WO2020230806A1 - 半芳香族ポリアミドフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

半芳香族ポリアミドフィルムおよびその製造方法 Download PDF

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WO2020230806A1
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longitudinal direction
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貴史 岡部
真史 山本
澄人 木原
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ユニチカ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semi-aromatic polyamide film in which heat shrinkage is suppressed.
  • the semi-aromatic polyamide film stretched in the longitudinal direction (longitudinal direction) and the width direction (horizontal direction) of the film is used in various fields because it has excellent heat resistance and mechanical properties.
  • the semi-aromatic polyamides constituting the semi-aromatic polyamide film in particular, polyamide 9T containing aliphatic diamine and terephthalic acid having 9 carbon atoms and aliphatic diamine and terephthalic acid having 10 carbon atoms.
  • Polyamide 10T having an acid as a constituent element is excellent in its mechanical properties and thermal properties.
  • Patent Document 1 discloses a biaxially stretched film made of a semi-aromatic polyamide resin, which is obtained by biaxially stretching, then heat-fixing, and further relaxing in the film width direction. Has been done.
  • the film disclosed in Patent Document 1 has a sufficiently reduced heat shrinkage rate under the condition of 200 ° C. for 15 minutes. However, when the temperature reaches 250 ° C., the heat shrinkage rate in the longitudinal direction of the film may increase remarkably even under the condition of 5 minutes, and depending on the temperature condition at the time of processing, deformation due to distortion due to heat shrinkage may occur. There was something unavoidable. Further, the film disclosed in Patent Document 1 has a high tensile elongation at break in the longitudinal direction, but may have a low tensile elongation at break in the width direction, so that the film cannot follow the stress from the outside and the film breaks. was there.
  • An object of the present invention is to provide a semi-aromatic polyamide film in which the heat shrinkage rate in the longitudinal direction of the film is sufficiently reduced and the tensile elongation at break in the width direction of the film is sufficiently improved.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention Measured at 250 ° C. ⁇ 5 minutes under the longitudinal direction of the heat shrinkage factor S MD and heat shrinkage S TD in the width direction of the film are each -1.0 to 1.5%
  • the tensile elongation at break in the longitudinal direction and the width direction is 70% or more, respectively.
  • the haze is 14% or less.
  • the absolute value of the difference between S MD and S TD (
  • the method for producing a semi-aromatic polyamide film of the present invention is: A step of biaxially stretching an unstretched film of a semi-aromatic polyamide is included, and in this biaxial stretching step, an unstretched film having a heat of crystallization of 20 J / g or more is used.
  • the film in the step of biaxial stretching, is stretched at a magnification of 2.0 to 3.5 times in the longitudinal direction and 2.0 to 4.0 times in the width direction. It is preferable to stretch at a magnification of.
  • the film after biaxial stretching is heat-fixed at 260 to 280 ° C., 1.0 to 10.0% in the longitudinal direction, and 1. in the width direction.
  • the relaxation treatment is preferably performed at a relaxation rate of 0 to 12.0%.
  • the electronic material of the present invention uses the above-mentioned semi-aromatic polyamide film.
  • the optical component of the present invention uses the above-mentioned semi-aromatic polyamide film.
  • the heat shrinkage rate in the width direction of the film and the heat shrinkage rate in the longitudinal direction are small, excellent in dimensional stability, and together with the tensile elongation at break in the longitudinal direction of the film.
  • a semi-aromatic polyamide film having sufficiently improved tensile elongation at break in the width direction can be provided.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention is excellent in transparency because the increase in haze is suppressed even if a lubricant is contained in order to improve the slipperiness.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention can be suitably used as a substrate film for FPC, an electronic material film such as a coverlay film, an optical film used as a substrate for a display material, a heat-resistant tape, and the like.
  • Semi-aromatic polyamide film of the present invention is measured at 250 ° C. ⁇ 5 minutes under the longitudinal direction of the heat shrinkage factor S MD and heat shrinkage S TD in the width direction of the film, respectively -1.0 ⁇ 1 It is 5.5%, the tensile elongation at break is 70% or more, and the haze is 14% or less.
  • the semi-aromatic polyamide constituting the semi-aromatic polyamide film of the present invention is composed of an aromatic dicarboxylic acid component and an aliphatic diamine component.
  • the aromatic dicarboxylic acid component preferably contains terephthalic acid in an amount of 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and further preferably 85 mol% or more. When the content of terephthalic acid is less than 60 mol%, the obtained film may have reduced heat resistance and low water absorption.
  • the aromatic dicarboxylic acid component other than terephthalic acid include isophthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid (1,2-body, 1,3-body, 1,4-body, 1,5-body, 1,6-body). , 1,7-body, 1,8-body, 2,3-body, 2,6-body, 2,7-body).
  • the semi-aromatic polyamide may contain a dicarboxylic acid component other than the aromatic dicarboxylic acid component as the dicarboxylic acid component as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • dicarboxylic acids include aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, tetradecanedioic acid, and octadecanedioic acid.
  • the aliphatic diamine component preferably contains an aliphatic diamine having 6 to 12 carbon atoms as a main component, more preferably containing an aliphatic diamine having 9 to 12 carbon atoms as a main component, and a fat having 9 or 10 carbon atoms. It is more preferable to contain the group diamine as a main component.
  • the content of the aliphatic diamine having 6 to 12 carbon atoms in the aliphatic diamine component is preferably 60 mol% or more, more preferably 75 mol% or more, and further preferably 90 mol% or more. .. When the content of the aliphatic diamine having 6 to 12 carbon atoms is 60 mol% or more, the obtained film can achieve both heat resistance and productivity.
  • the aliphatic diamine having 6 to 12 carbon atoms one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. When two or more types are used in combination, the content shall be the total of them.
  • Examples of aliphatic diamines having 6 to 12 carbon atoms include 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, 1,9-nonandiamine, 1,10-decanediamine, and 1,11.
  • -Undecane diamine linear aliphatic diamine of 1,12-dodecane diamine, 2-methyl-1,8-octanediamine, 4-methyl-1,8-octanediamine, 5-methyl-1,9-nonanediamine, 2,2,4- / 2,4,4-trimethyl-1,6-hexanediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 2-methyl-1,6-hexanediamine, 2-methyl-1, Examples thereof include branched chain aliphatic diamines such as 7-heptanediamine.
  • Examples of the aliphatic diamine other than the aliphatic diamine having 6 to 12 carbon atoms include linear aliphatic diamines such as 1,4-butanediamine and 1,5-pentanediamine.
  • the semi-aromatic polyamide may contain a diamine component other than the aliphatic diamine component as a diamine component as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • diamines include, for example, alicyclic diamines such as isophorone diamine, norbornane dimethylamine, and tricyclodecanedimethylamine, and aromatic diamines such as m-xylylenediamine, paraxylylenediamine, metaphenylenediamine, and paraphenylenediamine. Can be mentioned.
  • the semi-aromatic polyamide may be copolymerized with lactams such as ⁇ -caprolactam, ⁇ -enantractam, ⁇ -caprilactam, and ⁇ -laurolactam, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • lactams such as ⁇ -caprolactam, ⁇ -enantractam, ⁇ -caprilactam, and ⁇ -laurolactam
  • the type and copolymerization ratio of the monomers constituting the semi-aromatic polyamide are preferably selected so that the melting point (Tm) of the obtained semi-aromatic polyamide is in the range of 270 to 350 ° C.
  • Tm melting point
  • the type and copolymerization ratio of the monomers constituting the semi-aromatic polyamide are preferably selected so that the melting point (Tm) of the obtained semi-aromatic polyamide is in the range of 270 to 350 ° C.
  • the ultimate viscosity of the semi-aromatic polyamide is preferably 0.8 to 2.0 dL / g, more preferably 0.9 to 1.8 dL / g.
  • the ultimate viscosity of the semi-aromatic polyamide is preferably 0.8 to 2.0 dL / g, more preferably 0.9 to 1.8 dL / g.
  • the semi-aromatic polyamide may contain a polymerization catalyst and an end sealant.
  • the terminal encapsulant include acetic acid, lauric acid, benzoic acid, octylamine, cyclohexylamine, and aniline.
  • the polymerization catalyst include phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and salts thereof.
  • ⁇ Semi-aromatic polyamide film> Semi-aromatic polyamide film of the present invention, 250 longitudinal thermal shrinkage rate S MD and heat shrinkage S TD in the width direction of the film measured at ° C. ⁇ 5 minutes conditions, respectively -1.0 ⁇ 1. It needs to be 5%, preferably ⁇ 0.8 to 1.3%, and more preferably ⁇ 0.6 to 1.0%. Since the semi-aromatic polyamide film has a heat shrinkage rate of 1.5% or less, dimensional stability is improved and heat resistance is excellent. On the other hand, when the heat shrinkage rate of the semi-aromatic polyamide film exceeds 1.5%, the dimensional change becomes large when the semi-aromatic polyamide film is processed at a high temperature, which causes a processing trouble and becomes a problem.
  • Semi-aromatic polyamide film of the present invention is measured at 250 ° C. ⁇ 5 minutes under an absolute value of the difference between the longitudinal thermal shrinkage rate S MD and the width direction of the heat shrinkage factor S TD (
  • is less than 1.2, the semi-aromatic polyamide film has uniform heat shrinkage in the longitudinal direction and the width direction, anisotropy is alleviated, and it is compatible with reflow solder and other materials. Even when heat is applied to the film by laminating or the like, it is possible to suppress the occurrence of distortion and warpage.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention needs to have a tensile elongation at break in the longitudinal direction and the width direction measured according to JIS K7127 of 70% or more, and is 70 to 150%. Is preferable, and 80 to 140% is more preferable.
  • the tensile elongation at break is 70% or more
  • the semi-aromatic polyamide film has excellent deformation followability, so that the semi-aromatic polyamide film does not break due to external stress and becomes a deformable film.
  • the tensile elongation at break of the semi-aromatic polyamide film is less than 70%, the semi-aromatic polyamide film cannot follow the stress from the outside and breaks.
  • the tensile elongation at break in the longitudinal direction and the tensile elongation in the width direction do not necessarily have to be equal.
  • the tensile elongation at break in the longitudinal direction is 140% and the tensile elongation in the width direction is 140%.
  • the preferable numerical range of the tensile elongation at break is satisfied, such as the elongation at break of 80%, the tensile elongation at break in the longitudinal direction is 80%, and the tensile elongation at break in the width direction is 140%. Even a balanced relationship is acceptable.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention needs to have a haze measured according to JIS K7105 of 14% or less, preferably 12% or less, and preferably 10% or less. More preferred. Further, in the semi-aromatic polyamide film having a thickness of 25 ⁇ m or less, the haze is preferably 7% or less, more preferably 6% or less, and further preferably 5% or less. The semi-aromatic polyamide film has excellent visibility because the haze is 14% or less. On the other hand, a semi-aromatic polyamide film having a haze of more than 14% is inferior in visibility.
  • the longitudinal direction of the hygroscopic growth of the film as measured under conditions RH 20 °C ⁇ 90% N MD and the width direction of the hygroscopic growth ratio N TD is less than 1%, respectively Is more preferable, 0.8% or less is more preferable, and 0.5% or less is further preferable.
  • ) of the difference between the moisture absorption elongation N MD in the longitudinal direction and the moisture absorption elongation N TD in the width direction measured under the condition of 20 ° C. ⁇ 90% RH is 0. It is preferably less than 3, more preferably less than 0.2, and even more preferably less than 0.1.
  • is less than 0.3, the semi-aromatic polyamide film has an equal elongation rate under moisture absorption conditions in the longitudinal direction and the width direction, and can suppress the occurrence of distortion and warpage. it can.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention has a hygroscopic elongation in the above range, so that it is possible to suppress dimensional changes due to humidity during film processing and the like. That is, the film can improve dimensional stability when it absorbs moisture, and not only improves positioning when laminating other materials and dimensional accuracy when punching, but also causes curl and distortion after laminating other materials. Concerns can also be reduced.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention uses an unstretched film having a heat of crystallization of 20 J / g or more in the step of biaxially stretching the unstretched film of the semi-aromatic polyamide, for example, 2.0 in the longitudinal direction. Stretched at a magnification of ⁇ 3.5 times, stretched at a magnification of 2.0 to 4.0 times in the width direction, heat-fixed to the film after biaxial stretching at 260 to 280 ° C., and 1 in the longitudinal direction. It can be produced by a relaxation treatment at a relaxation rate of 0.0 to 10.0% and 1.0 to 12.0% in the width direction.
  • a commercially available product As a semi-aromatic polyamide for producing a semi-aromatic polyamide film, a commercially available product can be preferably used. Examples of such commercially available products include “Genesta (registered trademark)” manufactured by Kuraray, “Zecot (registered trademark)” manufactured by Unitica, “Lenny (registered trademark)” manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics, and Mitsui Chemicals. Examples include “Aalen (registered trademark)” and “Ultramid (registered trademark)” manufactured by BASF.
  • the semi-aromatic polyamide can be produced by using a method known as a method for producing a crystalline polyamide.
  • a solution polymerization method or an interfacial polymerization method (method A) using an acid chloride and a diamine component as raw materials, or a low polymerization method using a dicarboxylic acid component and a diamine component as raw materials is prepared, and the low polymerization is melt-polymerized or Method of increasing the molecular weight by solid phase polymerization (method B), method of producing a crushed mixture of a salt and a low polymer using a dicarboxylic acid component and a diamine component as raw materials, and solid-phase polymerization of this (method C), a dicarboxylic acid component.
  • Examples thereof include a method (D method) in which a salt is produced using the diamine component as a raw material and the salt is polymerized in a solid phase.
  • the C method and the D method are preferable, and the D method is more preferable.
  • the C method and the D method can produce a crushed mixture of a salt and a low polymer or a salt at a low temperature, and a large amount of a crushed mixture of a salt and a low polymer or a large amount of the salt is produced. Does not require water. Therefore, the generation of gel-like bodies can be reduced, and fish eyes can be reduced.
  • a low polymer in the B method, for example, can be obtained by heating and polymerizing a nylon salt prepared by collectively mixing a diamine component, a dicarboxylic acid component and a polymerization catalyst at a temperature of 200 to 250 ° C. ..
  • the ultimate viscosity of the low polymer is preferably 0.1 to 0.6 dL / g.
  • the polymerization time becomes long and the productivity may be inferior.
  • the obtained semi-aromatic polyamide may be colored.
  • Solid-phase polymerization of the low polymer is preferably carried out under reduced pressure or under an inert gas flow.
  • the temperature of solid phase polymerization is preferably 200 to 280 ° C. By setting the temperature of solid-phase polymerization in this range, coloring and gelation of the obtained semi-aromatic polyamide can be suppressed. If the temperature of solid-phase polymerization is less than 200 ° C., the polymerization time becomes long and the productivity may be inferior.
  • the temperature exceeds 280 ° C.
  • coloring or gelation may occur in the obtained semi-aromatic polyamide.
  • the melt polymerization of the low polymer is preferably carried out at a temperature of 350 ° C. or lower. If the polymerization temperature exceeds 350 ° C., decomposition and thermal deterioration of the semi-aromatic polyamide may be promoted. Therefore, the film obtained from such a semi-aromatic polyamide may be inferior in strength and appearance.
  • the above-mentioned melt polymerization also includes melt polymerization using a melt extruder.
  • a suspension composed of a molten aliphatic diamine and a solid aromatic dicarboxylic acid is stirred and mixed to obtain a mixed solution.
  • a salt production reaction by the reaction of the aromatic dicarboxylic acid and the aliphatic diamine and a low polymer product by the polymerization of the produced salt.
  • the formation reaction is carried out to obtain a mixture of a salt and a low polymer.
  • crushing may be carried out while allowing the reaction, or crushing may be carried out after taking out the reaction once.
  • the obtained reaction product is solid-phase polymerized at a temperature lower than the melting point of the finally produced semi-aromatic polyamide to increase the molecular weight to a predetermined molecular weight to obtain a semi-aromatic polyamide.
  • Solid phase polymerization is preferably carried out at a polymerization temperature of 180 to 270 ° C. and a reaction time of 0.5 to 10 hours in an inert gas stream such as nitrogen.
  • the aromatic dicarboxylic acid powder is preheated to a temperature equal to or higher than the melting point of the aliphatic diamine and lower than the melting point of the aromatic dicarboxylic acid, and the aromatic dicarboxylic acid powder at this temperature is combined with the aromatic dicarboxylic acid.
  • an aliphatic diamine is added to prepare a salt with substantially no water content.
  • the obtained salt is solid-phase polymerized at a temperature lower than the melting point of the semi-aromatic polyamide to be finally produced, and the molecular weight is increased to a predetermined molecular weight to obtain a semi-aromatic polyamide.
  • Solid phase polymerization is preferably carried out at a polymerization temperature of 180 to 270 ° C. and a reaction time of 0.5 to 10 hours in an inert gas stream such as nitrogen.
  • the raw material of the semi-aromatic polyamide film may be a mixture of the above virgin raw materials, a nonstandard film produced when producing the semi-aromatic polyamide film, a scrap mixture generated as an ear trim, or the like. It may be prepared by adding a virgin raw material to a scrap mixture. These mixing can be carried out by a known method such as a method of dry blending with a known apparatus, a kneading method of melt-kneading and mixing using a single-screw or twin-screw extruder.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention is made of the above-mentioned semi-aromatic polyamide, and in order to further improve its properties, a lubricant is required without sacrificing various properties as a film.
  • Colorants such as pigments and dyes such as titanium, color inhibitors, heat stabilizers, hindered phenols, antioxidants such as phosphoric acid esters and carboxylic acid esters, weather resistance improvers such as benzotriazole compounds, bromine It may contain additives such as flame retardants, plasticizers, mold release agents, talc and other strengthening agents, modifiers, antistatic agents, ultraviolet absorbers, antifogging agents, and various polymer resins. ..
  • Examples of the lubricant having good slipperiness include inorganic particles such as silica, alumina, titanium dioxide, calcium carbonate, kaolin, and barium sulfate. Further, examples of the organic fine particles include acrylic resin particles, melamine resin particles, silicone resin particles, crosslinked polystyrene particles and the like.
  • the average particle size of the lubricant is preferably 0.05 to 5.0 ⁇ m.
  • the content of the lubricant is preferably 0.2% by mass or less, but it can be selected according to the frictional properties, the optical properties, and other required properties for the film.
  • the unstretched film of semi-aromatic polyamide used in the biaxial stretching step needs to have a heat of crystallization of 20 J / g or more, and is 25 J / g or more. Is preferable.
  • the calorific value for crystallization of the unstretched film is less than 20 J / g
  • the semi-aromatic polyamide film obtained by biaxially stretching the unstretched film has a low tensile elongation at break because crystallization is progressing.
  • Silica and other lubricants increase the haze.
  • an unstretched film having a heat of crystallization of less than 20 J / g may become unstable in stretching or may not be stretched due to frequent cutting, and a higher stretching force is required at the initial stage of stretching. It becomes difficult to obtain a stretched film having a uniform thickness.
  • the unstretched film of semi-aromatic polyamide having a heat of crystallization of 20 J / g or more is formed into a sheet through a T-die after melt-mixing the semi-aromatic polyamide in an extruder at a temperature of 280 to 340 ° C. for 3 to 15 minutes. It can be produced by extruding the sheet-like material into close contact with a cooling roll whose temperature is controlled to 30 to 40 ° C. and cooling the sheet. When the temperature of the cooling roll exceeds 40 ° C., the obtained unstretched sheet has a crystallization heat amount of less than 20 J / g, and the above problem occurs after stretching.
  • the unstretched film is biaxially stretched, and the semi-aromatic polyamide is oriented and crystallized by stretching.
  • the stretching method is not particularly limited, but a flat sequential biaxial stretching method, a flat simultaneous biaxial stretching method, a tubular method and the like can be used. Among them, the flat type simultaneous biaxial stretching method is most suitable because the film thickness accuracy is good and the physical properties in the film width direction are uniform.
  • Examples of the stretching device for adopting the flat type simultaneous biaxial stretching method include a screw type tenter, a pantograph type tenter, and a linear motor drive clip type tenter.
  • the draw ratio is preferably 2.0 to 3.5 times in the longitudinal direction and 2.0 to 4.0 times in the width direction, 2.0 to 3.0 times in the longitudinal direction, and 2. in the width direction. More preferably, it is 0 to 3.5 times.
  • the stretching ratio in the longitudinal direction exceeds 3.5 times, the obtained stretched film may undergo excessive crystallization and the stretchability in the width direction may decrease. Further, even when stretching in the width direction is possible, the obtained stretched film is liable to cause stretch spots, resulting in a decrease in thickness accuracy, a decrease in tensile elongation at break in the longitudinal direction, and a decrease in transparency. is there.
  • the stretching ratio is more preferably 2.3 to 2.5 times in the longitudinal direction and 3.3 to 3.5 times in the width direction.
  • the stretching ratio in the longitudinal direction exceeds 3.5 times, the obtained stretched film may have a high heat shrinkage rate and a decrease in dimensional stability.
  • the draw ratio in the width direction exceeds 4.0 times, the heat shrinkage rate becomes high, the dimensional stability is lowered, and the tensile elongation at break may be further lowered.
  • the simultaneous biaxial stretching method when a biaxially stretched film having a thickness of 1 to 25 ⁇ m is obtained, the draw ratio is 2.5 to 3.0 times in the longitudinal direction and 2.5 to 3.3 times in the width direction.
  • the draw ratio is 3.0 to 3.5 times in the longitudinal direction and 2.8 to 3.3 times in the width direction. Is preferable.
  • the draw ratio in the longitudinal direction and the width direction is less than 2.0 times, the obtained stretched film is prone to stretch spots, and may have thickness spots or a decrease in flatness.
  • the stretching strain rate in both the longitudinal direction and the width direction preferably exceeds 400% / min, more preferably 800 to 12000% / min, and further preferably 1200 to 6000% / min. preferable. If the strain rate is 400% / min or less, crystals may grow during stretching and the film may break. On the other hand, if the strain rate is too fast, the unstretched sheet cannot follow the deformation. , May break.
  • the stretching temperature is preferably equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the semi-aromatic polyamide, and more preferably more than Tg and lower than (Tg + 50 ° C.). If the stretching temperature is less than Tg, the film is easily broken and stable production cannot be performed. On the contrary, if it exceeds (Tg + 50 ° C.), stretching spots may occur on the film.
  • the semi-aromatic polyamide film is preferably heat-fixed while holding the film with the clip used at the time of stretching.
  • the heat fixing treatment temperature is preferably 260 to 280 ° C., more preferably 263 to 278 ° C., and even more preferably 265 to 275 ° C.
  • the heat fixing treatment temperature is less than 260 ° C., the obtained film has a high heat shrinkage rate.
  • the heat fixing temperature is preferably 260 to 275 ° C.
  • the heat fixing temperature is set.
  • the temperature is preferably 260 to 280 ° C.
  • the heat fixing temperature is preferably 260 to 275 ° C.
  • Examples of the heat fixing treatment method include known methods such as a method of blowing hot air, a method of irradiating infrared rays, and a method of irradiating microwaves. Above all, the method of blowing hot air is preferable because it can be heated uniformly and accurately.
  • the film after the heat fixing treatment is 1.0 to 10.0% in the longitudinal direction and 1.0 to 12.0% in the width direction at the same temperature as the heat fixing treatment temperature while being held by the clip.
  • Relaxation treatment is performed at the relaxation rate of. If the relaxation rate in the longitudinal direction and the width direction is less than 1.0%, a film having a sufficiently reduced heat shrinkage rate cannot be obtained. If the relaxation rate in the longitudinal direction exceeds 10.0%, the film may sag.
  • the relaxation rate is 1.0 to 6.0% in the longitudinal direction and 1.0 to 12.0% in the width direction.
  • the relaxation rate is 1.0 to 3.0% in the longitudinal direction and 6.0 to 12.0% in the width direction. Is preferable.
  • the relaxation rate is preferably 1.0 to 6.0% in the longitudinal direction and 1.0 to 12.0% in the width direction.
  • the relaxation treatment in the longitudinal direction and / or the width direction of the film is controlled independently during the production of the film, but either the simultaneous biaxial stretching method or the sequential biaxial stretching method may be used.
  • the absolute value of the difference between the relaxation rate in the longitudinal direction and the relaxation rate in the width direction is 2 or less.
  • the absolute value of the difference between the longitudinal direction of the hygroscopic elongation N MD and the width direction of the hygroscopic elongation N TD is reduced, and in the laminated body in which other materials are laminated, the generation of curl at the time of moisture absorption is suppressed.
  • the relaxation treatment can be performed in-line in the longitudinal direction and the width direction simultaneously or separately. When they are performed separately, there are a method of relaxing in the longitudinal direction and then relaxing in the width direction, and a method of relaxing in the lateral direction and then performing relaxation in the longitudinal direction.
  • the relaxation treatment can be performed in-line at the same time in the longitudinal direction and the width direction after (i) longitudinal stretching and transverse stretching and thermal solidification treatment. , (Ii) It is also possible to perform longitudinal stretching, then relaxation treatment in the longitudinal direction, then lateral stretching, heat fixation treatment, and then lateral relaxation treatment.
  • the heat-fixing treatment is performed after the longitudinal stretching and the relaxation treatment in the longitudinal direction, the obtained film becomes difficult to be laterally stretched, so that the stage before the lateral stretching is performed. Therefore, it is not preferable to perform the heat fixing treatment.
  • the longitudinal stretching is performed first and then the transverse stretching, but in the sequential biaxial stretching method, the transverse stretching is performed first and then the longitudinal stretching is performed. There is no problem.
  • the relaxation treatment is carried out in the longitudinal direction by biaxially stretching, in-line relaxing treatment in the width direction, winding once, and passing through a drying furnace set to a predetermined temperature under low tension offline. Relaxation treatment can also be performed.
  • the thickness of the semi-aromatic polyamide film of the present invention is appropriately changed depending on the intended use and purpose, but is preferably 1 to 150 ⁇ m, more preferably 10 to 100 ⁇ m, and preferably 20 to 80 ⁇ m. More preferred. Since the semi-aromatic polyamide resin constituting the semi-aromatic polyamide film of the present invention has extremely high crystallinity, when the sequential biaxial stretching method is applied, the unstretched film is in the longitudinal direction or the width direction. Orientation crystallization is likely to occur when the film is stretched, and it may be difficult to stretch the film in the next orthogonal direction. Therefore, it is desirable to apply the simultaneous biaxial stretching method.
  • the stretching force at the time of stretching becomes too high in the simultaneous biaxial stretching method, so that the difficulty of stretching is remarkably increased. Therefore, in biaxial stretching of a film having such a high stretching force, it is preferable to apply the sequential biaxial stretching method rather than applying the simultaneous biaxial stretching method.
  • the surface of the cylinder, the molten part of the barrel, the measuring part, the single tube, the filter, the T-die, etc. is formed in order to prevent the resin from staying on the surface. It is preferable that a treatment for reducing the roughness of the resin is applied.
  • a method of reducing the surface roughness for example, a method of modifying with a substance having low polarity can be mentioned. Alternatively, a method of depositing silicon nitride or diamond-like carbon on the surface thereof can be mentioned.
  • the obtained semi-aromatic polyamide film may be made into a single leaf, or may be taken into a film roll by being wound on a take-up roll. From the viewpoint of productivity when used for various purposes, it is preferable to use a film roll. When it is made into a film roll, it may be slit to a desired width.
  • the semi-aromatic polyamide film may be a single-layer film composed of one type of layer or a multilayer structure in which two or more types of layers are laminated.
  • a multi-layer structure for example, in a two-layer structure film, any one of the two layers contains a lubricant, and in a three-layer structure film, the layers located on both surfaces of the three layers contain a lubricant. Can be done.
  • the type and content of the lubricant to be contained can be designed independently. With such a multilayer structure, the surface roughness of each surface of the semi-aromatic polyamide film can be controlled independently.
  • the surface of the semi-aromatic polyamide film may be subjected to corona treatment, plasma treatment, acid treatment, flame treatment, etc. in order to improve the adhesiveness with other materials.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention may be laminated with an inorganic substance such as a metal or an oxide thereof, another kind of polymer, paper, a woven fabric, a non-woven fabric, wood or the like.
  • an inorganic substance such as a metal or an oxide thereof, another kind of polymer, paper, a woven fabric, a non-woven fabric, wood or the like.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention has heat resistance and excellent dimensional stability, it can be used for various electronic materials, optical parts and other applications. Specifically, packaging materials for pharmaceuticals; packaging materials for foods such as retort foods; packaging materials for electronic parts such as semiconductor packages; electrical insulation materials for motors, transformers, cables, etc .; dielectrics for capacitor applications, etc.
  • Cassette tapes magnetic tapes for data storage for digital data storage, materials for magnetic tapes such as video tapes; protective plates for solar cell substrates, liquid crystal plates, conductive films, display devices, etc .; LED mounting substrates, flexible printing Wiring board, electronic board material such as flexible flat cable; heat-resistant tape such as coverlay film for flexible printed wiring, heat-resistant masking tape, industrial process tape; heat-resistant bar code label; heat-resistant reflector; insulating tape; Mold film; heat-resistant base film; photographic film; molding material; agricultural material; medical material; civil engineering, building material; filter film, etc., can be used as a film for household and industrial materials.
  • the semi-aromatic polyamide film of the present invention is excellent in the above-mentioned properties, that is, heat resistance, dimensional stability, and transparency, it can be used for applications such as display materials and display devices in mobile devices and the like. Specifically, it is used as a base film for various functional materials such as optical substrates, polarizing plates, and retardation plates for various displays such as liquid crystals and organic EL, as a light emitting element, as a protective film for display devices, and as a sealing film. can do.
  • ⁇ inh [ln (t 1 / t 0 )] / c [In the formula, ⁇ inh is the intrinsic viscosity (dL / g), t 0 is the solvent flow time (seconds), t 1 is the resin solution flow time (seconds), and c is the concentration of the resin in the solution (g / dL). ). ]
  • Heat shrinkage rate (%) [ ⁇ Original length-Post-treatment length ⁇ / Original length] x 100
  • the heat shrinkage rate in the 15 minutes treatment in the 200 ° C. atmosphere was also measured.
  • ) also calculated to evaluate the anisotropy of thermal shrinkage rate according to the following criteria ..
  • Moisture absorption elongation rate (%) [ ⁇ length after moisture absorption treatment-original length ⁇ / original length] x 100
  • ) also calculated to evaluate the anisotropy of moisture elongation according to the following criteria .. ⁇ :
  • a film section (width 200 mm x length 300 mm) was cut out from a semi-aromatic polyamide film in an absolutely dry state immediately after production, and the above coating agent was applied to the film with a thickness of 3 ⁇ m after drying, and dried at 150 ° C. for 30 seconds.
  • An adhesive layer was formed on the film section. Further, through this adhesive layer, an electrolytic copper foil (surface CTS treatment manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd., thickness 18 ⁇ m) having the same size as the film section was bonded to the film section to obtain a laminate. The bonding was carried out using a heat press machine under the conditions of a temperature of 180 ° C., a time of 15 minutes, and a pressure of 2 MPa.
  • a test piece (width 100 mm x length 100 mm) was cut out from the obtained laminate, heat-treated in a reflow soldering furnace set at a temperature of 260 ° C. for 15 seconds, and then taken out of the furnace at room temperature (23 ° C.). It was left for 1 hour.
  • the deformation of the laminate after the heat treatment was visually confirmed and evaluated according to the following criteria. ⁇ : No deformation at all. ⁇ : Flatness was not impaired, but some distortion occurred. ⁇ : There is distortion, but there is no practical problem. X: Large distortion and not practical.
  • the degree of curl on the test piece that is, the copper foil is not affected by moisture absorption, only the semi-aromatic polyamide film absorbs moisture and stretches to curl the test piece, and the height at which the end of the test piece lifts from the table , The hygroscopicity of the film was evaluated.
  • I did not curl.
  • Slightly curled in the longitudinal direction or the width direction. No practical problems.
  • Curled in the longitudinal direction or the width direction. Has practical problems.
  • the molar ratio of these raw materials is 99/2/80/20.
  • the internal temperature was raised to 210 ° C. over 2 hours.
  • the pressure inside the reaction vessel was increased to 2.12 MPa (22 kg / cm 2 ).
  • the temperature was raised to 230 ° C., and then the temperature was maintained at 230 ° C. for 2 hours, and the reaction was carried out while gradually removing water vapor and maintaining the pressure at 2.12 MPa (22 kg / cm 2 ). ..
  • the pressure was lowered to 0.98 MPa (10 kg / cm 2 ) over 30 minutes, and the reaction was further carried out for 1 hour to obtain a prepolymer.
  • This was dried at a temperature of 100 ° C. under reduced pressure for 12 hours, and then pulverized to a size of 2 mm or less. Then, the pulverized prepolymer was solid-phase polymerized for 10 hours under the conditions of a temperature of 230 ° C. and a pressure of 13.3 Pa (0.1 mmHg) to obtain a polymer.
  • Manufacturing example 2 489 parts by mass of terephthalic acid (TA), 507 parts by mass of 1,10-decanediamine (DDA), 2.8 parts by mass of benzoic acid (BA), 1.0 parts by mass of sodium hypophosphate monohydrate (above). 0.1% by mass with respect to the total of the three polyamide raw materials) and 1000 parts by mass of distilled water were placed in a reaction vessel and substituted with nitrogen. The molar ratio (TA / BA / DDA) of these raw materials is 99/2/100. The contents of the reaction vessel were stirred at 80 ° C. for 0.5 hours at 28 rpm, and then heated to 230 ° C. Then, it heated at 230 degreeC for 3 hours. Then it was cooled and the reaction product was taken out.
  • TA terephthalic acid
  • DDA 1,10-decanediamine
  • BA benzoic acid
  • Table 1 shows the melting point, glass transition temperature, and ultimate viscosity of the manufactured semi-aromatic polyamide.
  • Manufacturing example 4 98 parts by mass of semi-aromatic polyamide B and 2 parts by mass of silica (Silicia 310P manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., average particle size 2.7 ⁇ m) are melt-kneaded to prepare a master chip (M2) containing 2% by mass of silica. did.
  • Production example 5 A master chip (M3) containing 2% by mass of silica by melt-kneading 98 parts by mass of semi-aromatic polyamide A and 2 parts by mass of silica (NIPGEL AZ-200 manufactured by Toso Silica, average particle size 2.0 ⁇ m). was produced.
  • Hindered phenolic heat stabilizer GA 3,9-bis [2- ⁇ 3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy ⁇ -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10-Tetraoxaspiro [5.5] Undecane (Sumilyzer GA-80 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., pyrolysis temperature 392 ° C)
  • Example 1 The semi-aromatic polyamide A, GA, and the master chip (M1) were mixed so that GA was 0.2 parts by mass and silica was 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the semi-aromatic polyamide A.
  • This mixture is put into a 65 mm single-screw extruder whose cylinder temperatures are set to 295 ° C. (first stage), 320 ° C. (middle stage) and 320 ° C. (second stage), melted, and formed into a sheet from a T die set to 320 ° C. It was extruded and electrostatically brought into close contact with a cooling roll set to a surface temperature of 40 ° C.
  • a substantially unoriented unstretched sheet having a thickness of 250 ⁇ m As the cooling roll, a surface coated with ceramic (Al 2 O 3 ) to a thickness of 0.15 mm was used. Further, two carbon brushes were arranged side by side on the upstream side of the point where the roll surface and the film contacted, and brought into contact with the cooling roll, and the carbon brush holder was grounded to eliminate static electricity on the surface of the ceramic coating layer.
  • a tungsten wire having a diameter of 0.2 mm was used as an electrode, and a voltage of 6.5 kV was applied by a 300 W (15 kV ⁇ 20 mA) DC high voltage generator.
  • the obtained unstretched sheet was cut into 12 ⁇ 12 cm squares and set in a batch type biaxial stretching machine (ICM-18BE manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.) for simultaneous biaxial stretching.
  • the stretching conditions were that the preheating and stretching temperatures were 115 ° C., the stretching strain rates in the longitudinal and width directions were 3200% / min, and the stretching ratios in the longitudinal and width directions were 3.0 times and 3.3 times, respectively.
  • the unstretched sheet was stretched and the stretched film was relaxed, with the extrusion direction when obtaining the unstretched sheet as the longitudinal direction and the direction orthogonal to the extrusion direction as the width direction.
  • Examples 2-16, 18, Comparative Examples 1-15 Semi-aromatic in the same manner as in Example 1 except that the type of semi-aromatic polyamide, cooling roll surface temperature, stretching ratio, heat fixing temperature, and relaxation rate were changed as shown in Tables 2, 3, 5, and 6. A polyamide film was obtained.
  • a master chip (M2) was used instead of the master chip (M1).
  • a semi-aromatic polyamide film containing no silica was obtained without using the master chip (M1).
  • Example 17 The semi-aromatic polyamide A and the master chip (M1) were mixed so that the silica content was 0.1 parts by mass. This mixture was put into the extruder A, the cylinder temperature was set to 295 ° C. (first stage), 320 ° C. (middle stage) and 320 ° C. (second stage), and melt extrusion was performed (hereinafter referred to as resin X). On the other hand, the semi-aromatic polyamide A was put into the extruder B, and the cylinder temperature was set to 295 ° C. (first stage), 320 ° C. (middle stage) and 320 ° C. (second stage) for melt extrusion (hereinafter referred to as resin Y).
  • resin Y melt extrusion
  • the specifications of the cooling roll, the voltage application method, and the like are the same as those in the first embodiment.
  • the obtained unstretched sheet was cut into 12 ⁇ 12 cm squares and set in a batch type biaxial stretching machine (ICM-18BE manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.) for simultaneous biaxial stretching.
  • the stretching conditions were that the preheating and stretching temperatures were 115 ° C., the stretching strain rates in the longitudinal and width directions were 3200% / min, and the stretching ratios in the longitudinal and width directions were 3.0 times and 3.3 times, respectively.
  • heat fixation treatment was performed at 275 ° C. for 10 seconds
  • a semi-aromatic polyamide film having a thickness of 50 ⁇ m and a thickness of 30/10 ⁇ m was obtained.
  • Example 19 Biaxial stretching was performed sequentially with the stretching ratios in the longitudinal direction and the width direction being 2.5 times and 3.3 times, respectively, and the relaxation treatment was performed with the relaxation rates in the longitudinal direction and the width direction being 2.0% and 4.0%, respectively.
  • a semi-aromatic polyamide film was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Examples 20 to 38, Comparative Examples 16 to 21 A semi-aromatic polyamide film was obtained in the same manner as in Example 19 except that the type of semi-aromatic polyamide, the surface temperature of the cooling roll, the stretching ratio, the heat fixing temperature, and the relaxation rate were changed as shown in Tables 3 to 6. It was. In Example 29, a master chip (M3) was used instead of the master chip (M1).
  • Tables 2 to 6 show the composition of the semi-aromatic polyamide, the production conditions of the film, and the characteristics of the obtained semi-aromatic polyamide film.
  • the semi-aromatic polyamide films of Examples 1 to 38 satisfied all of the characteristic values specified in the present invention, had a small heat shrinkage rate, a low haze, and a sufficiently large tensile elongation at break. That is, in the production of the semi-aromatic polyamide film, by lowering the surface temperature of the cooling roll, an unstretched film having an increased amount of heat of crystallization can be obtained, and the semi-aromatic polyamide film has an increased amount of heat of crystallization.
  • the tensile elongation at break is increased, the haze is reduced, and by performing the relaxation treatment in the longitudinal direction and the width direction, the heat shrinkage rate in the longitudinal direction and the width direction is reduced, and the tensile elongation at break is reduced. I was able to increase it.
  • Comparative Example 1 similarly to Example 2 of Patent Document 1, a semi-aromatic polyamide containing no silica was used, and an unstretched film was obtained using a cooling roll having a surface temperature of 50 ° C., and then in the longitudinal direction. The film was stretched 3.0 times and 3.3 times in the width direction, heat-fixed at 270 ° C., and then relaxed at a relaxation rate of 5.0% only in the width direction.
  • the unstretched film obtained by using a cooling roll having a surface temperature of 50 ° C. had a heat of crystallization of 19 J / g.
  • the semi-aromatic polyamide film obtained from this unstretched film had a low heat shrinkage rate measured under the conditions of 200 ° C.
  • the semi-aromatic polyamide films of Comparative Examples 3 and 4 were obtained in the same manner as in Comparative Examples 1 and 2 except that they relaxed in the longitudinal direction at a relaxation rate of 2.0%, and the heat in the longitudinal direction was obtained.
  • the shrinkage rate decreased to 1.3%, but the tensile elongation at break in the width direction did not change and was as low as 67 to 69%.
  • an unstretched film was obtained by using a semi-aromatic polyamide containing silica and using a cooling roll having a surface temperature of 50 ° C. or higher.
  • the films of Comparative Examples 5 to 7 using this unstretched film had a low tensile elongation at break in the width direction, as in Comparative Examples 1 to 4.
  • the decrease in tensile elongation at break was suppressed, but the haze was high.
  • the film was broken during stretching, and a biaxially stretched film could not be obtained.
  • the films of Comparative Examples 10 to 11 tended to have a high heat shrinkage rate because they were not subjected to the relaxation treatment, and the films of Comparative Example 12 had a high heat shrinkage rate because the temperature in the heat fixing step was low. All were inferior in dimensional stability.
  • Comparative Example 13 fracture occurred during the heat-fixing treatment, and in Comparative Example 14, simultaneous biaxial stretching was attempted using a thick unstretched film, but none of them could obtain a biaxially stretched film.
  • the film of Comparative Example 15 had a high haze due to the high silica content.

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Abstract

250℃×5分条件下で測定される、フィルムの長手方向の熱収縮率SMDおよび幅方向の熱収縮率STDが、それぞれ-1.0~1.5%であり、長手方向および幅方向の引張破断伸度がそれぞれ70%以上であり、ヘーズが14%以下であることを特徴とする半芳香族ポリアミドフィルム。

Description

半芳香族ポリアミドフィルムおよびその製造方法
 本発明は、熱収縮が抑制された半芳香族ポリアミドフィルムに関する。
 フィルムの長手方向(縦方向)と幅方向(横方向)に延伸された半芳香族ポリアミドフィルムは、耐熱性・機械的特性に優れているため、さまざまな分野に利用されている。半芳香族ポリアミドフィルムを構成する半芳香族ポリアミドの中でも、特に、炭素数が9である脂肪族ジアミンとテレフタル酸とを構成要素とするポリアミド9Tや、炭素数が10である脂肪族ジアミンとテレフタル酸とを構成要素とするポリアミド10Tは、その機械的特性と熱的特性に優れている。
 例えば、特許文献1には、二軸延伸を行った後、熱固定処理を行い、さらにフィルム幅方向に対し弛緩処理を行って得られた、半芳香族ポリアミド樹脂からなる二軸延伸フィルムが開示されている。
国際公開第2012/067172号
 近年、ディスプレイ部材等の光学フィルムには、搬送時や加工時において、歪みなどが発生しないことが厳しく要求されている。
 特許文献1に開示されたフィルムは、200℃×15分条件下においては、熱収縮率が十分低減されたものである。しかしながら、温度が250℃になると、5分間の条件であっても、フィルム長手方向の熱収縮率が著しく上昇することがあり、加工時の温度条件によっては、熱収縮にともなう歪みにより、変形が避けられないことがあった。
 また、特許文献1に開示されたフィルムは、長手方向の引張破断伸度が高いが、幅方向の引張破断伸度が低いことがあり、外部からの応力に追従できずにフィルムが破断することがあった。
 本発明の課題は、フィルムの長手方向の熱収縮率が十分に低減されるとともに、フィルムの幅方向の引張破断伸度が十分に向上した半芳香族ポリアミドフィルムを提供することにある。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、延伸前のフィルムの結晶状態、延伸条件、熱固定条件、弛緩条件を制御して得られた半芳香族ポリアミドフィルムが、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、
250℃×5分条件下で測定される、フィルムの長手方向の熱収縮率SMDおよび幅方向の熱収縮率STDが、それぞれ-1.0~1.5%であり、
長手方向および幅方向の引張破断伸度がそれぞれ70%以上であり、
ヘーズが14%以下であることを特徴とする。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムによれば、SMDとSTDの差の絶対値(|SMD-STD|)が1.2未満であることが好ましい。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法は、
半芳香族ポリアミドの未延伸フィルムを二軸延伸する工程を含み、この二軸延伸する工程において、結晶化熱量が20J/g以上である未延伸フィルムを用いることを特徴とする。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法によれば、二軸延伸する工程において、長手方向に2.0~3.5倍の倍率で延伸し、幅方向に2.0~4.0倍の倍率で延伸することが好ましい。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法によれば、二軸延伸後のフィルムを、260~280℃で熱固定処理し、長手方向に1.0~10.0%、幅方向に1.0~12.0%のリラックス率で弛緩処理することが好ましい。
 本発明の電子材料は、上記半芳香族ポリアミドフィルムを用いたものである。
 本発明の光学部品は、上記半芳香族ポリアミドフィルムを用いたものである。
 本発明により、250℃×5分条件下において、フィルムの幅方向の熱収縮率とともに、長手方向の熱収縮率が小さく、寸法安定性に優れ、また、フィルムの長手方向の引張破断伸度とともに、幅方向の引張破断伸度が十分に向上した半芳香族ポリアミドフィルムを提供することができる。
 また、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、滑り性の向上のために滑剤を含有してもヘーズの上昇が抑制され、透明性に優れる。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、FPC用の基板フィルムやカバーレイフィルム等の電子材料フィルム、ディスプレイ材料の基板として用いる光学フィルムや耐熱テープ等として好適に使用することができる。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、250℃×5分条件下で測定される、フィルムの長手方向の熱収縮率SMDおよび幅方向の熱収縮率STDが、それぞれ-1.0~1.5%であり、引張破断伸度が70%以上であり、ヘーズが14%以下である。
<半芳香族ポリアミド>
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムを構成する半芳香族ポリアミドは、芳香族ジカルボン酸成分と脂肪族ジアミン成分とから構成される。
 芳香族ジカルボン酸成分は、テレフタル酸を60モル%以上含有することが好ましく、70モル%以上含有することがより好ましく、85モル%以上含有することがさらに好ましい。テレフタル酸の含有量が60モル%未満の場合には、得られるフィルムは、耐熱性、低吸水性が低下することがある。
 テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸(1,2-体、1,3-体、1,4-体、1,5-体、1,6-体、1,7-体、1,8-体、2,3-体、2,6-体、2,7-体)が挙げられる。
 半芳香族ポリアミドは、ジカルボン酸成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、芳香族ジカルボン酸成分以外のジカルボン酸成分を含有してもよい。他のジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。
 脂肪族ジアミン成分は、炭素数6~12の脂肪族ジアミンを主成分として含むことが好ましく、炭素数9~12の脂肪族ジアミンを主成分として含むことがより好ましく、炭素数9または10の脂肪族ジアミンを主成分として含むことがさらに好ましい 。
 脂肪族ジアミン成分における炭素数6~12の脂肪族ジアミンの含有量は、60モル%以上であることが好ましく、75モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましい。炭素数6~12の脂肪族ジアミンの含有量が60モル%以上であると、得られるフィルムは、耐熱性と生産性を両立することができる。炭素数6~12の脂肪族ジアミンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、2種以上を併用する場合、含有量はそれらの合計とする。
 炭素数が6~12の脂肪族ジアミンとしては、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミンの直鎖状脂肪族ジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、4-メチル-1,8-オクタンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン、2,2,4-/2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2-メチル-1,6-ヘキサンジアミン、2-メチル-1,7-ヘプタンジアミンなどの分岐鎖状脂肪族ジアミンが挙げられる。
 炭素数が6~12の脂肪族ジアミン以外の脂肪族ジアミンとしては、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミンなどの直鎖状脂肪族ジアミンが挙げられる。
 半芳香族ポリアミドは、ジアミン成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、脂肪族ジアミン成分以外のジアミン成分を含有してもよい。他のジアミンとしては、例えば、イソホロンジアミン、ノルボルナンジメチルアミン、トリシクロデカンジメチルアミンなどの脂環式ジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミンなどの芳香族ジアミンが挙げられる。
 半芳香族ポリアミドは、本発明の効果を損なわない範囲で、ε-カプロラクタム、ζ-エナントラクタム、η-カプリルラクタム、ω-ラウロラクタムなどのラクタム類が共重合されてもよい。
 半芳香族ポリアミドを構成するモノマーの種類および共重合比率は、得られる半芳香族ポリアミドの融点(Tm)が270~350℃の範囲になるように選択することが好ましい。半芳香族ポリアミドは、Tmが前記範囲であることにより、フィルムに加工する際の熱分解を効率よく抑制することができる。Tmが270℃未満であると、得られるフィルムは、耐熱性が不十分となる場合がある。一方、Tmが350℃を超えると、フィルム製造時に熱分解が起こる場合がある。
 半芳香族ポリアミドの極限粘度は、0.8~2.0dL/gであることが好ましく、0.9~1.8dL/gであることがより好ましい。半芳香族ポリアミドは、極限粘度が0.8dL/g以上であると、機械的強度に優れたフィルムを作製することができるが、2.0dL/gを超えると、フィルムを生産することが困難となる場合がある。
 半芳香族ポリアミドは、重合触媒や末端封止剤が含まれてもよい。末端封止剤としては、例えば、酢酸、ラウリン酸、安息香酸、オクチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリンが挙げられる。また、重合触媒としては、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、またはそれらの塩等が挙げられる。
<半芳香族ポリアミドフィルム>
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、250℃×5分条件下で測定されるフィルムの長手方向の熱収縮率SMDおよび幅方向の熱収縮率STDが、それぞれ-1.0~1.5%であることが必要であり、-0.8~1.3%であることが好ましく、-0.6~1.0%であることがより好ましい。半芳香族ポリアミドフィルムは、熱収縮率が1.5%以下であることにより、寸法安定性が向上し、耐熱性に優れる。一方、半芳香族ポリアミドフィルムは、熱収縮率が1.5%を超えると、高温で加工された場合に、寸法変化が大きくなるため、加工トラブルが発生し、問題となる。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、250℃×5分条件下で測定される、長手方向の熱収縮率SMDと幅方向の熱収縮率STDの差の絶対値(|SMD-STD|)が、1.2未満であることが好ましく、1.1未満であることがより好ましく、1.0未満であることがさらに好ましい。半芳香族ポリアミドフィルムは、|SMD-STD|が1.2未満であると、長手方向と幅方向の熱収縮率が均等となり、異方性が緩和され、リフロー半田や他素材との貼り合わせ加工等でフィルムに熱が与えられた場合においても、歪みや反りの発生を抑制することができる。
 また、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、JIS K7127に準じて測定される長手方向および幅方向の引張破断伸度が、70%以上であることが必要であり、70~150%であることが好ましく、80~140%であることがより好ましい。半芳香族ポリアミドフィルムは、引張破断伸度が70%以上であると、変形追従性に優れるため、外部からの応力に対し破断せず、変形可能なフィルムとなる。一方、半芳香族ポリアミドフィルムは、引張破断伸度が70%未満であると、外部からの応力に追従できずに破断してしまう。本発明の半芳香族ポリアミドフィルムにおいては、長手方向と幅方向の引張破断伸度は、必ずしも均等であることは必要でなく、例えば、長手方向の引張破断伸度が140%、幅方向の引張破断伸度80%であり、あるいは長手方向の引張破断伸度が80%、幅方向の引張破断伸度140%である等、前記引張破断伸度の好ましい数値範囲を満足しさえすれば、アンバランスな関係であっても許容される。
 さらに、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、JIS K7105に準じて測定されるヘーズが、14%以下であることが必要であり、12%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。さらには、厚みが25μm以下である半芳香族ポリアミドフィルムにおいては、ヘーズが、7%以下であることが好ましく、6%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。半芳香族ポリアミドフィルムは、ヘーズが14%以下であることにより、視認性に優れる。一方、ヘーズが14%を超える半芳香族ポリアミドフィルムは、視認性が劣る。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、20℃×90%RH条件下で測定されるフィルムの長手方向の吸湿伸び率NMDおよび幅方向の吸湿伸び率NTDが、それぞれ1%以下であることが好ましく、0.8%以下であることがより好ましく、0.5%以下であることがさらに好ましい。
 また、20℃×90%RH条件下で測定される、長手方向の吸湿伸び率NMDと幅方向の吸湿伸び率NTDの差の絶対値(|NMD-NTD|)が、0.3未満であることが好ましく、0.2未満であることがより好ましく、0.1未満であることがさらに好ましい。半芳香族ポリアミドフィルムは、|NMD-NTD|が0.3未満であると、長手方向と幅方向の吸湿条件下での伸び率が均等となり、歪みや反りの発生を抑制することができる。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、250℃×5分条件下で測定されるフィルムの長手方向の熱収縮率SMDおよび幅方向の熱収縮率STDが、所定範囲であることで、フィルム加工時等において、熱履歴を受けた際の寸法安定性を高めることができる。それに加え、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、吸湿伸び率が上記範囲であることで、フィルム加工時等において、湿度による寸法変化を抑制することができる。すなわちフィルムは、吸湿した際の寸法安定性を高めることができ、他素材を積層する時の位置決めや、打ち抜き時の寸法精度を高めるばかりか、他素材を積層した後のカールや歪みの発生の懸念を低減することもできる。
<半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法>
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、半芳香族ポリアミドの未延伸フィルムを二軸延伸する工程において、結晶化熱量が20J/g以上である未延伸フィルムを用い、例えば、長手方向に2.0~3.5倍の倍率で延伸し、幅方向に2.0~4.0倍の倍率で延伸し、二軸延伸後のフィルムに、260~280℃で熱固定処理し、長手方向に1.0~10.0%、幅方向に1.0~12.0%のリラックス率で弛緩処理することによって、製造することができる。
(半芳香族ポリアミド)
 半芳香族ポリアミドフィルムを製造するための半芳香族ポリアミドとして、市販品を好適に使用することができる。このような市販品としては、例えば、クラレ社製の「ジェネスタ(登録商標)」、ユニチカ社製「ゼコット(登録商標)」、三菱エンジニアリングプラスチック社製「レニー(登録商標)」、三井化学社製「アーレン(登録商標)」、BASF社製「ウルトラミッド(登録商標)」などが挙げられる。
 また、半芳香族ポリアミドは、結晶性ポリアミドを製造する方法として知られている方法を用いて製造することができる。例えば、酸クロライドとジアミン成分とを原料とする溶液重合法または界面重合法(A法)、あるいはジカルボン酸成分とジアミン成分とを原料として低重合物を作製し、該低重合物を溶融重合または固相重合により高分子量化する方法(B法)、ジカルボン酸成分とジアミン成分とを原料として塩および低重合物の破砕混合物を生成しこれを固相重合する方法(C法)、ジカルボン酸成分とジアミン成分とを原料として塩を生成しこれを固相重合する方法(D法)などが挙げられる。中でも、C法およびD法が好ましく、D法がより好ましい。C法およびD法は、B法に比べて、塩および低重合物の破砕混合物や塩を低温で生成することができ、また、塩および低重合物の破砕混合物や、塩の生成時に多量の水を必要としない。そのため、ゲル状体の発生を低減でき、フィッシュアイを低減することができる。
 B法では、例えば、ジアミン成分、ジカルボン酸成分および重合触媒を一括で混合することで調製されたナイロン塩を、200~250℃の温度で加熱重合することで、低重合物を得ることができる。低重合物の極限粘度は、0.1~0.6dL/gであることが好ましい。低重合物の極限粘度をこの範囲とすることで、続く固相重合や溶融重合において、ジカルボン酸成分におけるカルボキシル基とジアミン成分におけるアミノ基のモルバランスの崩れを生じさせず、重合速度を速くすることができるという利点がある。低重合物の極限粘度が0.1dL/g未満であると、重合時間が長くなり、生産性に劣る場合がある。一方、0.6dL/gを超えると、得られる半芳香族ポリアミドが着色してしまう場合がある。
 低重合物の固相重合は、好ましくは、減圧下または不活性ガス流通下でおこなわれる。また、固相重合の温度は200~280℃であることが好ましい。固相重合の温度をこの範囲とすることで、得られる半芳香族ポリアミドの着色やゲル化を抑制することができる。固相重合の温度が200℃未満であると、重合時間が長くなるため生産性に劣る場合がある。一方、280℃を超えると、得られる半芳香族ポリアミドにおいて、着色やゲル化が発現する場合がある。
 低重合物の溶融重合は、好ましくは、350℃以下の温度で行われる。重合温度が350℃を超えると、半芳香族ポリアミドの分解や熱劣化が促進される場合がある。そのため、このような半芳香族ポリアミドから得られたフィルムは、強度や外観に劣ることがある。なお、上記の溶融重合には、溶融押出機を用いた溶融重合も含まれる。
 C法では、例えば、溶融状態の脂肪族ジアミンと固体の芳香族ジカルボン酸とからなる懸濁液を攪拌混合し、混合液を得る。そして、この混合液において、最終的に生成する半芳香族ポリアミドの融点未満の温度で、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンの反応による塩の生成反応と、生成した塩の重合による低重合物の生成反応とをおこない、塩および低重合物の混合物を得る。この場合、反応をさせながら破砕をおこなってもよいし、反応後に一旦取り出してから破砕をおこなってもよい。そして、得られた反応物を、最終的に生成する半芳香族ポリアミドの融点未満の温度で固相重合し、所定の分子量まで高分子量化させ、半芳香族ポリアミドを得る。固相重合は、重合温度180~270℃、反応時間0.5~10時間で、窒素等の不活性ガス気流中でおこなうことが好ましい。
 D法では、例えば、芳香族ジカルボン酸粉末を、予め脂肪族ジアミンの融点以上、かつ芳香族ジカルボン酸の融点以下の温度に加熱し、この温度の芳香族ジカルボン酸粉末に、芳香族ジカルボン酸の粉末の状態を保つように、実質的に水を含有させずに、脂肪族ジアミンを添加して塩を作製する。そして、得られた塩を最終的に生成する半芳香族ポリアミドの融点未満の温度で固相重合し、所定の分子量まで高分子量化させ、半芳香族ポリアミドを得る。固相重合は、重合温度180~270℃、反応時間0.5~10時間で、窒素等の不活性ガス気流中でおこなうことが好ましい。
 半芳香族ポリアミドフィルムの原料は、上記バージン原料同士を混合したものでもよく、また、半芳香族ポリアミドフィルムを製造する際に生成する規格外のフィルムや、耳トリムとして発生するスクラップ混合物や、該スクラップ混合物にバージン原料を加えて調製したものでもよい。これらの混合は、公知の装置でドライブレンドする方法、一軸または二軸の押出機を用いて溶融混練し混合する練り込み法等の公知の方法で行うことができる。
(添加剤)
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、上記半芳香族ポリアミドからなるものであり、その諸特性をより向上させるために、フィルムとしての諸特性を犠牲にしない範囲内で、必要に応じて、滑剤、チタンなどの顔料や染料などの着色剤、着色防止剤、熱安定剤、ヒンダードフェノール、リン酸エステルや亜リン酸エステルなどの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系化合物などの耐候性改良剤、臭素系やリン系の難燃剤、可塑剤、離型剤、タルクなどの強化剤、改質剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、防曇剤、各種ポリマー樹脂等の添加剤を含有してもよい。
 滑り性を良好なものとする滑剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、硫酸バリウム等の無機系粒子を挙げることができる。また、有機系微粒子として、例えば、アクリル系樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、架橋ポリスチレン粒子などを挙げることができる。滑剤の平均粒径は、0.05~5.0μmであることが好ましい。また滑剤の含有量は0.2質量%以下であることが好ましいが、摩擦特性、光学特性、その他のフィルムに対する要求特性に応じて選択することができる。
 上記添加剤を半芳香族ポリアミドフィルムに含有させる方法として、各種の方法を用いることができる。その代表的な方法として、下記のような方法を挙げることができる。
(A)半芳香族ポリアミドの重合時に添加する方法
(B)半芳香族ポリアミドに直接添加し、溶融混練したペレットを準備するマスターバッチ法
(C)フィルム製膜時に半芳香族ポリアミドに直接添加し、押出機で溶融混練する方法
(D)フィルム製膜時に押出機に直接添加し、溶融混練する方法
(押出)
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムを製造する方法において、二軸延伸工程に用いる半芳香族ポリアミドの未延伸フィルムは、結晶化熱量が20J/g以上であることが必要であり、25J/g以上であることが好ましい。未延伸フィルムの結晶化熱量が20J/g未満であると、これを二軸延伸して得られる半芳香族ポリアミドフィルムは、結晶化が進行しているため、引張破断伸度が低くなり、また、シリカ等の滑剤を含有するとヘーズが高くなる。また、結晶化熱量が20J/g未満である未延伸フィルムは、延伸が不安定になったり、切断多発により延伸ができなくなることがあり、延伸初期に、より高い延伸力が必要となるため、厚みが均一な延伸フィルムを得ることが難しくなる。
 結晶化熱量が20J/g以上である半芳香族ポリアミドの未延伸フィルムは、半芳香族ポリアミドを押出機内にて280~340℃の温度で3~15分間溶融混合した後、Tダイを通じてシート状に押出し、このシート状物を、30~40℃に温度調節された冷却ロール上に密着させて冷却することで製造することができる。冷却ロールの温度が40℃を超えると、得られる未延伸シートは、結晶化熱量が20J/g未満となり、延伸後において上記問題が発生する。
(延伸)
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法において、未延伸フィルムは二軸延伸され、延伸により、半芳香族ポリアミドは配向結晶化される。
 延伸方法は特に限定されないが、フラット式逐次二軸延伸法、フラット式同時二軸延伸法、チューブラ法等を用いることができる。なかでも、フィルム厚み精度が良く、フィルム幅方向の物性が均一であることから、フラット式同時二軸延伸法が最適である。フラット式同時二軸延伸法を採用するための延伸装置としては、例えば、スクリュー式テンター、パンタグラフ式テンター、リニアモーター駆動クリップ式テンターが挙げられる。
 延伸倍率は、長手方向に2.0~3.5倍、幅方向に2.0~4.0倍であることが好ましく、長手方向に2.0~3.0倍、幅方向に2.0~3.5倍であることがより好ましい。
 逐次二軸延伸の場合、長手方向の延伸倍率が3.5倍を超えると、得られる延伸フィルムは、結晶化が進行しすぎてしまい、幅方向の延伸性が低下することがある。また幅方向の延伸ができた場合においても、得られる延伸フィルムは、延伸斑が起こりやすく、厚み精度が低下したり、長手方向の引張破断伸度が低下したり、透明性が低下することがある。
 逐次二軸延伸法において、延伸倍率は、長手方向が2.3~2.5倍、幅方向が3.3~3.5倍であることがさらに好ましい。
 同時二軸延伸の場合、長手方向の延伸倍率が3.5倍を超えると、得られる延伸フィルムは、熱収縮率が高くなり、寸法安定性が低下することがある。一方、幅方向の延伸倍率が4.0倍を超えると、熱収縮率が高くなり、寸法安定性が低下し、さらに引張破断伸度が低下することがある。
 同時二軸延伸法において、厚みが1~25μmである二軸延伸フィルムを得る場合、延伸倍率は、長手方向が2.5~3.0倍、幅方向が2.5~3.3倍であることが好ましく、厚みが26~50μmである二軸延伸フィルムを得る場合、延伸倍率は、長手方向が3.0~3.5倍、幅方向が2.8~3.3倍であることが好ましい。
 長手方向ならびに幅方向の延伸倍率が2.0倍未満であると、得られる延伸フィルムは、延伸斑が起こりやすく、厚み斑が生じたり、平面性が低下することがある。
 延伸速度は、長手方向と幅方向の延伸歪み速度がいずれも400%/分を超えることが好ましく、800~12000%/分であることがより好ましく、1200~6000%/分であることがさらに好ましい。歪み速度が400%/分以下であると、延伸の途中で結晶が成長して、フィルムが破断することがあり、反対に歪み速度が速すぎると、未延伸シートは、変形に追随できなくなって、破断することがある。
 延伸温度は、半芳香族ポリアミドのガラス転移温度(Tg)以上であることが好ましく、Tgを超えかつ(Tg+50℃)以下であることがより好ましい。延伸温度がTg未満であると、フィルムは、破断しやすく、安定した製造を行うことができず、反対に(Tg+50℃)を超えると、フィルムに延伸斑が生じる場合がある。
(熱固定)
 半芳香族ポリアミドフィルムは、上記の延伸を行った後、延伸時に使用したクリップでフィルムを把持したまま、熱固定処理を行うことが好ましい。熱固定処理を行うことで、得られるフィルムは、熱負け斑が発生することなく、熱収縮率を低減することができる。熱固定処理温度は、260~280℃であることが好ましく、263~278℃であることがより好ましく、265~275℃であることがさらに好ましい。熱固定処理温度が260℃未満であると、得られるフィルムは、熱収縮率が高くなる。熱固定処理温度が280℃を超えると、得られるフィルムは、引張破断伸度が低下し、熱負けシワによる外観不良が起こりやすく、場合によっては熱固定処理時に破断が起こり、二軸延伸フィルムを得ることが困難となる。
 逐次二軸延伸法においては、熱固定温度は、260~275℃であることが好ましく、同時二軸延伸法において、厚みが1~25μmである二軸延伸フィルムを得る場合、熱固定温度は、260~280℃であることが好ましく、厚みが26~50μmである二軸延伸フィルムを得る場合、熱固定温度は、260~275℃であることが好ましい。
 熱固定処理方法としては、例えば、熱風を吹き付ける方法、赤外線を照射する方法、マイクロ波を照射する方法等の公知の方法が挙げられる。中でも、均一に精度よく加熱できることから、熱風を吹き付ける方法が好ましい。
(弛緩)
 熱固定処理を行った後のフィルムは、クリップに把持されたまま、熱固定処理温度と同じ温度において、長手方向に1.0~10.0%、幅方向に1.0~12.0%のリラックス率で弛緩処理を行う。長手方向および幅方向のリラックス率が1.0%未満であると、熱収縮率が十分に低減したフィルムを得ることができない。長手方向のリラックス率が10.0%を超えると、フィルムにたるみが生じることがある。長手方向に1.0~10.0%、幅方向に1.0~12.0%のリラックス率で弛緩処理を行うことで、熱収縮率が低減し、寸法安定性が高められたフィルムを得ることができる。
 逐次二軸延伸法において、厚みが1~50μmである二軸延伸フィルムを得る場合、リラックス率は、長手方向が1.0~6.0%、幅方向が1.0~12.0%であることが好ましく、厚みが51~150μmである二軸延伸フィルムを得る場合、リラックス率は、長手方向が1.0~3.0%、幅方向が6.0~12.0%であることが好ましい。
 同時二軸延伸法においては、リラックス率は、長手方向が1.0~6.0%、幅方向が1.0~12.0%であることが好ましい。
 なお、フィルムの長手方向および/または幅方向での弛緩処理は、フィルムの製造中において、それぞれ独立して制御を行うが、同時二軸延伸法または逐次二軸延伸法のいずれであっても、長手方向のリラックス率と幅方向のリラックス率の差の絶対値を2以下にすることが好ましい。このようにすることで、得られた二軸延伸フィルムは、吸湿伸び率が低減し、また、長手方向の吸湿伸び率NMDと幅方向の吸湿伸び率NTDの差の絶対値(|NMD-NTD|)が低減し、他素材を積層した積層体は、吸湿時におけるカールの発生が、抑制される。
 同時二軸延伸法において、上記弛緩処理は、インラインで長手方向、幅方向に対し、同時または別々に行うことが可能である。別々に行う場合、長手方向を弛緩した後、次いで幅方向の弛緩を行う方法、横方向を弛緩した後、次いで長手方向の弛緩を行う方法が挙げられる。
 一方、逐次二軸延伸法において、上記弛緩処理は、(i)縦延伸、横延伸を行ない、熱固処理を行った後に、インラインで長手方向、幅方向に対し、同時に行うことができ、また、(ii)縦延伸を行った後、長手方向に弛緩処理を行い、次いで横延伸を行ない、熱固定処理を行った後、横方向に弛緩処理を行うこともできる。なお、(ii)において、縦延伸、長手方向の弛緩処理を行った後、熱固定処理を行うと、得られたフィルムは、横延伸しにくい状態となってしまうため、横延伸の前の段階で、熱固定処理を行うことは好ましくない。また、上記(i)、(ii)の逐次二軸延伸法において、先に縦延伸し、次いで横延伸しているが、逐次二軸延伸法は、先に横延伸し、次いで縦延伸しても差し支えない。
 あるいは、上記弛緩処理は、二軸延伸した後インラインで幅方向に弛緩処理した後、一旦巻取り、オフラインにて低張力下、所定温度に設定した乾燥炉内を通過させることで、長手方向に弛緩処理を行うこともできる。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムの厚みは、用途、目的に応じて適宜変更されるが、1~150μmであることが好ましく、10~100μmであることがより好ましく、20~80μmであることがさらに好ましい。
 なお、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムを構成する半芳香族ポリアミド樹脂は、非常に結晶性が高いため、逐次二軸延伸法を適用すると、未延伸状態のフィルムは、長手方向もしくは幅方向に延伸した際に配向結晶化が起こりやすく、配向結晶化したフィルムは、次の直交方向の延伸が困難になる場合があるため、同時二軸延伸法を適用することが望ましい。一方で、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムにおいては、厚みが50μmを超える場合、同時二軸延伸法では、延伸時の延伸力が高くなり過ぎるため、延伸の困難性は顕著に高まる。そのため、このような延伸力が高いフィルムの二軸延伸においては、同時二軸延伸法を適用するよりも、逐次二軸延伸法を適用することが好ましい。
 なお、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムを製造する装置においては、シリンダー、バレルの溶融部、計量部、単管、フィルター、Tダイ等の表面に対して、樹脂の滞留を防ぐため、その表面の粗さを小さくする処理が施されていることが好ましい。表面の粗さを小さくする方法としては、例えば、極性の低い物質で改質する方法が挙げられる。あるいは、その表面に窒化珪素やダイヤモンドライクカーボンを蒸着させる方法が挙げられる。
 得られた半芳香族ポリアミドフィルムは、枚葉とされてもよいし、巻き取りロールに巻き取られることによりフィルムロールの形態とされてもよい。各種用途への利用に際しての生産性の観点から、フィルムロールの形態とすることが好ましい。フィルムロールとされた場合は、所望の幅にスリットされてもよい。
 半芳香族ポリアミドフィルムは、1種の層からなる単層のフィルムでも、2種以上の層を積層してなる多層構造でもよい。多層構造とする場合、例えば2層構造のフィルムでは、2層中任意の1層に滑剤を含有させ、3層構造のフィルムでは、3層中両表面に位置する層に各々滑剤を含有させることができる。含有させる滑剤の種類、含有量は各々独立して設計が可能である。このような多層構造とすることで、半芳香族ポリアミドフィルムのそれぞれの面の表面粗さを独立に制御することができる。
 半芳香族ポリアミドフィルムの表面は、他素材との接着性を良好にするために、コロナ処理、プラズマ処理、酸処理、火炎処理等を施してもよい。
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムには、金属またはその酸化物等の無機物、他種ポリマー、紙、織布、不織布、木材等が積層されてもよい。
<用途>
 本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、耐熱性を有しながら、寸法安定性に優れるため、各種電子材料、光学部品やその他の用途に使用することができる。
 具体的には、医薬品の包装材料;レトルト食品等の食品の包装材料;半導体パッケージ等の電子部品の包装材料;モーター、トランス、ケーブル等のための電気絶縁材料;コンデンサ用途等のための誘電体材料;カセットテープ、デジタルデータストレージ向けデータ保存用磁気テープ、ビデオテープ等の磁気テープ用材料;太陽電池基板、液晶板、導電性フィルム、表示機器等のための保護板;LED実装基板、フレキシブルプリント配線用の基板、フレキシブルフラットケーブル等の電子基板材料;フレキシブルプリント配線用のカバーレイフィルム、耐熱マスキング用テープ、工業用工程テープ等の耐熱テープ;耐熱バーコードラベル;耐熱リフレクター;絶縁テープ;各種離型フィルム;耐熱ベースフィルム;写真フィルム;成形用材料;農業用材料;医療用材料;土木、建築用材料;濾過膜等、家庭用、産業資材用のフィルムとして使用することができる。
 さらには、本発明の半芳香族ポリアミドフィルムは、上記特性、すなわち耐熱性、寸法安定性、透明性に優れるため、モバイル機器等でのディスプレイ材料、表示装置等の用途に使用することができる。具体的には、液晶、有機EL等での各種ディスプレイ等での光学基板、偏光板、位相差板等各種機能材での基材フィルム、発光素子、表示装置での保護、封止フィルムとして使用することができる。
 以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
1.評価方法
(1)半芳香族ポリアミドの極限粘度
 濃硫酸中、30℃にて、0.05、0.1、0.2、0.4g/dLの各濃度下での樹脂の固有粘度(ηinh)を以下の式から求め、これを濃度0に外挿した値を極限粘度[η]とした。
 ηinh=[ln(t/t)]/c
〔式中、ηinhは固有粘度(dL/g)、tは溶媒の流下時間(秒)、tは樹脂溶液の流下時間(秒)、cは溶液中の樹脂の濃度(g/dL)を表す。〕
(2)半芳香族ポリアミドの融点、ガラス転移温度
 示差走査型熱量計装置(パーキンエルマー社製 DSC-7)を用い、半芳香族ポリアミドを、窒素雰囲気下で20℃から350℃まで10℃/分で昇温させ5分間保持した(1st Scan)後、350℃から20℃まで100℃/分で冷却して5分間保持した。さらに20℃から350℃まで10℃/分で再昇温させた過程(2nd Scan)でのガラス転移温度を、半芳香族ポリアミドのTgとした。同様に、2nd Scanで観測される結晶融解ピークのピークトップ温度をTmとした。
(3)未延伸フィルムの結晶化熱量
 半芳香族ポリアミドの未延伸シート10mgを、示差走査型熱量計(パーキンエルマー社製 DSC-7)を用いて、窒素雰囲気下で40℃から350℃まで20℃/分で昇温し(1st Scan)、得られた発熱ピークの熱量を求めた。
(4)半芳香族ポリアミドフィルムの熱収縮率
 半芳香族ポリアミドフィルムの長手方向および幅方向に対し、それぞれ短冊状の試験片(幅10mm×長さ100mm)を切り出した。得られた試験片について、それぞれ250℃雰囲気下で5分間処理した後、温度23℃及び湿度50%RHで2時間放置した後の長さ方向の寸法を測定し、下記式によって、長手方向の試験片の熱収縮率SMDおよび幅方向の試験片の熱収縮率STDを求めた。
 熱収縮率(%)=[{原長-処理後長}/原長]×100
 なお、比較例1~4については、上記250℃雰囲気下で5分間処理での熱収縮率の測定に加え、200℃雰囲気下で15分間処理での熱収縮率の測定も行った。
 また、長手方向の熱収縮率SMDと幅方向の熱収縮率STDの差の絶対値(|SMD-STD|)も算出し、下記基準により熱収縮率の異方性を評価した。 
◎:|SMD-STD|が0.4未満
○:|SMD-STD|が、0.4以上、0.8未満
△:|SMD-STD|が、0.8以上、1.2未満
×:|SMD-STD|が、1.2以上
(5)半芳香族ポリアミドフィルムの引張破断伸度
 JIS K7127に準じて、半芳香族ポリアミドフィルムの長手方向および幅方向の引張破断伸度を測定した。
(6)半芳香族ポリアミドフィルムのヘーズ
 JIS K7105に準じて、日本電色社製ヘイズメーター(NDH 2000)を用い、半芳香族ポリアミドフィルムのヘーズを測定した。
(7)半芳香族ポリアミドフィルムの吸湿伸び率
 半芳香族ポリアミドフィルムを、温度20℃、湿度40%RH環境下で2日間放置した後、試験片(幅200mm×長さ300mm)を切り出し、長さ方向、幅方向に各々標点間距離100mmとしてマーキングした。温度20℃、湿度90%RH環境下で2日間吸湿処理した後、長さ方向、幅方向の各々標点間距離を測定し、下記式によって、長手方向および幅方向の試験片の吸湿伸び率を求めた。
 吸湿伸び率(%)=[{吸湿処理後長-原長}/原長]×100
 また、長手方向の吸湿伸び率NMDと幅方向の吸湿伸び率NTDの差の絶対値(|NMD-NTD|)も算出し、下記基準により吸湿伸び率の異方性を評価した。
◎:|NMD-NTD|が0.20未満
○:|NMD-NTD|が、0.20以上、0.30未満
△:|NMD-NTD|が、0.30以上
(8)積層体の変形
 ダイマー酸系ポリアミド樹脂水性分散体(ユニチカ社製、固形分濃度20質量%)と、オキサゾリン基含有高分子水溶液(日本触媒社製 エポクロスWS-700、固形分濃度25質量%)とを、それぞれの固形分が100質量部と10質量部になるように混合し、室温で5分間攪拌して、塗剤を得た。
 製造直後の絶乾状態の半芳香族ポリアミドフィルムより、フィルム切片(幅200mm×長さ300mm)を切り出し、これに上記塗剤を乾燥後厚み3μmで塗布し、150℃、30秒の条件で乾燥し、フィルム切片上に接着層を形成した。さらに、この接着層を介して、フィルム切片と同じ大きさの電解銅箔(古河電工社製 表面CTS処理、厚み18μm)とフィルム切片とを貼り合わせ、積層体を得た。貼り合わせは、ヒートプレス機を用い、温度180℃、時間15分間、圧力2MPaの条件で行った。
 得られた積層体より、試験片(幅100mm×長さ100mm)を切り出し、温度260℃に設定されたリフロー半田炉内で15秒間熱処理を行った後、炉外に取り出し室温(23℃)で1時間放置した。熱処理後の積層体の変形について目視確認し、下記基準により評価した。
◎:全く変形しない。
○:平面性は損なわれないが、少し歪みを生じた。
△:歪みを有するが、実用上の問題はない。
×:大きく歪み、実用性を有しない。
(9)積層体の吸湿カール
 上記(8)で得られた積層体より、試験片(幅100mm×長さ100mm)を切り出し、フィルム面を下にして水平な台に置き、温度20℃、湿度40%RH環境下で2日間放置し、調湿した。その後、温度20℃、湿度90%RH環境下、2日間放置した。試験片におけるカールの度合い、すなわち、銅箔は吸湿の影響を受けず、半芳香族ポリアミドフィルムのみが吸湿して伸びて試験片がカールし、試験片の端部が台から持ち上る高さにより、フィルムの吸湿性を評価した。
◎:カールはしなかった。
○:長手方向または幅方向に若干カールした。実用上の問題なし。
△:長手方向または幅方向にカールした。実用上の問題有する。
2.原材料
(1)半芳香族ポリアミド
 下記製造例1、2で得られた半芳香族ポリアミドA、Bを用いた。
製造例1
 テレフタル酸(TA)3289質量部、1,9-ノナンジアミン(NDA)2533質量部、2-メチル-1,8-オクタンジアミン(MODA)633質量部、安息香酸(BA)48.9質量部、次亜リン酸ナトリウム一水和物6.5質量部(前記のポリアミド原料4者の合計に対して0.1質量%)および蒸留水2200質量部を反応釜に入れ、窒素置換した。これらの原料のモル比(TA/BA/NDA/MODA)は99/2/80/20である。
 反応釜の内容物を100℃で30分間攪拌した後、2時間かけて内部温度を210℃に昇温した。この時、反応釜の内部は2.12MPa(22kg/cm)まで昇圧した。そのまま1時間反応を続けた後、230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2.12MPa(22kg/cm)に保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を0.98MPa(10kg/cm)まで下げ、さらに1時間反応させて、プレポリマーを得た。これを100℃の温度で減圧下で12時間乾燥した後、2mm以下の大きさまで粉砕した。
 次いで、粉砕したプレポリマーを、温度230℃、圧力13.3Pa(0.1mmHg)の条件下で10時間固相重合してポリマーを得た。これを二軸押出機(日本製鋼所社製 TEX44C)に供給し、シリンダー温度320℃の条件下で溶融混練して押出し、冷却、切断して、半芳香族ポリアミドAのペレットを製造した。
製造例2
 テレフタル酸(TA)489質量部、1,10-デカンジアミン(DDA)507質量部、安息香酸(BA)2.8質量部、次亜リン酸ナトリウム一水和物1.0質量部(前記のポリアミド原料3者の合計に対して0.1質量%)および蒸留水1000質量部を反応釜に入れ、窒素置換した。これらの原料のモル比(TA/BA/DDA)は99/2/100である。
 反応釜の内容物を80℃で0.5時間、毎分28回転で撹拌した後、230℃に昇温した。その後、230℃で3時間加熱した。その後冷却し、反応生成物を取り出した。
 該反応生成物を粉砕した後、乾燥機中において、窒素気流下、220℃で5時間加熱し、固相重合してポリマーを得た。これを二軸押出機(日本製鋼所社製 TEX44C)に供給し、シリンダー温度320℃の条件下で溶融混練して押出し、冷却、切断して、半芳香族ポリアミドBのペレットを製造した。
 製造された半芳香族ポリアミドの融点、ガラス転移温度、極限粘度を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(2)シリカ
 下記製造例3~5で得られた、シリカを2質量%含有するマスターチップ(M1)~(M3)を用いた。
製造例3
 半芳香族ポリアミドA98質量部と、シリカ(富士シリシア化学社製 サイリシア310P、平均粒径2.7μm)2質量部とを溶融混練して、シリカを2質量%含有するマスターチップ(M1)を作製した。
製造例4
 半芳香族ポリアミドB98質量部と、シリカ(富士シリシア化学社製 サイリシア310P、平均粒径2.7μm)2質量部とを溶融混練して、シリカを2質量%含有するマスターチップ(M2)を作製した。
製造例5
 半芳香族ポリアミドA98質量部と、シリカ(東ソー・シリカ社製 NIPGEL AZ-200、平均粒径2.0μm)2質量部とを溶融混練して、シリカを2質量%含有するマスターチップ(M3)を作製した。
(3)ヒンダードフェノール系熱安定剤
 GA:3,9-ビス[2-{3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(住友化学社製 スミライザーGA-80、熱分解温度392℃)
実施例1
 半芳香族ポリアミドA100質量部に対し、GAが0.2質量部、シリカが0.1質量部となるように、半芳香族ポリアミドA、GA、マスターチップ(M1)を混合した。
 この混合物を、シリンダー温度を295℃(前段)、320℃(中段)および320℃(後段)に設定した65mm単軸押出機に投入して溶融し、320℃に設定したTダイよりシート状に押出し、表面温度40℃に設定した冷却ロール上に静電密着させて冷却し、厚さ250μmの実質的に無配向の未延伸シートを得た。
 なお、冷却ロールは、表面にセラミック(Al)を0.15mm厚に被覆したものを用いた。また、ロール表面とフィルムとが接触する点よりも上流側にカーボンブラシを2つ並べて冷却ロールに接触させ、カーボンブラシのホルダーを接地することにより、セラミック被覆層の表面を除電した。電極には、直径0.2mmのタングステン線を用い、300W(15kV×20mA)の直流高圧発生装置で6.5kVの電圧を印加した。
 得られた未延伸シートを12×12cm四方にカットし、バッチ式二軸延伸機(井元製作所社製 ICM-18BE)にセットして、同時二軸延伸をおこなった。延伸条件は、予熱および延伸温度が115℃、長手方向および幅方向の延伸歪み速度が3200%/分、長手方向および幅方向の延伸倍率がそれぞれ3.0倍、3.3倍であった。
 延伸後、275℃、10秒の熱固定処理をおこない、長手方向に1.0%、幅方向に8.0%のリラックス率で弛緩処理を行い、厚み25μmの半芳香族ポリアミドフィルムを得た。なお、未延伸シートを得る際の押出方向を長手方向、押出方向の直交方向を幅方向として、未延伸シートの延伸処理、延伸フィルムの弛緩処理をおこなった。
実施例2~16、18、比較例1~15
 半芳香族ポリアミドの種類、冷却ロール表面温度、延伸倍率、熱固定温度、リラックス率を表2、3、5、6に記載したように変更した以外は実施例1と同様にして、半芳香族ポリアミドフィルムを得た。なお、実施例18においては、マスターチップ(M1)に代えて、マスターチップ(M2)を用いた。また、比較例1、3では、マスターチップ(M1)を使用せず、シリカを含有しない半芳香族ポリアミドフィルムを得た。
実施例17
 シリカの含有量が0.1質量部となるよう、半芳香族ポリアミドAとマスターチップ(M1)を混合した。この混合物を押出機Aに投入し、シリンダー温度を295℃(前段)、320℃(中段)および320℃(後段)に設定して、溶融押出した(以下、樹脂Xという)。
 一方、半芳香族ポリアミドAを押出機Bに投入し、シリンダー温度を295℃(前段)、320℃(中段)および320℃(後段)に設定して溶融押出した(以下、樹脂Yという)。
 押出機A、Bでそれぞれ溶融した樹脂X、Yを、320℃に設定したTダイより、X/Y/Xの3層構成となるようにシート状に押出し、表面温度40℃の冷却ロールに静電密着させ一旦冷却した後、さらに表面温度20℃の冷却ロールで冷却して、X/Y/X=100/300/100μmである総厚みが500μmの未延伸フィルムを得た。なお、冷却ロールの仕様や電圧印加方法等は実施例1と同じである。
 得られた未延伸シートを12×12cm四方にカットし、バッチ式二軸延伸機(井元製作所社製 ICM-18BE)にセットして、同時二軸延伸をおこなった。延伸条件は、予熱および延伸温度が115℃、長手方向および幅方向の延伸歪み速度が3200%/分、長手方向および幅方向の延伸倍率がそれぞれ3.0倍、3.3倍であった。
 延伸後、275℃、10秒の熱固定処理をおこない、長手方向に2.0%、幅方向に8.0%のリラックス率で弛緩処理を行い、層構成がX/Y/X=10/30/10μmである厚み50μmの半芳香族ポリアミドフィルムを得た。
実施例19
 長手方向および幅方向の延伸倍率をそれぞれ2.5倍、3.3倍として逐次二軸延伸を行い、長手方向および幅方向のリラックス率をそれぞれ2.0%、4.0%として弛緩処理した以外は、実施例1と同様にして、半芳香族ポリアミドフィルムを得た。
実施例20~38、比較例16~21
 半芳香族ポリアミドの種類、冷却ロール表面温度、延伸倍率、熱固定温度、リラックス率を表3~6に記載したように変更した以外は実施例19と同様にして、半芳香族ポリアミドフィルムを得た。なお、実施例29においては、マスターチップ(M1)に代えて、マスターチップ(M3)を用いた。
 半芳香族ポリアミドの構成、フィルムの製造条件、および得られた半芳香族ポリアミドフィルムの特性を表2~6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 実施例1~38の半芳香族ポリアミドフィルムは、本発明で規定する特性値の全てを満足し、熱収縮率が小さく、ヘーズが低く、また引張破断伸度は十分大きいものであった。
 すなわち、半芳香族ポリアミドフィルムの製造において、冷却ロールの表面温度を低くすることで、結晶化熱量が増加した未延伸フィルムが得られ、半芳香族ポリアミドフィルムは、結晶化熱量が増加した未延伸フィルムを用いることで、引張破断伸度が増加し、ヘーズが低減し、長手方向、幅方向に弛緩処理を行うことで、長手方向、幅方向の熱収縮率が低減し、引張破断伸度の増加を図ることができた。
 比較例1において、特許文献1の実施例2と同様に、シリカを含有しない半芳香族ポリアミドを使用し、表面温度が50℃である冷却ロールを用いて未延伸フィルムを得た後、長手方向に3.0倍、幅方向に3.3倍延伸し、270℃で熱固定後、幅方向にのみ5.0%のリラックス率で弛緩した。
 表面温度が50℃である冷却ロールを用いて得られた未延伸フィルムは、結晶化熱量が19J/gであった。
 この未延伸フィルムから得られた半芳香族ポリアミドフィルムは、200℃×15分条件下で測定される熱収縮率は、長手方向0.4%、幅方向0.1%と低いものであったが、250℃×5分条件下で測定すると、長手方向の熱収縮率は、2.5%にまで増加した。また、引張破断伸度は、長手方向においては98%であったが、幅方向においては64%であり、低いものであった。
 また、シリカを含有する半芳香族ポリアミドを使用した以外は、比較例1と同様にして得られた比較例2の半芳香族ポリアミドフィルムは、ヘーズの上昇がみられた。
 比較例3、4の半芳香族ポリアミドフィルムは、長手方向にも2.0%のリラックス率で弛緩した以外は、比較例1、2と同様にして得られたものであり、長手方向の熱収縮率は1.3%にまで減少したが、幅方向の引張破断伸度には変化がなく67~69%と低いものであった。
 比較例5~9において、シリカを含有する半芳香族ポリアミドを使用し、表面温度が50℃以上である冷却ロールを用いて未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを用いた比較例5~7のフィルムは、比較例1~4と同様に、幅方向の引張破断伸度が低いものであった。比較例8のフィルムは、引張破断伸度の低下が抑制されたが、ヘーズが高いものとなった。比較例9においては、フィルム延伸時に破断が起こり、二軸延伸フィルムを得ることができなかった。
 比較例10~11のフィルムは、弛緩処理を行わない方向があったため、熱収縮率が高い方向があり、比較例12のフィルムは、熱固定工程における温度が低いため、熱収縮率が高く、いずれも寸法安定性が劣るものであった。
 比較例13では、熱固定処理時に破断が起こり、比較例14において、厚手の未延伸フィルムを用いて同時二軸延伸を試みたが、いずれも二軸延伸フィルムを得ることができなかった。
 比較例15のフィルムは、シリカの含有量が多いため、ヘーズが高いものであった。
 逐次二軸延伸法を用いた比較例16のフィルムにおいても、熱固定工程における温度が低いため、熱収縮率が高く、寸法安定性が劣るものであった。比較例17のフィルムは、延伸倍率が好ましい範囲を超えるため、引張破断伸度が70%未満であり、ヘーズが高いものであった。比較例18、19のフィルムは、未延伸フィルムの結晶化熱量が小さいため、引張破断伸度が70%未満であり、ヘーズが高いものであった。比較例20においては、横延伸時に破断が起こり、二軸延伸フィルムを得ることができなかった。また比較例21のフィルムは、シリカの含有量が多いため、ヘーズが高いものであった。

Claims (7)

  1.  250℃×5分条件下で測定される、フィルムの長手方向の熱収縮率SMDおよび幅方向の熱収縮率STDが、それぞれ-1.0~1.5%であり、
    長手方向および幅方向の引張破断伸度がそれぞれ70%以上であり、
    ヘーズが14%以下であることを特徴とする半芳香族ポリアミドフィルム。
  2.  SMDとSTDの差の絶対値(|SMD-STD|)が1.2未満であることを特徴とする請求項1記載の半芳香族ポリアミドフィルム。
  3.  請求項1記載の半芳香族ポリアミドフィルムを製造するための方法であって、
    半芳香族ポリアミドの未延伸フィルムを二軸延伸する工程を含み、この二軸延伸する工程において、結晶化熱量が20J/g以上である未延伸フィルムを用いることを特徴とする半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法。
  4.  二軸延伸する工程において、長手方向に2.0~3.5倍の倍率で延伸し、幅方向に2.0~4.0倍の倍率で延伸することを特徴とする請求項3記載の半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法。
  5.  二軸延伸後のフィルムを、260~280℃で熱固定処理し、長手方向に1.0~10.0%、幅方向に1.0~12.0%のリラックス率で弛緩処理することを特徴とする請求項3または4記載の半芳香族ポリアミドフィルムの製造方法。
  6.  請求項1または2記載の半芳香族ポリアミドフィルムを用いた電子材料。
  7.  請求項1または2記載の半芳香族ポリアミドフィルムを用いた光学部品。
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