KR20230004443A - 수지 조성물 및 이것을 사용한 필름 - Google Patents

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히로야 아키타
조 모토마츠
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다이요 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

필름으로서, 탄성률 7㎬ 이상, 파단점 응력 200㎫ 이상, 파단점 신장 8% 이상이라고 하는 우수한 기계적 특성을 갖고, 또한 전체 광선 투과율 88% 이상, YI값 7 이하, 헤이즈 2% 이하라고 하는 우수한 광학적 특성을 겸비하는 수지 조성물 등을 제공한다. 수지 성분과 섬유상 알루미나 필러를 포함하는 수지 조성물로서, 상기 수지 성분은, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지를 포함하고, 상기 섬유상 알루미나 필러는, 수지 조성물 중에 있어서, 평균 섬유 직경이 4㎚ 내지 30㎚, 또한 평균 섬유 길이가 200㎚ 내지 4,000㎚의 상태로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 조성물 등이다.

Description

수지 조성물 및 이것을 사용한 필름
본 발명은, 폴더블 디바이스 등의 용도에 사용하기에 적합한, 수지 조성물 및 이것을 사용한 필름에 관한 것이다.
폴더블 디바이스는, 스마트폰이나 태블릿 등의 휴대 정보 단말기의 휴대성을 더 높이기 위해, 최근 주목을 받고 있다. 이러한 폴더블 디바이스를 구성하는 플렉시블 디스플레이에 사용되는 커버 윈도우 등의 부재로서는, 투명성에 더하여, 유연성을 갖는 것이 필요하였다. 구체적으로는, 2.5㎜ 정도의 작은 굴곡 반경으로 180°의 폴딩을 실현할 수 있는 매우 높은 유연성을 갖는 부재가 요구되고 있다.
이에 반해 종래, 강직한 유리를 대신하는 재료로서, 유연성을 갖는 유기 폴리머를 포함하는 재료가 여러가지 검토되고 있다. 예를 들어, 투명성이나 내열성의 관점에서, 유연성을 갖는 유기 폴리머로서, 폴리이미드 수지를 포함하는 필름이 검토되어 제안되고 있다.
그러나, 이러한 유연성을 갖는 유기 폴리머를 포함하는 필름을 사용한 플렉시블 디스플레이에서는, 손가락 접촉이나 터치펜에 의한 조작, 나아가 디스플레이를 접은 상태에서 장시간 유지하는 경우에, 디스플레이 표면에 압박 자국이나 굴곡 자국이 발생하는 경우가 있었다. 그 때문에, 이러한 플렉시블 디스플레이용의 필름으로서는, 높은 유연성에 더하여, 높은 탄성률을 아울러 갖는 것이 요구되게 되었다.
이에 반해 종래, 내열성, 투명성, 기계적 강도, 표면 경도, 내굴곡성을 겸비한 플렉시블 디스플레이용의 필름으로서, 특정한 분자 구조를 가진 폴리이미드 수지와 실리카 미립자를 포함하는 폴리이미드 수지 조성물이 제안되고 있다(특허문헌 1 참조).
국제 공개 제2016/060213호 공보
그러나, 최근의 폴더블 디바이스 분야에 있어서는, 한층 더한 기능성이나 생산성의 향상, 디자인이나 용도의 다양화에 수반하여, 그 부재로서, 다양한 특성을 보다 높은 수준으로 밸런스 좋게 실현한 필름이 필요하였다. 구체적으로는, 탄성률이 7㎬ 이상, 파단점 응력이 200㎫ 이상, 파단점 신장이 8% 이상의 기계적 특성을 갖고, 또한 전체 광선 투과율이 88% 이상, YI값이 7 이하, 헤이즈가 2% 이하인 광학적 특성을 갖는 필름의 제공이 필요하였다. 따라서, 이 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 폴리이미드 수지 조성물을 포함하는 필름에서는, 이러한 여러 특성을 모두 만족시키는 것은 곤란하다.
또한, 특히 유기 EL 디스플레이 용도의 TFT 기판과 같은 일부의 부재에서는, 디스플레이 가동 시의 발열에도 견딜 수 있을 필요가 있고, 상기 특성에 더하여, 더 우수한 열치수 안정성(열적 특성)을 갖는 것이 필요하였다.
그래서, 본 발명의 주된 목적은, 필름으로서, 탄성률 7㎬ 이상, 파단점 응력 200㎫ 이상, 파단점 신장 8% 이상이라고 하는 우수한 기계적 특성을 갖고, 또한 전체 광선 투과율 88% 이상, YI값 7 이하, 헤이즈 2% 이하라고 하는 우수한 광학적 특성을 겸비하는 수지 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 필름으로서, 상술한 특성에 더하여, 더 우수한 열치수 안정성(열적 특성)을 갖는 수지 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 수지 조성물을 포함하는 필름을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 상기 목적의 실현을 위해 예의 검토하였다.
그 결과, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지를 포함하고, 또한 이러한 수지의 조성물 중에 있어서, 섬유상 알루미나 필러가 특정한 섬유 치수 상태로 분산되는 수지 조성물에 의하면, 종래 기술에서는 달성할 수 없었던, 필름으로서 우수한 기계적 특성과 우수한 광학적 특성을 겸비하고, 나아가 열치수 안정성(열적 특성)도 우수한 수지 조성물을 제공할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 수지 조성물은, 수지 성분과 섬유상 알루미나 필러를 포함하는 수지 조성물로서, 상기 수지 성분은, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지를 포함하고, 상기 섬유상 알루미나 필러는, 수지 조성물 중에 있어서, 평균 섬유 직경이 4 내지 30㎚이며, 또한 평균 섬유 길이가 200 내지 4,000㎚의 상태로 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 있어서, 수지 조성물 중에 있어서의 섬유상 알루미나 필러의 「평균 섬유 직경」 및 「평균 섬유 길이」란, 전자 현미경 화상에서 수지 조성물 중의 섬유상 알루미나 필러를 관찰하고, 임의로 선택한 50개의 섬유상 알루미나 필러의 짧은 변 방향의 직경의 평균 측장값을 「평균 섬유 직경」으로 하고, 긴 변 방향의 평균 측장값을 「평균 섬유 길이」로 한다.
본 발명의 수지 조성물은, 상기 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지가, 폴리아미드이미드 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물은, 상기 섬유상 알루미나 필러가, 수지 조성물의 불휘발 성분에 있어서 4 내지 50질량% 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 필름은, 상기 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 필름은, 적어도 한쪽의 면측에 보호층이 적층되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물 또는 필름은, 디스플레이용 부재로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 필름으로서, 탄성률 7㎬ 이상, 파단점 응력 200㎫ 이상, 파단점 신장 8% 이상이라고 하는 우수한 기계적 특성을 갖고, 또한 전체 광선 투과율 88% 이상, YI값 7 이하, 헤이즈 2% 이하라고 하는 우수한 광학적 특성을 갖는 종래 기술에서는 도저히 달성할 수 없는 효과를 발휘하는 수지 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 필름으로서, 상기 여러 특성에 더하여, 더 우수한 열치수 안정성(열적 특성)을 갖는 수지 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 수지 조성물을 포함하는 상기 효과를 겸비하는 필름을 제공할 수 있다.
이하에, 본 발명의 수지 조성물을 상세하게 설명한다.
본 발명의 수지 조성물은, 수지 성분과 섬유상 알루미나 필러를 포함하는 수지 조성물로서, 상기 수지 성분은, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지를 포함하고, 상기 섬유상 알루미나 필러는, 수지 조성물 중에 있어서, 평균 섬유 직경이 4 내지 30㎚이며, 또한 평균 섬유 길이가 200 내지 4,000㎚의 상태로 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
[수지 성분]
본 발명의 수지 조성물을 구성하는 수지 성분은, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지를 포함한다. 상기 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지로서는, 이미드 구조를 포함하는 구성 단위와 아미드 구조를 포함하는 구성 단위가 공중합된 구조를 갖는 폴리아미드이미드 수지, 상기 이미드 구조를 포함하는 구성 단위를 포함하는 폴리이미드 수지와 상기 아미드 구조를 포함하는 구성 단위를 포함하는 폴리아미드 수지의 혼합물, 이들 수지의 혼합물을 들 수 있지만, 그 중에서 폴리아미드이미드 수지가 바람직하다.
이러한 강직한 성질을 갖는 이미드 구조와 유연한 성질을 갖는 아미드 구조를 갖는 수지 성분이 포함되는 수지 조성물 중에, 또한 후술하는 섬유상 알루미나 필러가 특정한 섬유 치수 상태로 분산되어 있음으로써, 이러한 수지 조성물을 포함하는 필름은, 우수한 유연성과 고탄성이라고 하는 트레이드오프의 관계에 있는 기계적 특성을 높은 수준, 구체적으로는, 탄성률 7㎬ 이상, 파단점 응력 200㎫ 이상, 파단점 신장 8% 이상이라고 하는 수치로 실현할 수 있다. 게다가, 광학적 특성에 대해서도, 전체 광선 투과율 88% 이상, YI값 7 이하, 헤이즈 2% 이하라고 하는 높은 수준으로 실현할 수 있다. 나아가, 우수한 열치수 안정성(열적 특성)을 실현할 수 있다.
[폴리아미드이미드 수지]
본 발명의 수지 조성물에 있어서의 폴리아미드이미드 수지는, 모노머 성분인 디아민 화합물, 테트라카르복실산 화합물 및 디카르복실산 화합물을 반응시킴으로써 얻어지고, 구체적으로는, 디아민 화합물과 테트라카르복실산 화합물을 반응시켜서 이미드 전구체 구조를 갖는 중합체를 합성하고, 이어서 해당 중합체와 디카르복실산 화합물을 반응시켜서 이미드 전구체 구조와 아미드 구조를 갖는 공중합체를 합성한 후, 해당 공중합체 중의 이미드 전구체 구조를 폐환 반응(이미드화)시킴으로써 얻어진다.
즉, 본 발명의 수지 조성물에 있어서의 폴리아미드이미드 수지는, 디아민 화합물과 테트라카르복실산 화합물을 반응한 잔기가 이미드 구조를 통해 결합한 구성 단위로, 아미드 구조를 통해 디카르복실산 화합물이 반응한 잔기가 결합하여 이루어지는 구조를 갖는다.
그 중에서도, 폴리아미드이미드 수지는, 상기 이미드 구조로서, 불소 원자, 지방족환 및 방향족환끼리를 술포닐기 또는 불소 원자로 치환되어 있어도 되는 알킬렌기로 연결한 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서의 폴리아미드이미드 수지의 합성에 사용하는 디아민 화합물로서는, 예를 들어, 지방족 디아민, 방향족 디아민 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한, 여기서 「방향족 디아민」이란, 아미노기가 방향환에 직접 결합하고 있는 디아민을 나타내고, 그 구조의 일부에 지방족기 또는 그 밖의 치환기를 포함하고 있어도 된다. 이 방향환은 단환에서도 축합환이어도 되고, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환 및 플루오렌환 등이 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 중에서도, 바람직하게는 벤젠환이다. 또한 「지방족 디아민」이란, 아미노기가 지방족기에 직접 결합하고 있는 디아민을 나타내고, 그 구조의 일부에 방향환이나 그 밖의 치환기를 포함하고 있어도 된다. 디아민 화합물은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
지방족 디아민의 구체예로서는, 헥사메틸렌디아민 등의 비환식 지방족 디아민; 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 노르보르난디아민, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄 등의 환식 지방족 디아민 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
방향족 디아민의 구체예로서는, p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,4-톨루엔디아민, m-크실릴렌디아민, p-크실릴렌디아민, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,6-디아미노나프탈렌 등의, 방향환을 1개 갖는 방향족 디아민; 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐프로판, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]술폰, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2'-디메틸벤지딘, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘(TFMB), 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-아미노-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-아미노-3-클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-아미노-3-플루오로페닐)플루오렌 등의, 방향환을 2개 이상 갖는 방향족 디아민을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 디아민 화합물 중에서도, 필름으로서의 무색 투명성이나 탄성을 향상시키는 관점에서, 비페닐 구조를 갖는 방향족 디아민을 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상, 구체적으로는, 2,2'-디메틸벤지딘, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐 및 4,4'-디아미노디페닐에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하고, 또한 무색 투명성을 향상시키기 쉬운 관점에서, 비페닐 구조를 갖고, 방향족환상 수소 원자의 일부 또는 모두를 플루오로기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기로부터 선택되는 치환기로 치환한 디아민, 구체적으로는, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서의 폴리아미드이미드 수지의 합성에 사용하는 테트라카르복실산 화합물로서는, 테트라카르복실산 또는 테트라카르복실산 유도체가 있고, 테트라카르복실산 유도체는, 테트라카르복실산의 무수물, 바람직하게는 이무수물, 산클로라이드 등을 들 수 있다. 테트라카르복실산 화합물로서는, 예를 들어, 방향족 테트라카르복실산 및 그의 무수물, 바람직하게는 그의 이무수물 등의 방향족 테트라카르복실산 화합물; 지방족 테트라카르복실산 화합물 및 그의 무수물, 바람직하게는 그의 이무수물 등의 지방족 테트라카르복실산 화합물 등을 들 수 있다. 이들의 테트라카르복실산 화합물은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
방향족 테트라카르복실산 이무수물의 구체예로서는, 비축합 다환식의 방향족 테트라카르복실산 이무수물, 단환식의 방향족 테트라카르복실산 이무수물 및 축합 다환식의 방향족 테트라카르복실산 이무수물을 들 수 있다. 비축합 다환식의 방향족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 4,4'-옥시디프탈산 이무수물(ODPA), 3,4-옥시디프탈산 이무수물(aODPA), 4,4'-(4,4'-이소프로필리덴디페녹시)디프탈산 이무수물(BPADA) 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(sBPDA, 2,2',3,3'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(aBPDA), 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판 이무수물, 2,2-비스(2,3-디카르복시페닐)프로판 이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페녹시페닐)프로판 이무수물, 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물(6FDA), 1,2-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 이무수물, 1,1-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄 이무수물, 1,2-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 이무수물, 1,1-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄 이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄 이무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄 이무수물, 4,4'-(p-페닐렌디옥시)디프탈산 이무수물 및 4,4'-(m-페닐렌디옥시)디프탈산 이무수물 등을 들 수 있다. 또한, 단환식의 방향족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있고, 축합 다환식의 방향족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다.
지방족 테트라카르복실산 이무수물로서는, 환식 또는 비환식의 지방족 테트라카르복실산 이무수물을 들 수 있다. 환식 지방족 테트라카르복실산 이무수물이란, 지환식 탄화수소 구조를 갖는 테트라카르복실산 이무수물이며, 그 구체예로서는, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복실산 이무수물(HPMDA), 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물(CBDA), 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물 등의 시클로알칸테트라카르복실산 이무수물, 비시클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 디시클로헥실-3,3',4,4'-테트라카르복실산 이무수물(HBPDA) 및 이들의 위치 이성체 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 비환식 지방족 테트라카르복실산 이무수물의 구체예로서는, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물 및 1,2,3,4-펜탄테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 환식 지방족 테트라카르복실산 이무수물 및 비환식 지방족 테트라카르복실산 이무수물을 조합하여 사용해도 된다.
테트라카르복실산 화합물 중에서도, 필름으로서의 내굴곡성이나 광학 특성을 향상시키는 관점에서, 방향족 테트라카르복실산 이무수물의 방향족환 상 수소 원자의 일부 또는 모두를 플루오로기, 트리플루오로메틸기, 또는 트리플루오로메톡시기로부터 선택되는 치환기로 치환한 방향족 테트라카르복실산 이무수물, 구체적으로는, 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물(6FDA)과, 비페닐 구조 또는 지환식 탄화수소 구조를 갖는 테트라카르복실산 이무수물, 구체적으로는, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물(BPDA), 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물(CBDA), 디시클로헥실-3,3',4,4'-테트라카르복실산 이무수물(HPBDA)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종을 조합하여 사용하는 것이 바람직하고, 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물과, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 디시클로헥실-3,3',4,4'-테트라카르복실산 이무수물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 구성비(6FDA:BPDA, CBDA, HPBDA 중 어느 1종)가 몰비로서, 1:2인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서의 폴리아미드이미드 수지의 합성에 사용하는 디카르복실산 화합물로서는, 디카르복실산 또는 디카르복실산 유도체가 있고, 디카르복실산 유도체로서는, 예를 들어, 해당 디카르복실산의 산클로라이드나 에스테르체 등을 들 수 있다. 디카르복실산 화합물은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
디카르복실산 화합물의 구체예로서는, 예를 들어, 1,3-시클로부탄디카르복실산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 4,4'-옥시비스벤조산, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-비페닐디카르복실산, 3,3'-비페닐디카르복실산, 2개의 시클로헥산카르복실산 또는 2개의 벤조산이 단결합, -CH2-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -SO2- 혹은 페닐렌기로 연결된 화합물 등의 지환식 디카르복실산 또는 방향족 디카르복실산 및 그것들의 유도체(예를 들어 산클로라이드, 산 무수물); 탄소수 8 이하인 쇄식 탄화수소의 디카르복실산 화합물 등의 지방족 디카르복실산 및 그것들의 유도체(예를 들어 산클로라이드, 에스테르체) 등을 들 수 있다. 이들의 디카르복실산 화합물은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서도, 필름으로서의 파단점 신장률이나 탄성률을 향상시키는 관점에서, 테레프탈산 또는 4,4'-옥시비스벤조산 또는 그의 유도체, 특히 테레프탈산클로라이드(TPC라고 표기하는 경우가 있음) 또는 4,4'-옥시비스(벤조일클로라이드) (OBBC라고 표기하는 경우가 있음)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물 폴리아미드이미드 수지의 합성에 있어서, 모노머 성분의 구성비(디아민 화합물:테트라카르복실산 화합물:디카르복실산 화합물)는 몰비로서, 7:0.5 내지 4:3 내지 6.5인 것이 바람직하고, 7:1.5 내지 3.5:3.5 내지 5.5인 것이 보다 바람직하고, 7:3:4인 것이 특히 바람직하다.
그리고, 상술한 모노머 성분의 구성비에 의하면, 폴리아미드이미드 수지의 구조 중에 있어서의, 이미드 구조와 아미드 구조의 구성비(몰비)는, 바람직하게는 0.5 내지 4:3 내지 6.5, 보다 바람직하게는 1.5 내지 3.5:3.5 내지 5.5, 특히 바람직하게는 3:4가 되고, 이미드 구조와 아미드 구조의 구성비가 상술한 구성비가 됨으로써 우수한 유연성과 고탄성을 밸런스 좋게 양립할 수 있다.
폴리아미드이미드 수지의 합성에 있어서의 이미드 전구체의 폐환 반응(이미드화)은 물과 공비하는 공비 용매(예를 들어, 톨루엔, 크실렌 등)를 첨가하여 가열하는 열 이미드화, 또는 축합제 및 반응 촉진제를 사용하는 화학 이미드화의 모두 사용할 수 있지만, 무색 투명성이 유지되기 때문에, 화학 이미드화가 바람직하다.
화학 이미드화에 사용하는 반응 촉진제로서는, 트리에틸아민, 디이소프로필에틸아민, N-메틸피페리딘, 피리딘, 2-메틸피리딘, 3-메틸피리딘, 4-메틸피리딘, 3-에틸피리딘, 3,5-디메틸피리딘, 3,5-디에틸피리딘, 이소퀴놀린, 이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸을 들 수 있다. 이들의 반응 촉진제는, 1종이어도, 2종 이상의 조합이어도 된다.
화학 이미드화에 사용하는 축합제로서는, 무수 아세트산, 무수 프로피온산, 무수 트리플루오로아세트산 등의 산 무수물, 아인산에스테르, 아인산트리에틸, 아인산트리에틸, 아인산트리부틸, 아인산디메틸, 아인산디에틸, 아인산트리페닐 등의 아인산에스테르 등을 들 수 있다. 이들의 축합제는, 1종이어도, 2종 이상의 조합이어도 된다.
폴리아미드이미드 수지의 합성에 사용하는 유기 용매는, 반응에 불활성의 유기 용매라면, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸술폭시드, m-크레졸, γ-부티로락톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 테트라히드로푸란 등을 들 수 있다. 이들의 유기 용매는 1종이라도, 2종 이상을 조합이어도 된다.
본 발명의 수지 조성물 폴리아미드이미드 수지의 합성의 반응 조건은, 10 내지 50℃에서 1 내지 27시간 이하로 할 수 있고, 무색 투명성 유지의 점으로부터, 질소 분위기 하에서 합성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서의 폴리아미드이미드 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은, 탄성률이나 파단점 신장률이 향상되는 관점에서, 50,000 내지 1,000,000의 범위인 것이 바람직하고, 80,000 내지 800,000의 범위인 것이 보다 바람직하고, 110,000 내지 600,000의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 중량 평균 분자량(Mw)은, GPC(겔ㆍ투과ㆍ크로마토그래피)에 의해 측정하고, 폴리스티렌 환산에 의해 산출된 값을 말한다.
본 발명에서 수지 조성물의 불휘발 성분에 있어서 폴리아미드이미드 수지의 함유율은, 무색 투명성 유지의 관점이나 신장률이 향상되는 관점에서, 50 내지 96질량%의 범위인 것이 바람직하고, 59 내지 90질량%의 범위인 것이 보다 바람직하고, 67 내지 83질량%의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
[폴리이미드 수지 및 폴리아미드 수지]
본 발명에 있어서, 합성된 폴리아미드이미드 수지 용액 중에는, 이미드 구조를 포함하는 구성 단위와 아미드 구조를 포함하는 구성 단위가 공중합되지 않고, 이미드 구조를 포함하는 구성 단위만을 포함하는 폴리이미드 수지와 아미드 구조를 포함하는 구성 단위만을 포함하는 폴리아미드 수지가 생성되는 경우가 있다. 이러한 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지 중 어느 것 2종 이상의 혼합물이어도, 수지 성분 중에 포함되는 이미드 구조와 아미드 구조의 구성이 상술한 폴리아미드이미드 수지와 마찬가지이면, 본 발명의 효과는 손상되지 않는다.
[섬유상 알루미나 필러]
본 발명의 수지 조성물을 구성하는 섬유상 알루미나 필러는, 상술한 수지 성분을 포함하는 수지 조성물 중에 있어서, 평균 섬유 직경이 4 내지 30㎚, 또한 평균 섬유 길이가 200 내지 4,000㎚의 상태로 분산되어 있는 점에 특징이 있다. 이러한 분산 상태에 있는 섬유상 알루미나 필러에 의하면, 수지 조성물 중에서 각 섬유가 서로 격자상으로 배치함으로써, 착색, 불투명 및 유연성의 저하를 억제하면서, 현저한 고탄성화의 효과를 부여하는 것으로 생각된다. 또한, 본 발명에 있어서의 섬유상 알루미나 필러는, 구상이나 부정형의 필러에 비해, 광투과성을 손상시키지 않고, 우수한 안티 블로킹 효과를 부여한다. 구체적으로는, 본 발명의 수지 조성물을 포함하는 필름끼리를 겹치거나, 또는 롤 형상으로 권취하여 보관하는 경우에 있어서, 상기한 섬유상 알루미나 필러가 필름끼리의 첩부(블로킹)를 억제하고, 보존 안정성이나 작업성을 향상시킨다.
본 발명의 수지 조성물 중의 섬유상 알루미나 필러는, 평균 섬유 직경이 4 내지 30㎚ 또한 평균 섬유 길이가 200 내지 4,000㎚의 상태, 바람직하게는 평균 섬유 직경이 7 내지 25㎚ 또한 평균 섬유 길이가 500 내지 3,000㎚의 상태, 보다 바람직하게는 평균 섬유 직경이 11 내지 20㎚ 또한 평균 섬유 길이가 700 내지 2,000㎚의 상태로 분산하고 있다. 섬유상 알루미나 필러가, 수지 조성물 중에서 상술한 범위의 평균 섬유 직경과 평균 섬유 길이의 상태로 분산되어 있으면, 이 수지 조성물을 포함하는 필름은, 착색, 불투명이 억제되어, 유연성을 유지하면서 고탄성화를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 수지 조성물 중에 있어서의 섬유상 알루미나 필러의 분산 상태에서의 「평균 섬유 직경」 및 「평균 섬유 길이」는, 수지 조성물을 메틸이소부틸케톤(MIBK)에 의해 1만배로 희석하고, 커버 유리(커버 글라스 트로피, 마쯔나미 글래스사제) 상에 1방울 적하하고, 50℃에서 건조한 후, 전자 현미경 화상(예를 들어, 히타치 하이테크제 FE-SEM을 사용한 10,000배 관찰 화상)에 의해 관찰함으로써 측정된다.
또한, 측정 대상의 섬유상 알루미나 필러는, 전자 현미경 화상에 의해 1개의 섬유상으로서 시인 가능하면, 단섬유 또는 복수의 단섬유가 응집된 섬유 다발 중 어느 상태여도 되고, 전자 현미경 화상 중에서 임의로 선택한 50개의 섬유상 알루미나 필러의 짧은 변 방향의 직경의 평균 측장값을 「평균 섬유 직경」으로 하고, 긴 변 방향의 평균 측장값을 「평균 섬유 길이」로 한다.
본 발명의 수지 조성물을 구성하는 섬유상 알루미나 필러는, 상술한 수지 성분에, 분체 또는 후술하는 분산액(졸)의 상태로 배합, 교반하고, 필요에 따라서 혼련함으로써, 수지 조성물 중에 있어서의 분산 상태, 즉 「평균 섬유 직경」 및 「평균 섬유 길이」를 조정한다. 예를 들어, 디졸버나 버터플라이 믹서 등의 교반기, 롤 밀이나 비즈 밀 등의 혼련기 등을 사용하여 교반 내지 혼련을 행할 수 있지만, 그 때의 교반기/혼련기 등의 회전 속도, 교반 날개/혼련 장치의 형상, 교반/혼련 시간, 교반/혼련 온도, 비즈 충전율이나 롤 간격 등, 다양한 조건에 의해 조정할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물 있어서의 섬유상 알루미나 필러의 배합량은, 수지 조성물의 불휘발 성분에 있어서 4 내지 50질량% 포함되는 것이 바람직하고, 10 내지 41질량% 포함되는 것이 보다 바람직하고, 17 내지 33질량% 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 섬유상 알루미나 필러의 배합량이 상술한 범위에 있으면, 필름으로서 무색 투명성을 유지하면서 고탄성화할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물 있어서의 섬유상 알루미나 필러는, 표면 처리를 실시하는 것이나, 유기 용매 등에 분산한 분산액(졸)으로서 사용할 수 있다. 표면 처리하는 것이나 분산액으로서 배합함으로써, 수지 조성물 중에 있어서의 분산 상태를 안정시킬 수 있다. 그 중에서도 분산액(졸) 중에서, 섬유상 알루미나 필러의 분산 상태를, 본 발명의 수지 조성물 중에 있어서의 섬유상 알루미나 필러의 분산 상태, 즉 「평균 섬유 직경」 및 「평균 섬유 길이」와 동일한 상태로 되도록 조정한 분산액을 사용하면, 본 발명의 수지 조성물을 생산성 높게 제조할 수 있다.
섬유상 알루미나 필러의 표면 처리나 분산액으로 하는 방법은 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 실란계, 티타네이트계, 알루미네이트계 및 지르코알루미네이트계 등의 커플링제 등에 의한 표면 처리 방법이나, 일본 특허 공개 제2008-31010호 공보에 개시되는 유기 술폰산 처리된 분산액의 제조 방법을 사용할 수 있다.
[분자량 10000 이하의 (메타)아크릴레이트 화합물 또는 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물]
본 발명의 수지 조성물은, 필름 제조 공정에 있어서의 건조 수축이나 굴곡이나 압박 등의 외부 응력을 완화시키는 관점에서, 분자량 10000 이하의 (메타)아크릴레이트 화합물 또는 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있다. 분자량 10000 이하의 (메타)아크릴레이트 화합물 또는 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물의 배합량은, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지 100질량부에 대하여, 0.1질량부 내지 100질량부 포함되는 것이 바람직하고, 1질량부 내지 50질량부 포함되는 것이 더욱 바람직하고, 2질량부 내지 20질량부 포함되는 것이 특히 바람직하다.
[분자량 10000 이하의 (메타)아크릴레이트 화합물]
(메타)아크릴레이트 화합물로서는, 공지 관용의 (메타)아크릴레이트계 올리고머나 (메타)아크릴레이트계 모노머를 사용할 수 있다. (메타)아크릴레이트 화합물은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
(메타)아크릴레이트계 올리고머로서는, 페놀노볼락 에폭시(메타)아크릴레이트, 크레졸노볼락 에폭시(메타)아크릴레이트, 비스페놀형 에폭시(메타)아크릴레이트 등의 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 에폭시우레탄(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 폴리에테르(메타)아크릴레이트, 폴리부타디엔 변성(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
(메타)아크릴레이트계 모노머로서는, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-히드록시메틸아크릴아미드, N-히드록시메틸메타크릴아미드, N-메톡시메틸아크릴아미드, N-에톡시메틸아크릴아미드, N-부톡시메틸아크릴아미드 등의 (메타)아크릴아미드류; 트리알릴이소시아누레이트, 프탈산디알릴, 이소프탈산디알릴 등의 알릴 화합물; 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 이소보로닐(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산의에스테르류; 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메타)아크릴레이트류; 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트 등의 알콕시알킬렌글리콜모노(메타)아크릴레이트류; 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 부탄디올디(메타)아크릴레이트류, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 알킬렌폴리올폴리(메타)아크릴레이트; 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메틸올프로헌트리(메타)아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트 등의 폴리옥시알킬렌글리콜폴리(메타)아크릴레이트류; 히드록시피발린산네오펜틸글리콜에스테르디(메타)아크릴레이트 등의 폴리(메타)아크릴레이트류; 트리스[(메타)아크릴옥시에틸]이소시아누레이트 등의 이소시아누르레이트형 폴리(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있다.
[이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물]
본 발명의 수지 조성물은, 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있다. 이 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물에 포함되는 블록 이소시아네이트기는, 이소시아네이트기가 블록제와의 반응에 의해 보호되어 일시적으로 불활성화된 기이다. 소정 온도로 가열되었을 때에 그 블록제가 개열되어 이소시아네이트기가 생성한다. 이 때문에, 도포 후도 건조 공정까지는 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기를 통한 반응이 진행되지 않는다.
이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물로서는, 이소시아네이트 화합물과 이소시아네이트 블록제의 부가 반응 생성물이 사용된다. 블록제와 반응할 수 있는 이소시아누르환을 갖는 이소시아네이트 화합물로서는, 예를 들어, 1,3,5-트리스[(5-이소시아나토-1,3,3-트리메틸시클로헥실)메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 2,4,6-트리옥소헥사히드로-1,3,5-트리아진-1,3,5-트리일트리스(6,1-헥산디일)트리스이소시아나토, 1,3,5-트리스[3-(이소시아나토메틸)페닐]-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온 등이 사용된다.
이소시아네이트 블록제로서는, 예를 들어, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 클로로페놀 및 에틸페놀 등의 페놀계 블록제; ε-카프로락탐, δ-파렐로락탐, γ-부티로락탐 및 β-프로피오락탐 등의 락탐계 블록제; 아세토아세트산에틸 및 아세틸아세톤 등의 활성 메틸렌계 블록제; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아밀알코올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 벤질에테르, 글리콜산메틸, 글리콜산부틸, 디아세톤 알코올, 락트산메틸 및 락트산에틸 등의 알코올계 블록제; 포름알데히독심, 아세트알독심, 아세톡심, 메틸에틸케톡심, 디아세틸모노옥심, 시클로헥산옥심 등의 옥심계 블록제; 부틸머캅탄, 헥실머캅탄, t-부틸머캅탄, 티오페놀, 메틸티오페놀, 에틸티오페놀 등의 머캅탄계 블록제; 아세트산아미드, 벤즈아미드 등의 산 아미드계 블록제; 숙신산이미드 및 말레산이미드 등의 이미드계 블록제; 크실리딘, 아닐린, 부틸아민, 디부틸아민 등의 아민계 블록제; 이미다졸, 2-에틸이미다졸 등의 이미다졸계 블록제; 메틸렌이민 및 프로필렌이민 등의 이민계 블록제; 디메틸피라졸 등의 피라졸계 블록제; 디에틸말레산 등의 말레산에스테르계 블록제 등을 들 수 있다.
이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물의 개열 온도는 100℃ 이상이 바람직하다. 100℃ 이상이면, 필름화의 건조 공정까지, 점도 상승이 억제되고, 도공성이 유지된다.
본 발명의 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물에는, 시판하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, TRIXENE사제 BI7951, BI7982를 들 수 있다. 또한, 이러한 이소시아누르환을 갖는 블록 이소시아네이트 화합물은, 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
[그 밖의 성분]
본 발명의 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서, 또한 첨가제나 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지 이외의 수지 성분을 함유하고 있어도 된다.
첨가제로서는, 예를 들어, 상기 섬유상 알루미나 필러를 수식하고, 수지 조성물의 용액 점도를 안정화시키는 관점에서, 아세트산, 벤조산, 테레프탈산, 시트르산, 숙신산, 락트산 등의 유기 카르복실산 화합물, 모노(디)메틸인산에스테르, 모노(디)부틸인산에스테르, 페닐포스폰산 등의 유기 인산계 화합물, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 도데실벤젠술폰산 등의 유기 술폰산 화합물, 실란 커플링제의 안정성을 향상시키는 피리딘, 테트라에틸아민, 디이소프로필에틸아민, 2,6-디메틸피리딘, 이소퀴놀린, 트리에틸렌디아민 등의 유기 염기, 제막성이나 탈포성을 향상시키는 계면 활성제 등을 들 수 있다.
이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지 이외의 수지 성분으로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에테르이미드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 유리-에폭시 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리노르보르넨 등의 폴리시클로올레핀 등을 들 수 있다.
[필름]
본 발명의 필름은, 전술한 수지 조성물을 포함하고, 본 발명에 따르면, 필름으로서, 탄성률 7㎬ 이상, 파단점 응력 200㎫ 이상, 파단점 신장 8% 이상이라고 하는 우수한 기계적 특성, 또한 전체 광선 투과율 88% 이상, YI값 7 이하, 헤이즈 2% 이하라고 하는 우수한 광학적 특성을 겸비한다. 나아가, 우수한 열치수 안정성(열적 특성)도 발휘한다.
또한 본 발명의 필름은, 우수한 안티 블로킹성을 갖고, 필름의 보존 안정성이나 작업성도 우수하다.
본 발명의 필름은, 막 두께가 5㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 막 두께를 상술한 범위로 함으로써, 후술하는 적층체로서도 우수한 굴곡성과, 우수한 투명성을 실현할 수 있다.
[필름의 제조 방법]
본 발명의 필름 제조 방법으로서는, 본 발명의 수지 조성물을 용제 중에 용해한, 필름 제조용의 도막용 용액을 공지된 도포 수단에 의해 지지체 상에 도포하고, 필요에 따라서 건조시킨 후, 지지체보다 박리하는 방법을 들 수 있다. 도포 수단은, 목적으로 하는 막 두께로 도포 가능한 방법이면 특별히 제한은 없다.
또한, 상기 도막용 용액의 도공량은, 도막의 건조 후의 막 두께가 소정의 범위 내로 되도록 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수지 조성물을 필름화에서는, 도포 수단에 따라서는 필름의 기계적 강도의 이방성을 갖는 경우가 있다. 그 이유는 명백하지 않지만, 수지 조성물 중에 상기한 섬유상 알루미나 필러가 분산된 상태로 포함되므로, 전단 응력이 작용하는 도포 수단을 적용하면, 전단 응력이 작용한 방향으로 섬유상 알루미나 필러가 배향하고, 그 결과, 얻어진 필름에 기계적 강도의 이방성이 발생해 버리는 것으로 생각된다. 또한, 기계적 강도의 이방성이란, 예를 들어, 긴 상의 필름을 제조하는 경우에, 도포막이 형성되어 가는 방향(MD 방향)과 그것에 직교하는 방향(TD 방향)에서, 얻어지는 필름의 인장 탄성률 등의 기계적 물성이 다른 것을 의미한다.
본 발명에서는, 필름 제조용의 도막용 용액의 전체 용매에 대하여, 비점이 150℃ 이상인 유기 용매가 60질량% 이상 포함하도록 함으로써, 얻어지는 필름의 기계적 강도의 이방성을 억제할 수 있다. 비점이 높은 유기 용매가 소정의 비율로 포함됨으로써, 수지 바니시를 도포한 도포막을 건조할 때에 도포막 중에서 배향한 섬유상 알루미나 필러가 완화되는 시간이 확보되고, 그 결과, 건조 도포막(즉 필름) 중에, 섬유상 알루미나 필러가 무배향에 가까운 상태로 분산할 수 있는 것으로 생각된다. 비점이 150℃ 이상인 유기 용매는, 전체 용매에 대하여 70질량% 이상 포함되어 있는 것이 바람직하다.
필름 제조용의 도막용 용액의 용제로서 사용할 수 있는, 비점이 150℃ 이상인 유기 용매로서는, 필름의 투명성 등의 관점에서, 에스테르기, 에테르기, 케톤기, 수산기, 술폰기 및 술피닐기를 갖는 용매나 아미드계 용매가 바람직하다.
에스테르기를 갖는 용매로서는, γ-부티로락톤(비점 204℃), ε-카프로락톤(비점 230℃), γ-헥사노락톤(비점 219℃), γ-발레로락톤(비점 207℃), 벤조산벤질(비점 323℃), 벤조산에틸(비점 212℃), 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트(비점 191.5℃), 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트(비점 156.3℃), 락트산부틸(비점 188℃), 락트산에틸(비점 154℃), 3-에톡시프로피온산에틸(비점 169℃) 등을 들 수 있다.
에테르기를 갖는 용매로서는, 2-(2-부톡시에톡시)에틸아세테이트(비점 245℃), 아세트산2-(2-에톡시에톡시)에틸(비점 217℃), 프로필셀로솔브(비점 150℃), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(비점 216℃) 등을 들 수 있다.
케톤기를 갖는 용매로서는, 시클로헥사논(비점 156℃), 1-페닐에타논(비점 202℃), 벤즈알데히드(비점 179℃) 등을 들 수 있다.
수산기를 갖는 용매로서는, 2-메틸페놀(비점 190℃), 3-메틸페놀(비점 202℃), 옥틸알코올(비점 195℃), m-크레졸(비점 203℃) 등을 들 수 있다.
술폰기를 갖는 용매로서는, 메틸술폰(비점 167℃), 디에틸술폰(비점 238℃), 술포란(비점 285℃), 답손(비점 177℃) 등을 들 수 있다.
술피닐기를 갖는 용매로서는, N,N-디메틸술폭시드(비점 189℃) 등을 들 수 있다.
아미드계 용매로서는, N-메틸-2-피롤리돈(비점 202℃), N,N-디메틸포름아미드(비점 153℃), N,N-디메틸아세트아미드(비점 165℃), 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드(비점 252℃) 등을 사용할 수 있다.
필름 제조용의 도막용 용액의 용제로서는, 상기한 바와 같은 비점이 150℃를 초과하는 유기 용매 이외에, 다른 용매가 포함되어 있어도 된다. 예를 들어, 건조성의 관점에서, 비점이 150℃ 미만인 용매가 포함되어 있어도 된다. 이러한 용매로서는, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 탄산디메틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 락트산메틸 등의에스테르계 용매, 테트라히드로푸란, 디옥산, 디부틸에테르 등의 에테르계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논 등의 케톤계 용매, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드 등의 아미드계 용매, 톨루엔 등의 방향족계 용매를 들 수 있다.
본 발명에 의한 수지 조성물은, 도포성 및 기계적 강도의 이방성 저감의 관점에서, 25℃에서의 점도가 10 내지 50,000cP인 것이 바람직하고, 100 내지 40,000cP인 것이 보다 바람직하고, 100 내지 20,000cP인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 수지 조성물의 점도는, 콘플레이트형 점도계를 사용하여 통상적인 방법에 의해 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 필름 제조용의 도막용 용액은, 도포한 후, 도막을 필요에 따라서 건조함으로써 용제를 제거한다. 건조 방법으로서는, 예를 들어, 감압 건조 또는 가열 건조, 나아가 이들을 조합하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 상압에서 건조하는 경우는, 30 내지 350℃에서 건조하는 것이 바람직하고, 투명성이 높은 수지층을 얻는 관점에서는, 60 내지 350℃에서 30초 내지 180분간 정도인 것이 바람직하다. 이러한 건조 방법에서는, 상기한 온도, 시간의 범위 내에 있어서, 저온으로부터 단계적으로 승온한다고 하는 단계적인 건조를 행할 수도 있다. 또한, 질소 분위기 하에서 건조를 행하는 것이 바람직하다.
[적층 필름]
본 발명의 필름은, 필요에 따라서, 그 필름의 적어도 한쪽의 면측에, 예를 들어, 찰상 자국 등에 의한 흠의 발생 방지를 위한 보호층으로서 기능하는 하드 코팅층 등의 기능층을 형성하고, 적층 필름으로 할 수 있다.
본 발명의 필름에 의하면, 상술한 필름이 내굴곡성이나 투명성을 손상시키지 않고, 높은 탄성률을 갖기 때문에, 하드 코팅층 등의 보호층을 형성할 때의 휨 발생을 억제할 수 있어, 평탄성이 우수함과 함께, 높은 표면 경도가 얻어지고, 굴곡 자국이나 압박 자국의 발생도 저감할 수 있다.
본 발명의 필름을 사용한 적층 필름은, 적층 필름 전체의 두께가, 10 내지 150㎛인 것이 바람직하고, 25 내지 100㎛인 것이 보다 바람직하다. 적층 필름 전체의 두께가, 상술한 범위이면, 플렉시블 또한 광학 특성이 우수한 디스플레이 패널을 제조할 수 있다.
[하드 코팅층]
하드 코팅층은, 하드 코팅용으로서 공지 관용의 도막용 용액(하드 코팅 재료)을 사용할 수 있고, 광경화성, 열경화성 중 어느 것의 하드 코팅 재료도 사용할 수 있다. 시판품으로서는, 굴곡성이 우수한 신에쓰 가가꾸제의 X-48-500, DIC(주)제의 룩시디어 V-6841 등을 들 수 있다.
하드 코팅층은, 막 두께가 50㎛에 있어서의 YI값이 4 이하인 것이 바람직하고, 1 이하인 것이 보다 바람직하다. YI값이 4 이하이면, 황색도(YI값)를 억제한 적층 필름을 형성할 수 있다.
또한, 하드 코팅층은, 연필 경도(표면 경도)가 2H 이상인 것이 바람직하고, 4H 이상인 것이 보다 바람직하다. 연필 경도가 2H 이상이면 내찰상성이 우수한 적층 필름을 형성할 수 있다.
또한, 연필 경도는, JIS K 5600-5-4에 준거하여 측정할 수 있다.
게다가 또한, 하드 코팅층은, 막 두께가 1㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이상 20㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 막 두께가 50㎛ 이하이면, 굴곡성이 우수한 적층 필름을 형성할 수 있다.
[적층 필름의 제조 방법]
본 발명의 필름을 사용한 적층 필름의 제조 방법으로서는, 예를 들어, 전술한 필름의 제조 방법에 의해 필름을 형성하는 공정과, 그 위에 하드 코팅층 등의 보호층을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법을 들 수 있다.
필름의 제조 방법은, 전술한 바와 같으며, 여기서의 설명을 생략한다.
필름 위에 보호층으로서 하드 코팅층을 형성하는 공정으로서는, 상기한 필름의 제조 방법에 의해 제조한 필름의 한쪽 면에, 하드 코팅층용의 수지 용액(하드 코팅 재료)을 공지된 도포 수단에 의해 도포하고, 필요에 따라서 건조, 경화하는 방법을 들 수 있다. 도포 수단은, 목적으로 하는 막 두께로 도포 가능한 방법이면 특별히 제한은 없다.
또한, 하드 코팅층용의 수지 용액의 도공량으로서는, 얻어지는 적층 필름이 요구되는 성능에 따라 다른 것이지만, 건조 후의 막 두께가 소정의 범위 내로 되도록 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 하드 코팅층용의 수지 용액을 포함하는 도막은 필요에 따라서 건조함으로써 용제를 제거한다. 건조 방법으로서는, 예를 들어, 감압 건조 또는 가열 건조, 나아가 이들을 조합하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 상압에서 건조하는 경우는, 30 내지 150℃에서 건조하는 것이 바람직하다.
또한, 하드 코팅층의 경화 방법으로서는, 수지 용액(하드 코팅 재료)의 성분에 따라서 광 조사 및 가열 중 적어도 어느 것에 의해 도막을 경화시키는 것이 바람직하다.
[디스플레이용 부재]
본 발명의 필름 및 적층 필름을 사용하여 이루어지는 디스플레이용 부재로서는, 예를 들어, 얇아서 구부러지는 폴더블 타입의 유기 EL 디스플레이나, 스마트폰이나 손목 시계형 단말기 등의 휴대 단말기, 자동차 내부의 표시 장치, 손목 시계 등에 사용하는 플렉시블 패널 등의 부재 용도를 들 수 있다. 또한, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치용 부재나, 터치 패널용 부재, 플렉시블 프린트 기판, 표면 보호막이나 기판 재료 등의 태양 전지 패널용 부재, 광 도파로용 부재, 그 밖의 반도체 관련 부재 등에도 적용할 수도 있다. 그 중에서도, 폴더블 타입의 유기 EL 디스플레이를 구성하는 커버 윈도우나 TFT용 기판 등의 부재 용도에 적합하게 사용된다.
[디스플레이의 커버 윈도우]
본 발명의 필름을 사용한 디스플레이의 커버 윈도우로서는, 예를 들어, 전술한 적층체 필름을 각종 디스플레이의 표면에 위치하도록 배치하여 사용된다. 표면에 배치하는 방법으로서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어, 접착층을 개재시키는 방법 등을 들 수 있다. 접착층의 재료로서는, 디스플레이용 표면재의 접착에 사용할 수 있는 종래 공지된 접착 재료를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 필름이나 적층 필름을 사용한 디스플레이의 커버 윈도우는, 하드 코팅층 등의 보호층측의 표면에, 또한 지문 부착 방지층을 마련해도 된다.
[유기 EL 디스플레이의 TFT용 기판]
본 발명의 필름을 사용한 유기 EL 디스플레이의 TFT용 기판으로서는, 예를 들어, 본 발명의 필름 상에 아몰퍼스 실리콘의 TFT(박막 트랜지스터)를 형성함으로써 얻어진다. TFT는, 게이트 금속층, 질화규소 게이트 유전체층, ITI 화소 전극을 포함한다. 또한 이 위에 유기 EL 디스플레이에 필요한 구조를, 공지된 방법에 의해 형성할 수도 있고, 회로 등을 형성하는 방법은 특별히 제한되지는 않는다.
실시예
이하, 본 발명을, 실시예를 사용하여 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 있어서, 「부」 및 「%」인 것은, 특별히 정함이 없는 한, 모두 질량 기준이다. 또한, 본 실시예에서는, 막 두께는, (주)미츠토요제의 마이크로미터를 사용하여 측정하였다.
(폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예)
교반기, 질소 주입 장치, 적하 깔때기, 온도 조절기 및 냉각기를 설치한 500mL의 반응기에 질소를 통과시키면서, DMAc130g을 충전하고, TFMB32.27g(100.8㎜ol)을 DMAc에 용해시켰다. 이어서, 이 TFMB의 용액에 6FDA2.558g(5.758㎜ol), sBPDA2.541g(8.637㎜ol)을 첨가하고, 20℃에서 2시간 교반하여 반응시켜서, 이미드 전구체 구조를 갖는 중합체를 포함하는 용액을 얻었다. 그 후, 이 용액에 TPC17.54g(86.37mol)을 첨가하고, 액온을 20℃로 유지하면서 1시간 교반하여 반응시켜서, 이미드 전구체 구조와 아미드 구조를 갖는 공중합체를 포함하는 용액을 얻었다.
그 후, 피리딘 1.14g 및 무수 아세트산 3.00g, DMAc234g을 투입하여 20 내지 30℃에서 1시간 교반하고, 또한 15 내지 25℃에서 18시간 교반하고, 폴리아미드이미드 용액을 얻었다. 또한, DMAc를 660g 추가하여 균일해질 때까지 교반한 후, 이 용액을 메탄올 4L를 넣은 용기에 서서히 투입하여 침전시킨 후, 침전한 고형분을 여과하여 분쇄한 후, 80℃에서 진공으로 18시간 건조시켜서 48.9g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-1을 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 167,000이었다.
(폴리아미드이미드 PAI-2의 합성예)
폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예에 있어서, 6FDA를 5.116g(11.52㎜ol), sBPDA를 5.082g(17.27㎜ol), TPC를 14.61g(71.98㎜ol)으로 한 것 이외는 폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예와 동일한 방법에 의해 50.8g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-2를 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 208,000이었다.
(폴리아미드이미드 PAI-3의 합성예)
폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예에 있어서, 6FDA를 6.395g(14.40㎜ol), sBPDA를 8.471g(28.79㎜ol), TPC를 11.69g(57.58㎜ol)으로 한 것 이외는 폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예와 동일한 방법에 의해 52.3g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-3을 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 191,000이었다.
(폴리아미드이미드 PAI-4의 합성예)
폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예에 있어서, 6FDA를 6.395g(14.40㎜ol), sBPDA를 HBDA8.819g(28.79㎜ol), TPC를 11.69g(57.58㎜ol)으로 한 것 이외는 폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예와 동일한 방법에 의해 52.6g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-4를 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 199,000이었다.
(폴리아미드이미드 PAI-5의 합성예)
폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예에 있어서, 6FDA를 6.395g(14.40㎜ol), sBPDA를 CBDA5.646g(28.79㎜ol), TPC를 11.69g(57.58㎜ol)으로 한 것 이외는 폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예와 동일한 방법에 의해 49.8g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-5를 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 303,000이었다.
(폴리아미드이미드 PAI-6의 합성예)
폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예에 있어서, 6FDA를 6.395g(14.40㎜ol), sBPDA를 8.471g(28.79㎜ol), TPC를 OBBC16.99g(57.58㎜ol)으로 한 것 이외는 폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예와 동일한 방법에 의해 57.0g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-6을 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 393,000이었다.
(폴리아미드이미드 PAI-7의 합성예)
폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예에 있어서, 6FDA, sBPDA를 ODPA13.40g(43.20㎜ol), TPC를 11.69g(57.60㎜ol)으로 한 것 이외는 폴리아미드이미드 PAI-1의 합성예와 동일한 방법에 의해 67.2g의 고형분 분말의 폴리아미드이미드 PAI-7을 얻었다. GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량은 20,800이었다.
(폴리아미드 PA-1의 합성예)
반응기에 DMAc130g을 충전하고, 반응기의 온도를 20 내지 25℃로 맞춘 후, TFMD32.27g(100.8㎜ol)을 DMAc에 용해시켰다. 이어서, 이 TFMD의 용액을 빙욕에 넣고, 액온을 10 내지 20℃로 유지한 상태로, TPC20.46g(100.8㎜ol)을 첨가하고, 약 30℃에서 18시간 교반하여 반응시켜서, 폴리아미드를 포함하는 용액을 얻었다. 이 결과물인 용액을 증류수 1L를 넣은 용기에 서서히 투입하여 침전시킨 후, 침전한 고형분을 여과하여 분쇄한 후, 80℃에서 진공으로 18시간 건조시켜서 51.3g의 고형분 분말의 폴리아미드 PA-1을 얻었다.
(폴리이미드 PI-1의 합성예)
반응기에 DMAc130g을 충전하고, 반응기의 온도를 20 내지 25℃로 맞춘 후, TFMD32.27g(100.8㎜ol)을 DMAc에 용해시켰다. 이어서, 이 TFMD의 용액에 6FDA44.78g(100.8㎜ol)을 첨가하고, 20 내지 30℃에서 2시간 교반하여 반응시켜서, 폴리이미드 전구체를 포함하는 용액을 얻었다.
그 후, 피리딘 7.97g 및 무수 아세트산 21g을 투입하여 25 내지 40℃에서 2시간 교반하고, 또한 15 내지 25℃에서 18시간 교반하여 상온에서 식혔다. 계속해서, 이 결과물인 용액을 메탄올 1L를 넣은 용기에 서서히 투입하여 침전시킨 후, 침전한 고형분을 여과하여 분쇄한 후, 80℃에서 진공으로 18시간 건조시켜서 68.5g의 고형분 분말의 폴리이미드 PI-1을 얻었다.
폴리아미드이미드 PAI-1 내지 7, 폴리아미드 PA-1 및 폴리이미드 PI-1에 있어서의, 합성에서 사용한 모노머 성분의 구성비를 표 1 중에 나타낸다.
Figure pct00001
(평가 샘플(필름)의 제작)
DMAc 중에, 표 2 중에 나타내는 배합량으로, 상기 합성에서 얻어진 폴리아미드이미드, 폴리아미드 및 폴리이미드의 분체를 용해시킨 후, 섬유상 알루미나 필러를 배합하고, 분산, 균일화하여 필름 제조용의 수지 조성물을 조정하였다. 이어서, 이 수지 조성물을 유리판 상에 테이블 코터(고테크사제 AFA-standard)를 사용하여 도포하고, 이너트 가스 오븐(야마토 가가쿠사제 INL-45N1)으로 250℃, 1시간의 조건에서 건조시키고, 두께 50㎛의 필름을 형성하였다. 그 후, 유리판으로부터 각 필름을 박리하고, 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4의 평가 샘플을 얻었다. 또한, 표 2의 배합량은, 불휘발성 고형분의 질량 기준 배합량이다.
이와 같이 하여 얻은 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4의 평가 샘플에 대해서, 이하의 평가를 행하였다. 이들의 결과를 표 2 중에 아울러 나타낸다.
(탄성률ㆍ파단점 응력ㆍ파단점 신장 평가)
탄성률, 파단점 응력, 파단점 신장 모두 (주)시마즈 세이사쿠쇼제, EZ-SX를 사용하여, 이하의 조건에 의해 측정하였다. 또한, 탄성률은, 얻어진 응력 변형 선도의 응력이 5㎫ 내지 10㎫에 있어서의 기울기로부터 구하였다.
[시험 조건]
샘플 사이즈: 50㎜×5㎜
파지 구간 거리: 30㎜
속도: 1㎜/분
측정 횟수: 5회
(1) 탄성률의 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
◎◎: 탄성률이, 7.5㎬ 초과였다.
◎: 탄성률이, 7.1㎬ 초과 7.5㎬ 이하였다.
○: 탄성률이, 6.0㎬ 초과 7.1㎬ 이하였다.
△: 탄성률이, 3.0㎬ 초과 6.0㎬ 이하였다.
×: 탄성률이, 3.0㎬ 이하였다.
(2) 또한, 파단점 응력의 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
◎: 250㎫ 이상
○: 200㎫ 이상 250㎫ 미만
△: 150㎫ 이상 200㎫ 미만
×: 150㎫ 미만
(3) 또한, 파단점 신장률의 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
◎: 파단점 신장률이 8.1% 초과였다.
○: 파단점 신장률이 5.0% 초과 8.1% 이하였다.
△: 파단점 신장률이 3.0% 초과 5.0% 이하였다.
×: 파단점 신장률이 3.0% 이하였다.
(전체 광선 투과율ㆍ헤이즈 평가)
전체 광선 투과율ㆍ헤이즈 모두 각 평가 샘플을 30㎜×30㎜의 크기로 커트하고, JIS K 7136:2000에 준거하여, 헤이즈 미터(닛폰 덴쇼쿠 고교(주)제, NDH 7000 II)를 사용하여 측정하였다.
(1) 전체 광선 투과율의 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
◎: 95% 이상
○: 88% 이상 95% 미만
△: 85% 이상 88% 미만
×: 85% 미만
(2) 헤이즈의 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
○: 헤이즈가 2% 이하였다.
×: 헤이즈가 2% 초과였다.
(YI값(옐로우 인덱스) 평가)
각 평가 샘플을 30㎜×30㎜의 크기로 커트하고, ASTM E313에 준거하여, 분광 측색계(코니카 미놀타(주)제, CM-5)를 사용하여 YI를 측정하였다. 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
○: YI값이 7 이하였다.
△: YI값이 7 초과 11 이하였다.
×: YI값이 11 초과였다.
(열팽창 계수(CTE) 평가)
각 평가 샘플의 열 기계 분석(TMA)에 대해서, TA 인스트루먼트 재팬사제 TMAQ400을 사용하여, 이하의 조건에 의해 측정하고, 50 내지 250℃에서의 열팽창 계수(CTE)를 구하였다. 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
[시험 조건]
시험편: 15㎜×3㎜, 척간 거리: 16㎜
Force: 0.03N, 질소 유량: 100mL/분
온도 프로그램: 30℃→350℃(10℃/분)
◎: -3ppm 이상 4ppm 미만
○: -7ppm 이상 -3ppm 미만
△: -15ppm 이상 -7ppm 미만
×: -15ppm 미만
(안티 블로킹성의 평가)
각 평가 샘플로부터 80㎜×200㎜의 크기로 시험편을 2매 잘라내고, 2매의 시험편의 한쪽의 박리면과 다른 쪽의 비박리면을 중첩하고, 이 2매의 시험편끼리가 접하는 면의 정지 마찰 계수를 JIS K 7125:1999에 준거하여 측정하고, 안티 블로킹성을 평가하였다. 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
◎: 정지 마찰 계수가 0.5 미만
○: 정지 마찰 계수가 0.5 이상 1.0 미만
△: 정지 마찰 계수가 1.0 이상 2.0 미만
×: 정지 마찰 계수가 2.0 이상
Figure pct00002
표 2 중에 기재된, 각 실시예, 비교예에 사용된 각 성분은 이하의 것이다.
(*1): 가와켄 파인 케미컬제 알루미나 필러(평균 섬유 직경: 18.9㎚, 평균 섬유 길이 1600㎚, 농도 5%에서 MIBK에 분산시킨 슬러리로 첨가, 표 중의 수치는 용제를 제외함)
(*2): 도요 컬러(주)제 알루미나 필러(구상, 평균 입경 70㎚, 농도 20%에서 DMAc에 분산시킨 슬러리로 첨가, 표 중의 수치는 용제를 제외함)
상기 표 2 중에 나타내는 결과로부터, 본 발명에 따르면, 필름으로서, 탄성률 7㎬ 이상, 파단점 응력 200㎫ 이상, 파단점 신장 8% 이상이라고 하는 우수한 기계적 특성, 또한 전체 광선 투과율 88% 이상, YI값 7 이하, 헤이즈 2% 이하라고 하는 우수한 광학적 특성을 겸비하고, 또한 저CTE이기 때문에 열치수 안정성도 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 수지 성분과 섬유상 알루미나 필러를 포함하는 수지 조성물로서,
    상기 수지 성분은, 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지를 포함하고,
    상기 섬유상 알루미나 필러는, 수지 조성물 중에 있어서, 평균 섬유 직경이 4 내지 30㎚이며, 또한 평균 섬유 길이가 200 내지 4,000㎚의 상태로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미드 구조와 아미드 구조를 갖는 수지가, 폴리아미드이미드 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 섬유상 알루미나 필러가, 수지 조성물의 불휘발 성분에 있어서 4 내지 50질량% 포함되는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    필름의 한쪽의 면측에 보호층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물 또는 필름을 사용하여 이루어지는 디스플레이용 부재.
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