(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルム（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称する）の融着物を製造する方法であって、
熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその被着体とを、弾性マットの上で熱可塑性液晶ポリマーフィルムを上に被着体を下にして重ねあわせる工程と、
前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの上に、超音波融着機の超音波ホーンを直接接触させ、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと被着体とを超音波により融着させて、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融着物を得る工程と、
を含む熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムに対する超音波ホーン先端の圧力が、４０〜１００ｋｇ／ｃｍ２である製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、超音波ホーンの振動振幅が、４０μｍ〜６０μｍである製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、被着体が熱可塑性液晶ポリマーフィルムである製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、超音波発振機の出力が２００〜４５０Ｗである製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、弾性マットが、フッ素ゴムマットまたはシリコーンゴムマットで構成される製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、弾性マットが、弾性率４〜４０ＭＰａおよび／または厚み０．５〜１０ｍｍを有している製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項において、超音波融着が、超音波ホーンの点移動または線移動により行われる製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載された製造方法により得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物。
【請求項１０】
請求項９において、ＭＤ方向の長さ１０００ｍ以上を有する熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルム（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称する）を、超音波を用いて融着させ、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融着物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロエレクトロニクス分野の技術の進歩は目ざましいものがあり、移動体通信を始め、携帯用電子機器の小型・軽量化の要求が強くなり、高密度実装に対する期待が一段と強まっている。そして、高密度実装に好適な材料として、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイドといった耐熱性樹脂が注目されている。
【０００３】
このような耐熱性樹脂よりなるフィルムは、銅箔などの金属箔と積層されて、プリント配線基板に利用されている。このような耐熱性樹脂では熱加工が困難であるため、耐熱性樹脂よりなるフィルム相互の接着は、通常、エポキシ系接着剤などの接着剤が適宜選択して使われる。しかしながら、エポキシ系接着剤などの異物を用いてフィルム同士を接着させた場合、異物の存在により、フィルム本来の能力が発揮できない虞がある。
【０００４】
そこで、近年、この分野において、熱接着が可能な熱可塑性液晶ポリマーフィルムが注目されている。熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、接着剤を使用しなくともフィルム同士での熱接着が可能であるため、熱可塑性液晶ポリマーフィルム本来の能力である優れた低吸湿性、低ガス透過性、高周波特性および耐薬品性を損なうことなく積層物あるいは融着フィルム物を提供することができる。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開２００１−８８２１９号公報）には、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその被着体とを重ね合わせ、次いで両者を非粘着性被着体に挟んだ状態でロール間で熱処理しながら圧着させ、得られた積層体を非粘着性被着体と分離することを特徴とする該積層体の製造方法が開示されている。
【０００６】
より詳細には、この文献には、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを非粘着性被着体に挟んだ状態とし、その上下にロールを配設した後、上側加圧ロールとしてロール形状の超音波ホーンを用い、下側加圧ロールとして加熱ロールを用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−８８２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された製造方法では、加圧ロールを用いて、ロール間で熱処理しながらフィルム同士をラミネートするため、任意の位置で局部的な融着をするのが困難である。また、融着速度に関しても、ロールの巻き取り速度に左右されるため、融着速度を制御することが難しい。
【０００９】
また、超音波融着が一般的に行なわれている塩化ビニル、ポリプロピレン等熱可塑性フィルムと比較して、熱可塑性液晶ポリマーは耐熱性が高いため、液晶ポリマーフィルムを超音波融着した場合、従来の一般的な超音波融着方法では、融着強度が低いといった問題があった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、任意の位置で局部的な融着をすることができるとともに、融着速度を制御することが容易である、熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、接着強度を向上できるだけでなく、融着物の外観に優れる熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、手動で利用できるだけでなく、機械を利用した自動化も容易に対応することができる、熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、サイクル性が高いだけでなく、低いコストで製造することが可能な、熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、（１）液晶ポリマーを構成する分子においては、分子間での絡みがなく振動吸収性に優れているため、液晶ポリマーの超音波融着が困難な原因は、超音波を適用してもその振動による摩擦熱が十分に発生しないことにある点を見出し、さらにこの知見に基づいて研究を進めた結果、（２）液晶ポリマーフィルムの超音波融着を達成するためには、超音波ホーンを直接液晶ポリマーフィルムに対して接触させることにより、超音波融着の際の振動を液晶ポリマーフィルムが効率よく吸収できることを見出した。
【００１３】
続いて、（３）効率よく吸収されたエネルギーにより熱可塑性液晶ポリマーが一気に溶融してしまうのを防ぐためには、フィルムの受け台として弾性マットを敷くことが重要であり、それにより、液晶ポリマーフィルムに対して適用された前記超音波の振動が制御でき、良好な概観および十分な接着強度を液晶ポリマーフィルムの溶融物に対して付与できること、を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマーからなるフィルム（以下、これを熱可塑性液晶ポリマーフィルムと称する）の融着物を製造する方法であって、
熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその被着体（例えば、熱可塑性液晶ポリマーフィルム）とを、弾性マットの上で熱可塑性液晶ポリマーフィルムを上に被着体を下にして重ねあわせる工程と、
前記熱可塑性液晶ポリマーフィルムの上に、超音波融着機の超音波ホーンを直接接触させ、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと被着体とを超音波により融着させて、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融着物を得る工程と、を含んでいる。
【００１５】
例えば、熱可塑性液晶ポリマーフィルムに対する超音波ホーンの圧力は、４０〜１００ｋｇ／ｃｍ２程度であってもよい。また、超音波ホーンの振動振幅は、４０〜６０μｍ程度であってもよい。また、超音波発振機の出力は、２００〜４５０Ｗ程度であってもよい。このような超音波融着は、通常、超音波ホーンの点移動または線移動により行なわれる。
【００１６】
前記弾性マットは、耐熱性弾性マットで構成されるのが好ましい。また、弾性マットの弾性率は、４〜４０ＭＰａ程度であってもよく、且つその厚みが０．５〜１０ｍｍ程度であってもよい。
【００１７】
また、本発明は、前記製造方法により得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物についても包含する。このような融着物は、例えば、ＭＤ方向の長さ１０００ｍ以上を有する熱可塑性液晶ポリマーフィルムであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の製造方法では、加圧ロール及び非粘着性被着体を用いずに超音波を利用することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの任意の位置で局部的な融着をすることができるとともに、融着速度を容易に制御することができる。
【００１９】
また、特定の圧力で超音波ホーンを適用することにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の接着強度を向上できる。特に、被着体が熱可塑性液晶ポリマーフィルムである場合、母材強度に近いレベルで溶着が可能である。
【００２０】
さらに、熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物表面の凹凸を小さくすることができるため、融着物の外観が向上する。
【００２１】
さらに、超音波の振動振幅および／または出力を調整することにより、手動で融着できるだけでなく、機械を利用した自動化も容易に対応することが可能になる。
さらにまた、弾性マットが耐熱性を有している場合、被着体側が加熱により高温となっても弾性マットによる融着物への汚染を防ぐことができる。また、弾性マットが特定の弾性率および／または厚みを有していると、熱可塑性液晶ポリマーフィルムへの超音波振動を効率よく制御することが可能となる。
【００２２】
さらにまた、本発明の製造方法は、融着物を製造するためのサイクル性が高いだけでなく、加圧ロールを用いなくともいいため、製造設備を安くすることが可能である。
【００２３】
さらに、本発明の製造方法は、接着剤などの異物を必要としないため、低いコストで熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物を製造することができるだけでなく、熱可塑性液晶ポリマーフィルム本来の特性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱可塑性液晶ポリマーフィルムの超音波融着物の製造方法を説明するための概略図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態に係る製造方法で用いられる超音波ホーンの先端形状の一例を示す概略断面図であり、（ｂ）はその概略側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る製造方法において、Ｘ−Ｙステージを用いた融着方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の超音波融着物の製造方法は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを超音波を用いて融着する方法である。以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の超音波融着物の製造方法の一形態を説明するための図である。
【００２６】
図１に示すように、熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’とは、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを上にして互いに重ねあわされた状態で、弾性マット７の上に配置される。そして、熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’の所望の接着部位において、超音波ホーン３が、弾性マット７とは反対側に存在する熱可塑性液晶ポリマーフィルム２に直接接するよう配置される。
【００２７】
一方、超音波融着機は、超音波発振機６と、この超音波発振機６に接続された振動素子４と、この振動素子４に取り付けられた超音波ホーン３とを少なくとも備えている。また、振動素子４は電動スライダー５に取り付けられており、振動素子４および超音波ホーン３は、電動スライダー５に従って、線移動する。
【００２８】
超音波融着を行う際には、まず、超音波発振機６において電気信号が発振され、前記電気信号が振動素子４へと伝達される。次いで、この振動素子４において伝達された電気信号が機械的な超音波振動エネルギーに変換され、超音波振動エネルギーは超音波ホーン３へと伝達される。そして、この機械的な振動エネルギーは、超音波ホーン３において、所定の振動振幅を有する超音波振動となり、熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’との接着部位へ与えられる。
【００２９】
そして、超音波振動が与えられた前記接着部位には摩擦熱が発生し、前記接着部位では、その摩擦熱によって熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’が溶融して接着する。図１の実施態様では、静止状態の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’に対して、電動スライダー５に取り付けられた振動素子４および超音波ホーン３が線移動し、熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’とを融着している。
【００３０】
（熱可塑性液晶ポリマーフィルム）
熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、溶融成形できる液晶性ポリマーから形成され、この熱可塑性液晶ポリマーは、溶融成形できる液晶性ポリマーであれば特にその化学的構成については特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性液晶ポリエステル、又はこれにアミド結合が導入された熱可塑性液晶ポリエステルアミドなどを挙げることができる。
【００３１】
また熱可塑性液晶ポリマーは、芳香族ポリエステルまたは芳香族ポリエステルアミドに、更にイミド結合、カーボネート結合、カルボジイミド結合やイソシアヌレート結合などのイソシアネート由来の結合等が導入されたポリマーであってもよい。
【００３２】
本発明に用いられる熱可塑性液晶ポリマーの具体例としては、以下に例示する（１）から（４）に分類される化合物およびその誘導体から導かれる公知の熱可塑性液晶ポリエステルおよび熱可塑性液晶ポリエステルアミドを挙げることができる。ただし、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマーを形成するためには、種々の原料化合物の組合せには適当な範囲があることは言うまでもない。
【００３３】
（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物（代表例は表１参照）
【表１】
0005613512.tif 000002
【００３４】
（２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸（代表例は表２参照）
【表２】
0005613512.tif 000003
【００３５】
（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表例は表３参照）
【表３】
0005613512.tif 000004
【００３６】
（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参照）
【表４】
0005613512.tif 000005
【００３７】
これらの原料化合物から得られる液晶ポリマーの代表例として表５および６に示す構造単位を有する共重合体を挙げることができる。
【００３８】
【表５】
0005613512.tif 000006
【００３９】
【表６】
0005613512.tif 000007
【００４０】
これらの共重合体のうち、ｐ―ヒドロキシ安息香酸および／または６−ヒドロシキ−２−ナフトエ酸を少なくとも繰り返し単位として含む重合体が好ましく、特に、（ｉ）ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロシキ−２−ナフトエ酸との繰り返し単位を含む重合体、（ｉｉ）ｐ−ヒドロキシ安息香酸および６−ヒドロシキ−２−ナフトエ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ヒドロキシカルボン酸と、４，４’−ジヒドロキシビフェニルおよびヒドロキノンからなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジカルボン酸との繰り返し単位を含む重合体が好ましい。
【００４１】
例えば、（ｉ）の重合体では、熱可塑性液晶ポリマーが、少なくともｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロシキ−２−ナフトエ酸との繰り返し単位を含む場合、繰り返し単位（Ａ）のｐ−ヒドロキシ安息香酸と、繰り返し単位（Ｂ）の６−ヒドロシキ−２−ナフトエ酸とのモル比（Ａ）／（Ｂ）は、液晶ポリマー中、（Ａ）／（Ｂ）＝１０／９０〜９０／１０程度であるのが望ましく、より好ましくは、（Ａ）／（Ｂ）＝５０／５０〜８５／１５程度であってもよく、さらに好ましくは、（Ａ）／（Ｂ）＝６０／４０〜８０／２０程度であってもよい。
【００４２】
また、（ｉｉ）の重合体の場合、ｐ−ヒドロキシ安息香酸および６−ヒドロシキ−２−ナフトエ酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ヒドロキシカルボン酸（Ｃ）と、４，４’−ジヒドロキシビフェニルおよびヒドロキノンからなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジオール（Ｄ）と、テレフタル酸、イソフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジカルボン酸（Ｅ）の、液晶ポリマーにおける各繰り返し単位のモル比は、芳香族ヒドロキシカルボン酸（Ｃ）：前記芳香族ジオール（Ｄ）：前記芳香族ジカルボン酸（Ｅ）＝３０〜８０：３５〜１０：３５〜１０程度であってもよく、より好ましくは、（Ｃ）：（Ｄ）：（Ｅ）＝３５〜７５：３２．５〜１２．５：３２．５〜１２．５程度であってもよく、さらに好ましくは、（Ｃ）：（Ｄ）：（Ｅ）＝４０〜７０：３０〜１５：３０〜１５程度であってもよい。
【００４３】
また、芳香族ジカルボン酸に由来する繰り返し構造単位と芳香族ジオールに由来する繰り返し構造単位とのモル比は、（Ｄ）／（Ｅ）＝９５／１００〜１００／９５であることが好ましい。この範囲をはずれると、重合度が上がらず機械強度が低下する傾向がある。
【００４４】
なお、本発明にいう溶融時における光学的異方性とは、例えば試料をホットステージにのせ、窒素雰囲気下で昇温加熱し、試料の透過光を観察することにより認定できる。
【００４５】
熱可塑性液晶ポリマーとしては、フィルムの所望の耐熱性および加工性を得る目的においては、例えば、融点（以下、Ｍｐと称す）が約２００〜約４００℃の範囲内、とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内に融点を有するものが好ましいが、フィルム製造の点からは、比較的低い融点（例えば、約２００〜約３００℃の範囲内）を有するものが好ましい。なお、Ｍｐは示差走査熱量計（（株）島津製作所ＤＳＣ）により主吸熱ピークが現れる温度を測定することにより求められる。
【００４６】
なお、より高い耐熱性や融点が必要な場合には、一旦得られたフィルムを加熱処理することによって、所望の耐熱性や融点にまで高めることができる。加熱処理の条件の一例を説明すれば、一旦得られたフィルムの融点が２８３℃の場合でも、２６０℃で５時間加熱すれば、融点は３２０℃になる。
【００４７】
前記熱可塑性液晶ポリマーには、本発明の効果を損なわない範囲内で、ポリエチレンテレフタレート、変性ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステルエーテルケトン、フッ素樹脂等の熱可塑性ポリマーを添加してもよい。
【００４８】
本発明に使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得られる。熱可塑性液晶ポリマーの剛直な棒状分子の方向を制御できる限り、任意の押出成形法が適用できるが、周知のＴダイ法、ラミネート体延伸法、インフレーション法などが工業的に有利である。特にインフレーション法やラミネート体延伸法では、フィルムの機械軸方向（以下、ＭＤ方向と略す）だけでなく、これと直交する方向（以下、ＴＤ方向と略す）にも応力が加えられ、ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスのとれたフィルムを得ることができるので、より好適に用いることができる。
【００４９】
押出成形では、配向を制御するために、延伸処理を伴うのが好ましく、例えば、Ｔダイ法による押出成形では、Ｔダイから押出した溶融体シートを、フィルムのＭＤ方向だけでなく、ＴＤ方向の双方に対して同時に延伸してもよいし、またはＴダイから押出した溶融体シートを一旦ＭＤ方向に延伸し、ついでＴＤ方向に延伸してもよい。
【００５０】
上記熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、分子配向度ＳＯＲを１．３以下とすることが好ましい。該液晶ポリマーフィルムは、上記のＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質のバランスが良好であるので、より実用性が高い。
【００５１】
ここで、分子配向度ＳＯＲ（Segment  Orientation  Ratio）とは、分子配向の度合いを与える指標をいい、従来のＭＯＲ（Molecular  Orientation   Ratio）とは異なり、物体の厚さを考慮した値である。この分子配向度ＳＯＲは、以下のように算出される。
【００５２】
まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ） Ｘ ［１−νmax／νｏ］
ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚは物体の平均厚、νmaxはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
【００５３】
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ0、回転角が９０°のときのｍ値をｍ９０として、分子配向度ＳＯＲがｍ0／ ｍ９０により算出される。
【００５４】
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの適用分野によって、必要とされる分子配向度ＳＯＲは当然異なるが、ＳＯＲ≧１．５の場合は液晶ポリマー分子の配向の偏りが著しいために配向方向に裂け易い。加熱時の反りがないなどの形態安定性が必要とされる用途分野の場合には、ＳＯＲ≦１．３であることが望ましい。特に加熱時の反りをほとんど無くす必要がある用途分野の場合には、ＳＯＲ≦１．０３であることが望ましい。
【００５５】
本発明において使用される熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、任意の厚みであってもよく、例えば、５ｍｍ以下の板状またはシート状のものをも包含する。超音波振動を有効に利用する観点から、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚みは、５００μｍ以下が好ましく、１０〜２５０μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５６】
また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとしては、熱可塑性液晶ポリマーが主たる材料として含まれていればよく、上述した熱可塑性液晶ポリマーフィルム以外にも、熱可塑性液晶ポリマーと他の電気絶縁性材料（例えば、酸化アルミニウム、セラミックス粉体など）との複合フィルム、複数種類の熱可塑性液晶ポリマーブレンドフィルム、熱可塑性フィルム（例えば、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン等）との複合フィルムあるいはポリマーアロイフィルムを用いることもできる。
なお、原材料フィルムには、必要に応じて、滑剤、酸化防止剤などの添加剤が配合されていてもよい。
【００５７】
（被着体）
本発明において、上記の熱可塑性液晶ポリマーフィルムと積層し得る他の被着体としては、各種金属箔（銅、金、銀、ニッケル、アルミニウムなど）；熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂フィルム（好ましくは、熱可塑性液晶ポリマーフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、エチレンー酢酸ビニル共重合体よりなるフィルム、エチレンービニルアルコール共重合体よりなるフィルム、ポリエチレンフィルムに代表されるポリオレフィン系フィルムなどの熱可塑性樹脂フィルム）が挙げられる。これらの被着体のうち、融着物の強度を向上することができる観点から、熱可塑性液晶ポリマーフィルムが好ましい。
【００５８】
被着体の厚みは、被着体の種類や用途に応じて適宜設定することができ、例えば、１μｍ〜５ｍｍ程度の広い範囲から選択できるが、被着体の厚みは、例えば、５ｍｍ以下であってもよく、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、１０〜２５０μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５９】
被着体が熱可塑性液晶ポリマーフィルムである場合は、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと、被着体である熱可塑性液晶ポリマーフィルムとを２枚用いてそれぞれを重ね合わせて融着させてもよいし、または、１枚の熱可塑性液晶ポリマーフィルムにおいて、その一端と他端とを融着させてもよい。
【００６０】
（超音波融着機）
本発明において用いられる超音波融着機は、超音波振動を発生するための電気信号を供給する超音波発振機と、この超音波発振機から供給される電気信号を超音波振動エネルギーに変換する振動素子と、この振動素子から伝達される超音波振動エネルギーを超音波振動として接着部位に対して適用する超音波ホーンとを少なくとも備えている。
【００６１】
超音波ホーン自体も振動振幅を増幅することが可能であるが、必要に応じて、振動素子と超音波ホーンとの間には、振動振幅を増幅することが可能なブースターを配設してもよい。超音波ホーンからの超音波振動が熱可塑性液晶ポリマーフィルムに伝えられることにより、熱可塑性液晶ポリマーフィルムと被着体は、その接着部位が融着する。
【００６２】
融着を行う超音波ホーンの形状は、円柱ホーン、角柱ホーン、円錐ホーン、角錐ホーンなどの各種形状であってもよく、これらのうち、先端が小径化したホーンが好ましい。
【００６３】
また、図２は、好ましい超音波ホーンの先端形状を説明するための概略図である。この超音波ホーンは、先端がカマボコ型に丸まっている角柱形状であり、その正面がカマボコの曲線部分に対応している。図２に示すように、超音波ホーンの正面は、横幅８および先端部分の曲率半径Ｒを有しており、超音波ホーンの側面は、奥行９を有している。
【００６４】
例えば、図２に示すような角柱形状では、超音波ホーンの横幅８は１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度であってもよく、奥行９は、１〜１００ｍｍ程度であってもよい。また、正面の横幅と側面の奥行が同程度である形状（例えば、円柱形状など）では、横幅８および奥行９は１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度であってもよい。
【００６５】
超音波ホーンの先端部は、超音波ホーンと熱可塑性液晶ポリマーフィルムを接触させて、融着を行う観点から、曲面形状が好ましく、例えば曲率半径Ｒは、横幅８の９０％〜１８０％程度、より好ましくは１００％〜１６０％であるのが好ましい。
【００６６】
なお、振動素子および超音波ホーンは、電動スライダーなどを用いて線移動させてもよいし、手動により点移動させてもよい。本発明の一実施形態に係る融着工程では、超音波振動を効率よく液晶ポリマーフィルムに伝達できることから、フィルムと被着体との接合部分のみが加熱融着され、液晶ポリマーフィルムと超音波ホーンとの密着部分には、熱が発生しないため、手動による融着作業の安全性を向上することができる。
【００６７】
また、超音波振動子と超音波ホーンを電動スライダーで移動させることにより、連続的な融着も可能となる。また容易に速度調整ができるため、超音波融着後の形状が良好になるとともに、均一な接着強度が得られる。
【００６８】
超音波ホーンから直接熱可塑性液晶ポリマーフィルムに伝えられる超音波振動の振幅は、液晶ポリマーフィルムを溶融可能である限り特に限定されないが、速やかに接着できる観点から、例えば、超音波振動の振幅は２０μｍ〜８０μｍ程度であってもよく、好ましくは４０μｍ〜６０μｍ程度であってもよい。超音波振動振幅が低すぎると、接着力が不十分となる虞があり、超音波振動振幅が高すぎると、熱可塑性液晶ポリマーフィルムに穴が開く虞がある。
【００６９】
また、超音波周波数は特に制限されるものではないが、通常１５〜３５ＫＨｚが好ましく、特に１５〜３０ＫＨｚが好ましい。
超音波振動による融着時間は、振幅などの他の条件に応じて適宜設定することができるが、例えば０．０５秒〜２．０秒程度であってもよく、より好ましく０．１秒〜１．０秒程度であってもよい。
【００７０】
超音波振動を効率よく液晶ポリマーフィルムに対して伝達できるため、超音波発振出力は、例えば、２００〜４５０Ｗ程度であってもよく、好ましくは２５０〜４００Ｗ程度であってもよい。
また、超音波ホーン先端にかかる圧力は、例えば、４０〜１００ｋｇ／ｃｍ２程度であってもよく、好ましくは４５〜９０ｋｇ／ｃｍ２程度であってもよい。
【００７１】
また、図３は、X-Yステージを用いて超音波振動子と超音波ホーンの線移動を繰り返して面状接着を行なう様子を説明するための概略図である。熱可塑性液晶ポリマーフィルム２とその被着体２’とは重ねあわされ、熱可塑性液晶ポリマーフィルム２に対して超音波ホーン（図示しない）が接触している。この図では、超音波ホーンと熱可塑性液晶ポリマーフィルム２との接触している部分を３’として概念的に例示している。この図に示すように、超音波ホーンは、X-Yステージを用い矢印方向に連続的に線移動し、線移動による接着を繰り返すことにより広い面積を面状に融着している。
【００７２】
（弾性マット）
本発明では、超音波融着の際に熱可塑性液晶ポリマーフィルムに対して与えられる振動エネルギーを制御するため、熱可塑性液晶ポリマーとその被着物の下敷きとして、弾性マットが用いられる。本発明では、フィルムの接着面において主に熱を発生させることが可能であるため、多種多様の素材を弾性マットとして使用することができる。
【００７３】
例えば、弾性マットの素材としては、ポリ塩化ビニル，ポリウレタン，天然ゴム、合成ゴム（ＩＲ，ＢＲ，ＳＢＲ，ＣＲ，ＮＢＲ，ＩＩＲ，ＥＰＭ，ＥＰＤＭ，フッ素ゴム，シリコーンゴムなど）、熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらのうち、摩擦熱が外部へ伝導した際にも対応できる観点から、耐熱性を有する弾性マット（例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどから形成されるマット）が好ましく用いられる。
【００７４】
弾性マットの引張弾性率としては、例えば、４〜４０ＭＰａ程度であってもよく、好ましくは６〜３０ＭＰａ程度であってもよい。なお、前記弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１８１に基づいて測定される値である。
【００７５】
また、弾性マットの弾性率に応じて、弾性マットの厚みは適宜設定することができるが、融着時の温度を適度に逃す観点から、弾性マットの厚みは、例えば、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であってもよく、１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。厚くなりすぎると、振動吸収量が大きくなり超音波融着ができなくなる場合があり、逆に薄くなると振動吸収が不十分で熱可塑性ポリマーフィルムが溶融する虞がある。
【００７６】
（融着物）
本発明では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその被着物とを融着させた融着物を得ることができる。その形状としては、接着部位などに応じて、袋状、シート状など適宜選択することが可能であり、特に、被着物が同種の熱可塑性液晶ポリマーフィルムである場合、熱可塑性液晶ポリマーフィルムの巻物の端部を融着させ、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを長尺化（例えば、ＭＤ方向の長さ：１０００ｍ以上）することが可能である。例えば、このような長尺化した液晶ポリマーフィルムでは、フィルムの接合部位の外観が良好であるだけでなく、フィルムの接合部位における強度を母材強度に近いレベルとすることが可能となる。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例においては、下記の方法により各種物性を測定した。
【００７８】
[膜厚]
デジタル厚み計（株式会社ミツトヨ製）を用い、得られたフィルムをＴＤ方向に１ｃｍ間隔で測定し、中心部および端部から任意に選んだ１０点の平均値を膜厚とした。
【００７９】
[融点]
示差走査熱量計を用いて、フィルムの熱挙動を観察して得た。つまり、供試フィルムを２０℃／分の速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を５０℃／分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で昇温した時に現れる吸熱ピークの位置を、フィルムの融点として記録した。
【００８０】
［分子配向度（ＳＯＲ）］
マイクロ波分子配向度測定機において、液晶ポリマーフィルムを、マイクロ波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイクロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイクロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定される。
【００８１】
そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値（屈折率と称する）が算出される。
ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ） Ｘ ［１−νmax／νｏ］
【００８２】
ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚ は物体の平均厚、νmaxはマイクロ波の振動数を変化させたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
【００８３】
次に、マイクロ波の振動方向に対する物体の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向と、物体の分子が最もよく配向されている方向であって、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致しているときのｍ値をｍ0、回転角が９０°のときのｍ値をｍ９０として、分子配向度ＳＯＲがｍ0／ ｍ９０により算出される。
【００８４】
[接着強度]
熱可塑性液晶ポリマーフィルムと被着体との積層体から１．５ｃｍ幅の剥離試験片を作成し、そのフィルム層を両面接着テープで平板に固定し、ＪＩＳ Ｃ ５０１６に準じ、１８０°法により、被着体を５０ｍｍ／分の速度で剥離したときの強度を測定した。
【００８５】
[引張強度]
ＡＳＴＭ  Ｄ８８２に準じた測定を行い、長手方向（ＭＤ）各５点の平均値を測定値とした。
【００８６】
[外観検査]
融着面を光学顕微鏡(倍率５倍)を用い、表面の凹凸と穴開きの状態を確認し、穴の有無を確認した。
【００８７】
（参考例１）
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸の共重合物（モル比：７３／２７）で、融点が２８３℃である熱可塑性液晶ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により膜厚が２５〜２００μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０３の液晶ポリマーフィルム１を得た。液晶ポリマーフィルム１に熱処理炉を用いてＴｍ１−１０℃で２時間、融点Ｔｍ１＋１０℃で３時間で加熱処理を行い、融点Ｔｍ２（３２５℃）の液晶ポリマ−フィルム２を得た。
【００８８】
（実施例１〜４）
参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム２（厚み：２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、１７５μｍ）に対して、被着体としてそれぞれ同一の熱可塑性液晶ポリマーフィルム２を重ね合わせ、シリコーンラバー製マット（引張弾性率：１０ＭＰａ、厚み：２ｍｍ）の上に配置した。ついで、超音波融着機（（株）スズキマリン製、超音波発振機「ＳＵＷ−１５０」、超音波ホーン：奥行４ｍｍ×横幅１０ｍｍ、曲率半径Ｒ：１０ｍｍ）を用い、発振源の発振周波数：２８ＫＨｚ、振幅：６０μｍ、接着時間：０．１秒、圧力５０ｋｇ／ｃｍで、熱可塑性液晶ポリマーフィルム２の上から、直接超音波ホーン当てて、超音波融着処理を行った。得られた積層物の評価結果を表７に示す。
【００８９】
（比較例１）
参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム２（厚さ：５０μｍ）に対して、被着体として同一熱可塑性液晶ポリマーフィルム２を重ね合わせ、これらのフィルムを非粘着性被着体で挟んだ。ついで、非粘着性被着体の上から超音波ホーンを当てること以外は、実施例１と同様に超音波融着処理を行った。得られた積層物の評価結果を表７に示す。
【００９０】
（比較例２）
参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム２（厚さ：５０μｍ）に対して、被着体として同一熱可塑性液晶ポリマーフィルム２を重ね合わせ、これらのフィルムを熱板プレスで加熱して熱接着（熱接着条件：３００℃、圧力：４０ｋｇ／ｃｍ２）した。得られた積層物の評価結果を表７に示す。
【００９１】
（比較例３）
参考例１で得られた熱可塑性液晶ポリマーフィルム２（厚さ：５０μｍ）に対して、被着体として同一熱可塑性液晶ポリマーフィルム２を重ね合わせ、これらのフィルムを熱板プレスで加熱して熱接着（熱接着条件：３３０℃、圧力：４０ｋｇ／ｃｍ２）した。得られた積層物の評価結果を表７に示す。
【００９２】
【表７】
0005613512.tif 000008
【００９３】
表７に示すように、実施例１〜４の熱可塑性液晶ポリマーフィルムの融着物は、さまざまな厚みのものが、高い強度かつ良好な外観である。
【００９４】
一方、比較例１は、従来行われているように、非粘着性被着体で液晶ポリマーフィルムを挟み、その非粘着性被着体に対して超音波を当てたため、液晶ポリマーフィルム同士を良好に融着することができない。
【００９５】
また、比較例２でも、熱可塑性液晶ポリマーフィルム同士の接着は良好でない。また、熱板プレスの温度を上げた比較例３では、融着部分の接着強度は高いものの、融着部分表面には凹凸が存在する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物の製造方法では、例えば、電気・電子製品の伝送線路材料として利用することが可能な熱可塑性液晶ポリマーフィルム融着物を効率よく、簡便に製造することができる。また、この製造方法を用いると、長尺化した熱可塑性液晶ポリマーフィルムを得ることができる。
【００９７】
以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
２…熱可塑性液晶ポリマーフィルム
２’…被着体
３…超音波ホーン
３’…超音波ホーンの接触部分
４…振動素子
５…電動スライダー
６…超音波発振機
７…弾性マット
８…横幅
９…奥行
【図１】
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【図２】
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【図３】
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