의 평면성 악화, 품질 불량, 생산성 저하 등을 일으킬 우려가 있다.

폴리이미드 필름의 보잉 현상 억제 수단으로는 예를 들면, 필름 보잉 현상의 발생 상황을 관측한 후, 가열로 온도를 결정하는 방법(특허 문헌 1 참조), 텐터로 입구의 필름 고정단으로부터 가열로에 있어서, 필름 고정단으로부터 로내 진행 방향으로 필름 폭과 동일 길이까지는 주된 휘발분의 끓는점 이상으로 가열하지 않는 방법(특허 문헌 2 참조), 겔 필름을 150℃ 이하에서 반송 방향으로 1.1 ~ 1. 9 배 연신하고, 이어서 400℃ 이하에서 횡방향으로 반송 방향의 0.9 ~ 1.3 배의 배율로 연신하는 방법(특허 문헌 3 참조), 겔 필름을 이완시킨 상태에서 필름 양단부를 고정하는 방법(특허 문헌 4 참조), 겔 필름의 횡방향 중앙부를 닙 롤(Nip Roll)로 부하를 부여하여 강제로 후퇴시키는 방법(특허 문헌 5 참조), 텐터 체인을 복수의 링크가 지그재그 모양으로 연결된 신축 기구로 구성하여, 한쌍의 텐터 레일 간격이 벌어짐에 따라 상기 신축 기구가 늘어나고, 이에 따라 필름을 홀드하는 부분의 종방향에서의 간격이 커지도록 구성된 텐터 장치(특허 문헌 6 참조)가 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2002-154168호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개평 8-230063호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특개평 5-2379238호 공보 특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 2006-181986호 공보 특허 문헌 5 : 일본 특허 공개 2007-22042호 공보 특허 문헌 6 : 일본 특허 공개 2012-81702호 공보

그러나, 특허 문헌 1 ~ 3에 개시된 방법은 필름의 가열 온도 또는 연신 배율이 제한되기 때문에 필름의 제조 조건에 따라서는 이러한 기술을 적용할 수 없는 경우가 있었다. 또한, 특허 문헌 4에 개시된 방법은 안정된 배향 분포나 기계적 특성 등을 달성하기 위해서는 필름을 일정한 치수로 이완시키는 것이 중요하지만, 그렇게 일정한 치수로 필름을 이완시키는 것이 곤란하였다. 특허 문헌 5에 개시된 방법은 필름의 횡방향 중앙부가 닙 롤로 가압되기 때문에 닙 롤에 의해 필름의 표면이 손상될 우려가 있었다.

특허 문헌 6에 개시된 텐터 장치는 텐터 체인 자체의 구조가 일반적으로 사용되는 텐터 체인과 다르다. 따라서 종래 설비에 적용하기 위해서는, 텐터 체인 및 이에 관련된 모든 부품을 교환해야 하고, 그러기 위해서는 엄청나게 큰 비용과 노력을 필요로 한다.

본 발명은 필름을 종방향으로 반송하면서 연속적으로 제조할 때 필름의 횡방향 양단부를 홀드하는 필름 홀더에서, 종래의 제조 설비에서 대폭적인 변경을 가하지 않고 보잉 현상을 억제할 수 있고, 임의의 제조 조건에서도 적용할 수 있는, 축차 연신에 적합한 필름 홀더, 그것을 이용한 텐터 장치 및 그 텐터 장치를 이용한 폴리이미드 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 필름 홀더는 필름의 횡방향 양단부를 홀드하면서 이동하는 한쌍의 텐터 체인을 구비한 텐터 장치의 상기 텐터 체인에 고정된 필름 홀더로서,

상기 텐터 체인에 고정되는 베이스 부재와,

상기 베이스 부재에 상기 텐터 체인의 이동 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 필름을 홀드하기 위하여 상기 필름에 꽂히는 복수의 핀이 돌출 설치된 적어도 하나의 핀 플레이트를 갖는다.

본 발명의 필름 홀더에서 베이스 부재 상에서 핀 플레이트를 텐터 체인의 이동 방향으로 탄성적으로 지지하는 적어도 하나의 탄성지지 부재를 더 갖는 것이 바람직하다. 상기 탄성지지 부재는 코일 스프링이더라도 좋다. 또한, 필름 홀더는 복수의 핀 플레이트가 텐터 체인의 이동 방향으로 간격을 두고 배치되어 있도록 구성할 수 있다. 핀 플레이트를 이동 가능하게 지지하는 구조로서, 핀 플레이트는 복수의 핀이 표면에 돌출 설치된 평판부와, 평판부의 이면에서 돌출된 볼록부와, 각부를 통해 평판부의 두께 방향으로 간격을 두고 평판부와 평행하게 연장된 앵커부를 가지며, 베이스 부재는 평판부와 앵커부의 사이로 연장되는 스토퍼 볼록부를 가질 수 있다. 핀 플레이트를 이동 가능하게 지지하는 다른 구조로는 핀 플레이트의 이면측에 회전 가능하게 지지된 적어도 하나의 베어링을 더 가지고 있어도 좋다.

본 발명의 텐터 장치는 필름을 반송하기 위해 상기 필름의 반송로의 양측에 배치된 한쌍의 텐터 체인과,

상기 한쌍의 텐터 체인의 각각에 고정된 복수의, 상기 본 발명의 필름 홀더를 갖는다.

본 발명의 폴리이미드 필름의 제조 방법은 폴리이미드 전구체의 용매 용액을 지지체 상에 캐스팅하여 자기 지지성 필름으로 하는 제 1 공정과,

상기 자기 지지성 필름을 홀드하면서 가열 처리하는 제 2 공정을 갖는 폴리이미드 필름의 제조 방법으로서,

상기 제 2 공정에서는 상기 본 발명의 텐터 장치를 이용하여 필름으로서 상기 자기 지지성 필름을 홀드하는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면, 가동식 핀 플레이트를 사용함으로써, 종래의 고정식 핀 플레이트에 비해 필름의 횡방향 단부의 구속력과 중앙부의 구속력의 차이가 작아지고, 보잉 왜곡 및 필름 단부의 분자 배향 이방성을 대폭적으로 저감할 수 있다. 그 결과, 횡방향의 물성이 균일한 필름을 얻을 수 있으며, 제품의 수율이 높아진다. 또한, 가동식 핀 플레이트를 사용함으로써, 종래의 고정식 핀 플레이트에 비해 양호한 평면성을 갖는 필름을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 필름 홀더는 종래의 텐터 장치에서의 개조도 용이하고, 특히 축차 연신에 적합하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 텐터 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 텐터 체인의 II부를 확대한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 텐터 체인을 필름 홀더측에서 바라본 측면도이고, 일부의 외부 플레이트를 단면으로 도시하고 있다.
도 4는 도 2에 도시한 텐터 체인의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필름 홀더의 사시도이다.
도 5a는 도 5에 도시한 필름 홀더의 평면도이다.
도 5b는 도 5에 도시한 필름 홀더의 측면도이다.
도 5c는 도 5에 도시한 필름 홀더의 5c-5c선 단면도이다.
도 6a는 도 5에 도시한 필름 홀더의 동작을 도시한 도면이고, 인접한 2개의 필름 홀더의 간격이 좁아진 상태를 도시하고 있다.
도 6b는 도 5에 도시한 필름 홀더의 동작을 도시한 도면이고, 인접한 2개의 필름 홀더의 간격이 확대된 상태를 도시하고 있다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 필름 홀더의 평면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시한 필름 홀더의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 필름 홀더의 사시도이다.
도 8a는 도 8에 도시한 필름 홀더에서 2개의 베어링를 갖는 경우의 사시도이다.
도 9(a)~(c)는 도 8에 도시한 필름 홀더의 가동범위를 설명하는 도면이다.
도 10a는 본 발명에서 적합하게 사용될 수 있는, 란셋 포인트(lancet point)형의 핀 선단부의 측면도이다.
도 10b는 도 9a에 도시한 핀의 정면도이다.
도 11은 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실험에서, 지그에 필름이 홀드된 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실험에서, 보잉 왜곡의 산출식을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실험에서, 필름의 CTE 측정용의 시료의 절출 위치 및 방향을 도시한 도면이다.
도 14a는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 대조예 1의 필름 좌단부에서의 CTE 레이더 차트이다.
도 14b는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 대조예 1의 필름 중앙부에서의 CTE 레이더 차트이다.
도 14c는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실시예 1의 필름 좌단부에서의 CTE 레이더 차트이다.
도 14d는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실시예 1의 필름 중앙부에서의 CTE 레이더 차트이다.
도 14e는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실시예 2의 필름 좌단부에서의 CTE 레이더 차트이다.
도 14f는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 수행된 실시예 2의 필름 중앙부에서의 CTE 레이더 차트이다.

도 1을 참조하면, 폴리이미드 필름의 제조 공정에서 사용되며, 특히 자기 지지성 필름의 가열 처리에서 자기 지지성 필름을 그 폭 방향 양단부를 파지한 상태에서 반송하는 텐터 장치의 예가 도시되어 있다. 이하 텐터 장치의 설명 중, 간단하게 하기 위하여, 자기 지지성 필름을 「필름(F)」로 한다.

텐터 장치(1)는 필름(F)의 반송로의 양측에 배치된 한쌍의 텐터 체인(5)과, 각 텐터 체인(5)의 이동을 안내하는 한쌍의 텐터 레일(4)을 갖는다. 각 텐터 체인(5)은 무단으로 이루어지도록 구성되어, 구동 스프로킷(2) 및 종동 스프로킷(3)에 맞물려 있다. 텐터 레일(4)은 필름(F)의 반송 방향을 따라 연장되어, 서로 평행하게 배치된 한쌍의 가이드판(41)을 가지며, 텐터 체인(5)은 그 가이드판(41)의 사이를 통과할 수 있다.

각 텐터 체인(5)은, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 복수의 필름 홀더를 가지고 있으며, 필름(F)의 양 가장자리부는 각 텐터 체인(5)에 설친된 필름 홀더에 의해 파지된다. 필름(F)의 폭 방향 양단부가 파지된 상태에서 구동 스프로킷(2)을 구동하면 텐터 체인(5)이 텐터 레일(4)을 따라 이동하고, 이에 의해 필름(F)이 반송된다.

도 1에 도시한 텐터 장치(1)에서는 필름(F)를 그 폭이 일정한 상태에서 반송하도록 한쌍의 텐터 레일(4)이 평행하게 배치되어 있다. 그러나, 텐터 레일(4)을 그 간격이 필름(F)의 반송 방향 하류를 향함에 따라 넓어지도록 또는 좁아지도록 배치할 수도 있다. 텐터 레일(4)의 간격을 필름(F)의 반송 방향 하류를 향함에 따라 넓게 함으로써 필름(F)를 횡방향으로 늘릴 수 있으며, 또한 그 역으로 텐터 레일(4)의 간격을 점차 좁게 함으로써 필름(F)의 응력 완화에 대응할 수 있다. 또한 한쌍의 텐터 레일(4)은 그 간격이 일정 부분, 점차 넓어지는 부분 및 점차 좁아지는 부분 중 2개 이상을 적절히 조합하여 배치할 수도 있다.

다음은 텐터 체인(5)에 도 2-4를 참조하여 상세하게 설명한다.

텐터 체인(5)은 복수의 내부 링크와 복수의 외부 링크를 번갈아 연결하여 무단으로 한 롤러 체인이다. 내부 링크는 대향 배치된 한쌍의 내부 플레이트(51a, 51b)와 이들을 연결하는 2개의 부시(52)와, 내부 플레이트(51a, 51b)의 사이에 각 부시(52)의 외주에 회전 가능하게 지지된 2개의 회전체(제2 회전체)(53,73)를 갖는다. 내부 플레이트(51a, 51b)는 종방향을 갖도록 형성된 부재이며, 2개의 부시(52)는 그 종방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 회전체(73)는 필름(F)의 폭 방향에서 한쌍의 가이드판(41)의 사이에서 가이드판(41)에 인접하여 위치하고, 또한, 가이드판(41)과 접촉할 수 있도록 회전체(73)의 직경은 한쌍의 가이드판(41)의 간격보다도 작고, 또한 내부 플레이트(51a) 및 / 또는 내부 플레이트(51b)의 폭보다도 크다.

회전체(53,73)는 내부 플레이트(51a, 51b)를 연결하는 부시(52)의 축 방향을 따라 배치되고, 각각 개별적으로 회전할 수 있도록 부시(52)의 외주에 지지되어 있다. 전술한 바와 같이, 텐터 체인은 구동 스프로킷(2) 및 종동 스프로킷(3)(도 1 참조)과 맞물려 있어, 구동 스프로킷(2)이 회전 구동됨으로써 작동한다. 본 형태와 같이, 상하 2단으로 배치된 회전체(53,73)를 구비함으로써, 일방의 회전체(53)는 구동 스프로킷(2) 및 종동 스프로킷(3)과 맞물리는 기능을 가지고, 다른 회전체(73)의 외주면에는 가이드판(41)과 접촉하는 기능을 갖게 할 수 있다. 이에 따라, 텐터 체인은 장기에 걸친 사용에 대한 충분한 내구성을 가질 수 있다.

가이드판(41)과 접촉하는 기능을 갖는 회전체(73)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 구름 베어링으로 할 수 있다. 이에 따라, 보다 작은 구동력에서의 작동, 금속 마모분의 발생 저감 및 작동 중의 소음 저감을 가능하게 한다. 또한 구동 스프로킷(2) 및 종동 스프로킷(3)과 맞물리는 기능을 갖는 회전체(53)는 구름 베어링일 필요는 없고, 도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들어 회전 가능하게 축이 지지된 롤러로 할 수 있다. 또한 회전체(53)의 직경은 가이드판(41)과 접촉할 필요가 없기 때문에, 회전체(73)의 직경보다도 작고, 또한 내부 플레이트(51a) 및 / 또는 내부 플레이트(51b)의 폭 이하이어도 좋다.

외부 링크는 내부 링크의 외측에 대향 배치된 한쌍의 외부 플레이트(54a,54b)와, 외부 플레이트(54a,54b)를 내부 링크와 연결하기 위해 내부 플레이트(51a, 51b) 및 부시(52)를 관통하는 2개의 연결핀(55)를 갖는다. 외부 플레이트(54a,54b)도 종방향을 갖도록 형성된 부재이며, 인접된 2개의 내부 링크를 연결할 수 있는 길이를 가지고 있다. 본 예에서는 연결핀(55)은 나사부착 핀이며, 와셔(56) 및 너트(57)에 의해, 연결핀(55)이 외부 플레이트(54a,54b)에서 빠지지 않도록 홀드되어 있다.

한쌍의 외부 플레이트(54a,54b) 중 상측에 위치하는 일방의 외부 플레이트(54a)에는 부착 플레이트(attach plate)(63)가 고정되어 있다. 부착 플레이트(63)는 외부 플레이트(54a)의 종방향과 직각인 폭 방향에서 텐터 체인(5)의 한쪽으로 연장되도록 외부 플레이트(54a)의 편면에 설치되어 있다.

또한, 본 실시예에서는 도 4에 도시한 바와 같이 부착 플레이트(63)가 설치되는 외부 플레이트(54a)는 부착 플레이트(63)를 설치하기 위한 설치 영역을 확보하기 위해 필름 홀더(100)가 배치되는 측을 향해 부분적으로 연장된 형상으로, 그 연장된 부분의 선단부에 부착 플레이트(63)가 설치되어 있다.

부착 플레이트(63)의 선단에는 복수 핀(130)으로 찌름으로써 필름(F)을 홀드하는 필름 홀더(100)가 고정되어 있다. 필름 홀더(100)에 대한 상세한 것은 후술한다.

부착 플레이트(63)는 필름 홀더(100)를 외부 플레이트(54a)의 폭 방향의 일방의 측에 위치시킬 수 있다면 임의의 형태로 할 수 있다. 본 형태에서는 부착 플레이트(63)는 필름 홀더(100)가 설치되는 선단부가 외부 플레이트(54a,54b)의 대향 방향에서 양자 사이에 위치하여 외부 플레이트(54a,54b)와 평행하게 연장되는 크랭크 모양의 단면 형상을 가지고 형성되어 있다.

부착 플레이트(63)가 고정된 외부 플레이트(54a)에는 축 부재(60)가, 그 축 방향이 외부 플레이트(54a)의 폭 방향과 평행이 되는 방향, 즉 필름(F)의 반송면에 평행하며, 또한 텐터 레일(4)의 종방향과 직각인 방향으로 연장되는 방향으로 고정되어 있다. 축 부재(60)는 양단부가 다른 부위에 비해 소경으로 된 단부의 부재이며, 그 소경의 부위에, 회전체로 하여금, 축 부재(60)의 레이디얼 하중을 받는 베어링(61)이 축 부재(60)를 중심으로 회전 가능하게 배치되어 있다.

축 부재(60)의 양단부에 설치된 베어링(61)은 이들이 한쌍의 가이드판(41)의 상면에 지지될 수 있도록 2개의 베어링(61)의 간격이 가이드 부재(41)의 간격과 거의 동등하게 설계되어 있다. 베어링(61)은 예를 들어 C 와셔(62)에 의해 축 부재(60)에 대한 축 방향의 위치가 고정되어 있다.

베어링(61)으로는 레이디얼 하중을 받는 것이라면, 구름 베어링 및 미끄럼 베어링 등 임의의 베어링을 사용할 수 있으며, 본 예에서는 구름 베어링을 사용하고 있다. 구름 베어링은 외륜, 내륜 및 외륜과 내륜과의 사이에 배치된 복수의 전 동체(구슬)와 전동체를 원주 방향으로 이격하는 스페이서를 갖고 있다. 내륜은 축 부재(60)에 고정되어 있고, 외륜이 축 부재(60)에 대하여 회전한다.

이상과 같이 베어링(61)을 설치함으로써, 텐터 체인(5)은 베어링(61)에 의해 텐터 체인(5)의 종방향으로 이동 가능하게 텐터 레일(4) 위에 지지된다.

여기서, 필름 홀더(100)에 대하여 도 5 및 도 5a ~ 5c를 더 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

필름 홀더(100)는 베이스 부재(110)와 핀 플레이트(120)를 갖고, 베이스 부재(110)가 부착 플레이트(63)에 고정된다. 부착 플레이트(63)로의 베이스 부재(110)의 고정 방법은 임의이지만, 유지 보수 시나 종래형의 필름 홀더로의 교환 시에 쉽게 착탈할 수 있도록 나사로 고정하는 것이 바람직하다.

핀 플레이트(120)에는 복수의 핀(130)이 돌출 설치되어 있다. 이러한 핀(130)으로 필름(F)를 찌름으로써 필름(F)은 폭 방향 양단부에서 홀드되고, 또한 텐터 체인(5)을 작동시킴으로써 홀드된 필름(F)이 반송된다.

핀 플레이트(120)는 텐터 체인(5)의 이동 방향으로 이동 가능하게 베이스 부재(110)에 지지되어 있다. 베이스 부재(110)에 핀 플레이트(120)를 이동 가능하게지지하기 위하여, 베이스 부재(110) 및 핀 플레이트(120)는 핀 플레이트(120)의 이동 방향으로 연장된 오목부와 볼록부의 조합 등 임의의 가이드 구조를 가질 수 있다 .

가이드 구조의 하나로서 도시된 필름 홀더(100)를 예로 들어 다음에 설명한다. 본 발명에서는 방향에 대하여 언급할 때, 베이스 부재(110)에 대하여 핀 플레이트(120)가 이동하는 방향을「종방향」, 필름(F)를 홀드하는 면내에서 종방향에 직각인 방향을「횡방향」, 종방향 및 횡방향에 직각인 방향을「높이방향」이라고 한다.

핀 플레이트(120)는 복수의 핀(130)이 표면에 돌출 설치된 평판부(121)와, 평판부(121)의 이면으로부터 돌출된 볼록부(122)와, 볼록부(122)의 선단에 설치된 앵커부(123)를 갖는다. 볼록부(122)는 평판부(121)의 종방향 전체에 걸쳐 형성되어 있어도 좋고, 일부에 형성되어 있어도 좋다. 앵커부(123)는 평판부(121)의 높이방향으로 간격을 두고 평판부(121)와 종방향으로 평행하게 배치되어 있다. 앵커부(123)의 종방향의 치수는 임의이어도 좋지만, 앵커부(123)의 횡방향 치수는 볼록부 (122)의 횡방향의 치수보다도 크다.

평판부(121)의 표면에 돌출 설치된 핀(130)의 수와 배치는 필름(F)의 단부를 확실하게 홀드할 수 있는 수와 배치라면 특별히 한정되지 않고, 종래의 필름 홀더와 동등의 단위 면적당 핀 수 및 배치로 할 수 있다. 또한 핀(130)의 직경, 각도, 형상 및 재질에 대하여서도 종래와 동등하게 할 수 있다.

한편, 베이스 부재(110)는 부착 플레이트(63)(도 4 참조)에 고정되는 베이스 플레이트(111)와, 베이스 플레이트(111)의 종방향 양단에 고정된 2개의 단부 플레이트(113)와, 2개의 단부 플레이트(113)의 사이에 배치되어 단부 플레이트(113)에 고정된 2개의 리니어 가이드(112)를 갖는다.

베이스 플레이트(111)는 평판상의 부재이며, 바람직하게는 부착 플레이트(63)의 고정면의 형상에 맞추어 직사각형이다. 리니어 가이드(112)는 베이스 플레이트(111)와 동일한 종방향 길이를 가져서 종방향으로 연장된 막대 모양의 부재이며, 베이스 플레이트(111)의 높이방향으로 베이스 플레이트(111)와 간격을 두고 위치하며, 또한 2개의 리니어 가이드(112)끼리도 서로 횡방향으로 간격을 두고 평행하게 위치하여, 그 종방향 양단이 단부 플레이트(113)에 지지되어 있다. 리니어 가이드(112)끼리의 간격은 핀 플레이트(120)의 볼록부(122)가 2개의 리니어 가이드(112)의 사이에 위치할 수 있는 간격이다. 또한 베이스 플레이트(111)와 리니어 가이드(112)의 간격은 핀 플레이트(120)의 앵커부(123)가 베이스 플레이트(111)와 리니어 가이드(112)의 사이에 위치할 수 있는 간격이다. 리니어 가이드(112)의 단면 형상은 임의이지만, 직사각형인 것이 바람직하다.

베이스 부재(110)를 이상과 같이 구성함으로써, 핀 플레이트(120)는 필름의 횡방향의 장력이 가해진 경우에도 베이스 부재(110)로부터 벗어나지 않고 종방향으로 이동 가능하게 지지할 수 있다.

필름 홀더(100)는 핀 플레이트(120)에 외력이 작용하지 않는 상태에서 핀 플레이트(120)를 베이스 부재(110)의 소정 장소에 위치시키기 위해 코일 스프링(140)을 더 구비할 수 있다. 이를 위해 본 형태에서는 핀 플레이트(120)의 이동 방향 양측에서, 양단이 핀 플레이트(120)와 단부 플레이트(113)에 걸린 코일 스프링(140)이 각각 2개씩 배치되어 있다. 이에 따라, 핀 플레이트(120)는 코일 스프링(140) 이외로부터 외력이 작용하지 않는 상태에서는 종방향에서 베이스 부재(110)에 대하여 정위치에 홀드된다. 코일 스프링(140)은 인장 코일 스프링이어도 좋고, 압축 코일 스프링이어도 좋다.

코일 스프링(140)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 내열강이나 스테인리스 강 등을 바람직하게 사용할 수 있으며, 그 중에서도 스테인리스강을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.

코일 스프링(140)의 스프링 정수는 핀 플레이트(120)에 외력을 작용시켜 핀 플레이트(120)를 이동시킨 상태에서 외력을 해제한 때, 핀 플레이트(120)가 원래의 위치로 복귀할 수 있을 정도의 스프링 정수이면, 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 값으로는, 예를 들어 0.1 ~ 15N/mm, 바람직하게는 0.2 ~ 7N/mm로 할 수 있다. 이와 같이, 코일 스프링(140)에 의해 핀 플레이트(120)를 탄성적으로 지지하는 경우, 베이스 부재(110) 상에서의 핀 플레이트(120)의 이동이 코일 스프링(140)에 의해 방해되지 않도록 코일 스프링(140)의 스프링 정수는 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

코일 스프링(140)의 배치에 대하여, 핀 플레이트(120)에 외력이 작용하지 않는 상태에서 핀 플레이트(120)를 정위치에 홀드할 수 있다면 핀 플레이트(120)의 이동 방향 한쪽에만 코일 스프링(140)을 배치하여도 좋다. 그러나 핀 플레이트(120)의 위치 결정 정확도를 높이기 위해서는 핀 플레이트(120)의 이동 방향 양쪽에 코일 스프링(140)을 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 코일 스프링(140)의 수는 1개 또는 복수개도 좋고, 특별히 제한되지 않는다. 코일 스프링(140)의 수가 1개인 경우, 코일 스프링(140)은 핀 플레이트(120)의 이동 방향 한쪽에만 배치된다. 코일 스프링(140)의 개수가 복수개인 경우, 코일 스프링(140)은 핀 플레이트(120)의 이동 방향 양측에 배치하여도 좋고 한쪽에만 배치하여도 좋다. 본 형태에서는 핀 플레이트(120)의 횡방향으로 2개의 코일 스프링(140)을 병렬로 배치하고 있지만, 이것은 핀 플레이트(120)의 반복 동작에 따라 코일 스프링(140)의 1개가 피로 파괴된 경우에도 나머지 코일 스프링(140)에서 핀 플레이트(120)를 탄성적으로 지지하는 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위함이다.

본 형태에서는 탄성지지 부재로서 코일 스프링(140)을 사용한 예를 도시하였지만, 본 발명에서는 코일 스프링(140)에 한정하지 않고, 판 스프링이나 토션 스프링 등, 베이스 부재(110) 상에 핀 플레이트(120)를 텐터 체인의 이동 방향으로 탄 성적으로 지지할 수 있는 임의의 탄성지지 부재를 사용할 수 있다. 코일 스프링(140) 이외의 탄성지지 부재를 사용한 경우에도 탄성지지 부재의 스프링 특성, 배치 및 숫자에 대한 생각은 상술한 코일 스프링(140)의 경우와 동일하여도 좋다.

이상, 핀 플레이트(120)에 외력이 작용하지 않는 상태에서 핀 플레이트(120)를 베이스 부재(110)에 대하여 정위치로 복귀시키는 탄성지지 부재를 설명하였다. 그러나 핀 플레이트(120)를 베이스 부재(110)에 대하여 정위치로 복귀시키는 수단으로는 스프링의 탄성력을 이용한 탄성지지 부재에 한정되지 않고, 다른 임의의 기구를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 핀 플레이트(120)의 적어도 일부에 상자성 재료를 사용하여, 자석을 이용하여 핀 플레이트(120)를 정위치로 복귀시키도록 구성할 수도 있으며, 필름 홀더(100)가 필름을 홀드하기 전의 위치에서 텐터 레일을 높이방향으로 기울어서, 중력을 이용하여 핀 플레이트(120)를 정위치로 복귀시키도록 구성할 수도 있다.

또한, 베이스 부재(110)에 대한 핀 플레이트(120)의 위치 결정을 위한 다른 기구를 가지고 있는 경우는 탄성지지 부재는 생략될 수 있다.

텐터 체인(5)을 구성하는 각 부품은 통상의 텐터 체인과 마찬가지로 스테인레스강 등으로 제작할 수 있다.

이상과 같이 핀 플레이트(120)를 종방향으로 이동 가능하게 지지함으로써, 필름(F)의 운송중에 필름(F)에 종방향으로의 수축력이 작용하면 그 수축력에 의해, 도 6a에 도시한 바와 같이, 종방향으로 인접한 핀 플레이트(120) 사이의 거리(D1)는 작아진다. 한편, 필름(F)에 종방향으로의 신장력이 작용하면 신장력에 의해, 도 6b에 도시한 바와 같이, 종방향으로 인접한 핀 플레이트(120) 사이의 거리(D2)는 커진다. 그 결과, 필름(F) 중심부 뿐만 아니라 양단부에서도 필름(F)에 작용하는 신축력에 따라 핀 플레이트(120)의 가동 범위에서 필름(F)이 신축될 수 있다. 따라서, 보잉 현상에 의한 배향각의 이방성, 기계적 특성, 습도 팽창률, 열 팽창률 및 열 수축률의 불균일한 문제가 해소되어, 필름(F)의 물성 등방성을 양호하게 확보할 수 있다. 또한 상기 필름 홀더(100)에 따르면, 보잉 현상을 완화시키기 위해 특정 온도 조건으로 하거나 연신 배율로 할 필요는 없고, 원하는 온도 조건 및 연신 배율로 필름을 제조할 수 있다. 또한, 필름 종방향의 신장 응력 또는 수축 응력에 따라 핀 플레이트(120)가 종방향으로 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 핀 찌름부에 과대한 응력이 걸리지 않게 되어, 핀 찌름부에서의 필름의 파손이 해소되어 필름의 생산성이 향상된다.

또한, 핀 플레이트(120)는 통상의 텐터 체인이 구비된 부착 플레이트(63)(예를 들어 도 4 참조)에, 종래의 핀 시트에서의 교환에 의해 설치할 수 있기 때문에 기존 설비의 대부분을 이용할 수 있으며, 본 발명을 적용한 텐터 장비로의 개조도 최소한의 노력으로 완료할 수 있다. 또한 본 발명의 필름 홀더는 순차 연신용 텐터 장치에 적합하게 사용할 수 있다.

도 7a 및 도 7b에, 필름 홀더(100)의 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 필름 홀더(100)가 복수의 핀 플레이트(120)를 갖는 점이 전술한 필름 홀더와 다르다. 복수의 핀 플레이트(120)는 베이스 부재(110)의 종방향을 따라 배치되고, 각각 개별적으로 종방향으로 이동 가능하게 베이스 부재(110)에 지지되어 있다. 도면에서는 2개의 핀 플레이트(120)가 배치된 예를 도시하고 있지만, 1개의 베이스 부재(110) 상에 배치되는 핀 플레이트(120)의 수는 3개 이상이어도 좋다. 또한 탄성 부재인 코일 스프링(140)은 인접한 2개의 핀 플레이트(120)의 사이에도 배치되어 있다. 그러나 핀 플레이트(120) 사이의 코일 스프링(140)은 필수는 아니다. 이와 같이 복수의 핀 플레이트(120)를 배치함으로써, 필름(F)의 횡방향 양단부에서의 필름(F)의 신축 자유도가 향상되어, 결과적으로 보잉 현상을 보다 양호하게 억제할 수 있다.

도 8에 필름 홀더의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 8에 도시된 필름 홀더(200)도 전술한 형태와 마찬가지로, 텐터 체인에 고정되는 베이스 부재(210)와 베이스 부재(210)에 텐터 체인의 이동 방향으로 이동 가능하게 지지되어, 필름에 꽂히는 복수의 핀(230)이 돌출 설치된 핀 플레이트(220)를 갖는다.

핀 플레이트(220)의 이면(핀(230)이 돌출 설치된 면과 반대측의 면)측에는 베어링(240)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링(240)은 핀 플레이트(220)의 하방으로 연장되어 배치된 로드 부재(250)를 핀 플레이트(220)에 고정하여, 상기 로드 부재(250)의 외주면에 베어링(240)을 장착함으로써, 베어링(240)은 핀 플레이트(220)의 이동 방향에 수직인 축 주위에 회전 가능하게 지지된다. 또한, 본 형태에서는 핀 플레이트(220)가 베이스 부재(210)로부터 빠지지 않도록 하기 위하여 베이스 부재(210)의 횡방향 양측벽은 핀 플레이트(220)의 횡방향 양단부를 덮도록 내측으로 연장되어 있다.

베어링(240)의 외경은 핀 플레이트(220)의 횡방향의 치수보다도 크고, 또한 베이스 부재(210)의 횡방향에서 서로 대향하는 측벽면 사이의 거리보다도 작다. 이에 따라, 필름 홀더(200)가 필름을 홀드한 상태에서 필름의 횡방향 양단부에서 필름에 그 종방향의 힘이 작용하면, 베어링(240)이 베이스 부재(210)의 측벽면상을 종방향으로 굴러, 이에 의해, 도 9(a)~(c)에 도시한 바와 같이, 핀 플레이트(220)가 종방향으로 이동한다. 이와 같이, 핀 플레이트(220)에 베어링(240)을 회전 가능하게 설치함으로써 핀 플레이트(220)가 보다 원활하게 종방향으로 이동하여, 결과적으로 보잉 현상을 보다 양호하게 억제할 수 있다.

베어링(240)은 구름 베어링이어도 좋고 미끄럼 베어링이어도 좋다. 핀 플레이트(220)의 보다 원활한 이동 및 베어링(240)의 내구성 향상을 위해서는 구름 베어링인 것이 바람직하다. 또한 고온에서의 사양에 특별히 적합하게 하기 위해서는 베어링(240)은 내열 베어링인 것이 바람직하다. 내열 베어링으로는 고체 윤활제로 윤활되는 베어링을 들 수 있다. 고체 윤활제로 윤활되는 베어링(240)을 사용함으로써 윤활유를 사용할 필요가 없기 때문에 고온 환경 하에서의 사용에 적합한 필름 홀더(200)로 할 수 있다.

이것은 필름 홀더(200)가 텐터 장치에 사용되는 경우, 그 텐터 장치에 사용되는 모든 베어링에 대해서도 할 수 있다. 즉, 텐터 장치에 사용되는 모든 베어링을, 고체 윤활제로 윤활되는 베어링으로 함으로써, 고온 환경 하에서의 사용에 적합한 텐터 장치로 할 수 있다.

1개의 핀 플레이트 당 사용되는 베어링(240)의 수는, 도 8에 도시한 바와 같이 1개이더라도 좋고, 도 8a에 도시한 바와 같이 2개이더라도 좋다. 나아가서는, 3 개 이상의 베어링을 구비하더라도 좋다. 또한, 본 형태의 필름 홀더(200)에서도 핀 플레이트(220)에 외력이 작용하지 않는 상태에서 핀 플레이트(220)를 정위치로 복귀시키기 위한 기구를 더 가질 수 있다. 핀 플레이트(220)를 정위치로 복귀시키기위한 기구로서는, 예를 들면, 전술한 형태에서 언급한 바와 마찬가지로, 도 5에 도시한 코일 스프링(140), 다른 종류의 스프링 등의 탄성지지 부재, 자력을 이용하여 핀 플레이트(220)를 정위치로 복귀시키는 구성 또는 중력을 이용하여 핀 플레이트(220)를 정위치로 복귀시키는 구성 등을 들 수 있다. 본 형태에서도, 예를 들어 도 7a, 7b를 이용하여 설명한 형태와 마찬가지로, 2개 또는 그 이상의 핀 플레이트를 가질 수 있다.

다시 도 2-4를 참조하면, 텐터 체인(5)은 연결 핀(55)의 축방향을 연직방향으로 향하여, 부착 플레이트(63)가 고정된 외부 플레이트(54a)를 상측으로 한 자세로 사용된다. 그리고 각 텐터 체인(5)은 필름 홀더(100)가 외부 방향이 되도록 무단 형상으로 되어, 구동 스프로킷(2) 및 종동 스프로킷(3)에 맞물린다. 또한, 각 텐터 체인(5)은 텐터 레일(4)이 설치된 영역에서는 베어링(61)에 의해 가이드판(41)의 상면에 지지되어 있으며, 롤러(53)는 가이드판(41)의 사이에 위치하고 있다.

상기와 같이 한쌍의 텐터 체인(5)을 설치함으로써 한쌍의 텐터 체인(5)의 서로 마주보는 영역에서는 필름 홀더(100)가 서로 내측을 향하고 있다. 텐터 체인(5)의 간격을 필름(F)의 폭에 맞게 적절히 설정하면, 대향하는 필름 홀더(100)의 핀(130)으로 필름(F)을 찌름으로써 필름(F)의 양 가장자리부를 파지할 수 있다.

필름(F)의 양 가장자리부를 파지한 상태에서 구동 스프로킷(2)을 구동하면, 텐터 체인(5)이 이동하고 이에 따라 필름(F)이 반송된다. 또한, 부착 플레이트(63)의 길이나 절곡 각도를 조정함으로써 필름(F) 파지면의 높이를 제어할 수 있다.

텐터 체인(5)은 베어링(61)이 가이드판(41) 상을 회전함으로써 이동한다. 내부 링크와 외부 링크는 가이드판(41)의 사이에 위치하고 있으며, 이에 따라 텐터 체인(5)의 횡방향의 위치가 규제되므로 텐터 체인(5)은 텐터 레일(4)을 따라 이동한다. 가이드판(41)의 상면은 베어링(61)과 접하고 베어링(61)의 회전을 저해하지 않는 구조이면 양호하고, 베어링(61)에 대하여 마찰이 작은 것이 바람직하다. 그러기 위해서는, 가이드판(41)의 상면은 평탄하거나 평활한 것이 바람직하다. 또한 가이드판(41)의 상면은 베어링(61)과의 마찰을 줄이는 표면 가공이 되어 있어도 좋다.

<폴리이미드 필름>

본 발명을 이용하여 제조할 수 있는 폴리이미드 필름은 폴리이미드 전구체의 유기 용매 용액을 벨트 또는 드럼 등의 지지체 상에 캐스팅하여, 자기 지지성 필름으로 하는 제 1 공정과, 상기 자기 지지성 필름을 본 발명의 필름 홀더를 설치한 텐터 장치로 홀드하면서 이미드화 및 / 또는 열처리 등을 목적으로 가열하는 제 2 공정을 갖는 제조 방법에 의해 연속적으로 제조되는 폴리이미드 필름이다. 한편 열 이미드화, 화학 이미드화 또는 열 이미드화와 화학 이미드화를 병용한 방법으로 제조한 폴리이미드 필름도 포함한다.

제 2 공정에서는 제 1 공정에서 제조한 자기 지지성 필름을 가열 처리(열 큐어)하여 목적의 폴리이미드 필름으로 한다. 본 발명에서는 가열 처리 시에 전술한 텐터 장치에 의해 자기 지지성 필름의 폭방향의 양단부를 홀드하면서 가열한다.

제 2 공정에서 사용되는 텐터 장치는 전술한 장치가 바람직하다. 전술한 핀 식 텐터 장치의 경우 자기 지지성 필름의 양단이 복수의 핀으로 찔러져서 홀드된다. 그리고 필름을 홀드한 텐터 장치가 소정 온도의 가열 영역 안을 소정의 속도로 이동함으로써 필름이 반송되고, 그 사이에 필름이 열처리되어 이미드화를 진행하여, 최종적으로 폴리이미드 필름이 얻어진다.

제 2 공정에서는 최고 온도가 200 ~ 600℃의 범위, 바람직하게는 350 ~ 550℃ 범위, 특히 바람직하게는 300 ~ 500℃의 범위가 되는 조건으로, 예를 들면 약 0.05 ~ 5 시간에 점차적 가열되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 최종적으로 얻어지는 폴리이미드 필름의 유기 용매 및 생성수 등으로 이루어지는 휘발물의 함유량이 1 중량% 이하가 되도록 자기 지지성 필름으로부터 유기 용매 등을 충분히 제거함과 동시에, 상기 필름을 구성하는 폴리머의 이미드화를 충분히 수행한다.

제 2 공정에서는 가열로내의 텐터 반송 속도가 1 ~ 15m/min, 바람직하게는2 ~ 8m/min으로 가열 처리를 수행한다.

본 발명에서 텐터 장치의 레일 간격 조정에 의해 횡방향의 필름 홀더 간격을 확장함으로써 필름을 횡방향으로 연신할 수 있다.

상기 가열 처리는 열풍로, 적외선 가열로 등의 공지된 다양한 가열 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 필름의 초기 가열 온도, 중간 가열 온도 및 / 또는 최종 가열 온도 등의 가열 처리는 질소, 아르곤 등의 불활성 가스나 공기 등의 가열 가스 분위기 하에서 수행하는 것이 바람직하다.

상기 제조 방법에 의해 제조된 폴리이미드 필름의 폭은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.5 ~ 2m가 바람직하다. 제조된 폴리이미드 필름의 두께는 적절히 선택할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5 ~ 150μm, 바람직하게는 8 ~ 50μm이다.

텐터 장치로는 전술한 도면에 도시한 장치를 바람직하게 사용할 수 있다. 제 1 공정에서의 자기 지지성 필름의 상세한 설명, 제 2 공정에서의 열처리 조건은 전술한 바와 같다.

이상 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 임의의 변경이 가능하다.

예를 들어, 핀 플레이트가 베이스 부재에 대하여 이동할 때의, 베이스 부재 및 베이스 부재가 접촉하는 다른 부재의 적어도 일방, 바람직하게는 양자의 서로 슬라이딩 면에 이황화 몰리브덴 또는 이황화 텅스텐, 바람직하게는 이황화 텅스텐을 코팅하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 핀 플레이트가 이동할 때의 슬라이딩 마찰 저항을 감소시켜 핀 플레이트를 보다 원활하게 이동시킬 수 있다. 여기에서「다른 부재」는 핀 플레이트 자체 또는 핀 플레이트에 설치된 부재, 즉 전술한 형태에서 구체적으로 도시하면 도 8에 도시한 예에서의 베어링(240) 등이다.「베이스 부재 및 베이스 부재가 접촉하는 다른 부재의 슬라이딩 면」은 전술한 형태에서 설명하면 도 5b에 도시한 예에서의 리니어 가이드(112)의 표면 및 핀 플레이트(120)의 이면, 도 8, 8a에 도시한 예에서의 베이스 부재(210)의 내측저면 및 베이스 부재(210)에 접하는 베어링(240)의 내외륜의 측면을 의미한다.

또한 핀의 형상은 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니고, 필름에 찌를 수 있는 것이라면 임의의 형태이더라도 좋다. 그러나 필름을 찌른 때에 필름의 파손 기점이 되는 버(bur)가 필름에 발생한 경우, 그 버의 방향을 따라서는 버를 기점으로 한 필름 파손이 진행하여, 필름이 적절히 펴진 상태를 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 그래서 도 10a, 10b에 도시한 바와 같은, 랜싯 포인트 형의 주사 바늘을 핀(330)으로 이용하는 것이 바람직하다. 랜싯 포인트 형은 선단부를 비스듬하게 절제함으로써 형성된 선단면의 선단부를 다시 한번 비스듬하게 절제한 형상이다.

랜싯 포인트 형의 핀(330)을 사용함으로써 필름을 찌른 때의 필름의 파손을 억제할 수 있다. 핀(330)을 랜싯 포인트 형으로 한 경우, 핀(330)의 축방향에 대한 1 단계의 절제 각도인 제 1 각도(θ1)는 12°± 1°인 것이 바람직하고, 2 단계의 절제 각도인 제 2 각도(θ2)는 21°± 2°인 것이 바람직하다.

베이스 부재에 대한 핀 플레이트의 종방향으로의 이동 범위는 임의이더라도 좋지만, 베이스 부재 상에서 안정적으로 동작시키기 위해서는 바람직한 범위가 존재한다. 예를 들어 도 9에 도시한 필름 홀더(200)에서 핀 플레이트(220)의 종방향의 길이를 Lp, 어느 임의의 위치(예를 들어 도 9(a)에 도시한 위치)에서 종방향 양방향으로의 핀 플레이트(220)의 이동 가능한 거리를 각각 M1, M2(각각 도 9(b) 및 (c) 참조)하면 핀 플레이트(220)의 가동 영역(Mt)은,

Mt = Lp + M1 + M2

로 표시된다.

상기 가동 영역(Mt)을 핀 플레이트 길이(Lp)로 나눈 값, 즉 Mt/Lp를 핀 플레이트 가동률로 한 때, 상기 핀 플레이트 가동률은 1.05 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어 폴리이미드 필름을 제조할 때, 종방향으로 연신한 후, 종래의 텐터 장치를 이용하여 횡방향으로 연신하는 경우, 통상은 5 % 정도의 보잉 왜곡이 발생하는 것으로 전망된다. 따라서 핀 플레이트 가동률을 1.05 이상으로 함으로써 보잉 왜곡을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 한편, 핀 플레이트 가동률이 너무 크면 종방향으로 인접한 핀 플레이트와의 간섭이 우려된다. 핀 플레이트끼리 간섭하지 않도록 하기 위해서는, 종방향으로 인접한 핀 플레이트의 간격을 종래보다 크게 해야 하지만, 이것은 종방향으로의 필름 처짐의 원인이 되어 바람직하지 않다. 따라서 핀 플레이트 가동률을 1.80 이하로 함으로써 종방향으로의 핀 플레이트의 간격을 적절히 배치하면서 핀 플레이트끼리의 간섭을 방지할 수 있다. 여기에서는 베어링 가동식의 필름 홀더(200)를 예로 들어 설명하였지만, 도 5 등에 도시한 슬라이딩 가동식의 필름 홀더(100)에서도 마찬가지이다.

본 발명자들은 종방향 및 횡방향으로 필름을 순차 연신하는 경우에 있어서, 본 발명에 따른 필름 홀더를 횡방향의 연신 공정에 이용하는 것에 의한 보잉 저감 효과를 확인하는 실험을 수행하였다. 이하, 그 실험 결과에 대하여 설명한다.

[폴리이미드 필름의 제조 및 세로 연신]

용매로서 N, N- 디메틸 아세트 아미드를 사용하여 디아민 성분으로 p-페닐 렌 디아민(PPD)과 산성 성분으로서의 3,3', 4,4'-비 페닐 테트라 카르복실산 이무수물(s-BPDA)을 중합 반응시켜 폴리아믹산 용액(폴리이미드 전구체 용액)을 얻었다. 얻어진 폴리아믹산 용액을 지지체(스테인레스판) 상에 흐르게 하여, 가열함으로써 부분 이미드화된 자기 지지성 필름을 얻었다. 상기 자기 지지성 필름을 국제 공개 제 2011/125662호에 게시한 바와 같은 종방향 연신 장치를 이용하여 120℃에서 종방향으로 7% 연신을 수행하여, 종방향 연신 자기 지지성 필름을 얻었다.

여기서 사용한 종방향 연신 장치는 상세하게는 이하에 게시한 구성을 가지고 있다. 즉 연신 장치는 필름을 송출하기 위한 송출기구와, 송출기구로부터 송출된 필름을 송출기구로부터 송출되는 필름의 속도보다도 빠른 속도로 인수하는 인수기구와, 송출기구와 인수기구의 사이에서 필름의 폭(TD) 방향 양단부에 배치된 2조의 필름 가압 유닛을 갖는다. 여기서, 필름 가압 유닛은 필름의 반송 경로의 상방에, 필름의 반송(MD) 방향으로 간격을 두고 병렬로 배치된 복수의 상압 롤러와, 이러한 복수의 상압 롤러와 협동하여 필름을 상하로부터 사이에 끼우도록 필름 반송 경로 하방에 상압 롤러와 대향 배치된 복수의 하압 롤러를 갖는다. 또한 상압 롤러 및 하압 롤러 는 회전축을 필름의 MD 방향 하류 측을 향하여 필름의 TD 방향 외측으로 기울어져 회전 가능하게 지지되어 있으며, 필름의 MD 방향에 대하여 복수의 상압 롤러의 각각이 필름을 밀착시키는 범위를 고려할 때, 필름의 MD 방향으로 인접하는 2개의 범위가 서로 접해 있거나 부분적으로 겹치도록, 상압 롤러의 길이, 간격 및 필름의 TD 방향에 대한 회전축의 기울기 각도가 설정되어 있다.

[보잉 평가]

도 11에 도시한 바와 같이, 얻어진 자기 지지성 필름(400)의 횡방향 양단을, 종방향으로 이동 가능하게 지지된 핀 플레이트를 구비한 필름 홀더를 지그(300)에 설치하였다. 자기 지지성 필름(400)의 홀드는 핀 플레이트에 설치된 복수의 핀으로 자기 지지성 필름(400)을 찌름으로써 수행하였다. 핀 플레이트는 베이스 부재에 상당하는 가이드 부재를 따라 종방향으로 이동할 수 있도록 횡방향 한쪽에 3개씩 직렬로 배치하였다. 핀 플레이트(220)에는 복수의 핀이 횡방향으로 3열로 배열되어 있다.

필름 홀더는 다음의 4 종류를 준비하여 각각의 보잉 평가를 실시하였다.

실험예 1 : 베어링식 (2개; 예를 들어 도 8a 참조)

상면이 개방된 케이스형 베이스 부재(210)내에 2개의 베어링(240)(주식회사 난카이세이코우사 제작 그리스리스(greaseless) 베어링, 형식 : SS6900ZZ, 외경 22mm×내경 10mm×두께 6mm)을 조립하고, 그 위에 핀 플레이트 220(길이 70mm×폭 20mm×두께 3mm)을 소정의 위치에 배치하여, 핀 플레이트(220)와 베어링(240)을 나사로 고정하였다. 베이스 부재(210)와 베어링(240)의 슬라이딩면에는 슬라이딩 마찰을 저감시키기 위해, 이황화 텅스텐을 코팅하였다. 핀 플레이트(220)의 가동율은 1.39이었다.

실험예 2 : 베어링식 (1개; 예를 들어 도 8 참조)

베이스 부재(210)내에 조립된 베어링(240)의 수를 1개로 한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 필름 홀더를 구성하였다. 핀 플레이트(220)의 가동율은 1.68이었다.

실험예 3 : 슬라이딩식 (예를 들어 도 5, 도 7a, B 참조)

도 7a, 7b에 도시한 바와 같은, 2개의 핀 플레이트(120)를 갖는 필름 홀더(100)를 사용하였다. 각 핀 플레이트(120)의 크기는 길이 30mm×폭 24mm×두께 3mm이었다. 핀 플레이트(120)의 가동율은 1.55이었다.

대조예 1 : 고정식 핀 플레이트

상기 실험예 1 ~ 3 및 비교를 위한 고정식 핀 플레이트를 설치한 지그를 사용하여 동일한 평가를 실시하였다. 핀 플레이트의 크기는 길이 95mm×폭 20mm×두께 3mm이었다. 핀 플레이트는 고정식이기 때문에 그 가동율은 1.00이었다.

자기 지지성 필름(400)을 지그로 홀드한 후 도 11에 도시한 바와 같이 자기지지성 필름(400)에 횡방향과 평행한 표선 1 ~ 3을 그었다. 그 후 자기 지지성 필름(400)을 지그와 함께 가열 오븐에 넣고 180℃까지 승온시킨 후 횡방향으로 천천히 10% 연신하였다. 연신 후, 가열 오븐내를 500℃까지 승온시켜 열 큐어하여 폴리이미드 필름을 얻었다. 이것을 2개의 자기 지지성 필름(400)에 대하여 실시하고, 얻어진 폴리이미드 필름의 표선 1 ~ 3에서 보잉 왜곡을 각각 도 12에 도시한 계산식으로 산출하여 그 평균값으로 나타냈다. 또한 얻어진 폴리이미드 필름의 평면성을 육안으로 평가하였다.

또한 기하학적인 보잉과 물성치의 보잉을 확인하기 위해 표선 1 근방에서 폴리이미드 필름의 횡방향의 양단부 및 중앙부에서 시료를 채취하여 전방위 선팽창 계수(CTE)를 측정하였다. 시료는 도 13에 도시한 바와 같이, 필름의 좌단부(L), 중앙부(C) 및 우단부(R)의 각 위치에서 필름을 0°, 45°, 90°, 135°의 각도로 각각 절출하였다. 선팽창 계수는, 열기계적 분석장치(제조사 : 세이코 인스트루먼츠 주식회사, 형식 : TMA/SS6100)를 사용하여 시료에 39.2N의 하중을 가하면서 20℃/분의 속도로 승온한 때의 50 ~ 200℃의 평균 선팽창 계수를 측정하였다. CTE 이방성은 전방위 CTE의 기울기 각도(°)로 표시하며, 기울기 각도가 작을수록 분자 배광 이방성이 작다.

실험예 1 ~ 3 및 대조예 1에 대해서의 보잉 왜곡, 평면성 및 CTE를 표 1에 나타낸다. 또한 실험예 1,2 및 대조예 1에 대하여 필름의 좌단부(L) 및 중앙부(C)에서의 CTE 레이더 차트를 도 14a ~(F)에 도시한다.

이상의 실험예 1 ~ 3 및 대조예 1의 결과로부터, 가동식 핀 플레이트를 사용함으로써, 고정식 핀 플레이트에 비해 필름 단부의 구속력과 필름 중앙부의 구속력의 차이가 작아져서, 보잉 왜곡 및 필름 단부의 분자 배향 이방성이 대폭적으로 저감할 수 있는 것이 확인되었다. 그 결과, 횡방향의 물성이 균일한 폴리이미드 필름을 얻을 수 있기 때문에, 제품 수율이 향상된다. 또한 가동식 핀 플레이트를 사용함으로써, 고정 핀 플레이트에 비해 양호한 평면성을 갖는 폴리이미드 필름을 얻을 수 있었다.

1 텐터 장치
2 구동 스프로킷
3 종동 스프로킷
4 텐터 레일
5 텐터 체인
41 가이드 판
51a, 51b 내부 플레이트
52 부시
53,73 회전체
54a, 54b 외부 플레이트
55 연결 핀
60 축 부재
61 베어링
62 C 와셔
63 부착 플레이트
100 200 필름 홀더
110,210 베이스 부재
120,220 핀 플레이트
130,230 핀
140 코일 스프링
240 베어링
250 로드 부재
330 (랜싯 포인트형) 핀

Claims (11)

1. 필름의 횡방향 양단부를 홀드하면서 이동하는 한쌍의 텐터 체인을 구비한 텐터 장치의 상기 텐터 체인에 고정된 필름 홀더로서,
   상기 텐터 체인에 고정되는 베이스 부재와,
   상기 베이스 부재에 상기 텐터 체인의 이동 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 필름을 홀드하기 위하여 상기 필름에 꽂히는 복수의 핀이 돌출 설치된 적어도 하나의 핀 플레이트를 갖는 필름 홀더.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스 부재 상에서 상기 핀 플레이트를 상기 텐터 체인의 이동 방향으로 탄성적으로 지지하는 적어도 하나의 탄성지지 부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성지지 부재는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   복수의 상기 핀 플레이트가 상기 텐터 체인의 이동 방향으로 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀 플레이트는 상기 복수의 핀이 표면에 돌출 설치된 평판부와, 상기 평판부의 이면에서 돌출된 볼록부와, 상기 각부를 통해 상기 평판부의 두께 방향으로 간격을 두고 상기 평판부와 평행하게 연장된 앵커부를 가지며, 상기 베이스 부재는 상기 평판부와 상기 앵커부의 사이로 연장되는 스토퍼 볼록부를 갖는 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀 플레이트의 이면측에 회전 가능하게 지지된 적어도 하나의 베어링을 더 갖는 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 베어링은 상기 핀 플레이트의 이동 방향에 수직인 축 주위에 회전 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
   상기 베어링은 내열 베어링인 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀은 랜싯 포인트형의 핀인 것을 특징으로 하는 필름 홀더.
10. 필름을 반송하기 위하여 상기 필름의 반송로의 양측에 배치된 한쌍의 텐터 체인과,
    상기 한쌍의 텐터 체인의 각각에 고정된 복수의, 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 필름 홀더를 갖는 텐터 장치.
11. 폴리이미드 전구체의 용매 용액을 지지체 상에 캐스팅하여, 자기 지지성 필름으로 하는 제 1 공정과,
    상기 자기 지지성 필름을 홀드하면서 가열 처리하는 제 2 공정을 갖는 폴리이미드 필름의 제조 방법으로서,
    상기 제 2 공정에서는 청구항 10에 기재된 텐터 장치를 이용하여 필름으로서 상기 자기 지지성 필름을 홀드하는 것을 포함하는 폴리이미드 필름의 제조 방법.

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