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JP3237715B2 - 熱可塑性ポリイミド系樹脂チューブ状フィルムの製造方法 - Google Patents

熱可塑性ポリイミド系樹脂チューブ状フィルムの製造方法

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JP3237715B2
JP3237715B2 JP28094791A JP28094791A JP3237715B2 JP 3237715 B2 JP3237715 B2 JP 3237715B2 JP 28094791 A JP28094791 A JP 28094791A JP 28094791 A JP28094791 A JP 28094791A JP 3237715 B2 JP3237715 B2 JP 3237715B2
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Japan
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film
thermoplastic polyimide
polyimide resin
tubular film
nonwoven fabric
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章博 田中
達郎 北浦
潤也 金武
勉 吉田
敏 脇中
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Gunze Ltd
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Gunze Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性ポリイミド系チ
ューブ状フィルムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ポリイミド系フィルムは耐熱
性フィルムとして各種の用途に使用されているが、この
ポリイミド系フィルムは主としてポリイミドの前駆体で
あるポリイミド酸の溶液から流延法(キャスト法)によ
り薄膜を作り、その後乾燥・脱水・閉環させてフィルム
を成膜するのが一般的であった。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】流延法により成膜され
たポリイミド系フィルムは製造の際生産性が劣り、溶剤
を使用するために環境汚染や衛生上にも問題があり、し
かも高価格なものであった。
【0004】本発明者らは上記の課題を解決するため
に、熱可塑性ポリイミド系樹脂を主成分とした素材を用
いて溶融押出法により極めて高い寸法精度と膜厚精度の
チューブ状フィルムを得るべく種々研究を重ねてついに
本発明に到達した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は熱可塑性ポリイ
ミド系樹脂を主成分とし溶融押出成膜された寸法精度、
膜厚精度が優れた熱可塑性ポリイミド系チューブ状フィ
ルムの製造方法に関する。
【0006】本発明に係る熱可塑性ポリイミド系樹脂と
しては、従来の熱硬化型、または非熱硬化型イミド型樹
脂のいずれとも異なる全く新しいタイプの熱可塑性ポリ
イミド系樹脂である。このような樹脂としては、例えば
高化式フローテスター(ダイ10mm×0.1mm,予
熱時間5min)を用いて融点付近の380〜420℃
で測定した溶融粘度が1,000〜4,000ポイズの
ものを例示できる。斯かる溶融粘度の低い熱可塑性ポリ
イミド系樹脂を用いて溶融押出成膜するために、優れた
寸法精度、膜厚精度を有する熱可塑性ポリイミド系チュ
ーブ状フィルムを容易に成膜出来る。この際、溶融粘度
が上記範囲以外の熱可塑性ポリイミド系樹脂を溶融押出
成膜してもよいが、寸法精度、膜厚精度が低下する傾向
になり好ましくない場合が多く、また成膜も困難である
場合が多い。しかしながら、溶融粘度が上記範囲以外の
熱可塑性ポリイミド系樹脂も用途によっては使用可能で
あり、必ずしも上記の範囲のみに限定されない。
【0007】本発明の熱可塑性ポリイミド系樹脂は単独
で溶融押出成膜してもよいが、熱伝導性を向上させるた
めに無機系充填剤を混合してもさしつかえなく、このこ
とに特に制限はない。この際、斯る無機系充填剤として
は、導電性カーボン、タルク、チタン酸フィスカー、チ
ッ化ボロン等を例示できるが、これのみに制限されな
い。又、熱可塑性ポリイミド系樹脂の性能を著しく低下
させないならば安定剤、滑剤、界面活性剤、顔料、ポリ
イミド系樹脂以外の樹脂等を添加してもよく、このこと
は特に制限されない。
【0008】本発明に係る熱可塑性ポリイミド系樹脂は
押出機に供給する際に水分含有量が30ppm以下にな
るように除湿乾燥する事が好ましく、水分含有量が30
ppmを超えるとポリイミド系樹脂が分解しやすく、熱
可塑流動性が悪化し、フィルムに気泡等が発生する現象
等によって、寸法精度、膜厚精度が優れた熱可塑性ポリ
イミド系チューブ状フィルムを製膜できない場合が多く
好ましくない。
【0009】本発明の熱可塑性ポリイミド系チューブ状
フィルムは一般的には環状ダイスを取付けた押出機を用
いて溶融押出でチューブ状に成膜されるが、この際、押
出機のシリンダーがチッ化鋼であると、チッ化鋼等が酸
化されてフィルムの中に金属酸化物が混入する場合が多
く、熱可塑性ポリイミド系フィルムの優れた性能を低下
させる傾向があり、チッ化鋼製のシリンダーを有する押
出機を使用するのは好ましくない場合が多い。しかし乍
ら必要ならばチッ化鋼製のシリンダーを使用してもよく
特に制限されない。
【0010】本発明の熱可塑性ポリイミド系フィルムを
成膜するのに用いる押出機のシリンダーには、シリンダ
ーの内周面を特殊合金層で均一にライニングする事が好
ましく、斯る特殊合金層としては硬い耐食性合金マトリ
ックスの中にカーボン、マンガン、ケイ素、ボロン、ニ
ッケル、コバルト、クロム、タングステン、カーバイト
等一種もしくは二種以上が均一に分散されたライニング
材を例示できるが、必ずしもこれのみに限定されずチッ
化鋼の酸化を防止できるものであればこれ以外でもよ
い。
【0011】押出機に使用されるスクリューは急圧縮タ
イプが好ましくL/D=24〜29のものを例示でき
る。又、スクリューは硬質クロームメッキを施しておく
事が一般的であるが、このことは特に制限はない。
【0012】押出機の例えばシリンダー先端やヘッド付
近にはフィルムにゲル分子が混入するのを防止するため
に、必要ならば、ゲル濾過用フィルターを取り付けても
よい。 この際、斯る濾過用フィルターとしては、例え
ば繊維径の大なる金属繊維の不織布と繊維径の小なる金
属繊維の不織布とを積層したものをメッシュ状(例えば
ステンレス製)の保護層とメッシュ状(例えばステンレ
ス製)の支持層の間に挟み込み、しかる後燒結し一体化
に加工した度目5μ程度の目の細かいものが好ましい
が、この値は特に制限はない。このようなものとしては
リーフ型フィルターのものを例示するが、必ずしもこれ
のみに限定されず樹脂のゲル分子を濾過できるものであ
れば、これ以外でもよく特に制限はない。
【0013】本発明の熱可塑性ポリイミド系チューブ状
フィルムを成膜するには上記の押出機に環状ダイスを取
付け、環状ダイスから押出されたチューブ状の内部に空
気等気体を吹き込み、所定の径(ダイスの押出径より小
さくてもよい)とした後冷却するインフレート法やデフ
レート法が好ましい。この際、環状ダイスはスパイラル
マンドレル方式のものが好ましい。
【0014】冷却方法としては、特に限定されずインサ
イドマンドレル法、外部冷却法等適宣な方法を採用すれ
ば良いが、特に好ましい例としては真空水槽を例示でき
る。真空水槽とは真空ポンプ等により内部を減圧状態に
されたサイジングスリーブと冷却水槽とを有する構造で
あり、サイジングスリーブの内環表面即ちチューブと接
する面は平滑性の良好な材質(例えば鏡面仕上の施され
た金属やフッ素樹脂等)からなり、細孔が付設されてい
る。この細孔により常にチューブ状フィルムと接する面
が減圧状態となり、これによりチューブ状フィルムの外
径がスリーブ内環表面に沿って一定の径に規制される、
この際必要ならばスリーブの内環表面に少量の水等を供
給してスリーブ内環とチューブ状フィルム外表面との間
に薄い水膜を形成させてもよい。このような真空水槽に
よりチューブ状フィルムの外径が正確に規制されて冷却
されると共にその表面状態も良好なものになり寸法精度
は優れたものになる。
【0015】この際、前記冷却水槽は一般的なものでチ
ューブ状フィルム外表面が直接水と接している構造であ
っても、内部に冷却用媒体が出入りするジャケットを有
する直接水と接することのない環状構造であってもよく
特に制限はない。
【0016】本発明に係る熱可塑性ポリイミド系チュー
ブ状フィルムは前述した押出機で成膜する際の押出条件
としては適宣に定めればよく特に制限されないが、具体
的には供給部310〜360℃、圧縮部360〜400
℃、溶融部370〜410℃、ダイス温度370〜41
0℃程度の値を例示できる。しかしながらこれらの値は
特に限定されない。スクリュウのスパイラル数は供給部
9〜15、圧縮部3〜8、溶融部7〜8を好適なものと
して例示できるが、この値は一例であって必ずしもこれ
のみに限定されない。
【0017】本発明の熱可塑性ポリイミド系チューブ状
フィルムは高温での機械的強度等を向上させるために
は、2軸もしくは1軸に延伸し、更に必要ならばヒート
セットすることによって結晶化することが望ましい。結
晶化する際の結晶化度は特に制限しないが結晶化度10
〜35%にすることが好ましい。この場合、結晶化度が
10%以下になると200℃以上で熱変形が発生し好ま
しくない場合が多く、結晶化度35%以上になるともろ
くなりフィルムにクラックが発生し好ましくない場合が
多いが、用途によっては、かかる範囲以外の値のものも
使用可能である。この際、前記した延伸やヒートセット
を行なわなくても本発明の範囲であることは勿論であ
る。
【0018】延伸方法は特に制限はなく、適宜の方法で
実施すればよい。延伸条件は特に制限はないが、延伸温
度は250〜350℃、延伸倍率は1.2〜3倍が好ま
しく、延伸温度が250℃以下になると均一な延伸が困
難な傾向になり、350℃以上になると強度アップ等の
延伸効果が認められない場合が多く、また延伸倍率が
1.2倍以下になると結晶化が充分でなく強度、剛性率
の向上が期待できず、3倍以上に延伸すると膜厚精度が
低下しやすい傾向になり、延伸倍率は大きい程この膜厚
精度低下が著しく好ましくない場合が多い。勿論、これ
らの値はあくまでも一例であり、必要ならば上記の範囲
を越えても差し支えなく、特に制限を受けるものでな
い。
【0019】必要に応じて行なわれるヒートセットは延
伸終了後そのままの状態で連続して行なう事が一般的で
あるが、これのみに限定されず、その他適宜な方法で行
なえばよい。ヒートセット温度は特に制限はないが30
0〜350℃が好ましく、300℃以下では熱固定が不
十分で寸法精度が低下する場合が多く、300℃以上に
なると機械的性能が低下する傾向になりがちであり、
又、ヒートセット時間はヒートセット温度によって変化
するが通常10〜30分が好ましく10分未満では熱固
定が充分でなく寸法安定性が低下する場合が多く、30
分以上になるとフィルムの膜厚精度が低下しがちである
が用途によっては、これらの範囲以外の値でも成膜可能
でありかかる値は特に制限されない。
【0020】上記した熱可塑性ポリイミド系フィルムの
成膜はフィルムの中に異物等が混入するのを防止するた
めにクリーンルームで行なう事が望ましいが、このこと
に特に制限されない。この際、クリーンルームのクリー
ン度は1立方フィートの空気中に含まれる0.1μ以上
の粒子の数が10,000以下が好適であり少なければ
少ない程歩留の向上が期待できる。勿論従来の如く敢て
クリーンルームで行なわなくてもよく、用途によっては
通常の室で成膜すればよい。
【0021】上記により成膜された熱可塑性ポリイミド
系チューブ状フィルムは耐熱性、機械的特性、寸法安定
性、膜厚精度、難燃性、耐摩擦、摩耗性、電気的特性等
に優れ、フレキシブルプリント基板、電気部品の絶縁用
フィルム、シートベルト、食品用トレー、医療用部品、
光学部品機材等の用途展開が期待でき用途については特
に制限はない。
【0022】以下実施例について本発明を説明する。
【0023】
【実施例】熱可塑性ポリイミド樹脂のペレット(ガラス
転移温度250℃、融点388℃、高化式フローテスタ
ー420℃で測定した溶融粘度2927ポイズ)を棚段
乾燥機で循環熱風温度300℃で2時間乾燥しペレット
の表面のみを結晶化させた後、密封式の除湿型ホッパー
ドライヤーで250℃、10時間乾燥させ水分含有量1
0ppmにした。次いで、該ペレットをホッパーに供給
し窒素置換しながら、シリンダー温度360〜390℃
に加熱されたシリンダー内面をX−アロイ800(富士
インダストリーズ社製)でライニングされた押出機に送
り込み溶融し、シリンダーの先端とダイスの間に取付け
た度目5μの前記したリーフ型フィルターを通過させ、
外径32φ、内径30φ、温度390℃の環状ダイスか
ら溶融押出した。溶融押出された溶融状フィルムを、真
空水槽方式で内径245φのサイジングスリーブに吸引
させて冷却し熱可塑性ボリイミドチューブ状フィルムを
成膜した。このフィルムは厚み50μ±5μ、周長7
5.4±0.5mmであった。こうして得られたチュー
ブ状フィルムを290℃で円周方向に2倍、縦方向に
1.2倍に延伸した後、310℃で熱セットを行なった
ところ、得られたフィルムは厚み20±2μ、周長15
0.8±0.2mmであった。この熱可塑性ポリイミド
系チューブ状フィルムの成膜はクリーン度10,000
のクリーンルームで成膜したので異物の混入は認められ
なかった。
【0024】
【比較例】熱硬化型ポリイミド系樹脂では押出成膜出来
なかった。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上の通りである。本発明の熱
可塑性ポリイミド系チューブ状フィルムは特に寸法精
度、膜厚精度に優れる好ましいもので、例えばFPC
(フレキシブルプリント基板)、電線の絶縁用フィル
ム、耐熱性を利用した精密電気電子部材例えば複写機、
プリンターの各種ベルト例えば定着ベルト等に好適であ
り、また寸法精度が良好なので精密機材等の駆動用ベル
トに利用可能である。更に食品用、医療用、光学用部品
の機材、その他あらゆる分野で種々の用途が期待できる
ものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇中 敏 愛知県江南市大字村久野字平野1番地 グンゼ株式会 社江南工場内 審査官 大島 祥吾 (56)参考文献 特開 平2−209924(JP,A) 特開 昭61−143547(JP,A) 特開 平2−107424(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出機に供給する際、水分含有量が30
    ppm以下である熱可塑性ポリイミド系樹脂を用いて、
    耐食性合金マトリックスの中に微粒子物質が均一に分散
    されたライニング層で内表面が被覆されてなるシリンダ
    ーと、L/D=24〜29の急圧縮タイプのスクリュー
    と、繊維径の大なる金属繊維からなる不織布と繊維径の
    小なる金属繊維からなる不織布とを積層した複合不織布
    を保護層と支持層との間に配し燒結してなる濾過フィル
    ターと、スパイラルマンドレル方式環状ダイスとを取り
    付けた押出機により溶融押出し、次いで真空水槽で冷却
    することを特徴とするフィルム厚み精度が±10%以
    内、周長精度が±0.66%以内である熱可塑性ポリイ
    ミド系チューブ状フィルムの製造方法。
  2. 【請求項2】 10,000クラス以下のクリーンルー
    ムで溶融押出製膜されてなることを特徴とする請求項1
    に記載の熱可塑性ポリイミド系チューブ状フィルムの製
    造方法。
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