JP3210008B2 - 液晶ポリマーフィルム - Google Patents

液晶ポリマーフィルム

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JP3210008B2 JP50955890A JP50955890A JP3210008B2 JP 3210008 B2 JP3210008 B2 JP 3210008B2 JP 50955890 A JP50955890 A JP 50955890A JP 50955890 A JP50955890 A JP 50955890A JP 3210008 B2 JP3210008 B2 JP 3210008B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
これは、1989年6月16日付で出願され、共に譲渡され
た米国特許出願第07/367,433号の一部継続出願である
が、この米国出願は同一発明者によるものであって現在
も係属中である。
【0002】 本発明は、機械的な異方性を有する液晶ポリマーフィ
ルムを形成する方法および装置に関する。さらに詳しく
は、本発明は、その平坦な形状を本質的に保持すると共
に、熱膨張係数が従来から得られているものより均一な
フィルムを製造することに関する。また、本発明は、あ
る方向に制御可能なように配向している2つの比較的薄
い外層と、1つまたはそれ以上の異なる方向に制御可能
なように配向している1つまたはそれ以上の比較的厚い
内層とからなるフィルム構造体を形成する方法および装
置にも関する。
【0003】
【従来の技術】
本発明は、一般的には、フィルムが制御された分子配
向を有するような加工条件下で高分子量の液晶性リオト
ロピックポリマーまたはサーモトロピックポリマー(ホ
モポリマー、コポリマーなど)から多軸配向フィルムを
形成することに関する。本発明のフィルムは、好ましく
は、棒状の伸長鎖芳香族−ヘテロ環ポリマーから調製さ
れる。これらのポリマーは、一般的には、溶接形態によ
って変形するもの、すなわちオトロピック液晶ポリマ
ー、および温度変化によって変形するもの、すなわちサ
ーモトロピック液晶ポリマーという2つの部類に分かれ
る。両タイプのポリマーを包含する簡略な表現として、
本願では、「規制ポリマー」または「液晶ポリマー」と
いう用語を用いる。 かかる規則ポリマーは、ポリマー鎖を構成する単量体
の繰り返し単位の性質に起因して、所定の分子形状、例
えば線状などを有すると考えられる。線状の規則ポリマ
ーは「棒状」ポリマーとしても知られている。これらの
棒状ポリマーは、分子鎖が所定の形状を比較的有しな
い、より普通の典型的な「コイル状」ポリマーとブレン
ドすることができる。これらのブレンドには、液晶ポリ
マーに類似した加工特性および機能特性を有するものが
あり、その点では、これらのブレンドは、ここに開示さ
れている発明に包含されると見なすべきである。
【0004】 液晶ポリマーフィルムは、数多くの用途において望ま
しい特質を示すが、機械的な異方性に関連した著しい欠
点を有する。それらは、特に、回路基板を形成するのに
有用である。メッキやエッチングによって、このような
フィルム上に回路を形成し、次いで、このような回路を
複数個、積層することにより、その内部に多数の回路が
収容された回路板を形成することができる。フレキシブ
ルな回路も、液晶ポリマーフィルム上に形成することが
できる。 しかしながら、液晶ポリマーフィルムの機械的性質
は、これらの用途には不適当である。それらは、ダイ内
での過度の配向状態になるので、コイルポリマーのよう
に、押出後にブローしたり延伸したりすることができな
い。それらは、半流動形態の間であっても、押出後に延
伸されるべき非配向方向には、非常に弱い。強度を向上
するために、液晶ポリマーフィルムは、典型的には、同
軸の円筒形をした一対の二重回転ダイの間を押出して、
チューブを形成する。この工程により、チューブの内側
および外側の表面層は、各々異なるフィブリル配向方向
を有するようになり、そしてこのことにより、チューブ
には二軸強度が付与され、必要に応じてブローや延伸が
可能になる。
【0005】 図2A〜2Cは配向したポリマー材料層の形態を示す押出
フィルムの略図である。図2Aにおいて、横方向または円
周方向の剪断を受けることなく、フィルムは一軸配向し
ており、すべての分子は機械方向、すなわちダイを通る
流れの方向に対して縦方向に配向している。図2Bにおい
て、フィルムは二軸配向している。フィルムの上方部分
における分子は機械方向に対して+θの角度で配向して
いるが、図2Bの下方部分におけるフィルムの部分は機械
方向に対して−θの角度で配向している。図2Cは平面的
な等方性フィルムを示し、ポリマーロッドはフィルム面
内にランダムに位置し、機械方向に対して特定の角度で
強く配向していない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
二軸配向チューブは、切れ目を入れて広げ、平坦なフ
ィルム構造体を形成することができる。しかしながら、
本発明者らは、この工程に関して以前は理解されなかっ
た問題点に気づいた。かくして形成されたフィルムは平
坦には存在しない。このようなフィルムは、加熱下で圧
力をかけることによって平坦にすることができるが、加
圧後に冷却し続けると、このフィルムがカールする傾向
を回復することが観察されている。簡単に説明すれば、
このフィルムの2つの表面層は、本質的に、その分子の
配向に対して軸方向および横方向に異なる熱膨張率(CT
E)を有している。一般的には、横方向のCTEの方が大き
い。従って、シートが冷却するにつれて、各層は、それ
自身の横方向へ大きく収縮しようとする。しかし、2つ
の層はシートの両側部分であるので、シートは全体とし
て、いずれの方向へも自由に収縮することはできない。
このことにより、層内には応力が蓄積され、シートは両
方向に安定となるので、2つの異なる軸のいずれかの回
りにカールを保持することができ、このカールは、積極
的に平坦にしようとしなければ、これら2つの状態の一
方を容易にとる。
【0007】 最もよく理解されているように、ポリ−(p−フェニ
レン−ベンゾビスチアゾール)(PBZT)などから製造さ
れた液晶ポリマーフィルムは、フィブリル状であるの
で、すなわち比較的直線的な分子からなるので、このよ
うなカールに関する問題点を有する。その分子はダイ内
で強く配向しており、流動ポリマーは、ランダムになる
傾向のある通常のコイルポリマーに比べて一層異方性に
なる。コイルポリマーのチューブまたはシートは、ダイ
から排出した後、ブローイングおよび延伸により、全厚
み方向にわたって二軸的に強化することができる。ま
た、従来のポリマーをより等方的にするために、二重回
転ダイが時々用いられる。しかし、剪断および延伸の組
み合わせが極めて重要であるが、液晶ポリマーの押出物
は容易にダイ内で非常に異方的に配向するようになるの
で、それらを最適化することは困難である。このポリマ
ーは、そのフィブリル方向に対して実質的に横方向に延
伸することは可能ではない。
【0008】 我々は、環状の二重回転ダイを用いて、流れの中の分
子を二軸または多軸(特に、捩れネマティック型に)配
向させると、押出チューブのブローイングによる横方向
の延伸が可能であり、効果的であることを見い出した。 しかし、上述したように、このような方法は、フィル
ム内において、相補的な配向、すなわち大きさが等しく
符号が反対の角度、例えば±45゜を有する本質的に2つ
の層を、押出の行われている機械方向のいずれの側にも
形成する。これは、このような押出されたチューブから
なる液晶ポリマーフィルムシートがカールするという欠
点をもたらす。液晶ポリマーフィルムは横方向の剪断を
受けることにより異方性ではなくなるが、上述の不均一
な熱膨張率(CTE)現象により、冷却後も依然としてカ
ールする。フィルムがオルソトロピックである場合、す
なわち望ましい均等二軸フィルムのように、フィルム面
内の直行する方向に等しい性質を有する場合には、カー
ルが非常に著しくなる。
【0009】 チューブラバブル法によって製造されたフィルムに頻
繁に伴う別の問題点は継合せである。継目は、フィルム
チューブをピンチローラに通過させながら、それらを平
坦にしたり、「閉塞」したりする公知の方法で形成され
る。 これらの問題点は、少なくとも部分的には、チューブ
押出法の固有の特性に関係し、また部分的にはシステム
制御法、および凝固や冷却に始まる下流での加工法に関
係し、そしておそらく部分的には上流での不適切なドー
プ均質性にも関係している。 従来、これらの問題点を解決することができる技術は
当該技術分野では知られていない。 1988年6月13日付で出願された米国特許出願第206,13
7号;1988年6月7日付で出願された第203,329号;およ
び1987年9月21日付で出願された098,710号は、すべて
共に譲渡されたものであり、二軸配向した実質的に2層
の液晶ポリマーフィルムを、そのすべてが最終製品の分
子配向に影響を与える横方向の剪断速度、材料の流速、
ブロー比および延伸比を制御して、2つの表面層の実質
的に±45゜配向を得ることによって二重回転環状ダイで
形成する方法を開示している。また、1988年6月20日付
で出願された米国特許出願第209,271号を参照。 ナガサワ(Nagasawa)らの特開昭53−47460号は、ド
ープに横方向の剪断力を加えることを含むリオトロピッ
ク液晶ポリマーフィルムの製造方法を開示している。図
2および第8〜9頁を参照。
【0010】 他の興味深い先行技術としては、 ウラサキ(Urasaki)、特開昭53−86798号 スギモト(Sugimoto)ら、特開昭54−44307号 フジイ(Fujii)ら、特開昭63−199622号 フジイ(Fujii)ら、特開昭63−173620号 イナダ(Inada)ら、特開昭52−109578号 ミヤモト(Miyamoto)ら、特開昭63−296920号 ドナルド(Donald)、米国特許第3,279,501号 ドナルド(Donald)、米国特許第3,404,203号 シャープス・ジュニア(Sharps,Jr.)、米国特許第4,
496,413号 イサエフ(Isayev)ら、米国特許第4,728,698号 ヘルミニアク(Helminiak)ら、米国特許第4,377,546
号が挙げられる。 当該技術分野におけるこれらの問題点は、実質的に
は、ここに開示されている方法および装置、すなわち二
環状または三環状のチューブ押出ダイによって解消され
る。
【0011】 「層」という用語については、この開示内容は、時と
して、数多くの個々の中間体フィルムからなる積層フィ
ルム構造に関し;また時として、その主表面に平行な、
いくつかの点で個々のフィルムに類似した様々な平面的
領域を有し、これらの種々の平面的領域において異なる
性質を有する一体的フィルム構造に関する。この開示に
おける教示内容は、これら両方の形態の液晶ポリマーフ
ィルムに等しく適用できることを理解すべきである。
「層」のような用語の使用は、積層フィルム内における
個々の中間体フィルムまたはその一部を意味するだけで
なく、一体化フィルム内の平面的領域を等しく意味する
ものと理解されねばならない。 ここに記載されているすべての先行技術資料の各々の
開示内容は、明らかに参考資料として援用する。
【0012】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の中心的な目的は、ほとんど均一な機
械的性質を有する液晶ポリマーフィルム、特に平坦であ
り、その各々の層における熱膨張率が方向によって局所
的に不均一であるにもかかわらず、すべての平面的な方
向において、ほとんど均一な熱膨張率を有するフィルム
を形成することにある。 別の目的は、第1の制御可能な方向に配向した2つの
比較的薄い外側表面部分と、少なくとも第2の制御可能
な方向に配向し、おそらく部分的には第3の制御可能な
方向に同様に配向した比較的厚い内側部分とからなる液
晶ポリマーフィルム構造を形成することにある。 さらに、ほとんどまたは全く変更することなく、従来
の装置によって実施することができる方法を提供するこ
とも目的である。 さらに別の目的は、従来の装置を用いて得られるより
も高い制御性および効率で、このような方法を実施する
ための装置を提供することにある。
【0013】 本発明の1つの態様によれば、上記の比較的厚い内側
部分は、2つの表面部分の配向と相補的な配向を有する
ように制御されるが、これらの部分の各々の方向は、好
ましくは、押出の行われる機械方向に対して、大きさが
等しく符号が反対の角度、好ましくは±45゜をなす。 液晶ポリマーからこのタイプの多軸配向フィルムを調
製する方法は、(a)軸方向に流れるポリマー材料に横
方向の動きを与えることにより、軸方向の流れを歪ま
せ;次いで、(b)このようにして得られた巨視的な構
造上の配向を固定化することからなる。 このタイプの配向液晶ポリマーフィルムを押出す回転
ダイは、有利には、フレーム手段;同軸であり、内側お
よび外側の環状ポリマー流路を定める対向表面を有す
る、該フレーム手段上の内側、中間および外側の回転
子;ポリマーの流れを該環状流路の各々に供給する手
段;および該流路内の該ポリマー流を剪断するために内
側および外側の回転子を所定の方向に回転させ、中間回
転子を反対方向に回転させる手段からなる。 また、このダイは、有利には、フィルムの中間面の一
方の側におけるポリマーのフィブリル配向が実質的に中
間面の他方の側における配向の鏡像であるフィルムを形
成するためにポリマーの流れおよび回転子の回転を制御
する手段を備えている。 このタイプのフィルムを製造する他の装置および方法
も開示されている。
【0014】 さらに別の目的は、比較的厚い内側部分内に、そのフ
ィルム構造の分子配向が好ましくは機械方向またはその
近くにある中心コア層を含ませる方法および装置を提供
することにある。
【0015】 追加の目的は、一般的には第1の制御可能な方向に配
向した2つの外側表面層;該外側表面層の各々内側にあ
る一般的には第2の制御可能な方向に配向した2つの中
間層;および該中間層に挟まれた一般的には第3の制御
可能な方向に配向した中心コア層からなる液晶ポリマー
フィルム構造を形成することにある。中心コア層は、好
ましくは、機械方向またはその近くに配向している。中
間層は、隣接する外層の配向と相補的な配向を有しう
る。従って、各外側表面層および隣接する中間層の各々
の配向方向は、押出の行われる機械方向に対して、大き
さが等しく符号が反対の角度をなしうる。あるいは、各
中間層の配向方向は、隣接する外層の配向方向と、中心
コア層の配向方向との間にあり、かくして外層から中心
コア層への徐々の方向変化を与えうる。外側表面層およ
び中間層の各々の配向方向は、好ましくは、押出の行わ
れる機械方向に対して、大きさが等しく符号が反対の角
度をなす。 これらのタイプのフィルムは、少なくともいくつかの
タイプのダイによって得ることができる。
【0016】 配向した液晶ポリマーフィルムを押出す1つの回転ダ
イは、フレーム手段;同軸であり、内側および外側の環
状ポリマー流路を定める対向表面を有する、該フレーム
手段上の内側、中間および外側の回転子;ポリマーの流
れを該環状流路の各々に供給する手段;および該流路内
の該ポリマー流を剪断するために内側および外側の回転
子を所定の方向に回転させ、中間回転子を反対方向に回
転させる手段からなる。 均等二軸液晶ポリマーフィルムを押出すための集成ス
リットダイは、一対の対向する短辺および一対の対向す
る長辺を有し、それゆえポリマーの軸方向の流れに対し
て実質的に矩形の断面積を定め、その短辺側に形成され
たスリットを有するダイ;および該スリットを通って連
続的に移動可能であり、それゆえ該長辺側に実質的に平
行な連続ベルトからなり;それゆえ、該ダイを軸方向に
通過するポリマーが、第1の方向に通過する該ベルトに
よって横方向の剪断力を受け、横方向の剪断パターンが
反対の第2の方向の該長辺に沿って形成される。 配向した液晶ポリマーフィルムを押出すための別の回
転ダイは、フレーム手段;同軸であり、その間には内側
および外側の環状ポリマー流路および中間マンドレル内
には中間環状流路を定める対向表面を有する、該フレー
ム手段上の内側、該中間および外側のマンドレル;ポリ
マーの流れを該環状流路の各々に供給する手段;および
少なくとも内側および外側の回転子を選択された方向に
回転させ、該外側および内側の流路内の該ポリマー流を
剪断する手段からなる。 また、ここに記載された装置を加えて、3つより多く
の回転または非回転のマンドレルを有する回転ダイは、
ここに記載された方法を実施して製品を得るために使用
することができると考えられる。
【0017】
【発明の実施の形態】
これらの目的は、ここに開示され、請求の範囲に記載
された方法、装置、および製品によって達成される。 本発明の以上の目的および他の目的、特徴および利点
は、図面を参照すれば、本発明の好ましい具体例に関す
る以下の詳細な説明から、よりよく理解される。
【0018】
【実施例】
第1の具体例(参考例1) 図1は、特に参考例の方法を実施するのに適するダイ
の一部断面略図である。流動可能な規則ポリマードープ
は入口20から導入される。ドープは、任意の適当なタイ
プであり、この時点ではさらに考察する必要のないフィ
ルター/ストレーナ22を通過する。次いで、ドープは、
主要な分配流路25および一群の副分配流路26〜29を有す
る分配ブロック24を通過する。一般的に30で示される集
成ダイは、3つの管状回転子、すなわち内側管状回転子
32、中間管状回転子34、および外側管状回転子36からな
る。円筒状の内側空間または内環33は回転子32および34
の間に定められる。同様に、外環35は回転子34および36
の間に定められる。 環33および35を通過した後、押出されたドープの2つ
の層は、回転子34の下方であり、回転子32および36の下
方部分の間に定められた出口空間37内で接着される。
【0019】 この参考例では、回転子34の最下端は、回転子32およ
び36の対向する内側表面の形状に対応する下向きに尖っ
た形状を有するので、空間37の厚み寸法は実質的に環33
および35の厚み寸法と同じである。しかし、この配置は
本質的ではない。有利な構造の他の例は実験によって見
い出すことができるが、いくつかは以下で考察する。 各々の秩序ポリマー流を空間37内で接着した結果、チ
ューブ状フィルム38が形成され、フィルムをブローする
ために空気を通じる流路40の下向きおよび外側に押出さ
れる。回転付属品は、例えば、ブロー用空気を導入する
ための流路40に沿ったある箇所に設けることができる。 内側および外側の回転子32、36は、第1の方向、例え
ば、この実施例を上から見て時計回りに回転する。中間
回転子34は、反対の方向、すなわち、この実施例を上か
ら見て反時計回りに回転する。回転子32、34、36は、対
応する共軸歯車32a、34a、36aに接続する。歯車は次に
対応するピニオン歯車32b、34b、36bによって回転す
る。有利には、この具体例では、ピニオン歯車32b、36b
は、回転子32および36を同じ方向に回転させるように、
同じ方向に回転するので、共通の軸に取り付けてもよ
い。
【0020】 得られたフィルム38の円周方向の剪断パターンは、図
1の底部に示す。明らかに、環33、35内におけるポリマ
ー流の対向する層は、中間回転子34の回転によって第2
の方向に剪断される。従って、空間37内で接着される
と、これらの表面は結合され、かくして第2の方向に強
く配向した、得られたフィルムの中心部分を形成する。
逆に、内側および外側の回転子の回転は環33内の流れの
内側表面および環35内の流れの外側表面を第1の方向に
配向させる。これらの2つの層は得られたフィルムの外
層を形成する。 図1の底部に示されている円周方向の剪断パターン
が、出口空間37へ向かうポリマー流の下向き移動から生
ずる機械方向における縦方向の剪断パターンとの組合せ
効果を有することを理解すべきである。この縦方向の剪
断は、環33、35内のポリマー流と、回転子32、34、36と
の間の各界面において同じである。
【0021】 この押出工程の生産物は、例えば、顕著な強度および
熱安定性を有する二軸配向したポリベンゾビスオキサゾ
ール(PBZO)またはポリベンゾビスチアゾール(PBZT)
フィルムである。回転子の相対的な回転速度、ポリマー
ドープの流速、および他のパラメータを調節することに
よって、広範囲にわたる機械的性質および二軸配向を得
ることができる。PBZOおよびPBZTフィルムは、大きい強
度および剛性を有する。また、フィルムのすべての軸方
向において、熱膨張率を著しく均一にすることができ
る。特に、リオトロピック液晶棒状ポリマーPBZOを用い
ると、得られたフィルムは、熱的および化学的に安定性
が高く、引張りの機械的性質が極めて大きいので、興味
深い。 有利に用いられうるサーモトロピックポリマーには、
セラニーズ社(Celanese Corp.)製のベクトラ(Vectra
TM)、および以前はダルトコ・マニファクチャリング社
(Dartco Mfg.,Inc.)製であり、現在ではアモコ(Amoc
o Inc.)製のキシダール(XydarTM)のようなパラ配向
の芳香族ポリエステルが含まれる。
【0022】 図3は、参考例に従って製造された規則ポリマーフィ
ルムからなる印刷回路板の一例を示す。1988年6月20日
付で出願された米国特許第209,281号を参照。この文献
は参考資料にして援用するが、印刷回路板およびそれら
の製造方法に関する。参考例に従って製造された材料
は、特に、このような回路板を作製するのに有用であ
る。 図4は、参考例による集成ダイ30の他の態様の断面を
示す詳細図である。内側回転子32は、ブロー用の空気流
路40の周囲を回転する。第1のポンプ41によって、ポリ
マー材料は内環33に供給される。第2のポンプ42によっ
て、ポリマー材料は外環35に供給される。 内環33は、内側回転子32と中間回転子34との間で、シ
ール43の下方に定められる。通路は、ポンプ41から環33
へ、図式的に50で示される周囲の支持構造体を通って、
通路51aにより与えられる。さらに、通路は、支持構造
体50と外側回転子36との間における一対のシール45、4
7;外側回転子36内に定められた通路51b;外側回転子36と
中間回転子34との間における一対のシール44、46;およ
び中間回転子34内に定められた通路51cによって定めら
れる。 同様に、ポリマーは、ポンプ42により、まず支持構造
体50内の通路52a、さらに支持構造体50外側回転子36と
の間にある一対のシール48、49に定められる通路、そし
て外部回転子36内に形成された通路52bを通って、環35
へ供給される。 従来の放出手段は、無効空間、例えばシール47および
48の間の環状空間から外部へ向けて、有利に設けること
ができる。
【0023】 図5は、一般的に55で示される集成ベアリングおよび
集成ダイ30の断面図である。図5からわかるように、回
転子32、34、36は、空気流路40に対して同軸状に、円筒
形の延長部分32a、34a、36aの分だけ上向きに伸びてい
る。延長部分は、さらに、対応するフランジ部分32b、3
4b、36bの分だけ延長されている。これらのフランジ部
分は、回転子および流路40の共通軸から外向きに、この
具体例では上向きにある角度で伸びている円錐形に配向
したリングの形状を有する。示されているように、この
実施例では、フランジ部分は一般的には互いに平行であ
る。 さらに、フランジ部分は水平方向の取付け部分の分32
c、34c、36cだけ伸びている。これらの取付け部分は次
にネジなどで各々の取付けリング56、57、58に取り付け
られる。各々の歯車59、60、61は次に取付けリング56、
57、58の半径方向の外側部分の上部に取り付けられてい
る。歯車の機能は、さらに以下で考察する。
【0024】 歯車の外側に、それと接触することなく、集成ベアリ
ングの閉鎖容器が継目のない金属シリンダー62などによ
って形成されている。ボールベアリング63などは、取付
けリング56、57、58とシリンダー62との間に取り付けら
れている。底部カバー64は、一般的にはプレート状であ
るが、シリンダー62の底部に締め付けられ、それを支持
している。底部カバー64は次に支持構造体50(図4およ
び5を参照)を取り囲み、またそれゆえ回転子および関
連の構造物を取り囲む、一般的には円筒形のダイカバー
65の外側上部表面によって支持されている。 絶縁リング66はダイカバー65上に支持され、ダイブロ
ックからベアリングおよび駆動装置システムへの熱伝導
を防止する。矢印67によって示されているように、冷却
空気は、自然または強制的な対流により、フランジ部分
32b、34b、取付けリング58、および底部カバー64の各々
の穴、溝孔などを通って、自由に流れることができる。
シリンダー62の上部に締め付けられているのは、トップ
リング68であり、その上に支持されているのは、トップ
ベアリングカバー70である。トップベアリングカバー70
は、手動ノッブ74で操作可能なネジ72などによってトッ
プリング68に締め付けられている。トップベアリングカ
バー70に取り付けられるブッシュ76などは、少なくとも
部分的に、空気流路40を定める。
【0025】 再び図5を参照すると、回転子32、34、36の取付け部
分32c、34c、36cは半径方向にずれている。すなわち、
取付け部分32cは取付け部分34cよりも半径方向にさらに
外側へ伸びており、取付け部分34cは次に取付け部分36c
よりも半径方向にさらに外側へ伸びている。相応じて、
取付けリング58は取付けリング57よりも半径方向にベア
リング63からさらに内側へ伸びており、取付けリング57
は次に取付けリング56よりも半径方向にさらに内側へ伸
びている。この構造によって、カバー70を取り外した
後、どのような理由で必要な場合でも、回転子は、それ
ぞれ容易に取り外すことができる。 さらに、ダイカバー65を底部カバー64に締め付けてい
るネジを外すことによって、集成ベアリング55のすべて
の組合せは、回転子32、34、36と共に、ユニットとして
ダイカバー65から容易に取り外すことができる。かくし
て、集成ダイなどの修理は、流路51a、52aは、ダイカバ
ー65および適当な取付部品に関係する対応の流路とを含
むポリマー供給装置を妨害することなく容易に行うこと
ができる。また、回転子の取り外しによって妨害を受け
ないのは、図5にも示されているように、電気ヒータ78
であり、集成ダイ30全体を加熱するために、ダイカバー
65内に配置されている。ヒータ78はブラッシングなど80
により、絶縁リング66内に締め付けられている。ヒータ
78に電力を供給するために、導電線81が備えられてい
る。
【0026】 図5の装置の有利な特徴は、ヒータ78、ポリマー供給
装置および回転子のダイ部分が、すべて装置の下方部
分、すなわち底部カバー64、絶縁リング66の直下、およ
びダイカバー65の上部表面の直下に配設されていること
である。かくして、サーモトロピックポリマーの場合に
は、すべての発熱成分が、あるいはリオトロピックポリ
マーの場合には、溶媒が装置の下方部分に局在化する。
このことは、集成ベアリングおよび集成駆動装置に対す
る悪影響を防止する。
【0027】 図6は、さらに集成ベアリング55および集成駆動装置
82の詳細を示す。溝孔などは、歯車59、60、61に隣接す
るシリンダー62内に形成されている。各々のピニオン歯
車84、85、86は、歯車59、60、61の外側に配設され、そ
れらを回転させ、また相応じて回転子を回転させるよう
に、これらの歯車とかみ合っている。モータ、減速歯車
などからなる集成部品87は、トップリング68の上方に取
り付けられ、その上に部分的に支持されており、ピニオ
ン歯車84を駆動する。好ましくは、ピニオン歯車85、86
を独立に駆動するために、2つの付加的なモータ、減速
歯車などが備えられている。3つの別々のモータは、ポ
リマーに与えられる剪断力を精密に調節するために、回
転子の速度に対して最良の制御を与えるものと期待され
る。
【0028】 第2の具体例(参考例2) 参考例の別の態様によれば、図1に示されているもの
に類似した有利なタイプの剪断パターンを別の方法によ
って得ることができる。2つの二重回転マンドレルを有
する従来の押出ダイは、図2Bに示すような均等二軸フィ
ルムを製造することが知られている。我々は、2つのこ
のような層を、従来のフィルム積層用およびフィルム接
着用の装置および方法を用いて貼合せ、それゆえ図2Bの
剪断パターンを有する張り合わせフィルムが得られるこ
とを発見した。
【0029】 第3の具体例(参考例3) 図7は、参考例によってフィルム製品を得るために利
用することができる別の型のダイ、すなわち移動ベルト
を備えたスリットダイを示す。他の型のスリットダイは
知られているが、スリットダイ90と、このダイの実質的
に中間を連続的に通っているエンドレスベルト91との組
合せは、参考例の非常に有利な特徴であり、当該技術分
野では知られていない。連続的なステンレス鋼平ベルト
がスリットダイの流路を横断し、図8に示すように、流
れの比較的厚い中間層において強い横方向剪断パターン
を生じさせる。ダイの横方向側部にポリマー材料を再循
環させると、ダイの上部および底部における比較的薄い
表面層がダイの中間におけるものとは反対の剪断を受け
るような流れのパターンが生じる。
【0030】 第4の具体例(参考例4) 図9は、参考例の別の態様を示す。図9は、図および
4〜6に示されている具体例の変形である三軸(三環)
ダイを示す。余分な説明を省くために、この具体例が第
1の具体例と異なる部分についてのみ考察する。 この具体例では、内側回転子32および外側回転子36
は、反対方向の対応する歯車装置32a、32b、36a、36bに
よって駆動される。非回転部材34′は、図1の中間回転
子34の位置に対応する位置において内側および外側の回
転子の間に配設されている。共軸の環状通路は非回転部
材34′を通って形成される。このダイによって製造され
るフィルムの配向は、図9の底部および図10にも示され
ている。その厚さの約90%を構成しうる、フィルムの実
質的な中心コア層は機械方向に配向している。内環33お
よび外環35に供給され、二重回転の内側回転子32および
外側回転子36によって作用を受けたポリマー材料は、そ
れぞれフィルムの厚さの約5%を構成しうる比較的薄い
表面層を作り出す。これらの表面層は、機械方向に対し
て相補的な方向に配向している。フィルム表面における
配向は±45゜であるのが有利である。配向角は表面と中
心コア層との間で徐々に減少し、それにより配向方向は
徐々に機械方向となる。
【0031】 3つの共軸環状通路における流れがポリマーブレンド
のうちの同じポリマーからなる必要のないことを認識す
べきである。例えば、規則ポリマーが環39内を流れてい
るのに対し、配合ポリマーまたはコイル状ポリマーは外
環33および内環35を流れている。同時押出は当該技術分
野で知られているが、典型的には、図9に示すような装
置を用いて実施されていない。 図9および10によって形成された押出物は、細長く切
断してフィルムを形成したり、チューブ状のまま残すこ
とができる。実質的は、ほとんど一軸の中心コア層は、
得られたフィルムまたはチューブに、従来の方法および
装置を用いて製造された製品より大きい引張強さおよび
圧縮強さ(ヤング率)を与える。チューブまたはフィル
ムの強さは、非回転環39を通過する材料の量に依存して
増大する。例えば、強さは小さいが大きい可撓性が必要
な場合には、少ない材料を非回転環39を通じて供給する
ことができるであろう。この具体例は、均等二軸フィル
ムの利点のいくつかを有し、しかも一軸の中心コア層に
起因する向上した強さを有する極めて強いチューブまた
はフィルムを製造する。
【0032】 第5の具体例(本発明) 本発明の別の形態によれば、図1および4〜6の具体
例は、中間回転子34内に形成された中間環39′を設ける
ことによって変形することができる。材料は、53で示さ
れたポンプ3から、通路54a、54bを通じて供給され、こ
の通路は次に追加シール92によって封止されている。 図11の装置では、好ましくは、中間回転子34をゆっく
り回転させ、中間回転子34の回転により生ずる中間コア
層の螺旋配向を最小限に抑える。外側および内側の回転
子32、36は、好ましくは、共に同じ回転速度で反対方向
に回転し、図12に示すような剪断パターンを作り出す。
外側および内側の回転子は、好ましくは、中間回転子よ
りも大きい回転速度で回転する。 図12では、中心コア層93は中間回転子の運動によって
わずかに剪断され、かくして機械方向に対して負の角度
として定めれる小さい角度で配向する。各々の外層95
a、95bは、好ましくは、機械方向に対して少なくとも45
゜の正の角度で配向している。表面層の配向角は、でき
るだけ大きくすべきである。表面層95a、95bおよびコア
層93の正の角度間における徐々の変化は中間層94a、94b
内に生じる。 様々な規則ポリマー、コイル状ポリマーおよびブレン
ドポリマーの同時押出は、以前の具体例と同様、この具
体例においても可能である。さらに、同時押出は一般的
に知られているが、図11に示すような装置を用いて典型
的には実施されていない。
【0033】 本発明はここに特定の具体例およびその態様に関して
説明されているが、添付の請求の範囲はその開示内容に
限定されることはなく、ここに記載された基本的な教示
内容にまったく該当し、当業者が想到しうるすべての変
形および変化を具体化するものと解釈すべきである。 図面の簡単な説明
【図1】 参考例の方法を実施するのに適したダイの断
面図。
【図2】 配向PBZT層の形態を示す押出フィルムの概略
図;(A)すべての分子が機械方向に配向している一軸
配向を示す概略図、(B)分子が機械方向に対して±θ
で配向している均等角度の二軸配向を示す概略図、およ
び(C)ポリマーロッドがフィルム面内にランダムに存
在する平面的等方性状態を示す概略図。
【図3】 参考例に従って製造された規則ポリマーフィ
ルムからなる印刷回路板の一例の断面図。
【図4】 参考例による集成ダイの他の態様の断面図。
【図5】 参考例による集成ベアリングおよび集成ダイ
の断面図。
【図6】 参考例による集成ベアリングおよび集成駆動
装置の断面図。
【図7】 参考例によるスリットダイを示す概略図。
【図8】 参考例によるスリットダイ内部における横方
向剪断パターンを示す概略図。
【図9】 参考例の方法を実行するのに適した別の形態
のダイの断面図。
【図10】 参考例によるフィルム全体の配向を示す概
略図。
【図11】 本発明による集成ベアリングおよび集成ダ
イの断面図。
【図12】 本発明によるダイの回転子における円周方
向の剪断パターンを示す概略図。
【符号の説明】
20・・・ポリマードープ入口、 22・・・フィルター/ストレーナ、 24・・・分配ブロック、 25・・・主分配流路、 26、27、28、29・・・副分配流路、 30・・・集成ダイ、 32・・・内側管状回転子、 32a・・・共軸歯車、 32b・・・ピニオン歯車、 32c・・・回転子の取付け部分、 33・・・内環、 34・・・中間管状回転子、 34a・・・共軸歯車、 34b・・・ピニオン歯車、 34c・・・回転子の取付け部分、 34′・・・非回転部材、 35・・・外環、 36・・・外側管状回転子、 36a・・・共軸歯車、 36b・・・ピニオン歯車、 36c・・・回転子の取付け部分、 37・・・出口空間、 38・・・チューブ状フィルム、 39・・・非回転環、 39′・・・中間環、 40・・・ブロー用空気流路、 41・・・第1のポンプ、 42・・・第2のポンプ、 43、44、45、46、47、48、49・・・シール、 50・・・支持体構造、 51a〜c・・・通路、 52a、b・・・通路、 53・・・第3のポンプ、 54a、b・・・通路 55・・・集成ベアリング、 56、57、58・・・取付けリング、 59、60、61・・・歯車、 62・・・金属シリンダー、 63・・・ボールベアリング、 64・・・底部カバー、 65・・・ダイカバー、 66・・・絶縁リング、 67・・・矢印、 68・・・トップリング、 70・・・トップベアリングカバー、 72・・・ネジ、 74・・・手動ノッブ、 76・・・ブッシュ、 78・・・電気ヒータ、 80・・・ブラッシング、 81・・・導電線、 82・・・集成駆動装置、 84、85、86・・・ピニオン歯車、 87・・・集成部品、 90・・・スリットダイ、 91・・・エンドレスベルト、 92・・・追加シール、 93・・・中心コア層、 94a、b・・・中間層、 95a、b・・・表面層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 79:00 B29K 79:00 81:00 81:00 B29L 7:00 B29L 7:00 (72)発明者 ルシグニア,リチャード・ダブリュ アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02135、ブライトン、エルコ・ストリー ト15番 (72)発明者 ルービン,レスリー・エス アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02161、ニュートン、パーカー・アベニ ュー114番 (56)参考文献 特公 昭60−35246(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 55/00 - 55/30 B32B 1/00 - 35/00 C08J 5/18 C08G 73/00 - 75/32

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般的には第1の制御可能な方法に配向し
    た2つの外側表面層;該外側表面層の各々内側にある一
    般的には第2の制御可能な方向に配向した2つの中間
    層;および該中間層の間に挟まれ、一般的には第3の制
    御可能な方向に配向した中心コア層からなる液晶ポリマ
    ーフィルムであって、該フィルムは平坦であって、すべ
    ての平面的方向において、ほとんど均一な熱膨張率を有
    する該フィルム。
  2. 【請求項2】中心コア層が機械方向またはその近くに配
    向している請求項1記載のフィルム。
  3. 【請求項3】中間層が隣接する外層の配向と相補的な配
    向を有する請求項2記載のフィルム。
  4. 【請求項4】各外側表面層および隣接する中間層の配向
    の各々の方向が押出しの行われる機械方向に対して等し
    い反対の角度をなす請求項3記載のフィルム。
  5. 【請求項5】各中間層の配向方向が隣接する外層の配向
    方向と中心コア層の配向方向との間にあり、かくして外
    側から中心コア層へ方向が徐々に変化している請求項2
    記載のフィルム。
  6. 【請求項6】外側表面層および中間層の配向の各々の方
    向が押出しの行われる機械方向に対して等しい反対の角
    度をなす請求項2記載のフィルム。
  7. 【請求項7】その間には2つの環状流路および中間マン
    ドレル内には第3の環状流路を形成する外側、内側、お
    よび該中間マンドレルを含む少なくとも3つの同軸マン
    ドレルを有するチューブ押出ダイを用い;該流路を通じ
    て一定量の液晶ポリマーを供給し;少なくとも外側およ
    び内側のマンドレルを回転させ;次いで、該フィルムを
    形成するために、該流路内に形成された各々のポリマー
    フィルムを接着することを含み、前記外側および内側マ
    ンドレルが同一方向に回転し、前記中間マンドレルの方
    が逆方向にゆっくり回転することを特徴とする液晶ポリ
    マーから多軸配向フィルムを調製する方法。
JP50955890A 1989-06-16 1990-06-18 液晶ポリマーフィルム Expired - Lifetime JP3210008B2 (ja)

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