(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの応力緩和処理を行うフィルムの製造方法であって、
前記応力緩和処理を、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用い、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送しながら行うこと、並びに、
前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対向して、該フィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面を有し、該凹曲面に気体噴射孔が設けられたフィルム押さえ装置を設け、前記フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、前記フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送すること、を特徴とするフィルムの製造方法。
【請求項２】
フィルムの応力緩和処理を行うフィルムの製造方法であって、
前記応力緩和処理を、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用い、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送しながら行うこと、並びに、
複数のフィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出させる加熱気体の温度を変化させて、前記応力緩和処理を行うこと、を特徴とするフィルムの製造方法。
【請求項３】
フィルムの応力緩和処理を行うフィルムの製造方法であって、
前記応力緩和処理を、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用い、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送しながら行うこと、並びに、
前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対向して、該フィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面を有し、該凹曲面に気体噴射孔が設けられたフィルム押さえ装置を設け、前記フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、前記フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送すること、並びに、
複数のフィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出させる加熱気体の温度を変化させて、前記応力緩和処理を行うこと、を特徴とするフィルムの製造方法。
【請求項４】
前記フィルムとしてポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理して得られるポリイミドフィルムを、応力緩和処理すること、
前記応力緩和処理は、ポリイミドフィルムの温度を、（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）−１５０）℃〜（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２００）℃の範囲で設定した温度以上となるまで加熱する工程１と、
工程１を行った後、ポリイミドフィルムの温度を、工程１で設定した温度未満であって、（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）−１５０）℃〜（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ））℃の範囲で設定した温度にする工程２と、
工程２を行った後、ポリイミドフィルムの温度を、常温まで冷却する工程３とを有し、
少なくとも前記工程１及び前記工程２において、前記浮上搬送装置を用いる請求項１〜３のいずれか１つに記載のフィルムの製造方法。
【請求項５】
前記工程２及び前記工程３は、ポリイミドフィルムの温度を段階的に低下させて行う請求項４に記載のフィルムの製造方法。
【請求項６】
前記フィルムの搬送経路における１つの湾曲部から次の湾曲部に至る直線部の長さを５０ｍｍ以下とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のフィルムの製造方法。
【請求項７】
前記フィルムの搬送経路における湾曲部の曲率半径を、１５ｍｍを超え、２７０ｍｍ以下とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のフィルムの製造方法。
【請求項８】
前記フィルムの搬送経路における、１つのフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に沿って湾曲する角度を、９０〜２７０°とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のフィルムの製造方法。
【請求項９】
前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面は、多孔質材で形成されており、該多孔質材を通して加熱気体を噴出する構造をなしている請求項１〜８のいずれか１つに記載のフィルムの製造方法。
【請求項１０】
フィルムを応力緩和処理する応力緩和装置を有するフィルムの製造装置であって、
前記応力緩和装置は、気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて非接触状態でフィルムを加熱し搬送する浮上搬送装置を備え、
前記浮上搬送装置は、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備え、前記フィルム搬送ガイドの凸曲面が交互に反対方向に配列されており、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送させること、並びに、
前記浮上搬送装置は、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対向して、該フィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面を有し、該凹曲面に気体噴射孔が設けられたフィルム押さえ装置を更に備え、前記フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、前記フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送するように構成されていること、を特徴とするフィルムの製造装置。
【請求項１１】
フィルムを応力緩和処理する応力緩和装置を有するフィルムの製造装置であって、
前記応力緩和装置は、気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて非接触状態でフィルムを加熱し搬送する浮上搬送装置を備え、
前記浮上搬送装置は、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備え、前記フィルム搬送ガイドの凸曲面が交互に反対方向に配列されており、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送させること、並びに、
前記複数のフィルム搬送ガイドは、気体噴射孔から噴出させる気体の温度を個別に設定できるように構成されていること、を特徴とするフィルムの製造装置。
【請求項１２】
フィルムを応力緩和処理する応力緩和装置を有するフィルムの製造装置であって、
前記応力緩和装置は、気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて非接触状態でフィルムを加熱し搬送する浮上搬送装置を備え、
前記浮上搬送装置は、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備え、前記フィルム搬送ガイドの凸曲面が交互に反対方向に配列されており、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送させること、並びに、
前記浮上搬送装置は、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対向して、該フィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面を有し、該凹曲面に気体噴射孔が設けられたフィルム押さえ装置を更に備え、前記フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、前記フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送するように構成されていること、並びに、
前記複数のフィルム搬送ガイドは、気体噴射孔から噴出させる気体の温度を個別に設定できるように構成されていること、を特徴とするフィルムの製造装置。
【請求項１３】
前記フィルム搬送ガイドによって形成される前記フィルムの搬送経路における、１つの湾曲部から次の湾曲部に至る直線部の長さが、５０ｍｍ以下となるように設定されている請求項１０〜１２のいずれか１つに記載のフィルムの製造装置。
【請求項１４】
前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面の曲率半径が、１５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とされている請求項１０〜１３のいずれか１つに記載のフィルムの製造装置。
【請求項１５】
前記フィルム搬送ガイドによって形成される前記フィルムの搬送経路における、１つのフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に沿って湾曲する角度が、９０〜２７０°となるように設定されている請求項１０〜１４のいずれか１つに記載のフィルムの製造装置。
【請求項１６】
前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面は、多孔質材で形成されており、該多孔質材を通して加熱気体を噴出する構造をなしている請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のフィルムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムの応力緩和処理を行うフィルムの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリイミドフィルムは、高耐熱性、高電気絶縁性を有し、取扱上必要な剛性や耐熱性や電気絶縁性が満たされる。このため、電気絶縁フィルム、断熱性フィルム、フレキシブル回路基板のベースフィルム、太陽電池基板等、産業分野において幅広く使用されている。【０００３】
ポリイミドフィルムは、ポリアミック酸等を含むポリイミド前駆体溶液を支持体上にキャストし乾燥して自己支持性フィルムを形成し、自己支持性フィルムを加熱処理して製造される。【０００４】
また、加熱処理後のポリイミドフィルムには、応力が残留しているので、応力緩和処理（アニール処理）を行って残留応力を緩和し、熱に対する寸法安定性の向上を図ることが行われている。【０００５】
例えば、特許文献１には、ポリイミドフィルムを実質的に、無張力下で、１５０℃以上４２０℃以下で１秒以上６０時間以内加熱した後、室温にまで冷却処理して加熱収縮性の改良されたポリイミドフィルムを製造することが開示されている。【０００６】
また、特許文献２には、ポリイミドフィルムを、フィルムの長さ方向に１〜１０ｋｇ／ｍの張力をかけながら連続的に熱風で加熱処理を施した後、冷却処理を施して低収縮性ポリイミドフィルムを製造することが開示されている。【０００７】
また、特許文献３には、ポリイミドフィルムを、フィルムの長さ方向に張力を１ｋｇ／ｍ以上、１０ｋｇ／ｍ以下に保ち、遠赤外線を照射して短時間で加熱処理した後、冷却処理を施して低収縮性ポリイミドフィルムを製造することが開示されている。【０００８】
また、ポリイミドフィルムに限らず、残留応力を緩和し、熱に対する寸法安定性の向上を図るため、各種のフィルムにおいて、フィルムの応力緩和処理が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平５−８７３７７号公報
【特許文献２】特開２０００−７２９００号公報
【特許文献３】特開２０００−７２９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
応力緩和処理中において、ポリイミドフィルムは、ポリイミドフィルムのガラス転移温度（以下、ガラス転移温度をＴｇと記す）よりも高い温度に曝されて軟化した状態におかれることがある。このため、ポリイミドフィルムが応力緩和装置内を搬送される間に、表面に傷などが付き易かった。ポリイミドフィルムに傷等が付くと製品不良につながるので歩留まりが低下する。【００１１】
よって、本発明の目的は、熱に対する寸法安定性に優れたフィルムを歩留まり良く製造できるフィルムの製造方法、及び、製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のフィルムの製造方法は、フィルムの応力緩和処理を行うフィルムの製造方法であって、
前記応力緩和処理を、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用い、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送しながら行うことを特徴とする。【００１３】
上記発明によれば、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用いてフィルムを非接触で搬送することにより、加熱気体により加熱されてフィルムが軟化しても、傷等をつけることなく搬送することができる。【００１４】
また、フィルムが軟化すると、フィルムの剛性が低下して皺が生じやすくなるが、上記発明では、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて、非接触状態で搬送しながらフィルムを加熱することにより、湾曲させたことで形状による剛性が増大するので、皺の発生を抑制することができる。【００１５】
本発明のフィルムの製造方法においては、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対向して、該フィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面を有し、該凹曲面に気体噴射孔が設けられたフィルム押さえ装置を設け、前記フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、前記フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送することが好ましい。【００１６】
上記態様によれば、フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送することにより、フィルムの平面性をより良好に維持することができると共に、フィルムを迅速にかつ均一に加熱することができる。【００１７】
本発明のフィルムの製造方法においては、複数のフィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出させる加熱気体の温度を変化させて、前記応力緩和処理を行うことが好ましい。【００１８】
上記態様によれば、複数のフィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出させる加熱気体の温度を変化させることにより、所望の温度プロファイルによって応力緩和処理を行うことができる。【００１９】
本発明のフィルムの製造方法は、特に、ポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理して得られるポリイミドフィルムを、応力緩和処理するのに好適である。【００２０】
ポリイミドフィルムの応力緩和処理は、ポリイミドフィルムの温度を、（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）−１５０）℃〜（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）＋２００）℃の範囲で設定した温度以上となるまで加熱する工程１と、工程１を行った後、ポリイミドフィルムの温度を、工程１で設定した温度未満であって、（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）−１５０）℃〜（ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ））℃の範囲で設定した温度にする工程２と、工程２を行った後、ポリイミドフィルムの温度を、常温まで冷却する工程３とを有し、少なくとも前記工程１及び前記工程２において、前記浮上搬送装置を用いることが好ましい。【００２１】
上記態様において、工程１及び工程２では、ポリイミドフィルムは軟化した状態におかれて、平面性が悪化したり、傷等が付き易い状態に曝されるが、少なくとも工程１及び工程２において、浮上搬送装置を用いて応力緩和処理することで、平面性の悪化及び傷の発生をより確実に防止できる。【００２２】
また、上記態様において、前記工程２及び前記工程３は、ポリイミドフィルムの温度を段階的に低下させて行うことがより好ましい。【００２３】
これによれば、工程１で前述した温度以上まで加熱されたポリイミドフィルムを、工程２及び工程３で滑らかに冷却できるので、急激な温度変化に伴う皺や凹凸の発生を抑制でき、ポリイミドフィルムの平面性をより良好にできる。【００２４】
本発明のフィルムの製造方法においては、前記フィルムの搬送経路における１つの湾曲部から次の湾曲部に至る直線部の長さを５０ｍｍ以下とすることが好ましい。【００２５】
上記態様によれば、剛性が低下しやすい直線部の長さを５０ｍｍ以下とすることによって、フィルムの剛性低下による皺の発生を抑制することができる。【００２６】
本発明のフィルムの製造方法においては、前記フィルムの搬送経路における湾曲部の曲率半径を１５ｍｍを超え、２７０ｍｍ以下とすることが好ましい。【００２７】
上記態様によれば、フィルムの搬送経路における湾曲部の曲率半径を１５ｍｍを超え、２７０ｍｍ以下とすることにより、加熱気体により加熱されてフィルムが軟化しても、上記曲率半径で湾曲させたことで形状による剛性がより増大するので、皺の発生をより効果的に抑制することができる。【００２８】
本発明のフィルムの製造方法においては、前記フィルムの搬送経路における、１つのフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に沿って湾曲する角度を、９０〜２７０°とすることが好ましい。【００２９】
上記態様によれば、１つのフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に沿って湾曲する角度を、９０〜２７０°とすることにより、湾曲部の剛性をより高めて、皺の発生をより効果的に抑制することができる。【００３０】
本発明のフィルムの製造方法においては、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面は、多孔質材で形成されており、該多孔質材を通して加熱気体を噴出する構造をなしていることが好ましい。【００３１】
上記態様によれば、フィルムに対し、ほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理できるので、圧力ムラや加熱ムラ等が生じ難く、残留応力を効率よく緩和できる。更には、フィルム表面に皺や凹凸等の発生を抑制でき、平面性の良好なフィルムを効率よく製造できる。【００３２】
本発明のフィルムの製造方法においては、前記応力緩和処理を、前記浮上搬送装置から噴出する加熱気体による加熱と、赤外線ヒータによる加熱とを併用して行うことも好ましい。【００３３】
一方、本発明のフィルムの製造装置は、フィルムを応力緩和処理する応力緩和装置を有するフィルムの製造装置であって、前記応力緩和装置は、気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて非接触状態でフィルムを加熱し搬送する浮上搬送装置を備え、前記浮上搬送装置は、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備え、前記フィルム搬送ガイドの凸曲面が交互に反対方向に配列されており、前記気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて非接触状態で搬送させるように構成されていることを特徴とする。【００３４】
上記発明によれば、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用いてフィルムを非接触で搬送することにより、加熱気体により加熱されてフィルムが軟化しても、傷等をつけることなく搬送することができる。【００３５】
また、フィルムが軟化すると、フィルムの剛性が低下して皺が生じやすくなるが、上記発明では、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて、非接触状態で搬送しながらフィルムを加熱することにより、湾曲させたことで形状による剛性が増大するので、皺の発生を抑制することができる。【００３６】
本発明のフィルムの製造装置において、前記浮上搬送装置は、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対向して、該フィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面を有し、該凹曲面に気体噴射孔が設けられたフィルム押さえ装置を更に備え、前記フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、前記フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送するように構成されていることが好ましい。【００３７】
上記態様によれば、フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出する加熱気体と、フィルム押さえ装置の気体噴射孔から噴出する加熱気体とで、フィルムの両面に加熱気体を吹き付けて浮上搬送することにより、フィルムの平面性をより良好に維持することができると共に、フィルムを迅速にかつ均一に加熱することができる。【００３８】
本発明のフィルムの製造装置において、前記複数のフィルム搬送ガイドは、気体噴射孔から噴出させる気体の温度を個別に設定できるように構成されていることが好ましい。【００３９】
上記態様によれば、複数のフィルム搬送ガイドの気体噴射孔から噴出させる加熱気体の温度を変化させることにより、所望の温度プロファイルによって応力緩和処理を行うことができる。【００４０】
本発明のフィルムの製造装置は、特に、ポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理して得られるポリイミドフィルムを、応力緩和処理するのに好適に用いられる。【００４１】
本発明のフィルムの製造装置においては、前記フィルム搬送ガイドによって形成される前記フィルムの搬送経路における、１つの湾曲部から次の湾曲部に至る直線部の長さが、５０ｍｍ以下となるように設定されていることが好ましい。【００４２】
上記態様によれば、剛性が低下しやすい直線部の長さを５０ｍｍ以下とすることによって、フィルムの剛性低下による皺の発生を抑制することができる。【００４３】
本発明のフィルムの製造装置においては、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面の曲率半径が、１５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とされていることが好ましい。【００４４】
上記態様によれば、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面の曲率半径が、１５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とされていることにより、フィルムの搬送経路における湾曲部の曲率半径もそれに応じた長さ（フィルム搬送面よりも浮き上がり分だけ大きな曲率半径）となるので、加熱気体により加熱されてフィルムが軟化しても、上記曲率半径で湾曲させたことで形状による剛性がより増大するので、皺の発生をより効果的に抑制することができる。【００４５】
本発明のフィルムの製造装置においては、前記フィルム搬送ガイドによって形成される前記フィルムの搬送経路における、１つのフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に沿って湾曲する角度が、９０〜２７０°となるように設定されていることが好ましい。【００４６】
上記態様によれば、１つのフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に沿って湾曲する角度を、９０〜２７０°とすることにより、湾曲部の剛性をより高めて、皺の発生をより効果的に抑制することができる。【００４７】
本発明のフィルムの製造装置において、前記フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面は、多孔質材で形成されており、該多孔質材を通して加熱気体を噴出する構造をなしていることが好ましい。【００４８】
上記態様によれば、フィルムに対し、ほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理できるので、圧力ムラや加熱ムラ等が生じ難く、残留応力を効率よく緩和できる。更には、フィルム表面に皺や凹凸等の発生を抑制でき、平面性の良好なフィルムを効率よく製造できる。【００４９】
本発明のフィルムの製造装置においては、前記浮上搬送装置が配置された領域に、前記浮上搬送装置上を非接触状態で搬送されるフィルムを加熱する赤外線加熱ヒータが配置されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、気体噴射孔が設けられた凸曲面状のフィルム搬送面を有する複数のフィルム搬送ガイドを備えた浮上搬送装置を用いてフィルムを非接触で搬送することにより、加熱気体により加熱されてフィルムが軟化しても、傷等をつけることなく搬送することができる。また、フィルムを交互に反対方向に湾曲させて搬送するようにしたことで、形状による剛性が増大するので、フィルムが軟化しても、皺の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態のポリイミドフィルムの製造装置に用いる応力緩和装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のポリイミドフィルムの製造装置に用いる応力緩和装置の概略図である。
【図３】フィルム搬送ガイドの一実施形態を示す概略図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のフィルム搬送ガイドの変形例を示す概略図である。
【図５】図３のフィルム搬送ガイドの変形例を示す概略図である。
【図６】フィルム搬送ガイドの他の実施形態を示す概略図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】フィルム搬送ガイドの他の実施形態を示す概略図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。
【図８】フィルム搬送ガイドに対するポリイミドフィルムの湾曲形状の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明のフィルムの製造方法は、フィルムの応力緩和処理を行うための方法である。特に、ポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理して、ポリイミドフィルムを得た後、ポリイミドフィルムに残留している応力を緩和する応力緩和処理を行うのに好適である。本発明では、応力緩和処理を、気体噴射孔から加熱気体をフィルムに噴出させて非接触状態でフィルムを搬送する浮上搬送装置を用いて行うことを特徴としている。以下、本発明をポリイミドフィルムの製造方法に適用した例を挙げて、本発明を詳しく説明する。
【００５３】
［ポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理してポリイミドフィルムを得る工程］
まず、応力緩和処理前までの工程について説明する。
【００５４】
ポリアミック酸と有機溶媒とを含むポリイミド前駆体溶液を支持体上にキャストして流延物を形成する。前記流延物が本発明におけるポリイミドフィルムの前駆体に相当する。
【００５５】
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを公知の方法で反応させて製造できる。例えば、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを、ポリイミドの製造に通常使用される有機溶媒中で重合して製造することができる。
【００５６】
上記テトラカルボン酸二無水物成分としては、芳香族テトラカルボン酸二無水物、脂肪族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。具体例としては、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−オキシジフタル酸二無水物、ジフェニルスルホン−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルフィド二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物等が挙げられる。
【００５７】
上記ジアミン成分としては、芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン等が挙げられる。具体例としては、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ｍ−トリジン、ｐ−トリジン、５−アミノ−２−（ｐ−アミノフェニル）ベンゾオキサゾール、４，４’−ジアミノベンズアニリド、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、３，３’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、３，３’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、２，２−ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン等が挙げられる。
【００５８】
テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分との組み合わせの一例としては、以下の（１）〜（６）が挙げられる。これら組み合わせは、機械的特性、耐熱性の観点から好ましい。
【００５９】
（１）３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンとの組み合わせ。
【００６０】
（２）３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンと、４，４−ジアミノジフェニルエ−テルとの組み合わせ。
【００６１】
（３）ピロメリット酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンとの組み合わせ。
【００６２】
（４）ピロメリット酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンと、４，４−ジアミノジフェニルエ−テルとの組み合わせ。
【００６３】
（５）３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、ピロメリット酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンとの組み合わせ。
【００６４】
（６）３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、ピロメリット酸二無水物と、ｐ−フェニレンジアミンと、４，４−ジアミノジフェニルエ−テルとの組み合わせ。
【００６５】
上記有機溶媒としては、ポリアミック酸を溶解できるものであればよい。公知の有機溶媒を用いることができる。例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド等が挙げられる。これらの溶媒は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
ポリイミド前駆体溶液を熱イミド化反応によりイミド化を完結させる場合、ポリイミド前駆体溶液に、イミド化触媒等を必要に応じて加えてもよい。また、ポリイミド前駆体溶液を化学イミド化反応によりイミド化を完結させる場合、ポリイミド前駆体溶液に、環化触媒、脱水剤等を必要に応じて加えてもよい。
【００６７】
上記イミド化触媒としては、置換もしくは非置換の含窒素複素環化合物、該含窒素複素環化合物のＮ−オキシド化合物、置換もしくは非置換のアミノ酸化合物、ヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素化合物または芳香族複素環状化合物が挙げられる。
【００６８】
上記環化触媒としては、脂肪族第３級アミン、芳香族第３級アミン、複素環第３級アミン等が挙げられる。環化触媒の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアニリン、ピリジン、β−ピコリン、イソキノリン、キノリン等が挙げられる。
【００６９】
上記脱水剤としては、脂肪族カルボン酸無水物、芳香族カルボン酸無水物等が挙げられる。脱水剤の具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、ギ酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、安息香酸無水物、無水ピコリン酸等が挙げられる。
【００７０】
ポリイミド前駆体溶液の固形分濃度（ポリマー成分）は、キャストによるフィルム製造に適した粘度範囲となる濃度であれば特に限定されない。１０〜３０質量％が好ましく、１５〜２７質量％がより好ましく、１６〜２４質量％がさらに好ましい。
【００７１】
次に、上記流延物を乾燥炉に導入して乾燥し、自己支持性を有する自己支持性フィルム（ポリイミドフィルムの前駆体）を形成する。ここで、自己支持性を有するとは、支持体から剥離することができる程度の強度を有する状態を意味する。
【００７２】
自己支持性フィルムを形成するための乾燥条件（加熱条件）は、特に限定はない。好ましくは、温度１００〜１８０℃で、２〜６０分間加熱する。より好ましくは、温度１２０〜１６０℃で、４〜３０分間加熱する。なお、ここでいう温度とは、炉内に設置した熱電対により測定した、雰囲気温度のことを意味する。
【００７３】
次に、自己支持性フィルムを支持体から剥離してキュア工程を行う。自己支持性フィルムの支持体からの剥離方法としては特に限定はなく、自己支持性フィルムを冷却し、ロールを介して張力を与えて剥離する方法等が挙げられる。
【００７４】
キュア工程では、自己支持性フィルムをキュア炉に導入して加熱処理し、溶媒除去とイミド化を完結させて加熱硬化させ、ポリイミドフィルムを得る。キュア炉が、本発明のポリイミドフィルムの製造装置における、「ポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理する加熱装置」に相当する。
【００７５】
自己支持性フィルムの加熱方法としては、公知の方法を用いることが出来る。加熱方法の一例として、約１００〜４００℃の温度において、約０．０５〜５時間、好ましくは０．１〜３時間で徐々に加熱して、イミド化および溶媒の蒸発・除去を行うことが適当である。自己支持性フィルムの加熱は、段階的に行ってもよい。一例として、約１００〜１７０℃の比較的低い温度で約０．５〜３０分間加熱して第一次加熱処理を行い、次いで１７０℃〜２２０℃の温度で約０．５〜３０分間加熱して第二次加熱処理を行い、その後、２２０℃〜４００℃の温度で約０．５〜３０分間加熱して第三次加熱処理を行う方法が挙げられる。必要であれば、第三次加熱処理後に、４００℃〜５５０℃、好ましくは４５０〜５２０℃で加熱して第四次加熱処理を行ってもよい。なお、ここでいう温度とは、フィルムに貼り付けた熱電対により測定した、フィルムの表面温度のことを意味する。
【００７６】
キュア工程では、自己支持性フィルムを、ピンテンタ、クリップ、枠等の把持具で把持しながら行うことが好ましい。加熱硬化に伴うフィルムの収縮を抑えて、フィルム表面に凹凸等が発生することを防止できる。より好ましくは、長尺の自己支持性フィルムの長手方向に直角の方向、すなわちフィルムの幅方向の両端縁を把持具で固定しながら行う。また、必要に応じて、自己支持性フィルムの幅方向、又は長さ方向に拡縮させて加熱し、キュア工程を行っても良い。
【００７７】
［応力緩和（アニール）処理］
本発明では、上述のようにしてポリイミドフィルムの前駆体を加熱処理して得られたポリイミドフィルムに対し、気体噴射孔から加熱気体をポリイミドフィルムに噴出させて非接触状態でポリイミドフィルムを搬送する浮上搬送装置を備えた応力緩和装置を用いて応力緩和処理を行う。応力緩和処理は、フィルムの幅方向を把持具で固定せずに行うことが好ましい。
【００７８】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態で用いる応力緩和装置について、図１を参照して説明する。
【００７９】
図１に示す応力緩和装置１は、略円筒形状をなす複数のフィルム搬送ガイド１０ａ，１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを備えている。そして、各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅの間をポリイミドフィルム５０がジグザグ状に張設されて配置されている。なお、図１ではフィルム搬送ガイドは５個配置されているが、フィルム搬送ガイドの数は特に限定されない。フィルム搬送ガイドの外径や本数を変えることで、各フィルム搬送ガイドで行われる工程距離、工程時間を調整できる。
【００８０】
各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅの表面の少なくとも一部には、気体噴射孔が形成されており、その面がフィルム搬送面をなしている。そして、各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅには、各熱風ヒータＡＨ１〜５から伸びた気体導入管Ｌ１〜Ｌ５が接続している。各熱風ヒータＡＨ１〜５は、供給する熱風の温度を独立して調整可能とされている。各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅに各気体導入管を通して加熱気体が導入されると、各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅのフィルム搬送面に設けられた気体噴射孔から加熱気体が噴出する。これによって、ポリイミドフィルムを非接触状態で搬送しつつ、加熱して応力緩和処理することができる。
【００８１】
この実施形態では、フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅが本発明における浮上搬送装置に相当し、熱風ヒータＡＨ１〜５により、各フィルム搬送ガイドから予め個別に設定された温度の気体を噴出させるように構成されている。
【００８２】
各フィルム搬送ガイドから噴出される加熱気体の温度は、ポリイミドフィルムの種類、厚みに応じて、ポリイミドフィルムの表面温度が搬送経路に沿って所望の温度プロファイルとなるように、適宜調整できる。
【００８３】
各フィルム搬送ガイドから噴出される加熱気体の流速は、特に限定は無い。ポリイミドフィルムの厚み等に応じて適宜調整できる。好ましくは、０．１〜３ｍ／ｓｅｃであり、より好ましくは０．１〜１ｍ／ｓｅｃである。
【００８４】
各フィルム搬送ガイドから噴出される加熱気体の風量は、特に限定は無いが、フィルム搬送ガイドと、ポリイミドフィルムとの間隔（浮上高さ）が０．１〜２０ｍｍとなるように調整することが好ましく、０．１〜５ｍｍとなるように調整することがより好ましい。
【００８５】
フィルム搬送ガイドの好ましい態様について、図３を用いて説明する。図３（ａ）はフィルム搬送ガイドの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００８６】
図３に示すフィルム搬送ガイド１０は、全体が略円筒形状をなし、両端部１０２ａ，１０２ｂを除いたほぼ全周にわたって、多孔質材１０１が配置されている。そして、一方の端部１０２ａには、気体導入管１０３が接続している。
【００８７】
このフィルム搬送ガイド１０は、フィルム搬送ガイド１０に気体を導入することで、図３（ｂ）に示すように、多孔質材１０１を通して外部に気体が噴出する。このため、多孔質材１０１から噴出した気体の噴出圧によって、フィルム搬送ガイド１０上を、非接触状態でポリイミドフィルムを搬送させることができる。また、フィルム搬送ガイド１０上を通過するポリイミドフィルムの全面に、気体をほぼ均等に吹き付けることができるので、ポリイミドフィルムをムラ無く加熱できる。
【００８８】
図３に示すフィルム搬送ガイド１０において、多孔質材１０１が形成されている領域は、フィルム搬送ガイド１０上を搬送させるポリイミドフィルムの幅×（１〜１．５）であることが好ましく、ポリイミドフィルムの幅×（１〜１．１）であることがより好ましい。多孔質材１０１が形成されている領域が上記範囲であれば、ポリイミドフィルムの全面にほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理できる。
【００８９】
図３に示すフィルム搬送ガイド１０において、多孔質材１０１としては、特に限定は無く、積層メッシュ、多孔質セラミック、多孔質金属、パンチングメタル材等を、略円筒形状や、一部を曲面に成形したもの等が挙げられ、特に積層メッシュ、多孔質セラミックを用いるのが好ましい。
【００９０】
多孔質材１０１は、開孔部の直径が円径相当で０を超え２ｍｍ以下、孔間隔が０を超え３ｍｍ以下であることが好ましく、開孔部の直径が円径相当で０を超え０．３ｍｍ以下、孔間隔が０を超え０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。多孔質材１０１の開孔部の直径や孔間隔が上記であれば、ポリイミドフィルムを非接触状態で搬送しつつ、ポリイミドフィルムの全面に、ほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理することができる。多孔質１０１の開孔部の直径が２ｍｍを超えたり、孔間隔が３ｍｍを超えると、応力緩和処理時に加熱ムラ等が生じることがある。なお、本発明において、開孔部の円形相当の直径とは、開孔部の面積を、同等の面積の円に換算したときの、円の直径のことである。
【００９１】
なお、図３のフィルム搬送ガイド１０は、全周にわたって多孔質材１０１が形成されていて、フィルム搬送ガイド１０の全周から気体が噴出する構成であるが、図４（ａ）に示すように、フィルム搬送面（ポリイミドフィルム５０が通過する部分）にのみ多孔質材１０１を形成して、フィルム搬送面からのみ気体が噴出するように構成されていてもよい。また、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、全周にわたって多孔質材１０１が形成されているが、フィルム搬送面以外の部分にマスク材１１０を配置して、フィルム搬送面からのみ気体を噴出するように構成されていてもよい。なお、図４（ｂ）は、フィルム搬送ガイド１０の外周にマスク材１１０が配置されており、図４（ｃ）は、フィルム搬送ガイド１０の内周にマスク材１１０が配置されている。
【００９２】
また、図３のフィルム搬送ガイド１０は、気体導入管１０３がフィルム搬送ガイド１０の一方の端部にのみ設けられているが、図５（ａ）に示すように、フィルム搬送ガイド１０の両端に設けられていても良い。また、図５（ｂ）に示すように、フィルム搬送面とは反対側であって、フィルム搬送ガイド１０の中央近傍に設けられていても良い。
【００９３】
また、図３のフィルム搬送ガイド１０は、略円筒形状をなしているが、フィルム搬送ガイド１０の形状は、特に限定されるものではなく、フィルム搬送面が凸曲面状をなす形状であればよい。例えば、フィルム搬送面が曲面側に設けられた略半円筒形状であってもよい。
【００９４】
図６を用いてフィルム搬送ガイドの他の例について説明する。図６（ａ）はフィルム搬送ガイドの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分平面図である。
【００９５】
図６に示すフィルム搬送ガイド１０’は、全体として略円筒形状をなしており、曲面上に設けられたフィルム搬送面に、気体噴出孔１０５がパンチングされている。そして、一端には、気体導入管１０６が接続している。
【００９６】
図６に示すフィルム搬送ガイド１０’において、気体噴出孔１０５がパンチングされている領域は、フィルム搬送ガイド１０’上を搬送させるポリイミドフィルムの幅×（１〜１．５）であることが好ましく、ポリイミドフィルムの幅×（１〜１．１）であることがより好ましい。気体噴出孔１０５がパンチングされている領域が上記範囲であれば、ポリイミドフィルムの全面にほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理できる。
【００９７】
気体噴出孔１０５は、フィルムの幅方向及び移動方向に沿って所定間隔で並んでいるが、その配列方向は、幅方向及び移動方向に対して、角度θで傾いていることが好ましい。上記角度θは、０〜４５°が好ましく、３〜１０°がより好ましい。
【００９８】
なお、図６に示すフィルム搬送ガイド１０’は、気体導入管１０６がフィルム搬送ガイド１０’の一方の端部にのみ設けられているが、フィルム搬送ガイド１０’の両端に設けられていても良い。また、フィルム搬送面とは反対側であって、フィルム搬送ガイド１０’の中央近傍に設けられていても良い。
【００９９】
また、図６のフィルム搬送ガイド１０’は、略円筒形状をなしているが、フィルム搬送面が曲面に成形された略半円筒形状であってもよい。形状は特に限定は無いが、フィルム搬送面が凸曲面状をなす形状が好ましく用いられる。
【０１００】
図７を用いてフィルム搬送ガイドの更に他の例について説明する。図７（ａ）はフィルム搬送ガイドの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分平面図である。
【０１０１】
図７に示すフィルム搬送ガイド１０”は、全体として略円筒形状をなしており、フィルム搬送面にスリットノズル１０８が形成されている。そして、一端には、気体導入管１０９が接続している。
【０１０２】
スリットノズル１０８の厚さＴは２ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。
【０１０３】
スリットノズル１０８の幅Ｗは、フィルム搬送ガイド１０”上を搬送させるポリイミドフィルムの幅×（１〜１．５）であることが好ましく、ポリイミドフィルムの幅×（１〜１．１）であることがより好ましい。スリットノズル１０８の幅Ｗが上記範囲であれば、ポリイミドフィルムの全面にほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理できる。
【０１０４】
なお、図６に示すフィルム搬送ガイド１０”は、気体導入管１０９がフィルム搬送ガイド１０”の一方の端部にのみ設けられているが、フィルム搬送ガイド１０”の両端に設けられていても良い。また、フィルム搬送面とは反対側であって、フィルム搬送ガイド１０”の中央近傍に設けられていても良い。
【０１０５】
また、図７のフィルム搬送ガイド１０”は、略円筒形状をなしているが、フィルム搬送面が曲面に成形された略半円筒形状であってもよい。形状は特に限定は無いが、フィルム搬送面が凸曲面状をなす形状が好ましく用いられる。
【０１０６】
また、図７に示すフィルム搬送ガイド１０”は、スリットノズル１０８が１個配置されているが、複数配置されていても良い。スリットノズル１０８の数は特に限定は無い。スリットノズル１０８を複数配置する場合、フィルム搬送ガイド１０”の周方向に沿って、所定間隔をあけて並べて配置することが好ましい。
【０１０７】
フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅの凸曲面状のフィルム搬送面の曲率半径は、全て同じでも良いし、異なっていてもよい。しかし、フィルム搬送面の曲率半径を大きくすると、搬送張力による幅方向の座屈に弱くなり、皺や凹凸が発生しやすくなるため、フィルム搬送面の曲率半径は、１５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とすることが好ましく、１５ｍｍ以上、７５ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【０１０８】
これに対応して、ポリイミドフィルム５０の搬送経路における湾曲部の曲率半径は、１５ｍｍを超えて、２７０ｍｍ以下であることが好ましく、１５ｍｍを超えて、９５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０１０９】
図１に示すように、フィルム搬送面が凸曲面状をなすフィルム搬送ガイド１０を、搬送ラインに沿って、その凸曲面状のフィルム搬送面を交互に反対方向に向けて配置することにより、ポリイミドフィルム５０を交互に反対方向に屈曲させて、ジグザグ状に張設することができる。
【０１１０】
図８は、フィルム搬送ガイド１０に対するポリイミドフィルム５０の湾曲形状の一例を示す説明図である。ここで、ポリイミドフィルム５０がフィルム搬送ガイド１０のフィルム搬送面に沿って屈曲する角度θ（以下「抱き角θ」とする）は、６０〜２７０°であることが好ましく、９０〜２７０°であることがより好ましく、１５０〜２４０°であることが最も好ましい。上記抱き角θが６０°未満では、ポリイミドフィルム５０の屈曲形状による剛性付与効果が乏しくなり、２７０°を超えると、フィルム搬送ガイド１０の配置間隔が狭くなりすぎて、設置スペースを十分にとれなくなる可能性がある。
【０１１１】
また、ポリイミドフィルム５０が隣接するフィルム搬送ガイド１０を渡るときの、１つの湾曲部から次の湾曲部に至る直線部の長さＬは、５０ｍｍ以下となるように設定されていることが好ましく、３０ｍｍ以下となるように設定されていることがより好ましい。上記直線部の長さＬが、５０ｍｍを超えると、該直線部において、ポリイミドフィルム５０の剛性が低下し、皺が寄りやすくなる傾向がある。
【０１１２】
図１に示す応力緩和装置１は、フィルム搬送用のスリットが設けられた仕切板１１によって、各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅが配置された領域１２ａ〜１２ｅに区画されている。各領域の区画幅は、特に限定は無いが、１区画あたり１〜３基のフィルム搬送ガイドが入る長さであることが好ましい。
【０１１３】
この実施形態では、領域１２ｂには、ポリイミドフィルム５０の、フィルム搬送ガイド１０ｂが配置された側とは反対側に、赤外線加熱ヒータＩＲ１、ＩＲ２が配置されている。赤外線加熱ヒータを設置することで、加熱効率を高めることができ、応力緩和装置をより小型化できる。赤外線加熱ヒータによる加熱温度は、特に限定はないが、フィルム搬送ガイド１０ｂから噴出される熱風の温度よりも高いことが好ましく、より好ましくは、（フィルム搬送ガイド１０ｂから噴出される熱風の温度）〜（フィルム搬送ガイド１０ｂから噴出される熱風の温度＋３００℃）である。
【０１１４】
なお、図１では、領域１２ｂに赤外線加熱ヒータを２列配置しているが、赤外線加熱ヒータの台数は特に限定はない。また、赤外線加熱ヒータを配置する領域は、領域１２ｂに限らず、他の領域に配置してもよいが、ポリイミドフィルム５０の温度を、最も高温にする領域（最高到達温度領域）に配置することが好ましい。また、赤外線加熱ヒータは必ずしも設置する必要はなく、省略しても良い。
【０１１５】
応力緩和装置１内に導入されたポリイミドフィルム５０は、各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅに設けられた気体噴射孔から噴出される気体によって、ポリイミドフィルム５０は非接触状態で搬送される。そして、各フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅの気体噴射孔から加熱気体が噴出されるので、加熱気体によってポリイミドフィルム５０が加熱されて、応力緩和処理される。
【０１１６】
また、この応力緩和装置１は、内部が仕切板１１によって複数の領域１２ａ〜１２ｅに区画されているので、各フィルム搬送ガイドの気体噴射孔から予め個別に設定された温度の加熱気体を噴出させて、ポリイミドフィルム５０の温度を段階的に昇温及び降温させて処理できる。例えば、応力緩和装置１の前半の領域では、任意の昇温速度でポリイミドフィルムを加熱して任意の最高到達温度で処理し、後半の領域では、任意の降温速度でポリイミドフィルムを冷却して処理することができる。
【０１１７】
具体的な一例を挙げると、領域１２ａ〜１２ｂでは、ポリイミドフィルムの温度を、（ポリイミドフィルムのＴｇ−１５０）℃〜（ポリイミドフィルムのＴｇ＋２００）℃の範囲で設定した温度以上となるまで加熱する第１領域とし、領域１２ｃ〜１２ｄでは、第１領域で設定した温度未満であって、ポリイミドフィルムの温度を、（ポリイミドフィルムのＴｇ−１５０）℃〜（ポリイミドフィルムのＴｇ）℃の範囲で設定した温度にする第２領域とし、領域１２ｅでは、第２領域で設定した温度未満であって、ポリイミドフィルムの温度を、（ポリイミドフィルムのＴｇ−１５０）℃〜常温（大気温度または室温）の範囲で設定した温度まで冷却する第３領域として、応力緩和処理を行う方法が挙げられる。第３領域では、常温まで冷却することが好ましい。
【０１１８】
第１領域にて、ポリイミドフィルムを上記設定した温度以上まで加熱することで、熱硬化後のポリイミドフィルムに残留している応力を効率よく緩和できる。なお、ポリイミドフィルムのＴｇ（ガラス転移温度）とは、ポリイミドフィルムを構成するポリマーの運動性が大きく変化する境界温度のことである。本発明では、動的粘弾性測定装置（ＴＡインスツルメント社製ＲＳＡ−Ｇ２）を使用し、周波数１Ｈｚ、昇温速度１０℃／分で測定したｔａｎδのピーク温度をポリイミドフィルムのＴｇとした。
【０１１９】
第１領域では、段階的にポリイミドフィルム５０を昇温できるように、フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｂの気体噴射孔から噴出される気体の温度を調整することが好ましい。また、第２領域及び第３領域では、段階的にポリイミドフィルム５０を降温できるように、フィルム搬送ガイド１０ｃ〜１０ｄの気体噴射孔から噴出される気体の温度を調整することが好ましい。再加熱する工程である第１領域及び冷却固化する工程である第２領域において、段階的に温度をかえることで、ポリイミドフィルム５０を滑らかに加熱処理でき、急激な温度変化にともなう皺や凹凸の発生を効率よく防止できる。
【０１２０】
なお、図１の応力緩和装置では、第１領域（領域１２ａ〜１２ｂ）、第２領域（領域１２ｃ〜１２ｄ）、第３領域（領域１２ｅ）の全てにおいて浮上搬送装置を用いているが、第３領域（領域１２ｅ）では、ポリイミドフィルムは傷等が付き難い状態とされているので、第１領域（領域１２ａ〜１２ｂ）及び第２領域（領域１２ｃ〜１２ｄ）のみ浮上搬送装置を用い、第３領域（領域１２ｅ）では浮上搬送装置以外の搬送装置を用いて処理を行ってもよい。浮上搬送装置以外の搬送装置としては、接触式ガイドローラ等が挙げられる。
【０１２１】
応力緩和処理は、ポリイミドフィルム５０の両端縁を把持具などで固定することなく、各フィルム搬送ガイド上を非接触状態で搬送させて行うことが好ましい。ポリイミドフィルム５０の両端縁を把持具で固定していると、残留応力を十分に低減できないことがあり、寸法安定性が低下することがある。
【０１２２】
このように応力緩和処理して得られるポリイミドフィルムは、平面性に優れ、表面に傷、皺、凹凸などが少なくなる。特に、図３〜５に示すフィルム搬送ガイドを用いることで、ポリイミドフィルムの全面に、ほぼ均等に加熱気体を吹き付けて応力緩和処理できるので、圧力ムラや加熱ムラ等が生じ難く、残留応力を効率よく緩和できる。更には、フィルム表面に皺や凹凸等の発生を抑制でき、平面性の良好なポリイミドフィルムを効率よく製造できる。
【０１２３】
このようにして製造されるポリイミドフィルムは、電気・電子部品の基板や絶縁材料等に好ましく用いることができる。例えば、ＴＡＢ用テープ、ＣＯＦ用テープ等のテープ基材、ＩＣチップ等のチップ部材等のカバー基材、液晶ディスプレー、有機エレクトロルミネッセンスディスプレー、電子ペーパー、太陽電池、プリンテッド回路基板等のベース基板として用いることができる。
【０１２４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態で用いる応力緩和装置について、図２を用いて説明する。なお、図１に示す応力緩和装置と実質的に同一箇所は、同一符号を付して説明を省略する。
【０１２５】
図２に示す応力緩和装置は、領域１２ｂ、１２ｃにおいて、フィルム搬送ガイド１０ｂ，１０ｃのフィルム搬送面に対向して、フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂが配置されている。
【０１２６】
フィルム押さえ装置は、対向して配置されたフィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に向けて気体を噴出し、気体の噴出圧によって、各搬送ガイドとフィルム押さえ装置の搬送面間を通過するポリイミドフィルムを、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面側に押さえつけるようにするものである。
【０１２７】
図２に示す応力緩和装置において、フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂは、フィルム搬送ガイド１０ｂ，１０ｃのフィルム搬送面との間に所定の間隙を持って配置された凹曲面１６を有している。そして、この凹曲面１６上に気体噴射孔（図示しない）が設けられている。また、フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂには、熱風ヒータＡＨ２，３から伸びた気体導入管Ｌ２ａ，Ｌ３ａが接続しており、各フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂから加熱気体が噴出できるように構成されている。
【０１２８】
図２に示す応力緩和装置では、各フィルム搬送ガイド及び各フィルム押さえ装置に、各気体導入管を通して気体が導入されると、各フィルム搬送ガイド及び各フィルム押さえ装置の気体噴射孔から気体が噴出する。これによって、ポリイミドフィルム５０は、領域１２ａ，１２ｄ，１２ｅで、フィルム搬送ガイド１０ａ，１０ｄ，１０ｅから噴出した気体の噴出圧によって浮上搬送される。また、領域１２ｂ，１２ｃでは、ポリイミドフィルム５０は、フィルム搬送ガイド１０ｂ，１０ｃのフィルム搬送面から噴出される気体と、フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂから噴出される気体との間に挟まれて浮上搬送される。
【０１２９】
ここで、ポリイミドフィルムの一方の面のみに気体を吹き付けてポリイミドフィルムを浮上搬送させた場合、ポリイミドフィルムの幅方向両側に比べて、幅方向中央部近傍の方が、ポリイミドフィルムにかかる圧力が強くなることがある。ポリイミドフィルムの温度が低い状態の場合は、ポリイミドフィルムの幅方向に圧力ムラが生じても特に問題はないが、ポリイミドフィルムを高温に曝す場合、加熱ムラが生じて平面性が低下することがある。これに対し、ポリイミドフィルムの両面に気体を吹き付けて浮上搬送することで、圧力ムラをほとんど生じさせることなく、ポリイミドフィルムを浮上搬送できる。このため、ポリイミドフィルムの加熱ムラがより生じ難くなり、より平面性の良好なポリイミドフィルムを得ることができる。
【０１３０】
また、この実施形態では、フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂから加熱気体を噴出させているので、領域１２ｂ，１２ｃでは、ポリイミドフィルム５０の両面に加熱気体が吹き付けられる。このため、ポリイミドフィルムを所望の温度まで速やかに加熱でき、応力緩和処理をより効率よく行うことができる。また、装置全長をよりコンパクトにできる。
【０１３１】
本発明において、フィルム押さえ装置の構造としては、特に限定は無く、フィルム搬送ガイドの前記フィルム搬送面に対向する面（以下、フィルム押さえ面という）に、気体噴射孔が形成されていればよい。例えば、フィルム押さえ面に、フィルム搬送ガイドと同様な、積層メッシュ、多孔質セラミック、多孔質金属、パンチングメタル材等の多孔質材を配置して、多孔質材を通して気体を噴出する構造、フィルム押さえ面に気体噴出孔をパンチングした構造、フィルム押さえ面にスリットノズルを形成した構造などが挙げられる。好ましくは、多孔質材を通して気体を噴出する構造である。これによれば、フィルム搬送ガイドとフィルム押さえ装置の搬送面間を通過するポリイミドフィルムに対し、気体をほぼ均等に吹き付けることができる。多孔質材としては、前記第１の実施形態のフィルム搬送ガイドで説明した多孔質材と同様のものを用いることができる。
【０１３２】
本発明において、フィルム押さえ装置の形状としては、特に限定は無い。フィルム押さえ装置に対向して配置されたフィルム搬送装置の形状に応じて、適宜選択することが好ましい。好ましい組み合わせとしては、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面が凸曲面をなし、フィルム押さえ装置のフィルム押さえ面が凹曲面をなす組合せである。この場合、フィルム押さえ装置のフィルム押さえ面は、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面よりも大きな曲率で、しかも対向して湾曲する凹曲面をなし、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面に対して、予め設定された一定の距離で離れて配置された形状であることがより好ましい。このような組み合わせによれば、ポリイミドフィルムが、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面と、フィルム押さえ装置のフィルム押さえ面とから、均一な圧力で気体を吹き付けられるので、安定した形状で曲面を描くように搬送することができ、得られるポリイミドフィルムの平面性をより良好にできる。
【０１３３】
本発明において、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面と、フィルム押さえ装置のフィルム押さえ面との間隔は、０．２〜４０ｍｍが好ましく、０.２〜１０ｍｍがより好ましく、０．２〜５ｍｍが最も好ましい。上記間隔が０．２ｍｍ未満であると、ポリイミドフィルムがフィルム搬送ガイドやフィルム押さえ装置に接触し易くなる傾向にある。
【０１３４】
本発明において、各フィルム押さえ装置から噴出する気体の温度は、対向して配置されたフィルム搬送ガイドから噴出する加熱気体の温度と同じであっても良く、異なっていても良い。
【０１３５】
本発明において、各フィルム押さえ装置から噴出する気体の流速は、対向して配置されたフィルム搬送ガイドから噴出する加熱気体の流速と同じであっても良く、異なっていても良い。フィルム押さえ装置から噴出する気体の流速は、対向して配置されたフィルム搬送ガイドから噴出する加熱気体の流速の０．５〜１．５倍であることが好ましい。上記範囲であれば、ポリイミドフィルムの圧力ムラをより効果的に抑制できる。
【０１３６】
本発明において、各フィルム押さえ装置のフィルム押さえ面における気体噴出孔が形成されている領域は、対向して配置されたフィルム搬送ガイドの、フィルム搬送面上の気体噴出孔が形成されている領域と比べて、幅方向の長さが該等しいことが好ましい。フィルム押さえ装置の気体噴出孔が形成されている領域が上記範囲であれば、圧力ムラをほとんど生じさせることなく、ポリイミドフィルムを浮上搬送できる。
【０１３７】
なお、この実施形態では、領域１２ｂ，１２ｃにフィルム押さえ装置を配置したが、領域１２ｂ，１２ｃのいずれか一方にのみ配置してもよい。また、領域１２ａ〜１２ｅの全ての領域に配置しても良い。好ましくは、上述した第１領域（領域１２ａ〜１２ｂ）、第２領域（領域１２ｃ〜１２ｄ）のうち、ポリイミドフィルムが特に高温に曝される領域に配置する。
【０１３８】
また、この実施形態では、各領域におけるフィルム搬送装置とフィルム押さえ装置は、同じ加熱ヒータから加熱気体が導入されるように構成されているが、異なる加熱ヒータから、同じ又は異なる温度の加熱気体が導入されるように構成されていてもよい。
【０１３９】
また、第２の実施形態においても、フィルム押さえ装置の配置を考慮して、第１の実施形態における赤外線加熱ヒータを設置しても良い。
【０１４０】
また、上記実施形態は、ポリイミドフィルムに適用した例であるが、本発明は、ポリイミドフィルムに限らず、各種フィルムの応力緩和処理に適用することができる。
【０１４１】
本発明に好適な応力緩和処理を行うフィルムの基材としては、主として熱可塑性樹脂が挙げられ、例えば、一般的な光学フィルム用樹脂としてのポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリオレフィン等が好適に用いられる。また、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリ塩化ビエル、脂環式オレフィンポリマー、アクリル系ポリマー、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等を用いることもできる。
【実施例】
【０１４２】
（試験例１）
（例１〜４）
テトラカルボン酸二無水物成分として３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジアミン成分としてｐ−フェニレンジアミンを用いて製造されたポリイミドフィルム（厚み：２５μｍ、Ｔｇ：３４０℃）を、図１に示す応力緩和装置に導入し、表１に示す加熱条件で応力緩和処理を行った。例１〜４では、ポリイミドフィルムを非接触状態で搬送できた。【０１４３】
なお、各フィルム搬送ガイドにおける図８に示した抱き角θは、１５０°であり、フィルム搬送ガイドの間を渡る直線部の長さＬは、５０ｍｍであった。【０１４４】
応力緩和処理後のポリイミドフィルムについて、平面性、寸法安定性、傷の有無について評価した。平面性は、Ａ４サイズに切り出したサンプルを平らなテーブル面上に広げ、フィルムの皺や凹凸の発生状態を、応力緩和処理を施していないポリイミドフィルムと比較して目視で評価した。【０１４５】
平面性は、サンプルの表面状態が応力緩和処理をしていないポリイミドフィルムと同等であれば◎、応力緩和処理をしていないポリイミドフィルムとほぼ同等であれば○、応力緩和処理をしていないポリイミドフィルムと比べて著しく外れる場合は×とした。ポリイミドフィルムの寸法安定性の評価については、熱機械的分析装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社社製  ＥＸＳＴＡＲ６１００  ＴＭＡ／ＳＳ）を用いて線膨張係数（ＣＴＥ）を測定し、線膨張係数（ＣＴＥ）が大きく変化する点（変曲点）の有無を確認した。変曲点がないものを○、変曲点が有るものを×とした。傷の有無は目視で評価し、目立った傷が無いものを○、目立った傷があるものを×とした。結果を表１に記す。表１中、「←」は、左に同じという意味である。【０１４６】
なお、例１，２で使用したフィルム搬送ガイドは、図３に示されるように、全体が略円筒形状をなし、両端部１０２ａ，１０２ｂを除いたほぼ全周にわたって、多孔質材１０１が配置され、一方の端部１０２ａには、気体導入管１０３が接続した構造をなしている。【０１４７】
また、例３で使用したフィルム搬送ガイドは、図６に示されるように、全体として略円筒形状をなしており、フィルム搬送面に、気体噴出孔１０５がパンチングされ、一方の端部に気体導入管１０６が接続した構造をなしている。【０１４８】
また、例４で使用したフィルム搬送ガイドは、図７に示されるように、全体が略円筒形状をなし、上面にスリットノズル１０８が形成され、一方の端部に気体導入管１０９が接続した構造をなしている。スリットノズル１０８（噴出孔）のサイズは、Ｔ０．５ｍｍ×Ｗ３８０ｍｍとした。【０１４９】
【表１】
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【０１５０】
表１に示すように、気体噴射孔から加熱気体を噴出させて非接触状態でポリイミドフィルムを搬送する浮上搬送装置を用いて、ポリイミドフィルムを非接触状態で搬送しながら応力緩和処理を行った例１〜４は、加熱硬化後のポリイミドフィルムに残留する応力が十分に緩和されて、寸法安定性の良いポリイミドフィルムとすることができた。【０１５１】
そして、フィルム搬送ガイドとして、多孔質材を通して加熱気体を噴出する構造をなすものを用いた例１，２は、皺や凹凸が殆どなく、平面性の良いものであった。【０１５２】
（試験例２）
（例５）
テトラカルボン酸二無水物成分として３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジアミン成分としてｐ−フェニレンジアミンを用いて製造されたポリイミドフィルム（厚み：２５μｍ、Ｔｇ：３４０℃）を、図２に示す応力緩和装置に導入し、以下に示す条件で応力緩和処理を行った。【０１５３】
フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅとして、フィルム搬送面が多孔質材（噴射孔のサイズ：約１００μｍ、噴射孔の孔間隔：０．４ｍｍ）で形成された、図３に示す構造を有するものを用いた。なお、フィルム搬送ガイド１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅは、直径７５ｍｍの略円筒形状をなしたものを用い、フィルム搬送ガイド１０ｃは、直径１５０ｍｍの略円筒形状をなしたものを用いた。【０１５４】
なお、各フィルム搬送ガイドにおける図８に示した抱き角θは、１５０°であり、フィルム搬送ガイドの間を渡る直線部の長さＬは、５０ｍｍであった。【０１５５】
フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂとして、フィルム押さえ面が、フィルム搬送ガイド１０ｂ、１０ｃのフィルム搬送面に沿った凹曲面をなし、多孔質材（噴射孔のサイズ：約１００μｍ、噴射孔の孔間隔：０．４ｍｍ）で形成されたものを用いた。【０１５６】
応力緩和処理条件は、搬送張力０．２ＭＰａ、搬送速度１ｍ／ｍｉｎとした。また、領域１２ａでは、フィルム搬送ガイド１０ａから、温度２５０℃の熱風を風量２５ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出した。また、領域１２ｂでは、フィルム搬送ガイド１０ｂから、温度４５０℃の熱風を風量３５ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出し、フィルム押さえ装置１５ａから温度４５０℃の熱風を、風量３５ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出した。また、領域１２ｃでは、フィルム搬送ガイド１０ｃから、温度３００℃の熱風を風量２０ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出し、フィルム押さえ装置１５ｂから温度３００℃の熱風を、風量２０ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出した。また、領域１２ｄでは、フィルム搬送ガイド１０ｄから、温度２００℃の熱風を風量２０ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出した。また、領域１２ｅでは、フィルム搬送ガイド１０ｅから、常温の気体を風量１５ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出した。【０１５７】
上記条件でポリイミドフィルムを応力緩和処理したところ、ポリイミドフィルムを非接触状態で搬送しながら応力緩和処理できた。また、領域１２ｂにおいて、フィルム搬送ガイド１０ｂとポリイミドフィルムとの間隔は３ｍｍで、フィルム押さえ装置１５ａとポリイミドフィルムとの間隔は３ｍｍであった。また、領域１２ｃにおいて、フィルム搬送ガイド１０ｃとポリイミドフィルムとの間隔は３ｍｍで、フィルム押さえ装置１５ｂとポリイミドフィルムとの間隔は３ｍｍであった。【０１５８】
応力緩和処理後のポリイミドフィルムの寸法安定性は○で、平面性は◎で、傷の有無は○であった。【０１５９】
（例６）
テトラカルボン酸二無水物成分として３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジアミン成分としてｐ−フェニレンジアミンを用いて製造されたポリイミドフィルム（厚み：２５μｍ、Ｔｇ：３４０℃）を図２に示す応力緩和装置のうち、フィルム押さえ装置１５ａ，１５ｂを設置しない応力緩和装置に導入し、以下に示す条件で応力緩和処理を行った。フィルム搬送ガイド１０ａ〜１０ｅは、例５と同じものを用いた。応力緩和処理条件は、領域１２ｂでは、フィルム搬送ガイド１０ｂから、温度４５０℃の熱風を風量４０ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出させ、領域１２ｃでは、フィルム搬送ガイド１０ｃから、温度３００℃の熱風を風量３０ｍ３／ｍｉｎ／ｍ２で噴出させた以外は、例５と同じ条件とした。【０１６０】
上記条件でポリイミドフィルムを応力緩和処理したところ、ポリイミドフィルムを非接触状態で搬送しながら応力緩和処理できた。【０１６１】
応力緩和処理後のポリイミドフィルムの寸法安定性は○で、平面性は○で、傷の有無は○であった。【０１６２】
例５と例６との結果より、フィルム搬送ガイドのフィルム搬送面から噴出される気体と、フィルム押さえ装置から噴出される気体との間に、ポリイミドフィルムを挟んで浮上搬送しながら応力緩和処理を行うことで、より平面性の良好なポリイミドフィルムを得ることができた。
【符号の説明】
【０１６３】
１：応力緩和装置
１０ａ〜１０ｅ，１０，１０’：フィルム搬送ガイド
１１：仕切板
１２ａ〜１２ｅ：領域
１５ａ，１５ｂ：フィルム押さえ装置
１６：凹曲面
５０：ポリイミドフィルム
１０１：多孔質材
１０３，１０６：気体導入管
１０５：気体噴出孔
１１０：マスク材
ＩＲ１，ＩＲ２：赤外線加熱ヒータ
Ｌ１〜Ｌ５：気体導入管
ＡＨ１〜５：熱風ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006451624.tif 000007
【図６】
0006451624.tif 000008
【図７】
0006451624.tif 000009
【図８】
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