説明

ポリアミドイミドフィルムの製造方法

【課題】電子情報機器等の小型軽量化、高機能化の進展に伴い、電気・電子部材、オプトデバイス部材等に使用されるフィルムには、より優れた耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性が求められる。本発明の課題は、耐熱性、表面平滑性、光学特性、及び透明性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムを、歩留まり良く、剥離しやすく、効率的に製造する方法を提供することにある。
【解決手段】ポリアミドイミド樹脂B1を原料とするポリアミドイミドフィルムの製造方法であって、ポリアミドイミド樹脂A1が金属材料の表面の一部または全部に積層されてなる金属積層体を用いて、ポリアミドイミド樹脂A1が積層されている部位に、ポリアミドイミド樹脂B1を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、該フィルムのみを金属積層体から剥離することを特徴とするポリアミドイミドフィルムの製造方法を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はポリアミドイミドフィルムの製造方法に関する。更に詳しくは、電子情報機器や自動車用途等、耐熱性が必要とされる光学用部材、電気・電子部材、オプトデバイス部材、機械部材等の各種部材に使用される耐熱性、透明性、表面平滑性、光学特性、及び剥離性に優れるポリアミドイミドフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、ポリアミドイミド樹脂は、耐熱性、絶縁性、及び耐薬品性などに優れ、又、加工性にも優れる為、電気、電子機器用の絶縁材料等として広く使用されている。
【0003】
通常、ポリアミドイミド樹脂は有機溶剤に溶解する為、ポリアミドイミドフィルムの製造方法としては、以下の工程(1)〜(3)からなる乾式製膜法が代表的である。
(1)エンドレスベルトやドラム等の支持体上に、ポリアミドイミド樹脂の
溶液を塗布し乾燥させる。
(2)ポリアミドイミド樹脂の塗膜が支持体に固着する前に剥離する。
(3)さらに熱処理する。
例えば、手順(2)〜(3)において一定の溶剤を残した状態で該支持体よりフィルムを剥離し、ピンテンター方式などによりフィルムの両端を把持したまま再度熱処理することにより形成される(特許文献1、2、3)。
【0004】
しかし、通常、エンドレスベルトやドラム等の支持体は、金属材料等の硬質な材料で構成されている為、必ずしも平滑な表面性ではない。また、傷、打痕なども入り易い。この為、該支持体上に塗布し、剥離して製造する従来の方法では、透明性、表面平滑性、及び光学特性を満足するポリアミドイミドフィルムは得られにくいという問題があった。
【0005】
また、エンドレスベルトやドラム等の支持体上に、ポリアミドイミド樹脂の溶液を塗布し、塗膜を乾燥後、該支持体よりフィルムを剥離する従来の方法では、塗布するフィルム厚みが薄いと剥離性が悪くなる。また、フィルムにしわや傷が入り易くなるという問題があった。
【0006】
また、ポリイミド樹脂表面を有する基材を支持体とし、この表面にポリアミド酸溶液を塗布し、乾繰し、ポリイミドフィルムを支持基材から剥離する方法では、イミド化工程における加水分解が生じる。この加水分解により、ポリアミド酸層と接している剥離面で部分的にイミド環の開裂が生じ、支持体側の剥離面の濡れ性が大きくなり(接触角が小さくなり)、剥離性が悪くなる。このことにより、2サイクル以上行う場合には、再び熱処理を行い、表面状態を回復させる必要があるため、生産効率が良くない(特許文献4、5)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平09−29852号公報
【特許文献2】特許第4428016号公報
【特許文献3】特許第4253791号公報
【特許文献4】特開2010−201889号公報
【特許文献5】特開2010−201890号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
前述のように、従来技術では、以下の問題があった。
(1)透明性、表面平滑性、及び光学特性を満足するポリアミドイミドフィルムは、
製造しにくい。
(2)薄いポリアミドイミドフィルムは製造しにくい。
(3)フィルムにしわや傷が入りやすく、透明性、表面平滑性、及び光学特性を妨げる。(4)1サイクル目終了後に剥離面の濡れ性が大きくなり(接触角が小さくなり)、
表面状態を回復させるために高温での熱処理が必要となるため生産効率が良くない。
【0009】
電子情報機器等の小型軽量化、高機能化の進展に伴い、電気・電子部材、オプトデバイス部材等に使用されるフィルムには、より優れた耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性が求められる。また、電子情報機器等の小型化、軽量化に伴い、より薄いフィルムが求められる。
【0010】
従って、本発明の目的は、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れるポリアミドイミドフィルムを、歩留まり良く、剥離しやすく、効率的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意研究した結果、支持体として、金属材料の少なくとも片面に平滑性、剥離性に優れる特定のポリアミドイミド樹脂を積層した金属積層体を用いるポリアミドイミドフィルムの製造方法を見出した。この金属積層体のポリアミドイミド樹脂が積層された片面或いは両面に、ポリアミドイミド樹脂溶液を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、当該フィルムを剥離することで、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れるポリアミドイミドフィルムが得られることを見出した。即ち、本発明は以下の様な構成からなる。
【0012】
ポリアミドイミドフィルムの原料とは異なるポリアミドイミド樹脂(ポリアミドイミド樹脂A1)が金属材料の表面の一部または全部に積層された金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1が積層されている部位に、
ポリアミドイミドフィルムの原料となるポリアミドイミド樹脂(ポリアミドイミド樹脂B1)を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、該フィルムを該金属積層体から剥離する、
JIS B−0601に従い測定した算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以下のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【0013】
また、本発明は以下の様な構成からなる。
(項1)
ポリアミドイミド樹脂A1が金属材料の表面の一部または全部に積層された金属積層体を準備し、
前記金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1が積層されている部位に、
ポリアミドイミド樹脂A1とは異なるポリアミドイミド樹脂B1の溶液を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、該フィルムを該金属積層体から剥離する、
JIS B−0601に従い測定した算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以下のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(項2)
ポリアミドイミド樹脂A1が、以下の(i)の性質を有することを特徴とする項1に記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(i)ポリアミドイミド樹脂A1を構成する酸成分が、無水トリメリット酸、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、及びビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物を主成分とすること
(項3)
ポリアミドイミド樹脂A1が、さらに以下の(ii)または/および(iii)の性質を有することを特徴とする項2に記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(ii)ポリアミドイミド樹脂A1を構成するジアミン成分が、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、又はこれに対応するジイソシアネートである3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o―トリジンジイソシアネート)を主成分とすること
(iii)N−メチル−2−ピロリドン中(ポリマー濃度0.5g/dl)30℃での対数粘度にして、0.3dl/g以上3.5dl/g以下に相当する分子量であること
(項4)
ポリアミドイミド樹脂A1が、以下の一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の構造を構成単位として含むことを特徴とする項1〜3のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【化1】

【化2】

【化3】

(項5)
ポリアミドイミド樹脂A1がエポキシ樹脂により架橋されていることを特徴とする項1〜4のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(項6)
金属積層体にポリアミドイミド樹脂A1が積層されてなる部位を、JIS B−0601に準じて測定した算術平均粗さ(Ra)が、0.3μm以下であることを特徴とする項1〜5のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(項7)
ポリアミドイミド樹脂B1が、以下の(1)の性質を有することを特徴とする項1〜6のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(1)ポリアミドイミド樹脂B1を構成する酸成分が、シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物を主成分とすること
(項8)
ポリアミドイミド樹脂B1が、下記一般式(4)を構成単位として含むことを特徴とする項1〜7のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【化4】

(項9)
ポリアミドイミド樹脂B1が、さらに以下の(2)または/および(3)の性質を有する項7または項8に記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(2)ポリアミドイミド樹脂B1を構成するジアミン成分が、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル及びジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種の化合物、または、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o−トリジンジイソシアネート)、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、及び2, 4−トリレンジイソシアネートからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物、
を主成分とすること
(3)N−メチル−2−ピロリドン中(ポリマー濃度0.5g/dl)30℃での対数粘度にして、0.3dl/g以上3.5dl/g以下に相当する分子量であること
(項10)
ポリアミドイミド樹脂B1が、下記一般式(5)、一般式(6)及び一般式(7)からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上を構成単位として含むことを特徴とする項1〜9のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【化5】

【化6】

【化7】

【発明の効果】
【0014】
本発明のポリアミドイミドフィルムの製造方法は、支持体として、金属材料の少なくとも片面に平滑性、及び剥離性に優れ、又、その後の熱履歴にも耐えうる特定のポリアミドイミド樹脂層を積層した基材を用いる。そして、当該支持体の片面、或いは両面にポリアミドイミド樹脂溶液を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、当該フィルムを剥離する。本発明により、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れるポリアミドイミドフィルムを、歩留まり良く、剥離しやすく、効率的に製造できる為、工業的に優位である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態にかかるポリアミドイミドフィルムの製造方法について説明する。
【0016】
本発明は、ポリアミドイミドフィルムの原料とは異なるポリアミドイミド樹脂(「ポリアミドイミド樹脂A1」と称することがある)が金属材料の表面の一部または全部に積層された金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1が積層されている部位に、ポリアミドイミドフィルムの原料となるポリアミドイミド樹脂(「ポリアミドイミド樹脂B1」と称することがある)の溶液を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、フィルムのみを金属積層体から剥離して、ポリアミドイミドフィルムを製造することにある。なお、ポリアミドイミド樹脂A1は、「金属積層体を構成し金属積層体の表面の一部または全部に積層される平滑性、剥離性に優れるポリアミドイミド樹脂」でもある。
【0017】
この工程における本発明の最も重要な開示のひとつは、従来より、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れるポリアミドイミドフィルムを、歩留まり良く、剥離しやすく、効率的に製造する手段を提供することにある。また、本発明の最も重要な開示のひとつは、より薄いポリアミドイミドフィルムを製造する手段を提供することでもある。また、本発明の最も重要な開示のひとつは、優れた特性を有するポリアミドイミドフィルムを提供することでもある。
【0018】
すなわち、本発明の第1の重要な開示は、金属積層体,及び金属積層体を構成し金属積層体の表面の一部または全部に積層されるポリアミドイミド樹脂A1に係る開示である。
【0019】
また、本発明の第2の重要な開示は、従来より、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムの原料となるポリアミドイミド樹脂B1に係る開示ある。
【0020】
さらに、本発明の第3の重要な開示は、ポリアミドイミド樹脂A1と、ポリアミドイミド樹脂B1の適切な組み合わせに係る開示である。
【0021】
さらに、本発明の第4の重要な開示は、ポリアミドイミド樹脂A1を積層する金属積層体を用いて、ポリアミドイミド樹脂B1を原料とし、従来より、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムを製造するための各種条件に係る開示である。
【0022】
<<金属積層体及びポリアミドイミド樹脂A1に係る開示>>
まず、第1の重要な開示である金属積層体、及び金属積層体を構成し金属積層体の表面の一部または全部に積層されるポリアミドイミド樹脂A1について説明する。
【0023】
<金属積層体>
「金属積層体」とは、金属材料の表面の一部または全部に、ポリアミドイミド樹脂A1を積層したものをいう。金属材料が板状、箔状の場合は、金属材料の片面(片面の一部を含む)、両面(両面の一部を含む)または全面に、ポリアミドイミド樹脂A1を積層したものをいう。ここで「剥離性に優れる」とは、金属積層体を構成するポリアミドイミド樹脂であるポリアミドイミド樹脂A1と金属材料間の「剥離性」を意味するものではない。金属積層体の表面から、後述するポリアミドイミド樹脂B1のフィルムを剥離する場合の「剥離性」を意味する。すなわち、金属積層体の表面を構成するポリアミドイミド樹脂A1上に、後述するポリアミドイミド樹脂B1を積層し、乾燥し、フィルム化後、当該フィルムを剥離する場合の「剥離性」を意味する。
【0024】
<金属材料>
金属積層体に用いる「金属材料」は、特に限定されないが、銅、SUS、アルミニウム、スチール、ニッケルなどを使用することができる。また、これらを複合した複合金属、亜鉛やクロム化合物など他の金属で処理した金属についても用いることができる。形状は、特に限定はないが、ロールtoロール加工等の連続生産性等から、板状、箔状等が好ましい。
【0025】
たとえば、箔状の場合、特に限定されないが、銅箔、スチール箔、SUS箔、アルミニウム箔、ニッケル箔などを使用することができる。また、これらを複合した複合金属箔、亜鉛やクロム化合物など他の金属で処理した金属箔などについても使用することができる。当該金属箔は、カットシート状、ロール状のもの、又はエンドレスベルト状などの種々の形状で使用できる。好ましくロール状がよく、その長さは特に限定されない。また、ロール状の金属箔の幅も特に限定されないが、10cm以上300cm以下がよく、好ましくは15cm以上250cm以下であり、より好ましくは20cm以上200cm以下であり、特に好ましくは30cm以上150cm以下である。厚みについては特に限定はないが、1μm以上1000μm以下がよく、好ましくは10μm以上500μm以下であり、より好ましくは20μm以上200μm以下であり、特に好ましくは30μm以上150μm以下の金属材料を好適に用いることができる。
【0026】
<ポリアミドイミド樹脂A1>
ポリアミドイミド樹脂A1は、フィルム化するプロセスでの熱履歴に耐えうるもので平滑性、及び剥離性に優れるポリアミドイミド樹脂であれば、特に限定はない。金属積層体の加工性、耐熱性、及び耐久性に優れていればよい。好ましくは、積層後、イミド化反応を伴わない溶剤可溶型のポリアミドイミド樹脂である。積層後にイミド化反応を伴わない溶剤可溶型のポリアミドイミド樹脂を使用することにより、及び剥離面の濡れ性の変化が少なく、2サイクル以上行う場合においても、再び熱処理を行う必要もなく、生産効率が向上できる。
【0027】
溶剤に不溶型のポリイミド樹脂の場合、通常は前駆体であるポリアミド酸を金属材料に塗布し、乾燥後、金属材料上でイミド化反応させる必要が生じる。該反応は縮合反応となり、反応温度も高温となる為、加工性自体も乏しい。また、樹脂層表面の平滑性が悪化する場合もある。結果として、溶剤に不溶型のポリイミド樹脂は、溶剤可溶型のポリアミドイミド樹脂に比べ、製造されるフィルムの透明性、表面平滑性、及び光学特性には不利となる。また、イミド化工程における加水分解により、ポリアミド酸層と接している剥離面で部分的にイミド環の開裂が生じ、支持体側の剥離面の濡れ性が大きくなり(接触角が小さくなり)、製造されるフィルムの剥離性が悪くなる。
【0028】
以下に、具体的に、ポリアミドイミド樹脂A1について説明する。
本発明において、ポリアミドイミド樹脂A1の製造は、溶媒中、酸成分とジアミン成分を、酸クロリド法、低温溶液重合法、室温溶液重合法、イソシアネート法、など通常の方法で重合することができる。製造コストなどの観点から、特に好ましい製造法は、脱炭酸反応により金属材料へそのまま塗布できるポリマー溶液が得られるイソシアネート法である。
【0029】
<ポリアミドイミド樹脂A1の酸成分>
「酸成分」としては、無水トリメリット酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、ジフェニルエーテル−3,3’,4’−トリカルボン酸、ジフェニルスルホン−3,3’,4’−トリカルボン酸などの一無水物、二無水物、エステル化物、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、ジフェニルエーテル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、アルキレングリコールビス(トリメリテート)、ビスフェノールビス(トリメリテート)、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸、ナフタレン−1,2,4,5−テトラカルボン酸、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸等の一無水物、二無水物、エステル化物、イソフタル酸、テレフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸などのジカルボン酸成分が、単独、或いは、2種以上の混合物として用いることができる。
【0030】
好ましくは、
無水トリメリット酸、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、
ビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物、
ピロメリット酸、
ジフェニルエーテル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸が、
単独、或いは、2種以上の混合物を酸成分として用いることができる。
【0031】
より好ましくは、
無水トリメリット酸、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、
ビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物、
ピロメリット酸が、
単独、或いは、2種以上の混合物を酸成分として用いることができる。
【0032】
さらに好ましくは、
無水トリメリット酸、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、
ビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物が、
単独、或いは、2種以上の混合物を酸成分として用いることができる。
【0033】
<ポリアミドイミド樹脂A1のジアミン成分>
また、「ジアミン成分」としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、3, 4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3, 4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンゾフエノン、3,3’−ジアミノベンゾフエノン、3, 4’−ジアミノベンゾフエノン、2, 6−トリレンジアミン、2, 4−トリレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、P−キシレンジアミン、m−キシレンジアミン、1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,7−ナフタレンジアミン、2, 2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−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、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−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、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエトキシ−4,4’−ジアミノビフェニルなどの単独、或いは、2種以上の混合物、或いは、
これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種以上の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0034】
好ましくは、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
2,4−トリレンジアミン、
4,4’−ジアミノジフェニルメタン、
などの単独、或いは、2種以上の混合物、或いは、これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種以上の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0035】
より好ましくは、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
2,4−トリレンジアミン、
などの単独、或いは、2種の混合物、或いは、これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0036】
さらに好ましくは、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
或いは、これらに対応するジイソシアネートである3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(本発明では「o―トリジンジイソシアネート」と称することがある)をジアミン成分として用いることができる。
【0037】
上記酸成分、ジアミン成分の中でも、金属積層体の加工性、フィルム化するプロセスでの耐熱性及び耐久性、並びに製造されるポリアミドイミドフィルムの透明性、表面平滑性、光学特性、及び剥離性から、以下の成分が好ましく用いられる。
酸成分として、
無水トリメリット酸、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、
及びビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物、
からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物を用いることができる。これらを酸性分とするポリアミドイミド樹脂A1を用いることで、本発明の効果を奏する。
ジアミン成分として、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
又はこれに対応するジイソシアネートである3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o―トリジンジイソシアネート)を用いることができる。これらをジアミン成分とするポリアミドイミド樹脂A1を用いることで、本発明の効果を奏する。
【0038】
最も好ましい組み合わせは、
酸成分として、
無水トリメリット酸、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、及び
ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物混合物を、
用いることができる。
ジアミン成分として、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、或いは、これに対応するジイソシアネート(o―トリジンジイソシアネート)を用いることができる。
【0039】
以下に、一例として、酸成分として好ましい、無水トリメリット酸、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物及びビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物の混合比率を開示する。以下に示す混合比率であれば、基本的に溶媒に対する溶解性に特に優れるため、金属材料に樹脂溶液を塗布し乾繰するだけで良く、前駆体で積層後、高温で縮合反応を行う必要がない。従って、金属積層体の加工性、及び、製造されるポリアミドイミドフィルムの表面平滑性、透明性、光学特性、及び剥離性に特に優れる。
【0040】
まず、ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物/ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物の比率は、
ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物/ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物=1/99〜99/1モル%比がよい。
さらに好ましくは、ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物/ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物=30/70〜70/30モル%比である。
【0041】
次に、{ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、及びベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物}の混合物と、無水トリメリット酸の比率は、
{ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物+ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物}/無水トリメリット酸=50/50〜5/95モル%比がよい。
さらに好ましくは、{ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物+ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物}/無水トリメリット酸=40/60〜10/90モル%比がよい。
【0042】
前述の酸成分の混合物100モル%に対し、前述のジアミン成分は、50モル%以上100モル%以下、好ましくは70モル%以上100モル%以下がよい。これらの範囲であれば、金属積層体の加工性、フィルム化するプロセスでの耐熱性、耐久性、及び、製造されるポリアミドイミドフィルムの表面平滑性、透明性、光学特性、及び剥離性に特に優れる。
【0043】
好ましいポリアミドイミド樹脂A1として、以下の一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)からなる群より選ばれた1種又は2種以上の構造を構成単位として含む化合物を用いることができる。これらの化合物をポリアミドイミド樹脂A1として用いることで、本発明の効果を奏する。
【0044】
【化8】

【0045】
【化9】

【0046】
【化10】

【0047】
<ポリアミドイミド樹脂A1の溶液>
前述のポリアミドイミド樹脂A1を、金属材料の片面、或いは、両面に積層されるのが好ましい。より好ましくは、前述の酸成分の混合物の比率、及び酸成分とジアミン成分の比率で共重合したポリアミドイミド樹脂A1を、金属材料の片面、或いは、両面に積層されるのが好ましい。なお、ポリアミドイミド樹脂A1はワニス状であっても良い。
【0048】
本発明で用いられる金属材料の片面、或いは、両面に積層されるポリアミドイミド樹脂を共重合し、ポリアミドイミド樹脂A1溶液を製造するための溶媒としては、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、1, 3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、テトラメチルウレア、スルホラン、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどで、好ましくはN−メチル−2−ピロリドン、N, N’−ジメチルアセトアミドである。
また、これらの一部をトルエン、キシレンなどの炭化水素系有機溶剤、ジグライム、トリグライム、テトラヒドロフランなどのエーテル系有機溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系有機溶剤で置き換えることも可能である。
【0049】
本発明で用いられるポリアミドイミド樹脂A1溶液を製造するための共重合反応は前述の溶媒中で、通常10℃以上200℃以下で1時間以上24時間以下がよく、好ましくは100℃以上150℃以下で2時間以上15時間以下がよく、さらに好ましくは100℃以上120℃以下で3時間以上10時間以下がよい。また、反応はイソシアネートと活性水素化合物の反応に対する触媒、例えば、3級アミン類、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物などの存在下に行っても良い。例えば、3級アミン類としてジアザビシクロウンデセンの存在下に行っても良い。
【0050】
また、必要ならば、金属積層体の諸特性、たとえば、機械的特性、電気的特性、滑り性、難燃性などを改良する目的で、本発明の上記耐熱性樹脂溶液に、他の樹脂や有機化合物、及び無機化合物を混合させたり、あるいは反応させてもよい。たとえば、滑剤(シリカ、タルク、シリコーン等)、難燃剤(リン系やトリアジン系、水酸化アルミ等)、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤等)、有機や無機の充填剤(タルク、酸化チタン、フッ素系ポリマー微粒子、顔料、染料、炭化カルシウム等)、その他、シリコーン化合物、フッ素化合物、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂のような樹脂や有機化合物、或いはこれらの硬化剤、酸化珪素、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化鉄などの無機化合物をこの発明の目的を阻害しない範囲で併用することができる。
【0051】
特に、エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂などの硬化性樹脂を本発明のポリアミドイミド樹脂A1を架橋させる目的で混合、或いは、反応させることで、剥離性等の性能が向上する。特に好ましくは、エポキシ樹脂であり、臭素化エポキシ樹脂 ブレン(日本化薬(株)製)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂jER152(三菱化学(株)製)やjER154(三菱化学(株)製)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂jER828(三菱化学(株)製)等が好適に使用できる。
【0052】
本発明で用いられるポリアミドイミド樹脂A1溶液に対し、混合し、或いは、反応させるエポキシ量は、ポリアミドイミド樹脂A1の固形分に対して、1重量%以上40重量%以下がよい。1重量%以上であれば、ポリアミドイミド樹脂A1の架橋反応が十分であり、剥離性の向上効果が大きい。また、40重量%以下であれば、耐熱性、及び機械的特性に特に優れる。好ましくは、2重量%以上10重量%以下、さらに好ましくは、3重量%以上8重量%以下である。
【0053】
こうして得られるポリアミドイミド樹脂A1溶液の固形分濃度は、広い範囲から選択できるが、5重量%以上40重量%以下が加工性に特に優れるため好ましい。より好ましくは、8重量%以上20重量%以下である。
【0054】
本発明で用いられるポリアミドイミド樹脂A1の分子量は、N−メチル−2−ピロリドン中(ポリマー濃度0.5g/dl)、30℃での対数粘度にして0.3dl/g以上3.5dl/g以下に相当する分子量を有するものが好ましい。対数粘度が0.3dl/g以上であれば、金属積層体にしたとき、耐熱性、及び機械的特性に特に優れ、また、フィルム化するプロセスでの耐熱性、及び耐久性がよく、剥離性も向上する。しかし、3.50dl/g以上になると、溶液粘度が高くなるため、金属積層体自体の成形加工が困難となる。より好ましくは1.0dl/g以上3.0dl/g以下、さらに好ましくは1.7dl/g以上2.5dl/g以下、に相当する分子量を有するものである。
【0055】
<金属材料上への積層>
本発明で用いられる金属積層体は、金属材料の片面、或いは両面に直接、上記ポリアミドイミド樹脂A1溶液を塗布し、乾燥する。塗布方法としては、特に限定されるものではなく、従来からよく知られている方法を適用することができる。例えば、ロールコーター、ナイフコーター、ドクタ、ブレードコーター、グラビアコーター、ダイコーター、リバースコーターなどにより、塗工液であるポリアミドイミド樹脂A1溶液の粘度を調整後、金属材料に直接塗布することができる。
【0056】
塗布後の乾燥条件に特に限定はないが、初期乾燥の温度はポリアミドイミド樹脂A1溶液に使用する溶媒の沸点(Tb(℃))より70℃〜130℃低い温度、好ましくは80℃〜120℃低い温度がよい。言い換えるなら、初期乾燥温度が(Tb−70)℃以下(Tb−130)℃以上がよく、好ましくは、(Tb−80)℃以下(Tb−120)℃以上がよい。初期乾燥温度が(Tb−70)℃以下(Tb−130)℃以上であれば、塗工面に発泡が生じにくく、樹脂層の厚み方向での残溶剤のムラが小さくなる為、後の熱処理工程での乾燥効率が特に良くなる。
【0057】
例示するならば、ポリアミドイミド樹脂A1溶液に使用する溶媒がN−メチル−2−ピロリドンの場合、溶媒の沸点(Tb(℃))=204℃であるため、70℃以上130℃以下、好ましくは80℃以上120℃以下の温度で初期乾燥するのがよい。
【0058】
初期乾燥に要する時間は、上記温度条件下で、塗膜中の溶媒残存率が5重量%以上40重量%以下程度になる有効な時間とすればよいが、1分間以上30分間以下程度であればよい。好ましくは、2分間以上15分間以下程度である。
【0059】
なお、初期乾燥後、溶媒の沸点近傍、或いは沸点以上の温度で更に乾燥(熱処理)するのが好ましい。
【0060】
熱処理条件も特に限定はなく、溶媒の沸点近傍、或いは沸点以上の温度で乾燥すればよい。樹脂組成にもよるが、劣化反応が少なく樹脂フィルムがもろくならず、短時間で乾燥でき、生産性がよい温度範囲は150℃以上500℃以下であり、好ましくは250℃以上400℃以下である。
熱処理に要する時間は、前述の温度条件下で、塗膜中の溶媒残存率が無くなる程度になる有効な時間とすればよいが、数分間〜数十分程度である。
【0061】
乾燥は、不活性ガス雰囲気下、或いは、減圧下で行ってもよい。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、へリウム、アルゴン等が例示できるが、入手容易な窒素を用いるのが好ましい。酸素濃度を0.5容量%以下、より好ましくは0.1容量%以下に下げることが望ましい。又、減圧下で行う場合は、10−5Pa以上10Pa以下程度、好ましくは10−1Pa以上200Pa以下程度の圧力下で行うのが好ましい。
【0062】
初期乾燥、熱処理ともに方式に特に限定はないが、ロールサポート方式やフローティング方式など、従来公知の方法で連続的に加工することができる。又、テンター式などの加熱炉での連続熱処理も可能である。
【0063】
尚、本発明に用いる金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1層の厚さは、広い範囲から選択できるが、絶乾後の厚さで5μm以上1000μm以下がよく、好ましくは7μm以上200μm以下がよく、さらに好ましくは10μm以上50μm以下である。
絶乾後の厚さで5μm以上1000μm以下であれば、機械的性質やハンドリング性がよく、表面平滑性、及び光学特性にも有利であり、かつ加工性(乾燥性、塗工性、及び搬送性等)等も向上する。
又、必要に応じて、表面処理を施してもよい。例えば、加水分解、コロナ放電、低温プラズマ、物理的粗面化等の表面処理を施すことができる。
【0064】
こうして得られる金属積層体の算術平均粗さ(Ra)は0.3μm以下であり、0.01μm以上0.3μm以下となる。また、金属積層体を構成し金属材料の表面の一部または全部に積層されるポリアミドイミド樹脂A1の厚みを厚くする(5μm以上10μm未満)ことにより0.05μm以上0.2μm以下、更に厚くする(10μm以上)ことにより0.08μm以上0.11μm以下となる。算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以下であれば、本発明で得られるポリアミドイミドフィルムの表面平滑性、透明性、光学特性がよくなり、光学材料等への適用が特に容易となる。例えば、ヘイズ値が2.0以下になるため、本発明の目的を達成することが特に容易となる。なお、一般的な、ポリイミドフィルムの製造方法(特許文献1,2,3)では、エンドレスベルトやドラム等の支持体の算術平均粗さ(Ra)は0.5μmである。従って、本発明の金属積層体は明らかになめらかであると言える。
【0065】
本発明において、金属材料の表面の一部または全部に積層される樹脂は、ポリアミドイミド樹脂がよい。
しかし、本発明の効果を損なわない範囲で、フィルム化するプロセスでの熱履歴に耐えうる樹脂であれば使用しても良い。例示するならば、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリベンズイミダゾール、芳香族ポリエステル及びポリパラバン酸等からなる群から選ばれた1種または2種以上の化合物等を使用しても良い。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリベンズイミダゾール、芳香族ポリエステル及びポリパラバン酸等からなる群から選ばれた1種または2種以上の化合物とポリアミドイミド樹脂を混合して使用しても良い。
【0066】
<<ポリアミドイミド樹脂B1に係る開示>>
次に、第2の重要な開示である、従来より、耐熱性、透明性、表面平滑性、光学特性、及び剥離性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムの原料となるポリアミドイミド樹脂B1を説明する。
【0067】
<ポリアミドイミド樹脂B1>
本発明においては、金属材料の片面、或いは、両面にポリアミドイミド樹脂A1を積層した後、更に、金属材料の樹脂が積層されている片面、或いは、両面に耐熱性、透明性、光学特性、及び剥離性に優れるポリアミドイミド樹脂B1を積層し、フィルム化する。
【0068】
フィルム化する樹脂は、基本的には、フィルム化するプロセスでの耐熱性に耐えうるものであれば、特に限定はない。
【0069】
特に、フィルム化するプロセスでの耐熱性、耐久性、及び、製造されるフィルムの表面平滑性、透明性、光学特性、及び剥離性から、好ましくは、積層後、イミド化反応を伴わない溶剤可溶型のポリアミドイミド樹脂B1がよい。
【0070】
溶剤に不溶な場合、通常は前駆体であるポリアミド酸を金属積層体に塗布し、乾燥後、金属積層体上でイミド化反応させる必要が生じる。該反応は縮合反応となり、反応温度も高温となる為、加工性自体も乏しいが、樹脂層表面の平滑性が悪化する場合もあり、結果として、溶剤可溶型に比べ、得られるフィルムの透明性、光学特性、表面平滑性、及び剥離性等には不利となる。又、高温での熱処理は、概して、剥離性には不利となる。
【0071】
ポリアミドイミド樹脂B1の製造は、金属積層体に用いるポリアミドイミド樹脂A1同様、溶媒中、酸成分とジアミン成分を、酸クロリド法、低温溶液重合法、室温溶液重合法、イソシアネート法、など通常の方法で合成することができる。特に、製造コストなどの観点から、好ましい製造法は脱炭酸反応により、金属積層体へそのまま塗布できるポリマー溶液が得られるイソシアネート法である。
【0072】
<ポリアミドイミド樹脂B1の酸成分>
酸成分としては、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、ジフェニルエーテル−3,3’,4’−トリカルボン酸、ジフェニルスルホン−3,3’,4’−トリカルボン酸、トリメリット酸などの一無水物、二無水物、エステル化物、或いはヘキサヒドロトリメリット酸など、上記モノマーの水素添加物、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、ビフェニル−3,3’,4、4’−テトラカルボン酸、ジフェニルエーテル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸、アルキレングリコールビス(トリメリテート)、ビスフェノールビス(トリメリテート)、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ナフタレン−2, 3, 6, 7−テトラカルボン酸、ナフタレン−1, 2, 4, 5−テトラカルボン酸、ナフタレン−1, 4, 5, 8−テトラカルボン酸、ピロメリット酸等の一無水物、二無水物、エステル化物、或いはヘキサヒドロピロメリット酸などの上記モノマーの水素添加物、イソフタル酸、テレフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸のジカルボン酸成分、或いはシクロヘキサンジカルボン酸等、上記モノマーの水素添加物が単独、或いは、2種以上の混合物として用いることができる。
【0073】
好ましくは、
シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、
ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、
が、単独、或いは、2種以上の混合物を酸成分として用いることができる。
より好ましくは、
シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物、
ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物が、
単独、或いは、2種の混合物を酸成分として用いることができる。
【0074】
さらに好ましくは、シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物を酸成分として用いることができる。
【0075】
また、好ましいポリアミドイミド樹脂B1として、下記一般式(4)を構成単位として含む化合物を用いることができる。この化合物をポリアミドイミド樹脂B1として用いることで、本発明の効果を奏する。
【0076】
【化11】

【0077】
<ポリアミドイミド樹脂B1のジアミン成分>
また、ジアミン成分としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4
’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3, 4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンゾフエノン、3,3’−ジアミノベンゾフエノン、3, 4’−ジアミノベンゾフエノン、2, 6−トリレンジアミン、2, 4−トリレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、P−キシレンジアミン、m−キシレンジアミン、1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,7−ナフタレンジアミン、2, 2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−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、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−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、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、トランス−1, 4−ジアミノシクロヘキサン、シス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン(トランス/シス混合物)、1,3−ジアミノシクロヘキサン、ジシクロへキシルメタン−4,4’―ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、イソホロンジアミン、1,4−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕へプタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕へプタン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.0〕デカン、1,3−ジアミノアダマンタン、4,4’−メチレンビス(2−メチルシクロへキシルアミン)、4,4’−メチレンビス(2−エチルシクロへキシルアミン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルシクロへキシルアミン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジエチルシクロへキシルアミン)、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−プロパンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、1,5−ペンタメチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,9−ノナメチレンジアミンなどの単独、或いは、2種以上の混合物、或いは、これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種以上の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0078】
好ましくは、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、
p−フェニレンジアミン、
2, 4−トリレンジアミン
などの単独、或いは、2種以上の混合物、或いは、これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種以上の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0079】
より好ましくは、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
ジシクロへキシルメタン−4,4’―ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、
2, 4−トリレンジアミン
などの単独、或いは、2種以上の混合物、或いは、これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種以上の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0080】
さらに好ましくは、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、
2, 4−トリレンジアミン
などの単独、或いは、2種以上の混合物、或いは、これらに対応するジイソシアネートなどの単独、或いは、2種以上の混合物をジアミン成分として用いることができる。
【0081】
上記酸成分、ジアミン成分の中でも、フィルム化するプロセスでの耐熱性、耐溶剤性、及び耐久性、並びに、製造されるポリアミドイミドフィルムの表面平滑性、透明性、光学特性、及び剥離性から、以下の成分が好ましく用いられる。
酸成分として、シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物を用いることができる。シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物を酸成分とするポリアミドイミド樹脂B1を用いることで、本発明の効果を奏する。
ジアミン成分として、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、及び2, 4−トリレンジアミンからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物、または、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o−トリジンジイソシアネート)、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、及び2, 4−トリレンジイソシアネートからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物
を用いることができる。これらをジアミン成分とするポリアミドイミド樹脂B1を用いることで、本発明の効果を奏する。
【0082】
また、好ましいポリアミドイミド樹脂B1として、下記一般式(5)を構成単位として含む化合物を用いることができる。この化合物をポリアミドイミド樹脂B1として用いることで、本発明の効果を奏する。
【0083】
【化12】

【0084】
なお、全酸成分を100モル%とした場合、例示した酸成分の合計は50モル%以上100%以下含まれるのがよく、より好ましくは70モル%以上100%以下含まれるのがよい。また、全ジアミン成分を100モル%とした場合、例示したジアミン成分の合計は50モル%以上100%以下含まれるのがよく、より好ましくは70モル%以上100%以下含まれるがよい。これらの範囲であれば、フィルム化するプロセスでの耐熱性、耐久性がよく、得られるポリアミドイミドフィルムの表面平滑性、透明性、光学特性、及び剥離性が特に良くなる。
【0085】
ポリアミドイミド樹脂B1の分子量は、N−メチル−2−ピロリドン中(ポリマー濃度0.5g/dl)30℃での対数粘度にして、0.3dl/g以上3.5dl/g以下に相当する分子量を有するものが好ましく、より好ましくは1.0dl/g以上3.0dl/g以下、さらに好ましくは1.7dl/g以上2.5dl/g以下、に相当する分子量を有するものである。対数粘度が0.3dl/g以上であれば、機械的特性が特に優れ、また、剥離性も向上する。また、3.50dl/g以下であれば、成形加工が特に容易である。
【0086】
<ポリアミドイミド樹脂B1の溶液>
本発明で用いるポリアミドイミド樹脂B1は、ワニス状であっても良い。本発明で用いるポリアミドイミド樹脂B1溶液を製造するための溶媒としては、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、1, 3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、テトラメチルウレア、スルホラン、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどを単独、または、混合溶媒として使用できる。好ましくは1, 3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチル−2−ピロリドン、N, N’−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、またはこれらの組み合わせである。
【0087】
更に好ましい溶剤は、1, 3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトンまたはこれらの組み合わせである。基材からの剥離性より、1, 3−ジメチル−2−イミダゾリジノンおよびγ−ブチロラクトンの組み合わせが最も好ましく、その混合比率は1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン/γ―ブチロラクトン=30〜70/70〜30モル%が好ましく、より好ましくは40〜50/60〜50モル%の比率で用いる。このような比率で用いることにより、ポリアミドイミド樹脂A1とポリアミドイミド樹脂B1との密着性を緩和し、剥離性が向上する。また、これらの一部をトルエン、キシレンなどの炭化水素系有機溶剤、ジグライム、トリグライム、テトラヒドロフランなどのエーテル系有機溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系有機溶剤で置き換えることも可能である。
【0088】
本発明で用いるポリアミドイミド樹脂B1溶液を製造するための共重合反応は、前述の溶媒中、通常10℃〜200℃で1時間〜24時間が好ましい。より好ましくは100℃以上150℃以下で2時間以上15時間以下がよく、さらに好ましくは100℃以上120℃以下で3時間以上10時間以下がよい。また、反応はイソシアネートと活性水素化合物の反応に対する触媒、例えば、3級アミン類、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物などの存在下に行っても良い。例えば、3級アミン類としてトリエチレンジアミンの存在下に行っても良い。
【0089】
また、必要ならば、フィルムの諸特性、たとえば、機械的特性、電気的特性、滑り性、及び難燃性などを改良する目的で、本発明の上記ポリアミドイミド樹脂B1溶液に、他の樹脂や有機化合物、及び無機化合物を混合させたり、あるいは反応させてもよい。
たとえば、滑剤(シリカ、タルク、シリコーン等)、難燃剤(リン系やトリアジン系、水酸化アルミ等)、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤等)、メッキ活性化剤、有機や無機の充填剤(タルク、酸化チタン、フッ素系ポリマー微粒子、顔料、染料、炭化カルシウム等)、その他、シリコーン化合物、フッ素化合物、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂のような樹脂や有機化合物、或いはこれらの硬化剤、酸化珪素、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化鉄などの無機化合物をこの発明の目的を阻害しない範囲で併用することができる。
【0090】
こうして得られるポリアミドイミド樹脂B1溶液の固形分濃度は、広い範囲から選択できるが、5重量%以上40重量%以下が加工性に特に優れるため好ましい。より好ましくは、特に8重量%以上20重量%以下とするのが好ましい。
【0091】
<<ポリアミドイミド樹脂A1と
ポリアミドイミド樹脂B1の適切な組み合わせの開示>>
ポリアミドイミド樹脂A1とポリアミドイミド樹脂B1のそれぞれに関する詳細な各種条件等は上述にあるとおりである。次に、第3の重要な開示であるポリアミドイミド樹脂A1とポリアミドイミド樹脂B1の適切な組み合わせを説明する。
【0092】
ポリアミドイミド樹脂A1とポリアミドイミド樹脂B1の組成は異なっているのがよい。ポリアミドイミド樹脂A1とポリアミドイミド樹脂B1の最も適切な組み合わせは、前述の好ましい組成に該当する。
【0093】
すなわち、ポリアミドイミド樹脂A1は、
酸成分として、無水トリメリット酸、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、及びビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物、
ジアミン成分として、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、またはこれに対応するジイソシアネートである3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o―トリジンジイソシアネート)を用いたポリアミドイミド樹脂である。
なお、エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂などの硬化性樹脂を本発明のポリアミドイミド樹脂を架橋させる目的で混合、或いは、反応させてもよい。
【0094】
ポリアミドイミド樹脂B1は、
酸成分として、シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物、
ジアミン成分として、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、及び2, 4−トリレンジアミンからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物、または、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o−トリジンジイソシアネート)、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、及び2, 4−トリレンジイソシアネートからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物を用いたポリアミドイミド樹脂である。
【0095】
<<ポリアミドイミドフィルムを製造するための詳細な各種条件の開示>>
次に、第4の重要な開示であるポリアミドイミド樹脂A1を積層する金属積層体を用いて、ポリアミドイミド樹脂B1を原料とし、従来より耐熱性、透明性、表面平滑性、光学特性、及び剥離性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムを製造するための詳細な各種条件について説明する。
【0096】
本発明では、金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1が積層された片面、或いは、両面に、直接、上記ポリアミドイミド樹脂B1溶液を塗布し、乾燥する。
塗布方法としては、特に限定されるものではなく、従来からよく知られている方法を適用することができる。例えば、ロールコーター、ナイフコーター、ドクタ、ブレードコーター、グラビアコーター、ダイコーター、リバースコーターなどにより、塗工液であるポリアミドイミド樹脂溶液の粘度を調整後、金属積層体に直接塗布することができる。
【0097】
塗布後の乾燥条件に特に限定はないが、ポリアミドイミド樹脂B1溶液に使用する溶媒の沸点(Tb(℃))より70℃〜130℃低い温度で初期乾燥後、溶媒の沸点近傍、或いは沸点以上の温度で更に乾燥(熱処理)するのが好ましい。初期乾燥温度は、さらに好ましくは80〜120℃低い温度がよい。言い換えるなら、初期乾燥温度が(Tb−70)℃以下(Tb−130)℃以上がよく、好ましくは、(Tb−80)℃以下(Tb−120)℃以上がよい。初期乾燥温度が(Tb−70)℃以下(Tb−130)℃以上であれば、塗工面に発泡が生じにくく、金属積層体からの剥離性が良くなる。初期乾燥に要する時間は、上記温度条件下で、塗膜中の溶媒残存率が5重量%以上40重量%以下程度になる有効な時間とすればよいが、1分間以上30分間以下程度であればよい。好ましくは、2分間以上15分間以下程度である。
【0098】
又、熱処理条件も特に限定はなく、溶媒の沸点近傍、或いは沸点以上の温度で熱処理すればよい。樹脂組成にもよるが、金属積層体からの剥離性、ポリアミドイミドフィルムの透明性、表面平滑性、及び光学特性がよく、劣化反応が少なくポリアミドイミドフィルムがもろくならず、短時間で熱処理でき、生産性がよい温度範囲は、100℃以上400℃以下、好ましくは150℃以上350℃以下である。
熱処理に要する時間は、上記温度条件下で、塗膜中の溶媒残存率が無くなる程度になる有効な時間とすればよいが、数分間〜数十分程度である。
【0099】
例えば、330〜340℃×10分〜30分の熱処理で剥離性、表面平滑性、光学特性、及び透明性の両立が可能であるが、これより高温で熱処理すると金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1とその上に塗布したポリアミドイミド樹脂B1との接着力が強くなり剥離性が低下すると共に、透明性が低下しフィルムが黄変する傾向にある。
【0100】
初期乾燥、及び熱処理は、不活性ガス雰囲気下、或いは、減圧下で行ってもよい。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、へリウム、アルゴン等が例示できるが、入手容易な窒素を用いるのが好ましい。フィルムの着色を抑え、無色透明なフィルムを得るためには、酸素濃度を0.5%以下、より好ましくは0.1%以下に下げることが望ましい。又、減圧下で行う場合は、10−5Pa以上10Pa以下程度、好ましくは10−1Pa以上200Pa以下程度の圧力下で行うのが好ましい。
【0101】
初期乾燥、熱処理ともに方式に特に限定はないが、ロールサポート方式やフローティング方式など、従来公知の方法で連続的に加工することができる。又、テンター式などの加熱炉での連続熱処理も可能である。
【0102】
本発明において、ポリアミドイミド樹脂B1層の厚さは、広い範囲から選択できるが、絶乾後の厚さで1μm以上100μm以下程度、好ましくは10μm以上50μm以下程度である。厚さが1μmよりも小さいと、フィルム強度等の機械的性質やハンドリング性に劣り、一方、厚さが100μmを超えると加工性(乾燥性、塗工性)等が低下する。
又、必要に応じて、表面処理を施してもよい。例えば、加水分解、コロナ放電、低温プラズマ、物理的粗面化、易接着コーティング処理等の表面処理を施すことができる。
【0103】
本発明によって、上記ポリアミドイミドフィルムを金属積層体から剥離して、透明性、表面平滑性、光学特性、及び耐熱性に優れるフィルムを容易に得ることができる。剥離方法に限定はなく従来公知の方法にて容易に剥離できる。例えば、連続的に熱処理後、ポリアミドイミドフィルムを剥離しながら、金属積層体とポリアミドイミドフィルムを別々のロールに巻き取ること等で製造できる。
特に、従来の製膜方法では、表面平滑性そのものが劣り、又、傷、しわ、或いは、基材由来の打痕等が入り易く、光学用途では使用できなかった薄膜でも容易に製造することができる。
【0104】
<<製造されるポリアミドイミドフィルムの特性等>>
本発明により得られるポリアミドイミドフィルムは、従来のフィルムより、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れる。
【0105】
本発明により得られるポリアミドイミドフィルムは、当然ながら、本願で例示したポリアミドイミド樹脂B1と同一の組成、及び組成比(モル%比)を有する。すなわち、最も好ましいポリアミドイミドフィルムの一例を挙げるならば、
酸成分として、シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物を主成分、
ジアミン成分として、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)、及び2, 4−トリレンジアミンからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物、または、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o−トリジンジイソシアネート)、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、及び2, 4−トリレンジイソシアネートからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物を主成分とするポリアミドイミドフィルムである。
【0106】
また、好ましいポリアミドイミドフィルムの一例は、下記一般式(4)を構成単位として含む化合物を主成分とするポリアミドイミドフィルムである。
【0107】
【化13】

【0108】
また、好ましいポリアミドイミドフィルムの一例は、下記一般式(5)を構成単位として含む化合物を主成分とするポリアミドイミドフィルムである。
【0109】
【化14】

【0110】
また、好ましいポリアミドイミドフィルムの一例は、下記一般式(6)を構成単位として含む化合物を主成分とするポリアミドイミドフィルムである。
【0111】
【化15】

【0112】
また、好ましいポリアミドイミドフィルムの一例は、下記一般式(7)を構成単位として含む化合物を主成分とするポリアミドイミドフィルムである。
【0113】
【化16】

【0114】
また、好ましいポリアミドイミドフィルムの一例は、一般式(5)、一般式(6)及び一般式(7)を構成単位として含む化合物を主成分とするポリアミドイミドフィルムである。
【0115】
本発明により得られる以下の酸成分及びジアミン成分より合成されるポリアミドイミド樹脂(樹脂B、樹脂C、樹脂F又は樹脂G)からなるポリアミドイミドフィルムの例では、次の数値特性を示した。
(1)樹脂B
・酸成分
シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:100モル%
・ジアミン成分
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):100モル%
(2)樹脂C
・酸成分
シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:100モル%
・ジアミン成分
ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート:100モル%
(3)樹脂F
・酸成分
シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:100モル%
・ジアミン成分
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):80モル%
2,4−トリレンジイソシアネート:20モル%
(4)樹脂G
・酸成分
シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:100モル%
・ジアミン成分
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):60モル%
ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート:40モル%
【0116】
<耐熱性>
耐熱性は、ガラス転移点によって示されるが、得られるポリアミドイミドフィルムのガラス転移点は220℃以上350℃以下であった。
【0117】
<表面平滑性>
表面平滑性は算術平均粗さ(Ra)によって示されるが、得られるポリアミドイミドフィルムの算術平均粗さ(Ra)は0.3μm以下であり、0.01μm以上0.3μm以下であった。さらには0.05μm以上0.2μm以下であり、0.08μm以上0.11μm以下であった。算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以下であれば、ポリアミドイミドフィルムの表面平滑性、透明性、及び光学特性がよくなり、光学材料等への適用が特に容易である。
また、本発明の特徴として、支持基材と接触する基材接触面及び支持基材と接触しない基材非接触面ともに、得られるポリアミドイミドフィルムの算術平均粗さ(Ra)は0.3μm以下であり、0.01μm以上0.3μm以下であった。
【0118】
<透明性、及び光学特性>
透明性や光学特性は光線透過率によって示される。得られるポリアミドイミドフィルムの光線透過率は400nmの波長で60%以上90%以下であり、さらには65%以上90%以下である。また、得られたポリアミドイミドフィルムのヘイズ値は、2.0以下となった。さらには、0.1以上2.0以下であった。
【0119】
<剥離性>
ポリアミドイミド樹脂A1が積層されてなる金属積層体から、ポリアミドイミド樹脂B1を原料とするポリアミドイミドフィルムを剥離する場合の剥離性は、接着強度によって示される。得られるポリアミドイミドフィルムと金属積層体との接着強度は、0.01N/cm以上1N/cm以下であり、さらには0.1N/cm以上0.5N/cm以下であった。従って、金属積層体からポリアミドイミドフィルムを容易に剥離することができた。
【0120】
<フィルムの厚さ>
本発明により得られるポリアミドイミドフィルムの厚さは、広い範囲から選択できるが、フィルム強度等の機械的性質を保持できる範囲であれば、数μm単位まで薄くすることが可能である。具体的には、5μm程度で薄くできるが、本発明はこれに限定されない。
【実施例】
【0121】
以下、実施例により、この発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は実施例により、特に制限されるものではない。各実施例における特性値の評価方法は以下の通りである。
【0122】
(対数粘度)
ポリマー濃度が0.5g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、その溶液の溶液粘度及び溶媒粘度を30℃で、ウベローゼ型の粘度管により測定して、下記の式で計算した。
対数粘度(dl/g)=[In(V1/V2)]/V3
【0123】
(ガラス転移点(Tg)、熱膨張係数(CTE))
TMA(熱機械分析)(商品名「EXSTAR TMA/SS 6000」、セイコーインスツル(株)製)引張荷重法により、得られたフィルムについて以下の条件で測定した。熱膨張係数(CTE)は100℃から200℃までの平均値とした。
荷重:1g
サンプルサイズ:4(幅)×20(長さ)mm
昇温速度:10℃/分
雰囲気:窒素
【0124】
(表面粗さ)
JIS B 0601に従い、表面粗さ測定機 (商品名「E−35B」、東京精密(株)製)を用いて、算術平均粗さ(Ra)を測定した。
【0125】
(残存溶剤率)
示差熱熱重量同時測定装置(商品名「EXSTAR TG / DTA 6000」、セイコーインスツル(株)製)を用いて100℃〜350℃までの重量減少により、ポリアミドイミドフィルム中の残留溶剤濃度を求めた。
【0126】
(剥離性(接着強度))
剥離性(接着強度)の測定は、次にように行った。
(1)金属材料にポリアミドイミド樹脂A1が積層された金属積層体(A1/金属箔)のポリアミドイミド樹脂A1面側に、ポリアミドイミド樹脂B1溶液を塗布、乾燥し、フィルム化した。この金属積層体(A1/金属箔)とポリアミドイミド樹脂B1からなるフィルムの複合体(縦150mm×横5mm)を、試験用サンプルとした。
(2)前記試験用サンプルの非フイルム面側の全面に、両面テープ(商品名「NW−K10」、ニチバン(株)製)を貼り付けた。
(3)前記試験用サンプルを、ステンレス板(SUS板)上に、前記試験用サンプルのフィルム面が上になるよう同両面テープを用いて1kgローラーで1往復して貼りあわせた。
(4)ポリアミドイミド樹脂B1からなるフィルムを、引張速度50mm/minの速度で、かつ90°の角度で金属積層体(A1/金属箔)から剥離し、そのときの応力を接着力(N/cm)=接着強度とした。
【0127】
(光線透過率)
JIS K 7105に従い、分光光度計(商品名「UV−3150」、島津製作所(株)製)にて200nmから800nmの波長の光線透過率を測定し、400nmの光線透過率を比較した。
【0128】
(ヘイズ)
JIS K 7136に従い、ヘイズメーター(商品名「NDH2000」、日本電色工業
(株)製)を用いて測定した。
評価は、ヘイズ値1.0以下を◎、1.0〜2.0を○、2.0〜を△、それ以上を×とした。
【0129】
(カール反り率)
10cm×10cmに切り取ったサンプルを、25℃×65%RHの条件下で1時間静置した後、平坦な面からの反り具合を測定した。
【0130】
(寸法変化率)
IPC−TM−650,2.2.4(b)に基づいて回路加工前後の寸法変化(B法)を、IPC−TM−650,2.2.4(c)に基づいて熱処理前後(150℃×30分)の寸法変化(C法)を、各MD方向について測定した。
ここでいうMD(Machine Direction)方向とはフィルムの流れ方向のことであり、TD(Transverse Direction)方向とはフィルムの流れに対して垂直方向のことである。
【0131】
[合成例1] 樹脂Aの合成
反応容器に以下の組成物を加え、窒素気流下、100℃まで昇温し、100℃で8時間反応させた。
1)無水トリメリット酸:153.7g(80モル%)
2)ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物
:40.3g(12.5モル%)
3)ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物
:22.1g(7.5モル%)
4)3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):264.3g(100モル%)
5)ジアザビシクロウンデセン(触媒):1.0g
6)N−メチル−2−ピロリドン(純度99.9%):2500g
次いで、N−メチル−2−ピロリドン1031g(ポリマー濃度10重量%)を加え、室温まで冷却した。得られたポリマーの対数粘度は、1.9dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は250ポイズであった。
【0132】
[合成例2] 樹脂Bの合成
反応容器に以下の組成物を加え、窒素気流下、150℃まで昇温し、150℃で6時間反応させた。
1)シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:198.2g(100モル%)
2)3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):264.3g(100モル%)
3)トリエチレンジアミン(触媒):2.2g
4)1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(純度99.9%):795.7g
次いで、γ−ブチロラクトン702.1g(ポリマー濃度20重量%)を加え、室温まで冷却した。得られたポリマーの対数粘度は、0.8dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は500ポイズであった。
【0133】
[合成例3] 樹脂Cの合成
反応容器に以下の組成物を加え、窒素気流下、110℃で30分、150℃で30分、次いで190℃まで昇温し、190℃で6時間反応させた。
1)シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:198.2g(100モル%)
2)ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート
:262.4g(100モル%)
3)フッ化カリウム(触媒):0.58g
4)1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(純度99.9%):691.8g
その後、γ−ブチロラクトン798.3g(ポリマー濃度20重量%)を加え、室温まで冷却した。得られたポリマーの対数粘度は、0.7dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は500ポイズであった。
【0134】
[合成例4] 樹脂Dの合成
反応容器に4,4’−ジアミノジフェニルエーテル170g(85モル%)、及び、p−フェニレンジアミン16g(15モル%)をN,N−ジメチルアセトアミド1600gに溶解し、5℃付近まで冷却し、完全に溶解するまで攪拌した。次いで、ピロメリット酸二無水物218g(100モル%)を徐々に加え、窒素雰囲気下で約10時間攪拌した。その後、室温になるまで攪拌し、ポリアミド酸の溶液を得た。得られたポリアミド酸の対数粘度は、1.2dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は300ポイズであった。
【0135】
[合成例5] 樹脂Eの合成
反応容器に2,2,4,4−テトラメチルシクロブタン−1,3−ジアミン14g(100モル%)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン203gに溶解した後、窒素気流下、撹拌しながらピロメリット酸二無水物の粉末21.8g(100モル%)を徐々に加え、35℃で15時間反応させることにより、透明で粘稠なポリアミド酸溶液を得た。得られたポリアミド酸の対数粘度は1.6dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は350ポイズであった。
【0136】
[合成例6] 樹脂Fの合成
反応容器に以下の組成物を加え、窒素気流下、150℃まで昇温し、150℃で6時間反応させた。
1)シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:198.2g(100モル%)
2)3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):211.4g(80モル%)
3)2,4−トリレンジイソシアネート:34.85g(20モル%)
4)トリエチレンジアミン(触媒):2.2g
5)1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(純度99.9%):757.5g
次いで、γ−ブチロラクトン668.4g(ポリマー濃度20重量%)を加え、室温まで冷却した。得られたポリマーの対数粘度は、0.8dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は400ポイズであった。
【0137】
[合成例7] 樹脂Gの合成
反応容器に以下の組成物を加え、窒素気流下、110℃で30分、150℃で30分、次いで190℃まで昇温し、190℃で6時間反応させた。
1)シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物:198.2g(100モル%)
2)3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル
(o−トリジンジイソシアネート):158.6g(60モル%)
2)ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート
:104.9g(40モル%)
3)フッ化カリウム(触媒):0・58g
4)1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(純度99.9%):694.0g
その後、γ−ブチロラクトン800.8g(ポリマー濃度20重量%)を加え、室温まで冷却した。得られたポリマーの対数粘度は、0.7dl/gであり、25℃での溶液粘度(B型粘度計にて10回転で測定)は400ポイズであった。
【0138】
[作製例1]
合成例1で得られた樹脂Aの樹脂溶液を厚み18μm、巾540mmの電解銅箔(日本電解(株)製USLP−SE−18)の処理面(M面)にダイコーターを用いて、脱溶剤後の厚みが25μmになるように連続的にコーティングした。次いで、100℃に設定された長さ20mのフローティング方式の乾燥炉に、5m/分の速度で連続的に通過させ巻き取った。得られた金属積層板の残存溶剤率は25重量%であった。
このようにして得られた金属積層体を更に、窒素下、100ppmの酸素濃度で200℃30分、250℃30分、300℃30分の加熱条件で連続的に熱処理した。
得られた金属積層体の塗膜中の溶剤は完全に除去されており、特性は表1に示すごときものであった。
【0139】
【表1】

【0140】
[作製例2]
合成例1で得られた樹脂Aの樹脂溶液を、厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)の処理面(M面)にダイコーターを用いて、脱溶剤後の厚みが25μmになるように連続的にコーティングした。次いで、100℃に設定された長さ20mのフローティング方式の乾燥炉に、5m/分の速度で連続的に通過させ巻き取った。得られた金属積層板の残存溶剤率は25重量%であった。
このようにして得られた金属積層体を更に、窒素下、100ppmの酸素濃度で200℃30分、250℃30分、300℃30分の加熱条件で連続的に熱処理した。
得られた金属積層体の塗膜中の溶剤は完全に除去されており、特性は表2に示すごときものであった。
【0141】
【表2】

【0142】
[実施例1]
支持基材として作製例1の金属積層体樹脂面に、合成例2で得た樹脂Bを乾燥後の厚みが30μmになる様、均一に塗布し、100℃以下の温度で加熱乾燥した。その後、遠赤外方式((株)ノリタケエンジニアリング製RtoR式熱処理装置熱)の加熱炉内を連続的に搬送させた。加熱炉内の温度(金属積層体表面温度)は第1、第2、第3ゾーンが180℃、第4ゾーンが250℃、第5、第6、第7ゾーンが330℃(N2流量500L/分、酸素濃度100ppm、遠赤外プレートヒーター上面、下面配置、照射距離100mm、波長5.6〜1000μm、容量225kW、ヒーター寸法150mm×700mm)とし、搬送速度は乾燥時間がそれぞれ10分、5分、10分になるようにした。結果は表3に示した。ヘイズ値は、0.53であった。
【0143】
[実施例2]
実施例1の温度条件を第1ゾーンから第7ゾーンまで全て350℃とした以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表3に示した。ヘイズ値は、0.31であった。
【0144】
[実施例3]
支持基材として作製例1の金属積層体の樹脂面に、合成例3で得た樹脂Cを乾燥後の厚みが30μmになる様、均一に塗布し、実施例1の温度条件を第1ゾーンから第7ゾーンまで全て250℃とした以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表3に示した。ヘイズ値は、0.42であった。
【0145】
[実施例4]
支持基材として合成例1で得られた樹脂溶液の固形分に対し、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、jER154(三菱化学(株)製)を5%添加した樹脂溶液を用いた以外は作製例1と同様にして金属積層体を作製した。このようにして得られた金属積層体の樹脂面に合成例2で得た樹脂Bを乾燥後の厚みが30μmなる様に均一に塗布し、実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表3に示した。ヘイズ値は、0.28であった。
【0146】
[実施例5]
支持基材として厚み15μmの電解銅箔(三井金属(株)製DFF)を用いた以外は作製例1と同様にして金属積層体を作製した。次いで実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表3に示した。ヘイズ値は、1.18であった。
【0147】
[実施例6] 金属積層体 (アルミ箔/樹脂A 25μm)
支持基材として作製例2の金属積層体を用いた。次いで実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表4に示した。ヘイズ値は、0.4であった。
【0148】
[実施例7] 金属積層体 (アルミ箔/樹脂A 10μm)
合成例1で得られた樹脂Aの樹脂溶液を厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)の処理面(M面)にダイコーターを用いて、脱溶剤後の厚みが10μmになるように連続的にコーティングした以外は作製例2と同様にして金属積層体を作製した。次いで実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表4に示した。ヘイズ値は、0.3であった。
【0149】
[実施例8] 金属積層体 (アルミ箔/樹脂A 5μm)
合成例1で得られた樹脂Aの樹脂溶液を厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)の処理面(M面)にダイコーターを用いて、脱溶剤後の厚みが5μmになるように連続的にコーティングした以外は作製例2と同様にして金属積層体を作製した。次いで実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表4に示した。ヘイズ値は、0.4であった。
【0150】
[実施例9] 金属積層体 (アルミ箔/樹脂A 10μm)
合成例1で得られた樹脂Aの樹脂溶液を厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)の処理面(M面)にダイコーターを用いて、脱溶剤後の厚みが5μmになるように連続的にコーティングした以外は作製例2と同様にして金属積層体を作製した。次いで合成例6で得られた樹脂Fの樹脂溶液を塗工し、実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表4に示した。ヘイズ値は、0.4であった。
【0151】
[実施例10]
合成例1で得られた樹脂Aの樹脂溶液を厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)の処理面(M面)にダイコーターを用いて、脱溶剤後の厚みが5μmになるように連続的にコーティングした以外は作製例2と同様にして金属積層体を作製した。次いで合成例7で得られた樹脂Gの樹脂溶液を塗工し、実施例1と同様にしてポリアミドイミドの成膜を行った。結果は表4に示した。ヘイズ値は、0.3であった。
【0152】
[比較例1]
支持基材として、厚さ50μmのスチール箔(東洋鋼鈑(株)製)を使用した以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドフィルムの成膜を行った。結果は表3に示した。表3において、「−」は剥離不可能のため測定できなかったことを意味する。
【0153】
[比較例2]
支持基材として、厚さ50μmのスチール箔(東洋鋼鈑(株)製)に、合成例1で得られた樹脂溶液の固形分に対し、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、jER154(三菱化学(株)製)を5%添加した樹脂溶液を塗布した以外は作製例1と同様にして金属積層体を作製した。このようにして得られた金属積層体の樹脂面に合成例4で得た樹脂D(ポリアミド酸)を乾燥後の厚みが30μmになる様に均一に塗布し、実施例1と同様にしてポリイミドフィルムの成膜を行った。結果は表3に示した。ヘイズ値は、2.04であった。
【0154】
[比較例3]
支持基材として、厚み18μm、巾540mmの電解銅箔(日本電解(株)製USLP−SE−18)を使用し、未処理面(S面)に合成例2で得た樹脂Bを均一に塗布した以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドフィルムの成膜を行った。結果は表3に示した。ヘイズ値は、3.62であった。なお、電解銅箔の未処理面(S面)には、ポリアミドイミド樹脂層は存在しない。
【0155】
[比較例4]
支持基材として、厚み18μm、巾540mmの電解銅箔(日本電解(株)製USLP−SE−18)を使用し、処理面(M面)に合成例2で得た樹脂Bを均一に塗布した以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドフィルムの成膜を行った。なお、電解銅箔の処理面(M面)には、ポリアミドイミド樹脂層は存在しない。結果は表3に示した。表3において、「−」は剥離不可能のため測定できなかったことを意味する。
【0156】
[比較例5]
支持基材として、厚み18μm、巾540mmの電解銅箔(日本電解(株)製USLP−SE−18)に厚み25μmのポリイミドフィルム(商品名「カプトンEN」、東レ・デュポン(株)製)を接着剤で貼り合わせた基材を使用した以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドフィルムの成膜を行った。結果は表3に示した。表3において、「−」は剥離不可能のため測定できなかったことを意味する。
【0157】
[比較例6]
支持基材として作製例1の金属積層体の樹脂面に、合成例4で得た樹脂D(ポリアミド酸)を乾燥後の厚みが30μmになる様に均一に塗布し、100℃の温度で加熱乾燥した。次いで、遠赤外方式((株)ノリタケエンジニアリング製RtoR式熱処理装置熱)の加熱炉内を連続的に搬送させた。加熱炉内の温度(金属積層体表面温度)は360℃(N2流量500L/分、酸素濃度100ppm、遠赤外プレートヒーター上面、下面配置、照射距離100mm、波長5.6〜1000μ、容量225kW、ヒーター寸法150mm×700mm)とし、搬送速度は乾燥時間が10分になるようにした。結果は表3に示した。表3において、「−」は剥離不可能のため測定できなかったことを意味する。
【0158】
[比較例7]
支持基材として作製例1の金属積層体の樹脂面に、合成例5で得た樹脂E(ポリアミド酸)を均一に塗布した以外は比較例4と同様にしてポリイミドフィルムの成膜を行った。結果は表3に示した。表3において、「−」は剥離不可能のため測定できなかったことを意味する。
【0159】
[比較例8] アルミ箔 S面
支持基材として、厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)を使用し、光沢面(S面)に合成例2で得た樹脂Bを均一に塗布した以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドフィルムの成膜を行った。結果は表4に示した。表4において、「−」は剥離不可能のため測定できなかったことを意味する。

【0160】
[比較例9] アルミ箔 M面
支持基材として、厚み30μm、巾540mmのアルミ箔(日本製箔(株)製AIN30H−H−30RT)を使用し、艶消し面(M面)に合成例2で得た樹脂Bを均一に塗布した以外は実施例1と同様にしてポリアミドイミドフィルムの成膜を行った。結果は表4に示した。ヘイズ値は、62.2であった。なお、電解銅箔の艶消し面(M面)には、ポリアミドイミド樹脂層は存在しない。
【0161】
【表3】

【0162】
【表4】

【0163】
金属材料の少なくとも片面に本発明のポリアミドイミド樹脂A1を積層した金属積層体を用い、ポリアミドイミド樹脂A1が積層された面に、本発明のポリアミドイミド樹脂B1溶液を塗布し、乾燥し、フィルム化した実施例1〜10では、基材からの剥離も容易で、耐熱性、表面平滑性、光学特性、及び透明性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムが得られた。
【0164】
しかし、基材としてスチール箔、銅箔やアルミ箔などの金属材料を用いた比較例1、3、4、8の場合(ポリアミドイミド樹脂A1を積層しない場合)は塗工するポリアミドイミドとの接着性が高いため、良好な剥離性が得られなかった。部分的に剥離できた比較例3、9でも、得られたフィルムの表面粗さ、ヘイズは劣り、光学材料として使用できなかった。
【0165】
また、ポリアミド酸を塗工した比較例2、6、7の場合には、熱処理時にイミド化工程における加水分解が生じる。この加水分解により、ポリアミド酸層と接している金属積層体の剥離面で部分的にイミド環の開裂が生じ、支持体側の剥離面の濡れ性が大きくなり(接触角が小さくなり)、金属積層体の樹脂とその上に塗布したポリイミドとの接着力が強くなり剥離性が低下した。
比較例5は銅箔にポリイミドフィルムを接着した金属積層体を支持基材として用いたが、基材であるポリイミドと塗工するポリアミドイミドとの接着性が高く、良好な剥離性が得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【0166】
本発明により、耐熱性、透明性、表面平滑性、及び光学特性に優れ、より薄いポリアミドイミドフィルムを、歩留まり良く、剥離しやすく、効率的に製造することができる。従って、電子情報機器等の小型軽量化、高機能化への対応も非常に容易になることからも、産業界に大きく寄与することが期待される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリアミドイミド樹脂A1が金属材料の表面の一部または全部に積層された金属積層体を準備し、
前記金属積層体のポリアミドイミド樹脂A1が積層されている部位に、
ポリアミドイミド樹脂A1とは異なるポリアミドイミド樹脂B1の溶液を塗布し、乾燥し、フィルム化した後、該フィルムを該金属積層体から剥離する、
JIS B−0601に従い測定した算術平均粗さ(Ra)が0.3μm以下のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【請求項2】
ポリアミドイミド樹脂A1が、以下の(i)の性質を有することを特徴とする請求項1に記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(i)ポリアミドイミド樹脂A1を構成する酸成分が、無水トリメリット酸、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、及びビフェニル−3,3’,4, 4’−テトラカルボン酸二無水物からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物を主成分とすること
【請求項3】
ポリアミドイミド樹脂A1が、さらに以下の(ii)または/および(iii)の性質を有することを特徴とする請求項2に記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(ii)ポリアミドイミド樹脂A1を構成するジアミン成分が、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、又はこれに対応するジイソシアネートである3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o―トリジンジイソシアネート)を主成分とすること
(iii)N−メチル−2−ピロリドン中(ポリマー濃度0.5g/dl)30℃での対数粘度にして、0.3dl/g以上3.5dl/g以下に相当する分子量であること
【請求項4】
ポリアミドイミド樹脂A1が、以下の一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の構造を構成単位として含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【化1】

【化2】

【化3】

【請求項5】
ポリアミドイミド樹脂A1がエポキシ樹脂により架橋されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【請求項6】
金属積層体にポリアミドイミド樹脂A1が積層されてなる部位を、JIS B−0601に準じて測定した算術平均粗さ(Ra)が、0.3μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【請求項7】
ポリアミドイミド樹脂B1が、以下の(1)の性質を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(1)ポリアミドイミド樹脂B1を構成する酸成分が、シクロへキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物を主成分とすること
【請求項8】
ポリアミドイミド樹脂B1が、下記一般式(4)を構成単位として含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【化4】

【請求項9】
ポリアミドイミド樹脂B1が、さらに以下の(2)または/および(3)の性質を有する請求項7または請求項8に記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
(2)ポリアミドイミド樹脂B1を構成するジアミン成分が、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル及びジシクロへキシルメタン−4,4’−ジアミン(トランス体、シス体、トランス/シス混合物)からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種の化合物、または、
3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアネートビフェニル(o−トリジンジイソシアネート)、ジシクロへキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、及び2, 4−トリレンジイソシアネートからなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上の化合物、
を主成分とすること
(3)N−メチル−2−ピロリドン中(ポリマー濃度0.5g/dl)30℃での対数粘度にして、0.3dl/g以上3.5dl/g以下に相当する分子量であること
【請求項10】
ポリアミドイミド樹脂B1が、下記一般式(5)、一般式(6)及び一般式(7)からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上を構成単位として含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のポリアミドイミドフィルムの製造方法。
【化5】

【化6】

【化7】


【公開番号】特開2012−229402(P2012−229402A)
【公開日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−73859(P2012−73859)
【出願日】平成24年3月28日(2012.3.28)
【出願人】(000003160)東洋紡株式会社 (3,622)
【Fターム(参考)】