JPH03220244A - 芳香族ポリアミドフイルム - Google Patents
芳香族ポリアミドフイルムInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
るフィルムに関する。
れた面配向性により、フィルムの長尺方向(以下、MD
力方向略す)および幅方向(以下、TD力方向略す)共
に優れた機械特性を示し、かつ長期耐熱性の良好なパラ
配向型芳香族ポリアミ(従来の技術) PPTAは、特に優れた結晶性や高い融点を有し、また
剛直な分子構造の故に、耐熱性で高い機械的強度を有し
ており、近年、特に注目されている高分子素材である。
維は高い強度およびモジュラスを示すことが報告され、
既に工業的に実施されるに到っている。
その有用な高分子量のポリマーは有機溶媒に難溶であり
、濃硫酸等の無機の強酸が溶媒として用いられねばなら
ないということが挙げられる。これを回避するために、
例えば特公昭56−45421号公報では、直線配向型
芳香族ポリアミドの芳香核にハロゲン基を導入した単位
と、芳香核に置換基を持たない芳香族ポリアミドとを共
重合することにより、有機溶媒に可溶とし、それからフ
ィルムを得ようとする試みがなされている。
る上に、折角のパラ配向型芳香族ポリアミドの耐熱性や
結晶性を損なう欠点がある。
を有する芳香族ポリアミド溶液をスリットから短い空気
層を介して凝固浴中に押出す方法が開示されているが、
この方法ではMD力方向機械的強度のみ強く、それと直
交するTD力方向機械的強度は極端に弱く、裂けやすい
ものしか得られなかった。
押出し、そのまま凝固させただけでは、吐出方向に過度
に配向するために、フィブリル化し易<TD力方向弱い
ものとなってしまうため、これを改良しようとするフィ
ルム製造方法が種々検討された。
性を有する芳香族ポリアミド溶液を、環状ダイから押出
し、インフレーシラン法を用いてドープの状態で2軸方
向に同時流延させた後、湿式凝固させることにより暮方
性のフィルムが得られるとしている。しかし、この方法
では均一な厚みの透明フィルムを得るのが難しく、機械
的強度、殊に引裂強度が低いという欠点がある。
2674号公報では、バラ配向型芳香族ポリアミドの光
学異方性または光学等方性のドープを、グイ中で押出し
方向と直角の方向に機械的に剪断力を与えることにより
、押出し時に押出し方向とその直角方向の、2軸方向に
配向させる提案をしているが、ダイの構造が複雑で、工
業的寞施上の難点がある。
エンス、第271(第8号)、第2965〜2985頁
(1982)には、ポリパラフェニレンテレフタルアミ
ドの光学異方性ドープを環状グイより油塗布した円錐状
のマンドレル上に押出すことにより、2軸配向したフィ
ルムを得ることが!I案されているが、このフィルムは
、機械的強度が低く、ドラフトをかけた場合に、MD力
方向機械的強度は高いが、TD力方向それは著しく低い
という欠点がある。
ポリアミドの光学異方性ドープを凝固直前に、光学等方
性となるまで加熱した後、凝固させることによって、透
明で機械的物性が等方的であるフィルムを得ることが記
載されている。この方法は、従来の光学異方性ドープの
活用により高性能を得んとする大力の概念に逆らった独
創的なものであり、これにより光学異方性ドープの極端
なl軸配向性の緩和と同時に、光学異方性ドープの液晶
ドメイン構造がドープを押出した後も残り、そのまま凝
固して不透明なフィルムとなってしまうことを回避する
ことに成功している。
7−17886号公報において凝固後の湿フィルムを、
水酸化ナトリウム溶液で中和することで透明性の優れた
フィルムを得ることに成功している。
ったナトリウムの影響のため電気絶縁性が低いことが分
かった。一方、水洗強化を行ってナトリウムを除いた場
合は、中和無しでフィルムを製造した場合と同様、機械
物性が著しく低下し、長期耐熱性が劣ることが確認され
た。従って、長期耐熱性および電気特性の両方に優れた
フィルムについては具体的には開示していない。
、電気絶縁性及び長期耐熱性がともに優れたフィルムを
提供することにある。
ルムを得るべく鋭意研究を重ねた結果、次の知見を得た
。
(パラ配向型芳香族ポリアミドの光学異方性ドープをま
ず作り、これを光学等力比して凝固するという方法によ
り、透明性のある機械的性能に優れた芳香族ポリアミド
フィルムが得られる技術)において、驚くべきことに凝
固後のフィルムを二価の金属イオンを含む溶液で処理し
た後、水洗し、かつ乾燥工程において一般に収縮を制限
して、更に150°C以上で乾燥することにより、二価
の金属を特定量含有させると電気絶縁性及び長期耐熱性
に優れたフィルムが得られることが判った。
て本発明を完成させたものである。
香族ポリアミドからなり、密度が1.370g/cm3
以上であり、しかも二価の金属イオンを500〜3,0
00ppm含有することを特徴とする、芳香族ポリアミ
ドフィルムである。
の構成単位からなる群より選択された単位から実質的に
構成される。
co −−・(z)NHArx Co
−・ ・ ・(3)(ここで、Ar1.、Ar2、及び
Arsは各々2価の芳香族基であり、(1)と(2)は
ポリマー中に存在する場合は実質的に等モルである。) 本発明において、良好な耐熱性を確保するためには、A
rc、Art、及びAr、は各々、いわゆる直線配向性
の基である必要がある。
結合が芳香族の反対方向に同軸又は平行的に位置してい
ることを意味する。
ニレン、4.4°−ビフェニレン、1゜4−ナフチレン
、l、5−ナフチレン、2.5−ピリジレン等が挙げら
れる。それらはハロゲン、低級アルキル、ニトロ、メト
キシ、シアノ基などの非活性蟇で1または2以上置換さ
れていてもよい。
式: (ここで、Xは、4以下の偶数個の原子の連鎖により構
成され、かつ2価の基: 的に共役二重結合性を持つものである。)で表される形
の2価の基が挙げられる。
ずれも2種以上であってもよく、また相互に同じであっ
ても異なっていてもよい。
法により、各々の単位に対応するジアミン、ジカルボン
酸、アミノカルボン酸より製造することが出来る。具体
的には、カルボン酸基をまず酸ハライド、酸イミダブラ
イド、エステル等に誘導した後に、アミノ基と反応させ
る方法が用いられ、重合の形式もいわゆる低温溶液重合
法、界面重合法、溶融重合法、固相重合法等を用いるこ
とが出来る。
基が約10モル%以下共重合されたり、他のポリマーが
ブレンドされたりしていてもよい。
ポリーP−フェニレンテレフタルアミド(以下PPTA
と略称する)やポリ−p−ベンズアミドである。これら
の芳香環が核置換されていないホモポリマーを用いると
、核置換されたコポリマーを用いた場合に比べ耐熱性が
はるかに良いため、耐熱性、機械的物性が高いフィルム
が得られる。
低いと本発明の目的とする機械的性質の良好なフィルム
が得られなくなるため、通常25以上、好ましくは3.
5以上、さらに好ましくは4.5以上の対数粘度ηin
h (98,5%濃硫酸100afにポリマー0.2g
を溶解して30℃で測定した(1)を与える重合度のも
のが選ばれる。
ミドからなるポリマーを硫酸等の強酸に溶解したドープ
から製膜するに際し、二価の金属イオンを含む溶液で中
和されたものである。ここで、二価の金属イオン濃度と
しては、0.01重量%以上、匹 2重量%以下が好ま
しく用いられ、二価の金属イオンが未溶解状態で存在す
ることもできる。
”、Ba”、Ra”等であり、M g t。
000ppm程度含むべきであり、これは主に高分子末
端のカルボキシル基、または高分子中のスルホン基等に
結合していると考えられるが、他にMg S On 、
Ca S Oa等、遊離の塩として存在することもでき
る。
を越えるとフィルムの電気絶縁性が低下し、またsoo
ppmより少ないと高分子末端のカルボキシル基または
高分子中のスルホン酸基等が中和されず存在するため、
熱分解を促進して耐熱性が低下すると共に機械的物性(
強度や伸度)もかなり低下する。
に含むものであるが、本発明のフィルムにおけるナトリ
ウムの含量は1100pp以下と少ない 本発明のフィルムは、電気特性の中でも主に、体積抵抗
率及び絶縁破壊電圧に優れている。
の4X10”Ω・lに対して、本発明のフィルムは約8
×10ISΩ・1であり、100倍以上高くなっている
。
に重要な性質であり、体積抵抗率が低いと高電圧下での
絶縁不良の原因となるばかりでなく、長期間使用後のマ
イグレーションの発生を引き起こすこともある0体積抵
抗率低下の原因として、不純物が影響することは従来か
ら知られているが、本発明のように中和に用いる金属を
変えることにより、このような大きな効果が得られるこ
とは全く予想できないことであった。
、強度、伸度、ヤング率はそれぞれ、15kg/m”
、20%、400kg/m”以上を有スル。
を含まない。
0〜1.405g/dの範囲にある。この密度の値は四
塩化炭素−トルエンを使用した密度勾配管法により30
℃で測定されたものである。
.43g/Cjから1.46g/cm3の範囲にあるの
に比べてかなり小さい値である。
低下し、1.405g/c−を越えると面配向性、従っ
て機械的性質の等方性の損なわれたフィルムとなる。何
れにしても、このように密度が小さいことから、軽くて
高強度のフィルムが得られることになる。
結晶配向角で定義される面配向性を持っているのが好ま
しい。すなわち、フィルム表面に直角に入射したX線に
よる2θL:23°のピークに関する結晶配向角が30
′以上であり、フィルム表面に平行に入射したX線によ
る20′:18゜のピークに関する結晶配向角が60”
以下であるのが好ましい。
下、TV方向と称する)と表面に平行に入射する場合(
以下、S■力方向称する)とに分けられる。
3°に大きな回折ピークを持つが、この2θζ23“に
おける結晶配向角が30@以上であるのが好ましく、更
に50°以上であるのがより好ましい、さらにSv方向
からの入射により2θL:18°の大きな回折ピークが
赤道線上に現れるが、この20ζ186における結晶配
向角が60°以下であるのが好ましい。これらの両方の
結晶配向角が満たされたとき、本発明のフィルムがいわ
ゆる面配向の構造を持つということが言え、フィルムの
引取方向及びそれと直角な方向の双方ともに高い機械的
性質を有し、また大きい引裂き強度を有する上で非常に
好ましい。
例えば次のような方法によって行われる。
回転することにより、回折強度曲線を得る。
°の間を回転させる。この曲線の最高強度の、最低強度
点間に引いたベースラインに対する半分の強度を示す点
に対する、回折写真における円弧長を炭で表した値(す
なわち、最高強度のベースラインに対する50%の点に
対する角度)を測定し、それを試料の結晶配向角とする
。測定に際し、フィルムは必要により何枚か重ねて回折
強度を測ることができる。
についてパラ配同型芳香族ポリアミドとしてPPTAを
用いる場合を例にとって述べる。
異方性ドープを調製する必要がある。
するのに遺した溶媒は、95重量%以上の濃度の硫酸で
ある。95%未満の硫酸では溶解が困難であったり、溶
解後のドープが異常に高粘度になる。
化リン、トリハロゲン化酢酸などが少し混入されていて
もよい、硫酸は100重量%以上のものも可能であるが
、ポリマーの安定性や溶解性などの点から98〜lOO
重置%濃度が好ましく用いられる。
K(約20℃〜30℃)またはそれ以上の温度で光学異
方性を示す濃度以上のものが好ましく用いられ、具体的
には約10重量%以上、好ましくは約12重量%以上で
用いられる。これ以下のポリマー濃度、すなわち常温ま
たはそれ以上の温度で光学異方性を示さないポリマー濃
度では、成形されたPPTAフィルムが好ましい機械的
性質を持たなくなることが多い。ドープのポリマー濃度
の上限は特に限定されるものではないが、通常は20重
量%以下、特に高いηinhのPPTAに対しては18
重量%以下が好ましく用いられ、更に好ましくは16重
量%以下である。
光沢剤、紫外線安定化剤、熱安定化剤、抗酸化剤、顔料
、溶解助剤などを混入してもよい。
法、例えば特公昭50−8474号公報記載の方法で調
べることができるが、その臨界点は、溶媒の種類、温度
、ポリマー濃度、ポリマーの重合度、非溶媒の含有量等
に依存するので、これらの関係を予め調べることによっ
て、光学異方性ドープを作り、光学等方性ドープとなる
条件に変えることで、光学異方性から光学等方性に変え
ることができる。
可能な限り不溶性のゴミ、異物等を濾過等によって取り
除いておくこと、溶解中に発生又は巻きこまれる空気等
の期待を取り除いておくことが好ましい、脱気は、−旦
ドーブを調製したあとに行うこともできるし、調製のた
めの原料の仕込段階から一貫して真空(減圧)下に行う
ことによっても達成しうる。ドープの調製は連続又は回
分で行うことができる。
たまま、ダイ例えばスリットダイから、移動している支
持面上に流延される0本発明において、流延及びそれに
続く光学等方性への転化、凝固、洗浄、延伸、乾燥など
の工程は、好ましくは連続的に行われるが、もし必要な
らば、これらの全部又は一部を断続的に、つまり回分式
に行ってもよい。
、ドープを支持面上に流延した後、凝固に先立うてドー
プを光学異方性から光学等方性に転化するものである。
面上に流延した光学異方性ドープを凝固に先立ち、吸湿
させてドープを形成する溶剤の濃度を下げ、溶剤の溶解
能力およびポリマー濃度の変化により光学等方性域に転
移させるか、または加熱することによりドープを昇温し
、ドープの相を光学等方性に転移させる、或いは吸湿と
加熱とを同時又は逐次的に併用することにより達成でき
る。
めて、光学異方性の光学等力比が効率よ(、かつPPT
Aの分解を引き起こすことな(出来るので有用である。
よいが、好ましくは加湿又は加温加湿された空気を用い
る。加湿空気は飽和蒸気圧を超えて霧状の水分を含んで
いてもよく、いわゆる水蒸気であってもよい、ただし、
約45℃以下の過飽和水蒸気は、大きい粒状の凝縮水を
含むことが多いので好ましくない、吸湿は通常、室温〜
約180℃、好ましくは50℃〜150℃の加湿空気に
よって行われる。
上記の如き加熱された空気を流延ドープに当てる方法、
赤外線ランプを照射する方法、誘電加熱による方法など
である。
受ける0本発明において、ドープの凝固液として使用で
きるのは、例えば、水、約70重量%以下の希硫酸、約
20重量%以下の水酸化ナトリウム水溶液およびアンモ
ニア水、約10重量%以下の硫酸ナトリウム、塩化ナト
リウム水溶液および塩化カルシウム水溶液などである。
下であり、更に好ましくは5℃以下である。何故なら、
−aに、凝固液温度を低くした方が、フィルムに包含さ
れるボイドが少なくなるという傾向が見出されたからで
ある。
ため、好ましくは水で成る程度酸分を除去し、その後、
二価の金属イオンを含む水溶液で中和する。中和液の温
度は、限定されるものではないが、100℃以下が好ま
しい、中和液の濃度は、約0.01重量%以上、約0.
20重量%以下が好ましい、中和液との接触時間は通常
5秒〜20程度度である。
に応じて温水で行ったりしてもよい、洗浄は、例えば洗
浄液中でフィルムを走行させたり、洗浄液を噴霧する等
の方法により行われる。洗浄されたフィルムは、乾燥を
受ける前に湿潤状態で延伸しても良く、機械的高物性を
得るためには好ましい実施!lI様である。
ルムの収縮を制限して行う必要がある。
を有するフィルムを、何らの収縮の制限を行うことなく
乾燥した場合には、フィルムの平面性が損なわれたり、
カールしてしまうこともある。
や金属枠に挟んでの乾燥などを利用することができる。
又は常温気体(空気、窒素、アルゴンなど)による方法
、電気ヒーターや赤外線ランプなどの輻射加熱法、誘電
加熱法などの手段から自由に選ぶことができる。
ムを走行させつつ製造することが好ましい実施態様の1
つであるが、望むならば部分的に回分式に行ってもよい
、また、任意の工程で油剤、識別用の染料などをフィル
ムに付与しても差し支えない。
本発明を説明するものであって、本発明を限定するもの
ではない。
量%を示す。
0.2gを溶解し、30℃で常法で測定した。
速度で測定したものである。
ルゲージで測定した。
により、フィルム試料を100謹XIO■の長方形に切
り取り、最初のつかみ長さ30■、引張り速度30■/
分で荷重−伸長曲線を5回描き、これより夏山したもの
である。
℃に加熱し、灰化する。
Ca%Mgについては誘導結合プラズマ発光分光分析針
にて測定を行った。
。
閣まで正確に測り、第1図−a、−すの斜線部をAff
iで約2,000人の厚さに蒸着する。
雰囲気下に48時間放置後に、測定を行った。
充電して行った。
。
で正確に測る。
8時間放置後に、測定を行った。
用し、電圧印加は、手動にて約1kv(AC)/約15
秒の速度で印加し、測定を行った。
酸にポリマー濃度12.0%で溶解し、60℃で光学異
方性のあるドープを得た。このドープの粘度を常温で測
定したところ10,200ボイズだった。製膜しやすく
するために、このドープを約70℃に保ったまま、真空
下に脱気した。
800ボイズであった。タンクからフィルターを通し、
ギアポンプを経てダイに到る1゜5mの曲管を約70℃
に保ち、0.25mX300閣のスリットを有するグイ
から、鏡面に磨いたタンタル製のベルトにキャストし、
相対湿度v185%の約70℃の空気を吹きつけて、流
延ドープを光学等方化し、ベルトとともに、5°Cの水
の中に導いて凝固させた0次いで、凝固フィルムをベル
トから引き剥がし、水中に放置した。
中に浸しておき、次いで流水で洗浄した。
収縮しないようにして390℃の熱風乾燥機で約5分間
乾燥した。その時の水酸化カルシウム水溶液濃度とフィ
ルムの結果を第1表に示す。
まのフィルムを0.1%の水酸化マグネシウム浴中に浸
しておき、次いで流水で洗浄した。
水で洗浄し、実施例2と同じ方法で乾燥した。得られた
フィルムの結果を第1表に示す。
0分浸しておき、次いで、流水で洗浄したフィルムを実
施例1と同様に乾燥した。その時得られたフィルムの結
果を第1表に示す。
しかも、市販のフィルムには見られない高い強度と高い
モジュラスで表される良好な機械的性質を有し、しかも
MD力方向TD力方向極めてバランスの取れた物性を示
す。
、耐圧性、強酸以外の耐薬品性、構造の緻密性を有する
。
の絶縁材料や磁気テープ、フレキシブルプリント配線基
板、tII被覆材、濾過膜等に好適に使用することが出
来る。
図であり、図中の斜線部はAn蒸着電極である。 第2図は、第1図の断面図であり、図中の黒塗り部は/
li着電極電極る。 第2図
Claims (1)
- 対数粘度ηinhが2.5以上の実質的にパラ配向型芳
香族ポリアミドからなり、密度が1.370g/cm^
3以上であり、しかも二価の金属イオンを500〜3,
000ppm含有することを特徴とする、芳香族ポリア
ミドフィルム。
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| JP25221689 | 1989-09-29 | ||
| JP30319089 | 1989-11-24 | ||
| JP1-252216 | 1989-11-24 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2867288B2 JP2867288B2 (ja) | 1999-03-08 |
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Family Applications (1)
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1990
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