(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性が５０％以上である耐熱性樹脂フィルムを２５０℃以上の温度で熱処理するに当たり、そのフィルムをその片側にフィルムに接触することなく設置された放熱板と、その反対側に放熱板と対面してフィルムに接触することなく設置され光を乱反射する粗面または幾何学的凹凸面に形成されている反射板との間を走行させることにより熱処理することを特徴とする耐熱性樹脂フィルムの熱処理方法。
【請求項２】
放熱板と対面して設置された反射板が光を乱反射する粗面または幾何学的凹凸面に形成されており、その反射板を走行するフィルムに対し平行面内で回転または揺動しつつ熱処理することを特徴とする請求項１記載の耐熱性樹脂フィルムの熱処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の耐熱性樹脂フィルムの熱処理方法を実施する装置であって、耐熱性樹脂フィルムを熱処理するための放熱板と、処理すべきフィルムを挟むようにその対面して設置された反射板とからなり、該反射板が光を乱反射する粗面または幾何学的凹凸面に形成されており、かつ該反射板が走行するフィルムに対し平行面内に回転または揺動自在に設置されているを特徴とする耐熱性樹脂フィルムの熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性樹脂フィルムの性能を発揮するための熱処理に関するものであり、さらに詳しくは特定の透明性を有する耐熱性樹脂のフィルムを簡便に熱処理する方法およびそれに用いる熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリイミド樹脂やアラミド樹脂のフィルムは耐熱性に優れたフィルムとして、プリント配線などの電子部品のベースフィルム、太陽電池のベースフィルム、電気絶縁材料などに用途を広げている。
これらの耐熱フィルムは、高結晶化や残留歪みの除去により熱的特性を高めるために、またポリイミド樹脂においては閉環処理のために、例えば、２５０℃以上の高温での熱処理が施されることが多い。
これらの熱処理は、フィルムを均一に加熱することが重要であり、従来はフィルムをテンターにてその両耳部を把持しつつ、高温の空気または不活性ガス中または、および１対の熱板の間を走行させる方法や、高温のロールに接触させつつフィルムを送る方法などにより処理することが行われていた。
【０００３】
耐熱性樹脂フィルムを熱処理するに当たっての問題点は、熱処理温度が従来の産業用フィルムであるポリエステルなどに比べて極めて高い温度、例えば、２５０℃以上、アラミド樹脂の典型的なものであるポリパラフェニレンテレフタルアミド（以「下ＰＰＴＡ」と略記する。）では４００から５００℃にも達する温度が必要であることである。
このような高温の熱処理を高温ガス中で行うことはエネルギー損失も大きく、またテンターのチャックの走行レールが高温に曝されるため、チャックの走行に当たっての潤滑性を保持することも困難になる。その点でテンターで把持しつつ１対の熱板の間で熱処理する方法やテンターを用いず加熱ロールに接触して熱処理する方法は有利であるが、高温に耐え、かつ均一な温度分布を実現する上で、熱板やロールの構造、材質の点で高価となるなどの問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐熱性樹脂フィルムを熱処理するに当たり、簡便な方法で実施することにより、コストダウンを図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の課題は、光透過性が５０％以上である耐熱性樹脂フィルムを２５０℃以上の温度で熱処理するに当たり、そのフィルムをその片側にフィルムに接触することなく設置された放熱板と、その反対側に放熱板と対面してフィルムに接触することなく設置され光を乱反射する粗面または幾何学的凹凸面に形成されている反射板との間を走行させることにより熱処理することにより達成される。
本発明の耐熱性フィルムとしては、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられるが、その他の耐熱性樹脂のフィルムであっても適用されることはもちろんである。
【０００６】
本発明を実施する上で、フィルムの光透過率が５０％以上であることが重要である。フィルムによっては、ヘイズや失透現象により、また顔料添加により不透明なものがああるが、これらフィルムではフィルムの片側に設置された熱板からのエネルギーの大半が吸収され、また本発明の特徴とする反射板からの熱エネルギーの供給が少なくなるため、フィルム厚み方向の熱処理斑が発生して、フィルムがカールするなどの問題を生じるため好ましくない。
本発明のフィルムの製造法については、特に限定されるものではなく、それぞれの樹脂に適した製造法が取られてよい。
【０００７】
まず、アラミド樹脂については、有機溶剤可溶の樹脂では、直接溶剤中で重合するか、一旦ポリマーを単離した後再溶解するなどして溶液とし、ついで乾式法または湿式法にて製膜し、また、ＰＰＴＡ等の有機溶剤に難溶のものについては、濃硫酸などに溶解して溶液とし、ついで乾式法または湿式法にて製膜する。
一方、ポリイミド樹脂については、有機溶剤中にてテトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンを反応させて、ポリアミド酸とし、この溶液をそのまま、または一旦閉環処理してポリイミドとし、再度溶剤に溶解して溶液を得、それらを乾式法または湿式法にて製膜する。
【０００８】
乾式法では、溶液はダイから押し出され、金属ドラムやエンドレスベルトなどの支持体上にキャストされ、キャストされた溶液が自己支持性あるフィルムを形成するまで乾燥またはイミド化反応を進める。
湿式法では、溶液はダイから直接凝固液中に押し出されるか、乾式と同様に金属ドラムまたはエンドレスベルト上にキャストされた後、凝固液中に導かれ、凝固する。
次いでこれらのフィルムはフィルム中の溶剤や無機塩などを洗浄され、延伸、乾燥などの処理を受け、次いで本発明の熱処理を受けた後巻き取られる。
【０００９】
本発明を実施する上で、耐熱性フィルムには滑剤粒子や、各種の添加剤などが含まれていてもよいが、フィルムの光透過性を著しく損なう着色剤などや顔料などを大量に含んでいるものは熱板からの輻射エネルギーを吸収しやすいため、熱板側と反射板側とでフィルムの厚み方向に熱処理斑を生じ、フィルムがカールするなどの欠点が出やすく避けるべきである。具体的には、６００ｎｍの波長の光線透過量が５０％以上、さらに好ましくは７０％以上のフィルムが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に実施例などを持って本発明を更に具体的に説明する。
図１は本発明の熱処理装置および熱処理を実施して場合の概要を示す側面図である。耐熱フィルム１は図示されていない製膜装置および洗浄装置から送り込まれ、テンターの把持装置３によりフィルムの両耳部を把持され、乾燥機２中を走行して乾燥され、次いで熱板４と、それに対しフィルム１の反対側に対面して設置された本発明の特徴とする反射板５の間を、それらと接触することなく走行して熱処理を受けた後、引き取りロール６により引き取られ、図示されない巻取機にて巻き取られる。
【００１１】
この例ではフィルムはテンターの把持装置により両耳を把持されて乾燥および熱処理を受けているが、乾燥および／または熱処理と同時に把持装置の間隔を広げて延伸したり、逆に狭めて収縮処理したりすることも可能であり、それらは本発明の好ましい実施態様の１つである。また、通常はフィルムの機械的特性を制御する上でフィルムの両耳を把持して処理することが好ましいが、目的によっては把持を省略することも行われてよい。
【００１２】
乾燥方法および条件については全く制限されるものではなく、従来の熱風を循環またはフィルムに吹き付けて行う方法、赤外線または遠赤外線により加熱して乾燥する方法などが任意に用いられてよい。
本発明の熱板４の構造については何ら制限されるものではなく、熱板に設けられたジャケット中に熱媒を供給して加熱する方法、熱板を赤外線または遠赤外線ヒーターにて加熱する方法、熱板にヒーターを埋め込み発熱させるまたは熱板に直接電流を通じて自己発熱させるなどの各種の方法が任意に用いられてよい。
【００１３】
熱板の材質についても特に制限するものではなく、セラミックス、金属などが用いられる。２種以上の金属を張り合わせて、伝熱性と耐食性を兼ね備えさせたり、金属の表面を酸化したりセラミックス層を形成して熱輻射特性を改良するなども本発明の好ましい実施態様である。
本発明の特徴とする反射板は、熱板の輻射熱がフィルムに吸収されずに透過したものを再度反射してフィルムに吸収させるためのものであり、これによりエネルギー効率を高めるものである。反射板としては表面を研磨したステンレス鋼が簡便に用いられるが、表面に金、クロム、ニッケルなどの耐食性に優れた金属のメッキ層を設けて反射率を高めた金属板なども好適に用いられる。また、遠赤外線を放射するセラミックスを熔射したものを反射板として用い、熱板からの熱線を一旦吸収した後再放射することも可能である。
【００１４】
熱板の温度分布を完全に均一に製造することは困難であるため、フィルムの熱処理が部分的に斑になることもあるが、本発明の反射板の表面を粗面加工したり、幾何学的凹凸を付与して、熱エネルギーを乱反射することで、熱板の放射エネルギーの斑を平準化することも好ましい実施態様である。さらに、幾何学的凹凸をつけた反射板をフィルムに対しほぼ平行な平面内で回転させたり、揺動させることにより、フィルムに与えるエネルギーの部分的斑を小さくすることも好ましい実施態様である。その際に、反射板の回転または揺動をフィルムに対し平行面から一定の角度を与えて実施することも、またその角度を周期的に変えつつ行うことも許される。
【００１５】
図１の例では、熱板をフィルムの下方に設置し、反射板をフィルムの上方に設置しているが、この逆であっても同様の効果が得られることは勿論である。
次に本発明の方法でアラミドフィルムを製造した例を示すが、本発明がこれらの例により何等限定されるものでないことは勿論である。また、各例中、特に断らない限り％は、重量％を示す。
【００１６】
〔特性の測定法〕
本発明の特性値の測定法は次の通りである。
（１）フィルムの厚み、強度、伸度、弾性率の測定法
フィルムの厚みは、直径２ｍｍの測定面を持つダイヤルゲージで測定する。
強度、伸度、弾性率は、定速伸長型強伸度測定機を用い、測定長１００ｍｍ、引っ張り速度５０ｍｍ／分で測定したものである。
【００１７】
（２）熱収縮率の測定法
フィルムから２ｃｍ×５ｃｍの試料片を切り出し、４ｃｍの間隔に刃物で傷をつけて標識とし、予め２３℃、５５％ＲＨの雰囲気下に７２時間放置した後、標識間の距離を読み取り顕微鏡にて測定し、次いで２００℃の熱風式オーブンに２時間拘束することなく放置した後、再度２３℃、５５％ＲＨの雰囲気下に７２時間放置した後、標識間の距離を読み取り顕微鏡にて測定して求めた。
【００１８】
（３）フィルムの光透過率の測定法
分光光度計にて、フィルムを測定セル位置にセットし、６００ｎｍのフィルターを掛けた光の透過度を測定する。
（４）フィルムの比重（密度）の測定法
フィルムの任意の箇所からフィルムの小片を切り出し、標準フロートにより校正された密度勾配管により測定した。
【００１９】
（実施例１）
ＰＰＴＡを、予め３０ｎｍのシリカ粒子をＰＰＴＡに対し０．０３％となるように超音波ホモジナイザにより分散させた９９．８％濃硫酸に、ポリマー濃度が１２％になるように溶解し、該溶液（ドープ）をダイからエンドレスベルト上にキャストした。次いで、ベルト上で加熱と同時に吸湿処理して、ドープを液晶相から等方相に相転換した後、１０℃の４０％硫酸中にて凝固させ、中和、水洗し、縦方向に１．１倍に延伸した後、テンターによりフィルムの両耳部を把持し、横方向に１．１倍の延伸を施し、定長状態を保ちつつ２００℃で熱風乾燥し、次いで図１の熱板４として加熱面を酸化処理したステンレス鋼をクラッド加工した真鍮製のブロックに電熱ヒーターを埋め込んだ構造のものを用い、その熱板の温度を４６０℃とし、クロムメッキされた平滑な銅板を反射板５として用いて、４５秒間熱処理した後巻き上げた。
【００２０】
得られたＰＰＴＡフィルムは、厚みが４．５μｍ、光透過率が９７％であり、フィルムの物性は長尺方向、幅方向にそれぞれ、強度が４３、４３ｋｇ／ｍｍ2 、伸度が１４、１３％、弾性率が１５００、１５１０ｋｇ／ｍｍ2 、２００℃熱収縮率が０．２、０．２％であり、フィルムの密度も１．３９４と十分な熱処理効果が得られていることが判明した。
【００２１】
（比較例１）
実施例１において、本発明の熱処理を施さなかったほかは全く同様にして製造されたＰＰＴＡフィルムは４．５μｍの厚みで光透過率は９７％であり、フィルムの物性は長尺方向、幅方向にそれぞれ、強度が３５、３４ｋｇ／ｍｍ2 、伸度が４５、４６％、弾性率が１２３０、１２５０ｋｇ／ｍｍ2 、２００℃熱収縮率が１．２、１．２％であり、フィルムの密度も１．３４１であり、熱処理による結晶化が進んでおらず、機械的特性も十分発揮できていないことが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性樹脂のフィルムを高温度で熱処理するにおいて、簡便な装置で十分な熱処理効果が得られ、高価なフィルムを製造する上でのコストダウン効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理を実施している場合の側面図を示す。
【符号の説明】
１  耐熱フィルム
２  乾燥機
３  テンターの把持装置
４  熱板
５  反射板
６  引き取りロール
【図１】
0003744633.tif 000002