JP3281411B2 - 粒状充填剤入り複合フィルム及びその製造法 - Google Patents
粒状充填剤入り複合フィルム及びその製造法Info
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Description
ーマトリックス複合材料(particulate filled polymer
matrix composit materials)及び、その製造法、特に
高度に充填されたポリマーマトリックス複合材料の薄膜
に関する。
合層上に導電層を支持した積層電気回路基板は公知であ
る。回路密度を高めようとする傾向が続いているが、実
質的に均一な微細構造を有する高度に充填された(high
ly filled)フルオロポリマーマトリックス複合基板材
料の非常に薄い(例えば、約1.0mil未満の)フィルム
は、電気回路のサイズをさらに小さくすることができる
ので望ましい。公知の方法でこのような材料を製造する
のは、技術的にも経済的にも困難である。
オロポリマーマトリックス複合フィルムは、公知の抄紙
法(papermaking)、削り出し法(skiving)、キャステ
ィング法、溶融押出法及びペースト押出及び圧延法によ
り製造される。
化が必要であり、約2mil以上の厚さに限定される。
ロポリマーマトリックスフィルムを、削り出しにより製
造するのは、充填剤粒子で削り出し刃が摩耗してしまう
こと及び削り出し刃に対し耐性のある充填剤粒子を含む
フィルムが裂けてしまうため非常に困難である。
ィルムの充填剤量は、約15容量%未満に制限されてい
る。
ので、溶融押出によるフルオロポリマーの製造は厄介で
ある。ポリフッ化ビニリデン(PVF2)及びポリクロロト
リフルオロエチレン(PCTFE)は、狭い加工ウインドウ
内でのみ溶融押出可能である。ポリフッ化ビニル(PV
F)フィルムは熱に不安定であるため、溶融押出により
製造できない。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
は、その溶融粘度が非常に高いので溶融押出できない。
溶融粘度が低く且つ押出温度に於いて溶融粘度の低いフ
ルオロコポリマー[例えば、テトラフルオロエチレン
と、ヘキサフルオロプロピレン(FEP)またはエチレン
とのコポリマー、CTFEとフッ化ビニリデンまたはヘキサ
フルオロプロピレンとのコポリマーなど]は公知であ
る。
押出をさらに複雑化する。特定の充填剤の存在下、特に
高い充填剤量レベルに於いては、溶融押出可能なフルオ
ロポリマーの溶融加工性は、充填剤の存在またはポリマ
ーマトリックスの充填剤が触媒する熱分解により溶融粘
度が高くなるため、急速に低下する。
及び電気的特性を示す高度に充填されたPTFE複合材料の
製造法は、本明細書中に参照として含まれる米国特許第
4,849,284号(D.J.Arthur,J.C.Mosko,C.S.Jackson及び
G.R.Traut、“ELECTRICAL SUBSTRATE MATERIAL”)に説
明されている。しかしながら、薄くて(即ち、2mil未
満)、高度に充填された(即ち、約40%以上の)フルオ
ロポリマーマトリックス複合フィルムをペースト押出及
び圧延押出により製造するのは、技術的且つ経済的に非
常に困難である。
陥を克服する方法である。
ックス複合物品を開示する。本物品は、フルオロポリマ
ーマトリックスと、約10ミクロン未満の最大等積球体直
径(maximum equivalent spherical diameter)を有す
る、マトリックス内にくまなく分散させた約95容量%以
下の充填剤粒子とを含む。
オロポリマーマトリックス複合物品は、フルオロポリマ
ーマトリックスと、充填剤粒子のいずれもが約10ミクロ
ン以上の単一線寸法(single linear dimension)を有
しない、マトリックス内にくまなく分散させた約95容量
%以下の充填剤粒子とからなる。
フルオロポリマーマトリックス複合フィルムは、非-フ
ィブリル化(non-fibrillated)フルオロポリマーマト
リックスと、マトリックス内にくまなく分散させた約15
容量%以上の充填剤粒子とからなる。このフィルムは、
肉眼的に明らかなピンホールまたは裂け目を持たず、約
2mil未満の厚さである。
厚さの非-フィブリル化フルオロポリマーマトリックス
からなる多孔質フルオロポリマーフィルムを開示する。
フィルムの製造法を開示する。本方法は、ポリマーと粒
状充填剤のキャリヤ液中分散液とを混合して、15容量%
以上の充填剤を有するフィルムを得るのに有効な相対量
のポリマーと充填剤とを含むキャスティング組成物を作
成し、基板上にキャスティング組成物層をキャストし、
次いでキャスト層を固化して粒状充填剤入りポリマーマ
トリックス複合フィルムを作成することからなる。
スティング組成物は、キャリヤ液、ポリマーマトリック
ス材料及び充填剤材料の粒子との混合物も含む。
料としては、フッ素化ホモポリマー[例えば、ポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)及びポリクロロトリフルオ
ロエチレン(PCTFE)]及びフッ素化コポリマー[例え
ば、テトラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピ
レン及びペルフルオロアルキルビニルエーテルからなる
群から選択されるモノマーとのコポリマー;テトラフル
オロエチレンと、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル及び
エチレンからなる群から選択されるモノマーとのコポリ
マー;並びに、クロロトリフルオロエチレンと、ヘキサ
フルオロプロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエー
テル、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレンか
らなる群から選択されるモノマーとのコポリマーなど]
が挙げられる。上述のフルオロポリマーと、上述のモノ
マーから形成したターポリマーとのブレンドも、本発明
のフルオロポリマーマトリックス材料として好適であ
る。
材料は、フルオロポリマー以外の熱可塑性または熱硬化
性ポリマーを含んでいてもよい。好適な別のポリマーマ
トリックスとしては、例えばポリオレフィン、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂及びシアネートエステルが挙げられ
る。好適なポリマーマトリックス材料の特定例として
は、ポリエチレン、ポリメチルペンテン及びポリブタジ
エンが挙げられる。
機または無機粒状材料が包含され得る。本明細書中で使
用する「粒状」及び「粒子」という用語は、繊維を含む
ものとする。好適な無機充填剤材料としては、例えば、
ガラス粒子、セラミック粒子、金属粒子、炭素粒子及び
鉱物粒子が挙げられる。好適な粒子の特定例としては、
ガラスビーズ、ガラス微小球、ガラス繊維、シリカ粒
子、カーボンブラック、二酸化チタン粒子及びバリウム
チタネート粒子が挙げられる。シリカ粒子、特に非晶質
溶融シリカ粒子及びゾルゲル法により製造したシリカ粒
子並びにガラス粒子は、例えば、低い誘電定数が要求さ
れる積層電気回路の誘電層などの用途に好ましい充填剤
粒子である。
は、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリスチレン粒子
及びポリイミド粒子が挙げられる。好適なポリマー粒子
として、例えばLARC-TP1(Rogers,Corp.)及びP-84(L
enzing)が挙げられる。
充填剤粒子のサイズ分布は、本発明の粒状充填剤入り複
合製品の特性に関し重要なパラメーターである。
剤の総ての粒子は、約10ミクロン(μm)未満の等積球
体直径である。本明細書中使用する充填剤粒子の「等積
球体直径(equivalent spherical diameter)」という
用語は、充填剤粒子により占められるのと同一容積を占
める球体の直径を表す。
充填剤粒子は、約10ミクロン以上の単一線寸法を示さな
い。
ィルムの重要な特性である用途に於いては、粒状充填剤
の総ての粒子が、約5ミクロン未満の同値球径を示すの
が好ましい。あるいは、粒状充填剤の総ての粒子が、約
5ミクロン以上の単一線寸法を示さないのが好ましい。
剤粒子は実質的に球体である。球形の充填剤粒子を使用
すると、所与の粒径及び充填剤量に対し充填剤の表面積
が最小となるため、加工特性が向上する。さらに球形粒
子であると、球形粒子は加工中に配向しないので、フィ
ルムに等方性の特性を与えることができる。
の充填剤粒子は均一サイズである。単分散の充填剤(即
ち、総ての充填剤粒子が実質的に同一サイズである)を
使用すると、実質的に均一な特性を有する、より均質な
フィルムが得られる。
填剤粒子は、実質的に同一サイズの球形シリカ粒子(即
ち、総ての粒子が公称粒径の±10%内である)からな
る。GELSILR[登録商標;Geltech,Inc.製、1ミクロン
球体サイズ(+/− 10%)、密度2.2g/cm2、固い凝集物
なし)]として公知の純粋なシリカ粉末は、本発明の実
施において使用するのに特に好適であることが知見され
た。
の防湿性及び機械的特性を改良するために、表面処理し
得る。
定で、表面エネルギーの低い任意のコーティング材料か
らなり得、本発明の複合材料の防湿性を改良する。好適
なコーティング材料としては、慣用のシランコーティン
グ、チタネートコーティング及びジルコネートコーティ
ングが挙げられる。好ましいシランコーティングとして
は、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキ
シシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシ
ラン、(トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシ
ル)-1-トリエトキシシラン及びその混合物が挙げられ
る。好適なフッ化シラン化合物のその他の例が、本明細
書中に参照として含まれる米国特許出願第279,474号(1
988年12月2日出願、D.J.Arthur及びG.S.Swei、“FLUOR
OPOLYMERCOMPOSITE”)に説明されている。好適なチタ
ネートコーティングとしては、ネオペンチル(ジアリ
ル)オキシトリネオデカノイルチタネート、ネオペンチ
ル(ジアリル)オキシトリ(ジオクチル)ホスフェート
チタネートが挙げられる。好適なジルコネートコーティ
ングとしては、ネオペンチル(ジアリル)オキシトリ
(ジオクチル)ピロホスフェートジルコネート及びネオ
ペンチル(ジアリル)オキシトリ(N-エチレンジアミ
ノ)エチルジルコネートが挙げられる。好適なチタネー
ト及びジルコネートコーティングのその他の例は、本明
細書中、参照として含まれる米国特許出願第483,501号
(1990年2月21日出願、D.J.Arthur及びG.S.Swei、“CE
RAMIC FLUOROPOLYMER”)に説明されている。
を疎水性とし、且つマトリックス材料と相溶性とするの
に有効量で使用される。被覆される無機粒子の量に対す
るコーティング量は、被覆された表面積及び無機粒子の
密度に依存する。本発明の被覆した無機粒子は、疎水性
コーティング約0.5重量部(pbw):無機粒子100pbw〜疎
水性コーティング約25pbw:無機粒子100pbwの範囲で変え
るのが好ましい。
1のキャリヤ液と混合する。この混合物は、ポリマー粒
子の第1のキャリヤ液中分散液、即ち、ポリマーのまた
はポリマーのモノマー状若しくはオリゴマー状前駆体の
液滴の第1のキャリヤ液中エマルションまたはサスペン
ジョン、あるいはポリマーの第1のキャリヤ液の溶液か
らなっていてもよい。
リックス材料及びポリマーマトリックス材料が本発明の
キャスティング組成物に導入される形態に基づいて選択
する。溶液としてポリマー材料を導入するのが好ましい
場合、特定のポリマーマトリックス材料用の溶媒をキャ
リヤ液[例えば、N-メチルピロリドン(NMP)は、ポリ
イミドの溶液に好適なキャリヤ液である]として選択す
る。ポリマーマトリックス材料を分散液として導入する
のが好ましい場合、好適なキャリヤ液は、マトリックス
材料が溶解しない液体(例えば、水は、PTFE粒子の分散
液用の好適なキャリヤ液であり、またポリアミック酸の
エマルションまたはブタジエンモノマーのエマルション
に好適なキャリヤ液である)である。
性分散液として導入するのが好ましい。DuPont製のTefl
onR TE 30(登録商標)として公知のPTFEの水中分散液
は、本発明の実施例において使用するのに特に好適であ
ることが知見された。
2のキャリヤ液(即ち、充填剤が溶解しない液体)中分
散液である。第2のキャリヤ液は、第1のキャリヤ液と
同一液体であってもよく、または第1のキャリヤ液と混
和性である第1のキャリヤ液以外の液体であってもよ
い。例えば、第1のキャリヤ液が水である場合、第2の
キャリヤ液は、水またはアルコールからなっていてもよ
い。第2のキャリヤ液は水であるのが好ましい。
が充填剤粒子を濡らし得るように第2のキャリヤ液の表
面張力を改質するのに有効量の界面活性剤を含み得る。
好適な界面活性剤化合物としては、イオン性界面活性剤
及び非-イオン性界面活性剤が挙げられる。Triton X-1
00(Rohm&Haas)は、水性充填剤分散液中で使用するの
に好適な界面活性剤であることが知見された。
ol%)〜約50容量%、界面活性剤約0.1容量%〜約10容量%
及び、残りは第2のキャリヤ液からなるのが好ましい。
ヤ液との混合物と、充填剤粒子の第2のキャリヤ液中分
散液とを混合して本発明のキャスティング組成物を形成
する。キャスティング組成物は、混合したポリマーマト
リックス材料と充填剤粒子を約10容量%〜約60容量%、第
1のキャリヤ液及び第2のキャリヤ液の混合液約40容量
%〜約90容量%からなるのが好ましい。ポリマーマトリッ
クス材料と充填剤粒子の混合量に対しては、充填剤粒子
15容量%〜約95容量%を含み得る。ポリマーマトリックス
材料と充填剤粒子との混合量に対しては、充填剤粒子約
30容量%〜約70容量%を含むのが好ましい。ポリマーマト
リックス材料と充填剤粒子の混合量に対しては、充填剤
粒子約40容量%〜約65容量%を含むのが最も好ましい。
キャスティング組成物から充填剤粒子の分離(即ち、沈
降または浮遊)を防ぎ且つ、通常のキャスティング装置
と適合し得る粘度を有するキャスティング組成物を提供
するために、特定のキャリヤ液またはキャリヤ液混合物
中にその相溶性に基づいて選択される好適な粘度改質剤
を添加することにより調節する。慣用の増粘剤が好適で
あり、選択されたキャリヤ液に基づいて選択される。水
性キャスティング組成物中で使用するのに好適な慣用の
粘度改質剤としては、例えば、ポリアクリル酸化合物、
植物ガム及びセルロースベースの化合物が挙げられる。
好適な粘度改質剤の特定例としては、ポリアクリル酸、
メチルセルロース、ポリエチレンオキシド、グアーガ
ム、イナゴ(locust)豆ガム、ナトリウムカルボキシメ
チルセルロース、アルギン酸ナトリウム及びトラガカン
トガムが挙げられる。
粘度は、問題となる期間(the timeperiod of interes
t)(即ち、キャスティング組成物を混合して、組成物
からキャストしてフィルムを固化するまでの期間)内は
安定であるキャスティング組成物を与える、理論上の終
端速度(即ち、充填剤分離速度)をもたらす、充填剤粒
子のサイズ及び密度に基づくストークスの法則、即ち v=gDp 2(ρp−ρL)/18μ (式中、 v=粒子の終端速度、 g=重力定数、 Dp=粒径、 ρp=粒子密度、 ρL=液体密度、及び μ=液体粘度 を表す)により定義される。例えば、上述の関係によっ
て代入すると、粘度10,000cpを有する水溶液は、直径1
ミクロンを有するシリカ粒子(密度=2.2g/cm3)の場
合、理論終端速度6.5×10-10cm/sとなる。粘度調節した
キャスティング組成物の粘度は、キャスティング組成物
を選択されたキャスティング方法に合わせて、適用にお
いて、さらに(最小粘度以上に)高くしてもよい。例え
ば、計量ロッドキャスティングには、約300cp〜約1000c
pの粘度が好ましい。
10cp〜約100,000cpの粘度を示すのが好ましい。粘度調
節したキャスティング組成物は、約100cp〜約10,000cp
の粘度を示すのが最も好ましい。
る期間中に分離しないキャスティング組成物を得るのに
十分である場合には、粘度改質剤を省いてもよい。とり
わけ、非常に小さい粒子(例えば、0.1ミクロン未満の
同値球径を有する粒子)の場合、粘度改質剤を使用する
必要はない。
は、慣用法、例えば、ディップコーティング、逆転ロー
ルコーティング、ナイフ-オーバー-ロール、ナイフ-オ
ーバー-プレート及び計量ロッドコーティングなどによ
り基板上にキャストする。
ィルム、ポリマーフィルムまたはセラミックフィルムが
挙げられる。好適な基板の特定例としては、ステンレス
スチール箔、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィル
ム及びフルオロポリマーフィルムが挙げられる。
剤及び粘度改質剤)を、キャスト層から例えば、蒸発及
び/または熱分解により除去し、ポリマーマトリックス
材料と粒状充填剤とのフィルムを固化(consolidate)
する。本発明の粒状充填剤入りポリマーマトリックス複
合フィルムを加熱してキャリヤ液を蒸発させるのが好ま
しい。
成物に関し記載されたポリマーマトリックス材料と充填
剤粒子との混合量に対応する。即ち、フィルムは、充填
剤粒子15容量%〜約95容量%及びマトリックス材料約5容
量%〜85容量%、好ましくは充填剤粒子約30容量%〜約70
容量%及びマトリックス材料30容量%〜約70容量%、最も
好ましくは充填剤粒子約40容量%〜約65容量%及びマトリ
ックス材粒子約35容量%〜約60容量%から構成され得る。
の固化フィルムは、さらに加熱(例えば、熱可塑性マト
リックス材料を焼結するか、または熱硬化性マトリック
ス材料を硬化及び/または後硬化する)してフィルムの
物理的特性を改質し得る。
に約1mil以下の厚さを有するフィルムが経済的に製造
できる。本明細書中、フィルムの厚さは、“mil”(1m
ilが0.001インチに等しい)という用語で記述する。
ば、フィルムを圧延または膨張させる)することなく薄
いフィルムを製造し得、膨張(expanded)フィルムのよ
うにマトリックス材料特性がフィブリル化することな
く、また及び引き裂きが生じたり若しくはフィルムにピ
ンホールが形成されるような危険性なく、フルオロポリ
マーマトリックスフィルムを作成し得る。
料を固化フィルムから除去する。除去方法は、充填剤材
料の選択に依存する。マトリックスが、充填剤材料以上
に非常に高い耐熱性(例えば、PTFEマトリックス内のポ
リメチルメタクリレート充填剤)を示すマトリックス材
料に充填剤材料が分散している場合、充填剤材料は、固
化及び焼結段階で加熱して除去し得る。あるいは、充填
剤材料を、充填剤は溶解性であるがマトリックス材料は
不溶性である液体に溶解させ得る。充填剤材料をフッ素
化ポリマーマトリックスから除去して多孔質フルオロポ
リマーフィルムを形成することは、本明細書中、参照と
して含まれる米国特許第4,987,274号(T.L.Miller,W.R.
Zelanis,G.A.Woerner及びA.F.Horn III、“COAXIAL CAB
LE INSULATION AND COAXIAL CABLE MADE THEREWITH”)
に記載されている。
ィルムのフルオロポリマーマトリックスは、膨張多孔質
PTFEフィルムのフィブリル構造特性を示さないことは特
記すべきである。
たは次の複合層用基板として、組み合わせて使用し得
る。あるいは、基板をフィルムから除去してもよい。基
板は、例えば、溶媒中に溶解させて、化学反応により、
もしくは熱分解により除去するか、または基板は再使用
可能なように除去(例えば、キャストフィルムと基板と
の間の界面接着を剥離する)し得る。
または、多層フィルムを作成するために別のキャスティ
ング組成物の層をさらにキャストするための基板として
使用してもよい。
リマーマトリックス複合フィルムには、有用な広範囲の
用途がある。
を、図2に示す。基板は、粒状充填剤入りフルオロポリ
マー複合層4でラミネートした導電層2からなる。図2
に示されている積層基板は、導電フィルム2の層上に層
4をキャストし固化することにより製造し得る。
布は、幾つかの適用においては、非常に重要である。
ムを、高密度積層電気回路用の誘電基板として使用する
ような用途においては非常に重要である。回路の寸法が
小さくなるにつれて、誘電層の厚さを対応して小さく
し、これによって回路のインピーダンス特性を保持する
のが好ましい。
フィルムの表面間での粒子のブリッジ形成を防ぐため
に、粒状充填剤入りフィルムの厚さよりもかなり(例え
ば、係数で10だけ)小さいのが好ましい。所望のフィル
ムの厚さが減少するにつれて、基準に合わせるのが次第
に困難になる。
h)を図3及び図4に示す。慣用の積層回路6の部分
は、誘電層10、12内に包まれた導電層8を含む。導電性
スルーホール(即ち、“via”)は、導電スリーブ14に
よって画定されている。導電スリーブ14は、誘電層10、
12の端を溶融することにより形成した誘電材料の絶縁ス
リーブ領域16により導電層8から分離されている。回路
密度が高くなるにつれて、導電性スルーホールの寸法を
小さくするのが好ましい。導電スリーブ14と導電層8と
の間の距離が小さくなるにつれて、充填剤のサイズは、
導電スリーブ14と導電層8との間の充填剤粒子のブリッ
ジ形成を防ぐために対応して小さくならねばならない。
径を減少させるもう一つの態様では、より小さい孔を開
ける必要がある。スルーホールの孔径が小さくなるにつ
れて、充填剤粒子のサイズは、孔の性能において重要な
因子となる。粒状充填剤入りフルオロポリマーマトリッ
クスフィルムをレーザードリルで鑽孔することは、本明
細書中に参照として含まれる米国特許第4,915,981号
(R.T.Traskos,C.A.Fleischer,C.A.Barton及びD.B.Nodd
in,"METHOD OF LASER DRILLING FLUOROPOLYMER MATERI
ALS")に開示されている。レーザードリルで鑚孔するの
は、マトリックス材料の正確な量を除去するのに有効で
あり、開けた孔から充填剤粒子の塊全体を飛ばす。その
結果、小さな充填剤粒子を使用すると、高い性能、即
ち、より正確に画定された、レーザードリルした小さな
直径の孔ができる。
電層22からなる1対の積層回路層の間にサンドイッチさ
れた接着層(bondply)18を含む、積層電気回路16の部
分を示す。本発明のキャスティング方法は、より低い温
度で溶融するフルオロポリマーマトリックス材料(例え
ば、FEP)を用いて実施でき、積層電気回路で使用する
ための非常に薄く、高度に充填された接着層が製造され
る。高度充填されたフルオロポリマーポリマーマトリッ
クス接着層を製造し得ると、接着される基板層と同様の
電気特性を与え、非常に薄い接着層を製造し得ると、積
層回路の寸法安定性における接着層の悪影響を最小にす
ることができる。
剤が高度に充填されたフルオロポリマーフィルムを製造
することができれば、含まれる短波長放射によりもたら
される基準となる体系において、特定の用途の目的に対
しては実質的に均一であると考えられる、物理的及び電
気的特性を有する超薄膜が必要な“mm-波”用途の回路
基板材料としても好都合である。
複合フィルムを製造するために、無機充填剤入りマトリ
ックス複合層をポリイミドフィルム上にキャストしても
よい。ポリイミドフィルムと銅の導電パターンとの間に
サンドイッチされたミクロガラスで強化されたフルオロ
ポリマーマトリックス複合層を含む柔軟な回路は、本明
細書中に参照として含まれる米国特許第4,634,631号
(S.Gazit及びC.A.Fleisher,“FLEXIBLE CIRCUIT LAMI
NATE AND METHOD OF MAKING THE SAME”)に開示されて
いる。
ルムには、広範囲の有用な用途(例えば、濾過膜、通気
性織物など)がある。
の薄膜を、本発明の方法により製造した。
理した。被覆シリカ粒子6重量部、水4部及び界面活性
剤(Triton X-100)0.05部の混合物を12時間ボールミ
ルにかけて水性充填剤分散液を形成した。
部中水性分散液を、以下の表1に示す充填剤量を得るの
に適切な相対量の水性充填剤分散液と混合した。
十分量のポリアクリル酸、粘度改質剤(Acrysol ASE 7
5,Rohm&Haas製)を添加することにより調節し、粘度1
000cpのキャスティング組成物を製造した。
ボラトリースケールのナイフ-オーバー-プレートコート
装置を使用して、2mil厚さのステンレススチール箔上
にキャストした。キャストフィルムを550°Fで1時間乾
燥し、700°で10分間焼結した。
クス材料、充填剤材料、コーティング材料、コーティン
グ量(充填剤粒子の重量百分率として表示)及びフィル
ム組成(被覆充填剤容量%/マトリックス材料容量%)を
表1に示す。
収(50℃の水中に24時間浸漬)及び比重を測定し、表1
に表示した。
定した。フィルムは引張強度0.731kpsi、破断点伸び16
7.4%及び引張弾性率4.62kpsiであった。
図に示す。
メタクリレート粒子を使用して実施例1で説明した方法
により多孔質薄膜を製造し、60容量%の充填剤量を有す
る1.0mil厚さのフィルムを製造した。ポリメチルメタク
リレート粒子を、固化及び焼結工程中に熱分解し、60%
の空隙率(void volume)を有する多孔質PTFEフィルム
を製造した。
を使用して基板上に連続的にキャストした。このフィル
ムを250℃で加熱して固化した。フィルム組成、基板、
コーティング速度及びフィルム厚さを表2に示す。
かな欠陥(例えば、ピンホール、フィッシュアイ及び裂
け目など)はなかった。
r、Kapton及びPTFE基板上にキャストし、2つの領域
(各々150℃及び250℃にセットした)のインラインオー
ブン中で固化した。
と充填剤粒子を得るために、水性フルオロポリマー分散
液と被覆した充填剤粒子の水性分散液とを混合してキャ
スティング組成物を作成した。キャストした各フィルム
組成物のマトリックス材料、充填剤材料、コーティン
グ、界面活性剤、粘度改質剤、pH及び粘度を表3に示
す。ポリマーマトリックス材料、充填剤及び界面活性剤
の量を部で表し、コーティング量を充填剤粒子の重量百
分率として表し、並びに粘度改質剤の量を全キャスティ
ング組成物の重量百分率で表す。
ンを使用してキャストしたフィルム並びに、3つのロー
ル逆転コーティング装置で供給したニップを使用してキ
ャストしたフィルムの組成物の数、基板、コーティング
速度(フィート/分;fpm)、オーブン温度(第1のゾー
ン/第2のゾーン)及びフィルムの厚さを各々表4及び
表5に示す。
使用した上記キャストフィルムは、高品質で且つ肉眼的
に明らかな欠陥(例えば、ピンホール、フィッシュアイ
及び裂け目など)がなかった。
本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく種々の変形及
び置換が考えられよう。従って、本態様は、本発明の単
なる説明として記載されたものであり、本発明を制限す
るものではないことが理解されよう。
複合フィルムの断面の粒子構造を示す顕微鏡写真であ
る。
す図である。
断面を示す図である。
Claims (67)
- 【請求項1】 粒状充填剤のキャリヤ液中分散液とポリ
マーとを混合して、15容量%以上の充填剤粒子を有す
る複合フィルムを得るのに有効な相対量のポリマーと充
填剤とを含むキャスティング組成物であって、該組成物
から充填剤が分離することを防ぐために有効な量の高分
子粘度改質剤を添加して粘度が調節されたキャスティン
グ組成物を製造し、 基板上にキャスティング組成物層をキャストし、次いで
キャスト層を固化して、粒状充填剤入りポリマーマトリ
ックス複合フィルムを形成することからなる、粒状充填
剤入りポリマーマトリックス複合フィルムの製造法。 - 【請求項2】 キャリヤ液が水からなる請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 ポリマーがフルオロポリマーからなる請
求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 フルオロポリマーがポリテトラフルオロ
エチレンからなる請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 充填剤粒子が、無機粒子、有機粒子また
はその混合物からなる請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 充填剤粒子が、ガラス粒子、セラミック
粒子、金属粒子及び鉱物粒子からなる群から選択される
無機粒子からなる請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 充填剤粒子が、合成ポリマー粒子からな
る群から選択される有機粒子からなる請求項5に記載の
方法。 - 【請求項8】 充填剤粒子が、無機コアとコアを取り囲
むコーティング層とを含む被覆された無機充填剤粒子か
らなる請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 コーティング層が、シランコーティン
グ、ジルコネートコーティング及びチタネートコーティ
ングの群から選択される請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 充填剤粒子が、10ミクロン未満の最
大等積球体直径を有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 10ミクロン以上の長さ寸法を一方向
でも有するような充 填剤粒子は存在しない請求項1に記
載の方法。 - 【請求項12】 各充填剤粒子が球形である請求項1に
記載の方法。 - 【請求項13】 総ての充填剤粒子が、実質的に同一粒
径である請求項1に記載の方法。 - 【請求項14】 混合工程が、ポリマー粒子の第1のキ
ャリヤ液中分散液と、粒状充填剤の第2のキャリヤ液中
分散液とを混合することからなり、キャスティング組成
物のキャリヤ液は、第1及び第2のキャリヤ液の混合物
からなる請求項1に記載の方法。 - 【請求項15】 さらに、キャリヤ液の表面張力を改質
するためにキャリヤ液に界面活性剤を添加して、キャリ
ヤ液体で充填剤粒子を濡らすことを含む請求項1に記載
の方法。 - 【請求項16】 界面活性剤が、イオン性界面活性剤及
び非イオン性界面活性剤からなる群から選択される請求
項15に記載の方法。 - 【請求項17】 ポリアクリル酸、植物性ガム及びセル
ロース−ベースの化合物からなる群から選択される粘度
改質剤を添加することにより、粘度を調節する請求項1
に記載の方法。 - 【請求項18】 粘度調節したキャスティング組成物
が、100cp〜10,000cpの範囲の粘度を示す
請求項16に記載の方法。 - 【請求項19】 分散液コーティング、ナイフ−オーバ
ー−ロール、ロール−ロールコーティング、逆転ロール
コーティングまたは計量ロッドコーティングにより層を
キャストする請求項1に記載の方法。 - 【請求項20】 基板が、金属箔、ポリマーフィルムま
たはセラミックフィルムからなる請求項1に記載の方
法。 - 【請求項21】 さらに、固化工程に引き続いてフィル
ムから基板を除去することを含む請求項1に記載の方
法。 - 【請求項22】 層の固化工程が、 キャリヤ液を蒸発させ、次いで界面活性剤を熱分解させ
ることからなる請求項15に記載の方法。 - 【請求項23】 固化工程が、さらにポリマーマトリッ
クスを焼結することを含む請求項22に記載の方法。 - 【請求項24】 層の固化工程が、 キャリヤ液を蒸発させ、次いで粘度改質剤を熱分解させ
ることからなる請求項17に記載の方法。 - 【請求項25】 固化工程が、さらにポリマーマトリッ
クスを焼結することを含む請求項24に記載の方法。 - 【請求項26】 請求項1に記載の方法により製造した
粒状充填剤入りポリマーマトリックス複合フィルム。 - 【請求項27】 キャリヤ液、 フルオロポリマーマトリックス材料、 充填剤材料粒子からなり、前記フルオロポリマーマトリ
ックス材料及び充填剤材料は、15容量%以上の充填剤
材料を含む乾燥複合フィルムを得るのに有効な相対量で
前記組成物中に含まれる、粒状充填剤入りフルオロポリ
マーマトリックス複合フィルムをキャストするためのキ
ャスティング組成物であって、該組成物から充填剤が分
離することを防ぐために有効な量の高分子粘度改質剤に
よって粘度が調節されていることを特徴とするキャステ
ィング組成物。 - 【請求項28】 混合物が、フルオロポリマーの粒子と
充填剤材料の粒子とのキャリヤ液中の共分散液からな
る、請求項27に記載の組成物。 - 【請求項29】 キャリヤ液が水からなる請求項27に
記載の組成物。 - 【請求項30】 フルオロポリマーが、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロ
エチレン/ヘキサフルオロプロピレン/エチレンコポリ
マー、クロロトリフルオロエチレン/フッ化ビニリデン
コポリマー、クロロトリフルオロエチレン/ヘキサフル
オロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン/エチレ
ンコポリマー及びその混合物からなる群から選択される
請求項27に記載の組成物。 - 【請求項31】 充填剤粒子が、無機コアとコアを取り
囲むコーティイング層とを含む被覆した無機充填剤粒子
からなる、請求項27に記載の組成物。 - 【請求項32】 コーティング層が、シランコーティン
グ、ジルコネートコーティング及びチタネートコーティ
ングからなる群から選択される請求項31に記載の組成
物。 - 【請求項33】 フルオロポリマー粒子及びガラスまた
はセラミック充填剤粒子の水性共分散液からなり、15
容量%以上の充填剤粒子を有する粒状充填剤入りフルオ
ロポリマーマトリックス複合フィルムを得るのに有効な
相対量のフルオロポリマー粒子と充填剤粒子とを含むキ
ャスティング組成物であって、該組成物から充填剤が分
離することを防ぐために有効な量の高分子粘度改質剤に
よって粘度調節されたキャスティング組成物を形成し、 基板上にキャスティング組成物層をキャストし、次いで
基板上のキャスト層を乾燥させて、基板層と、基板層に
接着した粒状充填剤入りフルオロポリマーマトリックス
複合フィルムとを含む複合積層電気回路材料を形成する
ことからなる複合積層電気回路材料の製造方法。 - 【請求項34】 フルオロポリマーが、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロ
エチレン/ヘキサフルオロプロピレン/エチレンコポリ
マー、クロロトリフルオロエチレン/フッ化ビニリデン
コポリマー、クロロトリフルオロエチレン/ヘキサフル
オロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン/エチレ
ンコポリマー及びその混合物からなる群から選択される
請求項33に記載の方法。 - 【請求項35】 ガラスまたはセラミック充填剤粒子
が、ガラスまたはセラミックコアとコアを取り囲むコー
ティング層とを有する被覆した充填剤粒子からなる請求
項33に記載の方法。 - 【請求項36】 コーティング層が、シランコーティン
グ、ジルコネートコーティング及びチタネートコーティ
ングからなる群から選択される請求項35に記載の方
法。 - 【請求項37】 充填剤粒子が、10ミクロン未満の最
大等積球体直径を有する請求項33に記載の方法。 - 【請求項38】 非フィブリル化フルオロポリマーマト
リックスと、マトリックス内にくまなく分散した、10
ミクロン未満の最大等積球体直径を有する95容量%以
下の充填剤粒子とからなる粒状充填剤入りフルオロポリ
マーマトリックス複合物品であって、高分子粘度改質剤
によって粘度が調節されたキャスティング組成物によっ
て形成されることを特徴とする前記物品。 - 【請求項39】 フルオロポリマーが、ポリテトラフル
オロエチレン;ポリクロロトリフルオロエチレン;テト
ラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピレン及び
ペルフルオロアルキルビニルエーテルからなる群から選
択されるモノマーとのコポリマー;テトラフルオロエチ
レンと、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレン
からなる群から選択されるモノマーとのコポリマー;ま
たはクロロトリフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプ
ロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、フッ
化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレンからなる群か
ら選択されるモノマーとのコポリマーからなる請求項3
8に記載の物品。 - 【請求項40】 充填剤粒子が、ガラス粒子、セラミッ
ク粒子及び鉱物粒子からなる群から選択される無機粒子
からなる請求項38に記載の物品。 - 【請求項41】 充填剤粒子が、合成ポリマー粒子から
なる請求項38に記載の物品。 - 【請求項42】 充填剤粒子が、無機コアとコアを取り
囲むコーティング層とを含む被覆無機充填剤粒子からな
る請求項38に記載の物品。 - 【請求項43】 コーティング層が、シランコーティン
グ、ジルコネートコーティング及びチタネートコーティ
ングからなる群から選択される請求項42に記載の物
品。 - 【請求項44】 物品が、2mil(0.051mm)
未満の厚さを有するフィルムからなる請求項38に記載
の物品。 - 【請求項45】 物品が、1mil(0.025mm)
未満の厚さを有するフィルムからなる請求項38に記載
の物品。 - 【請求項46】 非フィブリル化フルオロポリマーマト
リックスと、 マトリックス内にくまなく分散した15容量%以上の充
填剤粒子とからなる、2mil(0.051mm)未満
の厚さで且つピンホールまたは裂け目がない、粒状充填
剤入りフルオロポリマーマトリックス複合フィルムであ
って、高分子粘度改質剤によって粘度が調節されたキャ
スティング組成物によって形成されることを特徴とする
前記フィルム。 - 【請求項47】 フルオロポリマーが、ポリテトラフル
オロエチレン;ポリクロロトリフルオロエチレン;テト
ラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピレン及び
ペルフルオロアルキルビニルエーテルからなる群から選
択されるモノマーとのコポリマー;テトラフルオロエチ
レンと、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレン
からなる群から選択されるモノマーとのコポリマー;ま
たは、クロロトリフルオロエチレンと、ヘキサフルオロ
プロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、フ
ッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレンからなる群
から選択されるモノマーとのコポリマーからなる請求項
46に記載のフィルム。 - 【請求項48】 充填剤粒子が、ガラス粒子及びセラミ
ック粒子からなる群から選択される無機粒子からなる請
求項46に記載のフィルム。 - 【請求項49】 充填剤粒子が、無機コアとコアを取り
囲むコーティング層とを含む被覆された無機充填剤粒子
からなる請求項46に記載のフィルム。 - 【請求項50】 コーティング層が、シランコーティン
グ、ジルコネートコーティング及びチタネートコーティ
ングからなる群から選択される請求項49に記載のフィ
ルム。 - 【請求項51】 非フィブリル化フルオロポリマーマト
リックスと、 10ミクロン未満の最大等積球体直径を有する、マトリ
ックス内にくまなく分散した95容量%以下の充填剤粒
子とからなる誘電層を含んでなる積層複合電気回路基板
であって、誘電層が高分子粘度改質剤で粘度が調節され
たキャスティング組成物によって形成されることを特徴
とする前記回路基板。 - 【請求項52】 15容量%以上の空隙率を有する非フ
イブリル化フルオロポリマーマトリックスからなる2m
il(0.051mm)未満の厚さの多孔質フルオロポ
リマーフィルムであって、高分子粘度改質剤で粘度が調
節されたキャスティング組成物によって形成されること
を特徴とする前記多孔質フルオロポリ マーフィルム。 - 【請求項53】 フルオロポリマーが、ポリテトラフル
オロエチレン;ポリクロロトリフルオロエチレン;テト
ラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピレン及び
ペルフルオロアルキルビニルエーテルからなる群から選
択されるモノマーとのコポリマー;テトラフルオロエチ
レンと、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレン
からなる群から選択されるモノマーとのコポリマー;ま
たはクロロトリフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプ
ロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、フッ
化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレンからなる群か
ら選択されるモノマーとのコポリマーからなる請求項5
2に記載のフィルム。 - 【請求項54】 マトリックスが、空隙率30容量%〜
70容量%を有する請求項52に記載のフィルム。 - 【請求項55】 フィルムが1mil(0.025m
m)未満の厚さを有する請求項52に記載のフィルム。 - 【請求項56】 粒状充填剤のキャリヤ液中分散液とフ
ルオロポリマーとを混合して、15容量%以上の充填剤
を有する粒状充填剤入り複合フィルムを与えるような相
対量の充填剤とフルオロポリマーとを含むキャスティン
グ組成物であって、該組成物から充填剤が分離すること
を防ぐために有効な量の高分子粘度改質剤によって粘度
調節されたキャスティング組成物を製造し、 基板上にキャスティング組成物層をキャストし、 層を固化して粒状充填剤入りフルオロポリマーマトリッ
クス複合フィルムを形成し、次いで固化層から粒状充填
剤を除去して、多孔質フルオロポリマーフィルムを製造
することからなる多孔質フルオロポリマーフィルムの製
造法。 - 【請求項57】 キャリヤ液が水であり、キャスティン
グ組成物がフルオロポリマー粒子と充填剤粒子との水性
共分散液からなる請求項56に記載の方法。 - 【請求項58】 フルオロポリマーが、ポリテトラフル
オロエチレン;ポリクロロトリフルオロエチレン;テト
ラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピレン及び
ペルフルオロアルキルビニルエーテルからなる群から選
択されるモノマーとのコポリマー;テトラフルオロエチ
レンと、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレン
からなる群から選択されるモノマーとのコポリマー;ま
たは、クロロトリフルオロエチレンと、ヘキサフルオロ
プロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、フ
ッ化ビニリデン、フッ化ビニル及びエチレンからなる群
から選択されるモノマーとのコポリマーである請求項5
6に記載の方法。 - 【請求項59】 充填剤粒子が、ポリスチレン粒子また
はポリメチルメタクリレート粒子からなる請求項56に
記載の方法。 - 【請求項60】 充填剤粒子が、10ミクロンの最大等
積球体直径を有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項61】 充填剤粒子が、5ミクロン未満の最大
等積球体直径を有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項62】 固化フィルムが、2mil(0.05
1mm)未満の厚さを有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項63】 固化フィルムが、1mil(0.02
5mm)未満の厚さを有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項64】 粘度改質剤が、ポリアクリル酸、植物
ガム及びセルロースをベースとする化合物からなる群か
ら選択される請求項56に記載の方法。 - 【請求項65】 層が、分散液コーティング、ロール−
ロールコーティング、逆転ロールコーティングまたは計
量ロッドコーティングによりキャストされる請求項56
に記載の方法。 - 【請求項66】 充填剤粒子が、熱分解、化学反応また
は溶解により固化層から除去される請求項56に記載の
方法。 - 【請求項67】 請求項56に記載の方法により製造し
た多孔質フルオロポリマーフィルム。
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